一种差位双螺旋搅拌一体化固体发酵装置的制作方法

本发明属于生物发酵设备制造技术领域，具体涉及一种差位双螺旋搅拌一体化固体发酵装置。

背景技术：

固态发酵是一种传统的发酵工艺，以惰性载体作为支撑物，形成的培养基含水量在30-70％之间，没有过多的自由水，适用于低湿状态下生长的真菌微生物用于生产代谢产物。固态发酵由于在较致密的培养基环境下发酵，容易产生大量的发酵热，菌丝蔓延导致培养基结团，有粘度，空气传递困难，容易导致培养基内部处于厌氧状态，不易生长。其代谢热的移除常造成问题，尤其是大量生产时，常限制其大规模的产能。此外，固体发酵中的pH值、湿度、基质浓度不易调控，再现性差，质量不稳定，不易得到高含量的产品。尤其是在大规模生产过程中普遍采用通风制曲或者浅盘制曲，导致劳动量大，曲的厚度不能太厚，而且菌丝延伸和空气、水分传递等问题不能得到解决。

现有技术的固态发酵罐有滚筒式、有球形的，有长方体曲箱、有内部搅拌发酵罐，有双螺旋式的搅拌反应釜，旋转刀片翻曲等发酵罐。上述固态发酵罐混合搅拌不均匀，容易成团，难散热，尽管一些罐的设计在前期补充水分或者通入空气，但导致生长不均衡，生长效率低，容易污染。

技术实现要素：

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种差位双螺旋搅拌一体化固体发酵装置，以解决上述问题。

本发明的实施例提供了一种差位双螺旋搅拌一体化固体发酵装置，包括筒体，筒体内设有双螺旋搅拌桨，筒体底部设有40-100目的过滤筛孔底板，筒体下部侧壁上设有出渣口。

进一步地，双螺旋搅拌桨包括小搅拌桨叶及大搅拌桨叶，小搅拌桨叶与大搅拌桨叶错位90°布置，大搅拌桨叶为环状搅拌桨叶。

进一步地，所述大搅拌桨叶及小搅拌桨叶的宽度为40-60mm，所述大搅拌桨叶环外径与所述筒体直径的比为2：3；所述小搅拌桨叶外径与所述筒体直径的比为1：3；

进一步地，双螺旋搅拌桨底部距离过滤筛孔底板1-2cm。

进一步地，双螺旋搅拌桨的侧面配有刮板，刮板外端距筒体的筒壁10mm。

与现有技术相比本发明的有益效果是：

(1)通过在固态发酵罐内增加40-100目(孔径0.425-0.150mm)的过滤筛孔底板，增加了固体酶水溶浸提一体化，全面采用密封操作，不易污染。

(2)基于固态发酵过程中霉菌生长形成菌丝团，连接成大面积的块状，产生大量的发酵热，导致传热效果不好的问题，采用差位双螺旋搅拌浆，一大一小螺旋搅拌桨叶，错位90°布置，通过正反转搅拌来回提升固体曲的松散程度，加速菌丝的延伸和散热效应，有利于产业化，提高产物得率。

(3)通过固体发酵形成高酶活产品，可直接将该装置作为混料罐使用，直接添加萃取剂混合搅拌萃取，通过过滤筛孔底板在加压的作用下直接过滤出粗滤液，有效降低污染，一体化操作便于产业化。

(4)通过侧面出渣口，能够快速去除酶解渣。

附图说明

图1是本发明一种差位双螺旋搅拌一体化固体发酵装置的结构示意图；

图2是本发明一种差位双螺旋搅拌一体化固体发酵装置双螺旋搅拌桨的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。

参图1所示，本实施例提供了一种差位双螺旋搅拌一体化固体发酵装置，包括支撑脚1、蒸汽环管、夹套椭圆封头3、椭圆封头4、过滤筛孔底板5、四氟刮板6(保证能把筒体侧壁的物料刮下来)、夹套筒体7、筒体8、减速机9、减速机轴91、双螺旋搅拌桨10、小搅拌桨叶10、大搅拌桨叶102、出渣口11、视镜/灯孔口12、进料口13、温度计口/疏水口14、出液口15、冷却水进口16、冷却水出口17、蒸汽口18，筒体8内设有双螺旋搅拌桨10，双螺旋搅拌桨10通过减速机轴91与减速机9连接，筒体8底部设有40-100目的过滤筛孔底板5，筒体8下部侧壁上设有出渣口11。

本实施例提供的一体化固体发酵装置，筒体底部采用40-100目(孔径0.425-0.150mm)的冲孔筛网板做桶体底部，增加了固体酶水溶浸提一体化，全面采用密封操作，不易污染，发酵罐(装置)底部通入空气，通过过滤筛孔底板进行空气传递，有益搅拌物料分散和空气进行交换，有利于气生菌丝的生长；通过搅拌的混合，有助于菌丝体中营养菌丝的延伸；采用差位双螺旋搅拌桨，一大一小螺旋搅拌叶，错位90°，通过正反转搅拌来回提升固体曲的松散程度，能够加速菌丝的延伸和散热效应；通过(选用较大的)出渣口排渣，便于过滤出渣及维修。

参图2所示，双螺旋搅拌桨10包括小搅拌桨叶101及大搅拌桨叶102，小搅拌桨叶101与大搅拌桨叶102错位90°布置，大搅拌桨叶102为环状搅拌桨叶。

在本实施例中，筒体8半径为300mm，小搅拌桨叶101的宽度为40mm，搅拌半径为100mm，大搅拌桨叶102的环外半径为200mm，环内半径为140mm，桨叶厚度为60mm。

在本实施例中，底部搅拌叶片和底部倾斜度较小，双螺旋搅拌桨8底部距过滤筛孔底板5有1-2cm，有利于底部物料能被搅起。双螺旋搅拌桨10的侧面配有四氟刮板6，四氟刮板6外端距筒体8的筒壁10mm。

通过本实施例提供的一体化固体发酵罐，使通气培养、过程降温、双螺旋混合、浸提、过滤、清洗都在密封罐中进行，通过加压，加速过滤，进行固液分离，滤液收集进行下一步工作，滤渣从排渣口排除。发酵过程包括:用霉菌微生物在含水量低的灭菌培养基中培养，通过增加湿度和水分、空气提高霉菌菌丝的快速生长，利用差位双螺旋搅拌桨进行提升混合，起到传质、传氧的效果，降低发酵热，调节形成有利于霉菌分泌大量的代谢酶产物，提纯通过加入萃取剂进行混合提取，并通过加压在过滤筛孔板上过滤形成粗滤液。

通过该一体化固体发酵罐可根据生产工艺调成形成不同工段，可进行料水混合，高温灭菌、供气培养，浸提工艺能在该罐中一次完成，降低了劳动工作量、降低了霉菌孢子的扩散污染，能有效实现自动化控制。

实施例1

取麦麸和水按照比例1:0.5配料，加入到投料口中，启动搅拌混合物料，形成松散物料。

夹套通入蒸汽灭菌物料，当温度达到95℃时停止搅拌，通过直接蒸汽进罐继续加入消毒，温度达到121℃时保温45min。

通入无菌空气降温，通入夹套水降温，当罐内温度降到100℃时，启动搅拌，快速混合散热。

当物料温度达到34℃时，可通过接种口把种子加入到灭菌培养基中，通过反向搅拌混合种子液。

由于固体发酵罐具有保湿效应，通过底部通入潮湿空气，通过底部的过滤筛孔底板均匀分散到培养基，加速菌丝体的生长，同时控制前期培养15hr内保持罐内温度在30℃左右，18-32hr保持罐内温度在28℃。

对培养好的湿曲通过正向搅拌，从侧面的排渣口放出，用于干燥，也可以通过夹套加热保温，降低发酵罐中的曲水分，便于干燥。

也可以加入萃取剂，搅拌萃取，通过加压，利用过滤筛孔底板渣液分离，进一步分离纯化过滤液。

该装置根据使用的霉菌菌株调整水分比例关系和霉菌使用的培养温度。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。