一种食用菌液体菌种单罐连续制备方法及装置与流程

1.本发明涉及食用菌菌种发酵制备技术领域，尤其涉及一种食用菌液体菌种单罐连续制备方法及装置。


背景技术：

2.食用菌菌种液体发酵制备是食用菌工厂化生产的首先制种方式，一般采用试管母种制液体摇瓶种，后再采用液体发酵培养可用于大量接种的液体发酵菌种。在制备过程中，一般经过两次扩大培养接种，操作繁琐，易感染，且制备时间长，单罐生产周期一般需要7～10天。为解决工厂化大量用种需求，常常需要配很多发酵罐，厂房、设备投入大。
3.其次，采用发酵罐进行培养时，若清空发酵罐，装入新的培养液后，还需要进行降温后才能进行继续培养菌种，现有的发酵罐蒸汽套等加热设备用于对发酵罐加热，没有快速降温的手段。若采用通入冷却水的方式进行降温，一方面使用后的水直接外排会造成水资源的浪费，另一方面，需要加热调节温度时，在排出冷却水后再采用加热设备加热，操作繁琐，工作效率低下。


技术实现要素：

4.本发明旨在解决现有技术中存在的技术问题。为此，本发明提供一种食用菌液体菌种单罐连续制备方法及装置，目的是通过合理的方法实现单罐一次接种后连续制备液体菌种。
5.基于上述目的，本发明提供了一种食用菌液体菌种单罐连续制备方法，包括如下步骤：
6.步骤一、调节发酵罐的培养温度，并在发酵罐内培养液体菌种；
7.步骤二、在菌种使用前，停止发酵培养，静置0.5-2h；
8.步骤三、向发酵罐内通入无菌空气以将液体菌种压入菌种存储器中；
9.步骤四、使用菌种后，排空发酵罐内的液体菌种；
10.步骤五、发酵罐内装入培养液，将菌种存储器内的液体菌种经重力作用自然下落导入发酵罐中以继续培养新的液体菌种；
11.步骤六、重复步骤二至五，以连续制备液体菌种。
12.所述步骤一中调节发酵罐的培养温度采用向发酵罐的调温外套的容水腔内循环导入调温后的水进行调节。
13.采用第一循环泵将水箱内的水从发酵罐的调温外套的容水腔底端导入，之后从发酵罐的调温外套的容水腔顶端导出，然后经循环回流管路回流至水箱内，水箱内的水通过半导体制冷片进行调节温度。
14.通过在发酵罐的调温外套的容水腔出水口设置温度传感器以采集温度，之后通过控制处理单元控制半导体制冷片对水箱内的水进行加热或吸热，以实现水箱内温度的调节，调温后的水经过第一循环泵泵入发酵罐的调温外套的容水腔。
15.当发酵罐的调温外套的容水腔导出的水低于使用温度，通过在循环回流管路中设置的第一分流管路上的加热罐进行加热，之后将加热后的水回流导入水箱内；当发酵罐的调温外套的容水腔导出的水高于使用温度，通过在循环回流管路中设置的第二分流管路上的蒸发器进行降温，之后将降温后的水回流导入水箱内。
16.通过在发酵罐内设置第二循环泵及菌种循环调温管路以将发酵罐中部的液体菌种分流导向两侧。
17.将菌种循环调温管路的进液口设置在发酵罐内的底端中部，发酵罐内底端中部的液体菌种经过菌种循环调温管路的两个循环支管沿发酵罐的侧壁向上导送，并在发酵罐内的上端排出。
18.本发明还提供一种食用菌液体菌种单罐连续制备装置，包括发酵罐和外套于发酵罐上的调温外套，所述装置还包括菌种存储器、用于将发酵罐内的液体菌种转移至菌种存储器内的转移管路和用于与调温外套形成循环进出水且对水温进行调节的循环送水调温机构，所述菌种存储器设于发酵罐上。
19.所述循环送水调温机构包括水箱、第一循环泵、循环送水管路、循环回流管路、设于循环回流管路上的加热罐和蒸发器，所述第一循环泵的进水端通过引水管与水箱连接，第一循环泵的出水端通过循环送水管路与调温外套的容水腔底端连接，所述循环回流管路包括第一回流管、第一分流支管、第二分流支管和第二回流管，所述加热罐设于第一分流支管上，所述蒸发器设于第二分流管上，所述第一回流管的进水端与调温外套的容水腔顶端连接，所述第一回流管的出水端与第一分流支管及第二分流支管的进水端连接，所述第二回流管的进水端与第一分流支管及第二分流支管的出水端连接，所述第二回流管的出水端与水箱连接，所述第一分流支管的进出水端分别设有第一控制阀和第二控制阀，所述第二分流支管的进出水端分别设有第三控制阀和第四控制阀，所述水箱的侧壁设有半导体制冷片。
20.所述装置还包括设于发酵罐内的第二循环泵和用于将发酵罐内底端中部的液体菌种经过发酵罐的侧壁向上导送且发酵罐内的上端排出的菌种循环调温管路。
21.所述菌种循环调温管路包括引入管、至少两个设于发酵罐的内侧壁且由下到上设置的循环支管和设于发酵罐顶端的汇集管，所述第二循环泵的进液口与汇集管连接，所述第二循环泵的出液口通过两个循环导出管分别导向发酵罐的内侧壁顶端。
22.本发明的有益效果：
23.1、本发明能够实现单罐只需一次接种，可连续生产制备液体菌种，大大降低后续菌种制备时间，缩短至2～3天。单罐制备能力强，在同等菌种需求情况下，厂房、设备投入大大减少。
24.2、本发明通过水箱、循环回流管路的设置，便于向调温外套内导入循环水，水箱内的水可通过半导体制冷片进行调节温度，调节到合适的温度后，便于将适宜温度的水导入调温外套内进行循环进出输送，进而便于根据需要调节发酵罐的培养温度。
25.3、本发明通过在循环回流管路上分流设置用于加热及降温的管路结构，便于根据需要进行选择回流水是经过加热罐还是经过蒸发器，进而便于相对智能化的控制需要对发酵罐进行加热还是降温，实现更好的温度调节。
26.4、在水箱内设置下限液位传感器，当水箱内的水位过低时，下限液位传感器将此
信号传递给控制处理单元，由控制处理单元控制外接水源输送管路上的控制阀打开，进而便于向水箱内加入水；当水箱内加入的水超过上限液位传感器时，上限液位传感器将此信号传递给控制处理单元，由控制处理单元控制外接水源输送管路上的控制阀关闭，停止向水箱内加水。
附图说明
27.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
28.图1为本发明实施例1的结构示意图；
29.图2为本发明实施例1的局部结构示意图；
30.图3为本发明实施例2的结构示意图；
31.图4为图3的局部放大图。
32.图中标记为：
33.1、发酵罐；2、调温外套；3、菌种存储器；4、无菌过滤器；5、菌种转移管；6、卫生球阀；7、进气口；8、水箱；9、第一循环泵；10、循环送水管路；11、单向阀；12、循环回流管路；13、温度传感器；14、半导体制冷片；15、下限液位传感器；16、上限液位传感器；17、外接水源输送管路；18、引入管；19、循环支管；20、第二循环泵；21、第一回流管；22、第一分流支管；23、加热罐；24、第一控制阀；25、第二控制阀；26、第二分流支管；27、蒸发器；28、第三控制阀；29、第四控制阀。
具体实施方式
34.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
35.需要说明的是，除非另外定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
36.如图1至图4所示，本发明涉及一种食用菌液体菌种单罐连续制备装置，包括发酵罐1和外套于发酵罐1上的调温外套2，该单罐连续制备装置还包括菌种存储器3、用于将发酵罐1内的液体菌种转移至菌种存储器3内的转移管路和用于与调温外套2形成循环进出水且对水温进行调节的循环送水调温机构，菌种存储器3设于发酵罐1上。下面通过具体的优选实例进行详细说明。
37.实施例1
38.如图1和图2所示，为了便于形成菌种存储器内的菌种能够自由落入发酵罐中，以及便于在发酵罐内形成正压以将菌种压入菌种存储器中，在菌种存储器的上方设置无菌过滤器，菌种存储器通过无菌过滤器与外界相通，保证无细菌及杂质进入菌种存储器中。发酵罐的进气口用于通入无菌空气，使得发酵罐内形成正压，进而将发酵罐内的菌种压入菌种存储器内。进气口处设置有进气阀，便于控制进进气量。
39.转移管路包括菌种转移管5和设于菌种转移管5上的卫生球阀6，菌种转移管5的上端与菌种存储器3的底端连接，菌种转移管5的底端延伸入发酵罐1的液面以下。卫生球阀的设置，便于控制菌种存储器内导入或导出菌种。在菌种存储器的下部设置转移管及发酵罐，在打开卫生球阀时，便于通过重力的作用，使得菌种存储器内的菌种自然下落至发酵罐中。
40.如图1所示，循环送水调温机构包括水箱8、第一循环泵9、循环送水管路10、循环回流管路12，第一循环泵9的进水端通过引水管与水箱8连接，水箱8的侧壁设置有半导体制冷片14，便于对水箱8内的水进行加热和吸热降温，第一循环泵9的出水端通过循环送水管路10与调温外套2的容水腔底端连接，在循环送水管路的出水端设置有单向阀11，使得水箱内的水单向进入调温外套的内，而调温外套容水腔内的水无法回流至循环送水管路。过水箱、循环回流管路的设置，便于向调温外套内导入循环水，水箱内的水可通过半导体制冷片进行调节温度，调节到合适的温度后，便于将适宜温度的水导入调温外套内进行循环进出输送，进而便于根据需要调节发酵罐的培养温度。
41.由于发酵罐中心处的液体传导温度的效果不佳，换热主要集中在发酵罐的侧壁周边处，因此，为了便于使发酵罐的液体温度能够更好的混匀传热，该连续制备装置还包括设于发酵罐1内的第二循环泵20和用于将发酵罐1内底端中部的液体菌种经过发酵罐1的侧壁向上导送且发酵罐1内的上端排出的菌种循环调温管路。
42.菌种循环调温管路包括引入管18、至少两个设于发酵罐1的内侧壁且由下到上设置的循环支管19和设于发酵罐1顶端的汇集管，第二循环泵20的进液口与汇集管连接，第二循环泵20的出液口通过两个循环导出管分别导向发酵罐1的内侧壁顶端。通过启动第二循环泵，使得发酵罐底部中间位置处的液体能够从发酵罐的侧壁逐渐向上移动，在侧壁向上移动的过程中，形成一定的热传导作用，上升至发酵罐上端时再有循环泵的出口导出至侧壁处，使得发酵罐内中部的液体与两侧的液体形成很好的对流效果，使得发酵罐内的液体形成更好的混匀效果，进而使得发酵罐内的各处的液体具有较均匀的热传导效果。
43.采用上述装置，食用菌液体菌种单罐连续制备方法，包括如下步骤：
44.步骤一、调节发酵罐1的培养温度，并在发酵罐1内培养液体菌种；
45.步骤二、在菌种使用前，停止发酵培养，静置0.5-2h；
46.步骤三、向发酵罐1内通入无菌空气以将液体菌种压入菌种存储器3中；
47.步骤四、使用菌种后，排空发酵罐1内的液体菌种；
48.步骤五、发酵罐1内装入培养液，将菌种存储器3内的液体菌种经重力作用自然下落导入发酵罐1中以继续培养新的液体菌种；
49.步骤六、重复步骤二至五，以连续制备液体菌种。
50.其中，步骤一中调节发酵罐1的培养温度采用向发酵罐1的调温外套2的容水腔内循环导入调温后的水进行调节。
51.如图1和图2所示，采用第一循环泵9将水箱8内的水从发酵罐1的调温外套2的容水
腔底端导入，之后从发酵罐1的调温外套2的容水腔顶端导出，然后经循环回流管路12回流至水箱8内，水箱8内的水通过半导体制冷片14进行调节温度。
52.通过在发酵罐1的调温外套2的容水腔出水口设置温度传感器13以采集温度，之后通过控制处理单元控制半导体制冷片14对水箱8内的水进行加热或吸热，以实现水箱8内温度的调节，调温后的水经过第一循环泵9泵入发酵罐1的调温外套2的容水腔。
53.当需要混匀发酵罐内的液体时，使各部分的液体具有均匀的温度，通过在发酵罐1内设置第二循环泵20及菌种循环调温管路以将发酵罐1中部的液体菌种分流导向两侧。将菌种循环调温管路的进液口设置在发酵罐1内的底端中部，发酵罐1内底端中部的液体菌种经过菌种循环调温管路的两个循环支管19沿发酵罐1的侧壁向上导送，并在发酵罐1内的上端排出。
54.进一步的，在水箱8内设置下限液位传感器15，当水箱8内的水位过低时，下限液位传感器15将此信号传递给控制处理单元，由控制处理单元控制外接水源输送管路17上的控制阀打开，进而便于向水箱8内加入水；当水箱8内加入的水超过上限液位传感器16时，上限液位传感器16将此信号传递给控制处理单元，由控制处理单元控制外接水源输送管路17上的控制阀关闭，停止向水箱8内加水。
55.本实施例中，采用直径600mm，高1800mm的500l发酵罐，一次可培养300l液体发酵菌种，其液面高度为约为1080mm，菌种转移管从上往下插入深度为1260mm，即液面往下1/2处。菌种存储器直径300mm，高700mm，体积为50l，即发酵罐体积的10％；
56.生产时，先按正常流程制备液体菌种，在菌种使用前，停止发酵培养操作，静置2小时，后打开菌种存储器下方卫生球阀，从发酵罐上的无菌空气入口处通入无菌空气，以形成正压，将菌种压入菌种存储器内。当菌种存储器装满至2/3时，关闭卫生球阀，菌种存储完成。正常使用菌种后，清空发酵罐，立刻装入新的培养液，灭菌，降至适宜温度后，打开卫生球阀，菌种存储器内的菌种自然下落进入发酵罐中，继续培养新的菌种。如此反复，实现连续制备液体菌种的效果。
57.实施例2
58.本实施例与实施例1的不同点在于，循环送水调温机构还包括设于循环回流管路12上的加热罐23和蒸发器27，循环回流管路12包括第一回流管21、第一分流支管22、第二分流支管26和第二回流管，加热罐23设于第一分流支管22上，所述蒸发器27设于第二分流管上，第一回流管21的进水端与调温外套2的容水腔顶端连接，第一回流管21的出水端与第一分流支管22及第二分流支管26的进水端连接，所述第二回流管的进水端与第一分流支管22及第二分流支管26的出水端连接，第二回流管的出水端与水箱8连接，第一分流支管22的进出水端分别设有第一控制阀24和第二控制阀25，第二分流支管26的进出水端分别设有第三控制阀28和第四控制阀29。其中，蒸发器与制冷回路连接。此种结构中，通过在循环回流管路上分流设置用于加热及降温的管路结构，便于根据需要进行选择回流水是经过加热罐还是经过蒸发器，进而便于相对智能化的控制需要对发酵罐进行加热还是降温，实现更好的温度调节。
59.操作时，当发酵罐1的调温外套2的容水腔导出的水低于使用温度，通过在循环回流管路12中设置的第一分流管路上的加热罐23进行加热，之后将加热后的水回流导入水箱8内；当发酵罐1的调温外套2的容水腔导出的水高于使用温度，通过在循环回流管路12中设
置的第二分流管路上的蒸发器27进行降温，之后将降温后的水回流导入水箱8内。
60.所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
61.本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。