[发明专利]一种气相接种和补料的纯种培养的固体发酵装置及其方法

权利要求书

1.一种气相接种和补料的纯种培养的固体发酵装置，包括：固体发酵罐(1)、液体种子罐(3)、补液罐(4)、空气压缩机(8)、缓冲罐(7)、空气过滤器(6)和蒸汽发生器(5)；其中，所述的空气压缩机(8)、缓冲罐(7)和空气过滤器(6)依次连接，用于产生无菌空气；其特征在于，所述的固体发酵装置还包括文丘里管(2)；

所述的文丘里管(2)的进气端通过进气阀门(10)与所述的空气过滤器(6)相连；所述的文丘里管(2)的出气端连接所述的固体发酵罐(1)，该固体发酵罐(1)上设有泄压阀门(9)，用于控制出气以泄压；所述的文丘里管(2)的喉部分别通过种子罐(3)、补料罐(4)的出料端阀门(11、13)连接种子罐(3)和补料罐(4)的出口端；

所述的进气阀门(10)与所述的文丘里管(2)之间的气路上，还分别通过蒸汽发生器(5)、补料罐(4)、液体种子罐(3)的气路端阀门(15、14、12)连接蒸汽发生器(5)、补料罐的进口端(4)和液体种子罐(3)的进口端；

在高速气流通过文丘里管(2)时，由于喉部气体的流速增加形成负压将液体种子或补料液吸入，并与气体混合，形成气雾后，喷入固体发酵罐(1)的固体培养基中，完成无菌接种和无菌补料。

2.根据权利要求1所述的气相接种和补料的纯种培养的固体发酵装置，其特征在于，所述的固体发酵罐为卧式或者立式压力密闭容器，容器内部安置浅盘式支架或传送带式支架，用于堆放固体培养基。

3.根据权利要求1所述的气相接种和补料的纯种培养的固体发酵装置，其特征在于，所述的液体种子罐(3)为液体深层发酵罐，该罐底部的管路与所述的补料罐(4)底部的管路分别经消毒阀门(16、17)连接至蒸汽发生器(5)，进一步地用产生的蒸汽对种子罐中的液体培养基、或补料罐中的水和营养液进行实消。

4.一种气相接种和补料的纯种培养的固体发酵方法，该方法利用了文丘里管(2)，所述的文丘里管(2)的进气端通过进气阀门(10)与所述的空气过滤器(6)相连；所述的文丘里管(2)的出气端连接所述的固体发酵罐(1)，该固体发酵罐(1)上设有泄压阀门(9)，用于控制出气、泄压；所述的文丘里管(2)的喉部分别通过种子罐(3)、补料罐(4)的出料端阀门(11、13)连接种子罐(3)和补料罐(4)的出口端；

所述的进气阀门(10)与所述的文丘里管(2)之间的气路上，还分别通过蒸汽发生器(5)、补料罐(4)、液体种子罐(3)的气路端阀门(15、14、12)连接蒸汽发生器(5)、补料罐(4)、液体种子罐(3)；

在高速气流通过文丘里管(2)时，由于喉部气体的流速增加形成负压将液体种子或补液吸入，并与气体混合，形成气雾后，喷入固体发酵罐(1)的固体培养基中，完成无菌接种和无菌补料；

具体步骤包括：

1)空气依次通过空气压缩机(8)、缓冲罐(7)和空气过滤器(6)，经进气阀门(10)与所述的文丘里管(2)进气端相连，用于提供无菌空气；

2)所述的蒸汽发生器(5)的气路端阀门(15)打开时，产生的蒸汽用于对固体发酵罐中的固体培养基进行原位灭菌；

3)所述的液体种子罐(3)的气路端阀门(12)和出料端阀门(11)打开时，文丘里管(2)借助无菌空气吸入液体种子，形成气雾，喷入固体培养基，完成无菌接种；

4)所述的补料罐(4)的气路端阀门(14)和出料端阀门(13)打开时，文丘里管(2)借助无菌空气吸入水或营养液，形成气雾，喷入固体培养基，完成无菌补料；

5)所述的固体发酵罐(1)的进气阀门(10)和泄压阀门(9)打开或关闭，以控制进气和出气，对固体培养基和菌体施以周期性的充压与泄压以强化固体发酵中的传质、传热和气体交换，减少发酵时间，提高发酵效率。

5.根据权利要求4所述的气相接种和补料的纯种培养的固体发酵方法，其特征在于，所述的方法还包括：通过打开液体种子罐(3)和补料罐(4)底部的消毒阀门(16、17)，分别利用蒸汽发生器(5)产生的蒸汽对液体种子罐(3)的液体培养基、或补料罐(4)中的水和营养液进行实消。

6.根据权利要求4所述的气相接种和补料的纯种培养的固体发酵方法，其特征在于，所述的固体发酵采用强制通风或者周期变压方式进行，期间可采用气相运送无菌水和液体营养液进行补料，整个过程均在密闭空间内完成。