[发明专利]一种发酵装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发酵装置，特别是涉及一种固态发酵的发酵装置。 

背景技术

固态发酵是指在没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水不溶性固态基质中，用一种或多种微生物在其上进行的任何发酵过程。固体发酵具有许多优势，如培养基简单且来源广泛；成本低、能耗少；基质含水量低，可大大减少反应器体积；不需要废水处理，环境污染少；产物浓度高，后续纯化步骤简单等。因此，固体发酵是一种很有潜在优势的发酵方式，能广泛应用于酶制剂、食品、医药、饲料、燃料、农药、生物冶金和生物修复等诸多领域。 

目前，国内固态发酵设备主要是传统的开放式反应器，较难用于规模生产，特别是无法进行连续的发酵，限制了固态发酵技术在工业生产中的应用。到目前为止，很少有公开连续发酵用的固态反应器以及配套设备，包括经济有效的机械化进出料、灭菌、培养的设备装置。另外，规模化批次生产往往对发酵基质的灭菌和固态发酵罐的体积有非常高的要求，比如批次蒸汽高温灭菌不彻底，较难测量发酵罐腔体内的温度和各种参数，也难以把发酵材料需要的氧气和水汽均匀提供给发酵材料，所以在很大程度上限制了固态发酵技术在实际生产中的推广。 

发明内容

本发明的目的是克服上述提到的问题，揭示一种结构简单实用，制造控制方便的固态发酵罐，能够满足工业生产对于发酵罐体积的要求，且可以实现连续机械化灭菌和自动进出料的固态发酵装置。 

本发明提供一种发酵装置，包括发酵罐，所述的发酵罐1内壁有圆柱形的内腔，在内腔的中心设置有螺旋推进器2，该螺旋推进器2的桨叶4外缘贴近发酵罐内壁3，桨叶4面与发酵罐内壁3之间形成螺旋型的物料通道5，还包括驱动装置，该驱动装置连接到螺旋推进器2，并驱动螺旋推进器2沿轴心做旋转运动。 

所述发酵罐1为立式或卧式，该发酵罐1内的发酵基质为有一定湿度的水不溶性固态基质，该发酵基质从进料口9进入发酵仓11，沿着螺旋推进器2桨叶4面与发酵罐内壁3之间形成螺旋型的物料通道5沿螺旋线移动，在移动过程中进 行发酵反应。 

所述的螺旋推进器2桨叶4外缘贴近发酵罐内壁3，两者间产生一个细小的狭缝，发酵仓内的气体可以通过狭缝在相邻螺距间穿行，狭缝不影响螺旋推进器的转动和发酵仓内物料的移动。 

所述驱动装置包括步进电机8，该步进电机8通过减速齿轮组7连接到螺旋推进器2，使得螺旋推进器2的转动速度符合发酵反应的需求；所述的发酵基质从进料口9进入发酵仓11，在螺旋推进器2的推进作用下往出料口10运动，至出料口10经历一个发酵周期；发酵结束的产物，经过出料仓13往外出料。 

所述的螺旋推进器2包括桨轴6和桨叶4，桨轴6内有中空连贯的通气管道30，在通气管道30壁上设有连通发酵仓11的小孔12，所述桨轴6上下端分别接有上引入接头16和下引入接头17，外部通气系统18通过下引入接头17向发酵仓11输送含氧气体，再通过上引入接头16排出交换后的尾气。 

所述的桨轴6为竖直的圆柱轴，螺旋形的桨叶4固定在桨轴6上；或所述的桨轴6为螺旋形，该桨轴设置在螺旋形桨叶4中心，并沿螺旋形的桨叶4延展。 

所述的螺旋推进器2的螺旋桨叶4的至少一面上设置有温度传感器14。所述的螺旋推进器2的螺旋桨叶4的至少一面上设置有控温管道19，通过控温管道19与外部温控系统15形成循环，调节发酵基质的温度。 

所述的发酵装置的物料通道5包括顺序设置的微波灭菌仓20、接种仓21、进料仓22、发酵仓11、出料仓13，进入灭菌仓20的发酵基质，顺序经过五个仓体，并从出料仓13排出是连续的不间断的过程，排出出料仓13的物料与进入灭菌仓20的固态发酵基质的量是对应的。 

所述的灭菌仓20包括固定设置的微波灭菌机构，厚度小于等于5cm的发酵基质连续通过所述微波灭菌机构照射，照射后的发酵基质进入接种仓21。所述的发酵罐1的外套26为透明或半透明的聚合材料制作。 

本发明有以下优点：发酵腔内螺旋型的发酵物料通道5既是存储空间，又是发酵空间，同时可以通过驱动螺旋推进器2使得发酵基质在发酵过程中有序的移动，使发酵成为连续的过程；可以通过通气管道30向发酵腔体内输送含氧气体，通过控温管道19控制发酵基质的温度，确保发酵基质有好的发酵环境；总之提供了工业化应用固态发酵基质发酵的可行方案。 

附图说明

图1为本发明实施例一的系统图； 

图2为本发明实施例一中桨叶及其下表面温控水管横截面图； 

图3为本发明实施例二的系统图；