[发明专利]一种填料塔式连续表面发酵装置及其实现方法

说明书

技术领域

本发明涉及食品发酵设备及工艺技术，具体来说是一种填料塔式连续表面发酵装置及其实现方法。

背景技术

现有文献表明表面发酵生产米醋中，木醋杆菌能大量固定于自产的细菌纤维膜上，细菌纤维膜完整性对发酵产酸及发酵的正常进行有重要作用，细菌纤维膜完整性一旦被破坏，则会导致产酸能力急剧降低。醋的液态酿造工艺一般可分为深层液态发酵和表面静置发酵，深层液态不能以木醋杆菌生产米醋，发酵动力消耗大，且设备构成复杂，不适用于表面发酵菌种的发酵；传统的米醋表面发酵都以发酵缸或发酵池生产，生产过程中取料、搅拌等操作极易使细菌纤维膜破碎或沉降，并且不能支持补料操作，造成酸度偏低，且占地面积大，发酵时间长，劳动强度大，不能进行良好的发酵参数控制及连续自动化生产。

发明内容

本发明的目的在于克服以上现有技术存在的不足，提供了一种在维持细菌纤维膜完整的条件下，增加细菌纤维膜比表面积（表面积/体积），使细菌纤维膜（木醋杆菌）与发酵液有效接触，方便进行酒精补料操作，缩短发酵周期，提高发酵产酸，采用循环回流的反应系统增加了原料的利用率，结合酒精分批补料或连续补料操作，在短时间内提高醋酸总酸度，并保持醋的生产连续进行并可对各发酵参数的填料塔式连续表面发酵装置。

本发明另一目的在于提供一种填料塔式连续表面发酵装置的实现方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种填料塔式连续表面发酵装置，包括填料塔、填充材料、若干隔板、入风口、出风口、风机、第一循环泵、第二循环泵、进料阀门、出料阀门、出口阀门、入口阀门、在线酸度检测仪及收集罐；其中，填料塔的顶部与收集罐通过循环管连接，由第一循环泵提供动力，循环管上设有进料阀门，发酵液通过填料塔顶部进入填料塔中，若干隔板将填料塔分隔成若干个发酵区，若干个发酵区内设置填充材料，发酵液流经附着在填充材料上的细菌纤维膜并在此发酵，填料塔上部侧边安装有出风口，填料塔下部侧边安装有入风口，出风口处配有送风装置，入风口处设有风机，填料塔底部通过管道与第二循环泵连接，第二循环泵与出料阀门连接，出料阀门通过管道与收集罐底部连接，收集罐底部还与出口阀门连接，收集罐顶部连接入口管，入口管上设有入口阀门，收集罐上设有在线酸度检测仪。

所述循环管端部连接分洒喷头，分洒喷头设于收集罐内部顶端。

所述填料塔为圆柱形结构，高径比为10:1～30:1，填料塔中间为中空，塔身为耐酸不锈钢，填料塔体积为5m³～50m³。适当填料塔的高度有利于发酵液受重力自上而下流经塔内接触更多的细菌纤维膜，使发酵液利用更加充分，减少占地面积。但是填料塔过高需要更高功率的循环泵，故采用上述比例为最佳。

所述填料塔内部每隔10～50cm设有一块刚性耐酸的不锈钢金属网状挡板。，用于支撑填充材料，并使填充材料在粘附细菌纤维膜后不被压缩变形。

所述填充材料为网状或多孔结构，并不与发酵液产生任何化学反应，发酵过程生成细菌纤维膜则粘附于填充材料中。

所述填充材料为聚酯纤维或多孔陶瓷或聚乙烯。填充材料应当具有非亲水性和较好的持水能力。同时本发明应用于表面发酵，故填充材料的空隙率越高越有利于增加比表面积提高发酵效率。填充材料有助于减缓发酵液下落的速度，增加发酵液在细菌纤维膜上停留时间，使发酵更加充分。

当所述填充材料为絮状聚酯纤维，絮状聚酯纤维的空隙率为70%，絮状聚酯纤维的容重为19～27kg/m³。当材料为聚乙烯时，空隙率为66%，容重为40kg/m³；当材料为多孔陶瓷时，空隙率为50%，容重为800kg/m³。

所述填料塔数量为若干个，各填料塔之间采用串联或并联。

一种填料塔式连续表面发酵装置的实现方法，包括以下步骤：

（1）、将填充材料设于填料塔内的若干隔板上，使填充材料均匀布满填料塔，然后将接种后的发酵液经入口管及入口阀门加入到收集罐；

（2）、将收集罐内的发酵液经循环管及第一循环泵到填料塔顶部，发酵液受重力沿填充材料均匀下落，风机从填料塔底部的入风口送入无菌氧气，无菌氧气从填料塔上部侧边的出风口排出，温度保持在25～40℃；

（3）、发酵液在下落过程中部分残留于填充材料上，由于发酵作用产生细菌纤维膜，细菌纤维膜逐渐在填充材料上自然生长并固定，由于有空隙率及对应的容重，能维持细菌纤维膜的完整性，并能与发酵液和氧气有效接触；