[发明专利]一种有氧发酵系统及工艺

说明书

本发明涉及一种有氧发酵系统及工艺，包括：发酵罐，用以使用指定菌种对物料进行发酵、分离罐、至少两个微界面发生器和回流管。与传统方法相比，本发明通过破碎空气使其形成微米尺度的微气泡，使微气泡与原料混合形成气液乳化物，以增大气液两相的相界面积，并达到在较低预设操作条件范围内强化传质的效果；同时，微气泡能够与原料充分混合形成气液乳化物，通过将气液两相充分混合，能够保证系统中的细菌能够充分吸收物料中的氧气，从而防止副产物的生成，进一步提高了所述系统的发酵效率。

技术领域

本发明涉及微生物有氧发酵技术领域，尤其涉及一种有氧发酵系统及工艺。

背景技术

发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。发酵有时也写作酦酵，其定义由使用场合的不同而不同。通常所说的发酵，多是指生物体对于有机物的某种分解过程。发酵是人类较早接触的一种生物化学反应，如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。

传统上人们利用固态发酵生产面包、麦芽、酒曲、酒精饮料、酱油、豆豉、蘑菇等食品或生产中间原料。近代研究发现利用固态发酵生产的一些食品中含有生理活性物质，表明了固态发酵在生产这些食品及食品添加剂上有优势。随着能源危机与环境问题的日益严重，固态发酵技术以其特有的优点引起人们极大的兴趣。人们在固态发酵领域的研究及其在资源环境、蛋白质饲料中的应用取得了较大进展，主要表现在生物饲料、生物燃料、生物农药、生物转化、生物解毒及生物修复等方面的成功开发应用，为固态发酵的不断发展提供了强有力支持，为传统技术发扬光大提供了广阔的应用前景。

中国专利公开号：CN207632812U公开了一种嗜酸普鲁兰芽孢杆菌发酵系统，所述发酵系统包括培养瓶、一级种子罐、二级种子罐、混合罐、缓冲罐、发酵罐、贮料罐及碟片离心机；所述培养瓶连接所述混合罐顶部；所述一级种子罐连接所述二级种子罐；所述二级种子罐连接所述发酵罐；所述混合罐连接所述缓冲罐，混合罐设有第一搅拌叶，第一搅拌叶上端连接有第一搅拌电机；所述缓冲罐连接在所述混合罐和发酵罐之间；所述发酵罐设有第二搅拌叶，所述第二搅拌叶连接有第二搅拌电机；所述贮料罐上部连接所述发酵罐下部；所述贮料罐下部连接所述碟片离心机。由此可见，所述系统存在以下问题：

第一，所述系统中仅通过搅拌叶对空气进行破碎，空气在破碎后形成大气泡，然而由于气泡体积过大，无法与混合后的物料充分混合，细菌吸收氧气不均匀，降低了所述系统的发酵效率。

第二，所述系统在细菌与氧气接触不均匀的情况下，易产生副产物，从而导致系统中物料无法使用，增加了所述系统的能耗。

第三，所述系统使用搅拌叶对细菌和物料进行搅拌，在搅拌过程中搅拌叶会对细菌造成破坏，从而导致原料中细菌数量减少，降低发酵效率。

发明内容

为此，本发明提供一种有氧发酵系统及工艺，用以克服现有技术中无菌空气不能与物料充分混合从而产生副产物导致的发酵效率低的问题。

一方面，本发明提供一种有氧发酵系统，包括：

发酵罐，用以使用指定菌种对物料进行发酵，所述发酵罐包括：设置在下方，用以装载发酵原料和发酵菌种并为二者的发酵提供反应空间的全混流生化反应区以及设置在上方，用以对发酵后物料进行输送以及气液分离的平推流生化反应区；

分离罐，其与所述发酵罐相连，用以对所述发酵罐输出的物料进行分离，以生成气态菌种和发酵液；

微界面发生器，其设置在所述全混流生化反应区内的指定位置，将气体的压力能和/或液体的动能转变为气泡表面能并传递给无菌空气，使无菌空气破碎形成直径≥1μm、＜1mm的微米级气泡以提高发酵原料与无菌空气间的传质面积，减小液膜厚度，降低传质阻力，并在破碎后将发酵原料与微米级气泡混合形成气液乳化物，以在预设操作条件范围内强化氧化原料与空气间反应效率；