新型臥式固態物料發酵罐的結構特點及工作原理，飼用復合酶生產試驗應用，生產中工藝參數的確定。使用該臥式固態物料發酵罐進行多次飼用復合酶的生產試驗，結果表明，本臥式固態物料發酵罐實現瞭在同一發酵設備內既能使固態物料滅菌，又能冷卻發酵，通風良好，杜絕雜菌污染；大大減輕瞭勞動強度，改善瞭環境衛生，提高瞭自動化程度、產品的產量和質量。
用途：
我公司生產的固體發酵罐廣泛應用於醫藥、食品、釀造、生物肥料、生物飼料等各種發酵領域。
結構性能：
生物固體發酵罐由傳動系統、外夾套、內筒體、加熱、滅菌、冷卻系統、噴淋裝置等幾部分組成。
機械傳動系統：設備用戶可根據產品工藝特點任意選擇攪拌轉速。
加熱、滅菌、冷卻系統：加熱冷卻可通過外夾套，罐內之外螺旋片，空心攪拌軸進行冷卻加熱，且冷卻加熱效果好，冷卻降溫時間短，高溫滅菌過程中加熱蒸汽不直接接觸發酵載體，從而使發酵物料在罐內保持理想的濕度，在罐體中部裝有溫濕度計，可隨時掌握罐內發酵物料的溫度、濕度情況。罐體下部兩側裝有無菌空氣進口，空氣通過螺旋片縱向、徑向的運動軌跡使空氣均勻分佈於罐體底部，使物料與無菌空氣均勻接觸，充分混合。罐頂裝有噴淋接種裝置，既可接種也可在發酵過程中及時調節固體物料濕度。
1 研制目的與要求
微生物需在一定溫度、濕度、培養基、空氣、pH值環境下繁殖，不同的微生物對氧的要求也不一樣，按照它們對氧的需求可以分為好氧菌和厭氧菌兩大類。多數真菌、藻類和不少細菌都是專性好氧菌，必須供給分子態氧才能正常生長。一個理想的固體物料發酵設備必須滿足物料的混合、滅菌、降溫、保溫、保濕、提供空氣，能夠動態檢測溫度、濕度、氧氣含量和二氧化碳含量並加以控制。
本研究的目的是研制一種新型可適用絲狀真菌的固態物料發酵罐。
研制的要求：①物料在同一設備裡完成混合、滅菌、接種、培養、出料等整個過程；②性價比要高，有推廣應用價值。
2 發酵設備的結構和工作原理
固態物料發酵罐結構見圖
本固態物料發酵罐為固定臥式罐體，兩端封頭用法蘭與罐體聯接，接有溫、濕度監測儀及排氣孔，罐體上接有蒸汽及滅菌空氣進口，攪拌葉片呈一定角度排列裝於攪拌軸上，罐體上裝有進料口和出料口，罐體外有夾套，夾套外有保溫層。
本設備凡與物料接觸部分均采用不銹鋼制作，減速機選用雙級型擺線針輪減速機，轉速為2~3r/min。
2.3 工作原理
固態物料從進料口進入罐體內，裝於攪拌軸上的攪拌葉片帶動物料翻動、疏松、混合。蒸汽從蒸汽及滅菌空氣進口直接通入罐體內，對物料進行滅菌，之後由夾套通入冷卻水，無菌空氣直接通入罐體內，對物料進行冷卻降溫，當物料冷卻到發酵溫度時，液體菌種從接種分配管噴入，隨著攪拌軸的正、反轉，在攪拌葉片的作用下，菌種和物料均勻混合。無菌空氣直接通入罐體內噴向物料，保證微生物生長所需的足夠氧源，夾套內通保溫水保證微生物生長所需的溫度，根據需要無菌水從接種分配管噴入。微生物生長完畢直接由排料管卸料。
3 實際生產中的應用
3.1 裝料量的確定
固態物料發酵罐的裝料量必須考慮兩方面因素，如果裝料過多、料層厚，會影響通風效果，傳質、傳熱困難，造成料層發酵不均勻，影響產品的產量和質量；如果裝料過少，影響產品的產量，設備性價比降低。在多次飼用復合酶生產試驗的基礎上確定瞭最佳裝料量為300kg。
3.2 攪拌軸葉片角度及轉速的確定
攪拌軸葉片角度要適當，角度過大，物料向前、向後及出料方便，由於物料前進速度過快，攪拌軸葉片容易變形彎曲而損壞設備；角度過小，物料向前、向後及出料不方便並影響物料混合效果。根據計算及試驗，確定攪拌軸葉片角度5~10度，經過多次試驗，達到設計要求。
攪拌軸轉速過快，螺旋軸所受彎矩過大，容易造成設備的損傷，在發酵後期容易攪斷菌絲；轉速過慢，物料混合不均勻。經過多次試驗，確定攪拌軸轉速為4~20r/min。
3.3 滅菌蒸汽壓及時間的確定
因固態物料傳熱、傳質困難，所以采取夾套內通蒸汽和直接向罐內物料通蒸汽兩種形式相結合，從開始通蒸汽到罐內表壓達1個大氣壓隻用10min左右，經過多次試驗，確定在1個大氣壓下維持30min左右就可達到生產要求。
3.4 接種方式的確定
接種方式有兩種：①從高位種子罐直接放液體種子；②從進料口加固體種子。經過多次試驗，兩種方法都可行，各有優缺點。方法①：優點是完全避免雜菌感染、菌種分佈更均勻、接種量大；缺點是種子罐需提前運行。方法②：優點是種子可在實驗室完成；缺點是接種時，進料口暴露在外有雜菌感染的可能。因此，我們結合實際生產確定在連續生產時采用方法①，在非連續生產時采用方法②。
3.5 其它工藝措施
3.5.1 通風
通風主要有提供無菌氧氣和幫助散熱兩個作用。在生產過程中，通風過度不但增加能耗，還會造成物料表層濕度降低；通風過小，提供氧氣量不足。通風過度或過小都不利微生物生長。
為瞭保證提供無菌空氣，在空氣進入前先經過空氣過濾器進行消毒殺菌，試驗證明這種方法是可行的。
3.5.2 翻拌
通過攪拌軸葉片的轉動來達到物料的翻拌松散與均勻，翻拌次數依據物料的升溫速度和菌絲長短及密集情況來確定。
3.5.3 噴淋濕度
根據物料的含水量及濕度大小，通過接種分配管噴入，並伴隨適當的翻拌，達到噴淋均勻。
3.5.4 溫度
在飼用復合酶培養過程中，溫度控制在33℃左右，因此工作溫度主要在警告降溫線35℃與下限溫度29℃之間，由於電控系統的滯後性及微生物自發熱的影響，實際溫度在27~38℃之間波動，滿足瞭微生物生長需要，達到設計的要求。
4 結論與討論
4.1 該固態物料發酵罐為固定不動的臥式罐體，接種分配管固定在罐體的上部，攪拌軸安裝在偏離罐體中心線的下方，結構緊湊，便於操作。
4.2 該固態物料發酵罐實現瞭在同一發酵設備內既能使固態物料滅菌，又能冷卻發酵，通風良好，杜絕雜菌污染。
4.3 該固態物料發酵罐與現有設備相比，有以下優點：①物料直接在罐內滅菌、冷卻，從而避免瞭物料的二次污染；②在滅菌和發酵的過程中，物料通過葉片的正、反轉，保證物料的疏松、均勻，提高瞭發酵的均勻性，縮短瞭發酵周期，提高瞭生產率；③由於通入無菌空氣，大大降低瞭雜菌污染率，提高瞭產品的得率和質量；④可適用於絲狀菌體的工業化生產。
4.4 該固態物料發酵罐經過飼用酶制劑的批量化試生產，達到瞭設計的目的和要求，很好地解決瞭目前固體物料發酵設備難以解決的問題，降低瞭設備造價，從而大大提高瞭設備的性價比。因此，該固體物料發酵設備很有推廣應用價值。
功能：
1.可進行固體發酵
2.可作固體混合機使用
3.能進行高溫滅菌
4. 可作為高低溫烘幹機用
5. 工藝上管路上接上真泵空可作真空幹燥機用
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