CN1442476A - 细黄链霉菌的液体发酵工艺及其生产设备 - Google Patents
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Abstract
一种细黄链霉菌的液体发酵工艺及其生产设备，属于发酵技术。它包括：(1)混配：原辅料固体物浓度30～35％，pH值8.5～9.0；(2)种子罐消毒：温度115～126℃，时间30～40分钟；(3)26～30℃时，按原辅料质量比的1～2％接种种子；(4)种子罐发酵：温度28～30℃，无菌空气的流量十小时前、后分别为(0.4～0.6)和(1.1～0.9)原辅料体积/小时，时间40～48小时；(5)发酵罐消毒，工艺同(2)；(6)按原辅料质量比的8～12％接种种子罐种子，余同(3)；(7)发酵罐发酵，同(4)；(8)出料。发酵设备包括螺旋输送机，物料混合罐，无菌空气制取设备，种子罐，发酵罐，出料阀等。它效率高，污染少，倒罐率低，流程合理，设备运行可靠，可广泛应用于细黄链霉菌及叶面肥的大批量生产中。
Description
技术领域
本发明属于细黄链霉菌发酵技术领域，更具体地说涉及细黄链霉菌的液体发酵工艺及其生产设备的改进。
背景技术
已有的细黄链霉菌繁育在土壤中。此菌种在生长过程中能大量解离土壤中已经固化的大量不能被农作物吸收的氮、磷、钾，提高化肥的利用率，有效缓解由于大量使用化肥而造成的土壤板结等负面作用。同时，又能生成多种生长类激素，促进作物生长，提高其抗逆性状。细黄链霉菌还能产生多种抗菌素，抑制病菌生长，这对消除土传病菌非常有利。
但是，土壤中自然生长的细黄链霉菌数量太少，微不足道。而目前国内还没有此类菌种的人工生产，也就没有相应的生产工艺和生产设备。
本发明的目的，就在于克服上述缺点和不足，提供一种可以高效大量生产的、成熟的细黄链霉菌的液体发酵工艺及其生产设备。
发明内容
为了达到上述目的，本发明细黄链霉菌的液体发酵工艺包括下述步骤：
(1)蛋白质及碳水化合物原辅料的混配：将蛋白质及碳水化合物原辅料、水和氢氧化钠送进物料混合罐，边送边混合，直至混合均匀，使原辅料的固体物浓度为30～35％，原辅料的PH值为8.5～9.0；
(2)种子罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为115～126℃，时间为30～40分钟；
(3)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料，至26～30℃时，按原辅料质量比的1～2％接种细黄链霉菌的种子；
(4)种子罐发酵：发酵温度控制在28～30℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×(0.4～0.6)/小时，以后为原辅料体积×(1.1～0.9)/小时，发酵时间为40～48小时；
(5)发酵罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为115～126℃，时间为30～40分钟；
(6)接种：实罐消毒后，以管道水冷却原辅料，至26～30℃时，按原辅料质量比的8～12％接种种子罐发酵所得的细黄链霉菌的种子；
(7)发酵罐发酵：发酵温度控制在28～30℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×(0.4～0.6)/小时，以后为原辅料体积×(1.1～0.9)/小时，发酵时间为40～48小时；
(8)打开出料阀出料包装。
蛋白质及碳水化合物原辅料由质量比(下同)为1～5％的豆饼粉、1～5％的玉米粉、1～3％的白糖、1～5％的麦麸、0.1～1％的氯化钠、0.1～1.5％的碳酸钙和其余的水所组成。这一配比制作的蛋白质及碳水化合物原辅料发酵较快，效果较为理想。
无菌空气的生产工艺为：自离地表10M以上的高空大气中采集空气，将其进行粗过滤去除固体尘埃，用空压机将粗过滤后的空气压缩进入储气罐，通过气液分离器分离去除空气中的水和油，然后将空气送入干燥箱经过二级过滤进一步除水并洁净化，再送入热交换器进行恒温处理，接着送入可恒温恒压自动灭菌的棉花过滤器过滤除菌，随后送入同样可恒温恒压自动灭菌的二级绝对过滤器过滤，最后以过滤效果测定仪检测无菌空气的质量，合格后通入种子罐或发酵罐进入发酵工序。这一工艺生产的无菌空气十分洁净，质量好，可以满足发酵工艺的要求。
蛋白质及碳水化合物原辅料由质量比(下同)为2％的豆饼粉、2％的玉米粉、1％的白糖、1％的麦麸、0.3％的氯化钠、0.6％的碳酸钙和其余的水所组成。这一配比制作的蛋白质及碳水化合物原辅料发酵快，效果十分理想。
工序(3)接种中，实罐消毒后，以管道冷却水冷却原辅料至26～30℃时，按原辅料质量比的2％接种细黄链霉菌的种子；工序(6)接种中，实罐消毒后，以管道冷却水冷却原辅料至26～30℃时，按原辅料质量比的10％接种种子罐发酵所得的细黄链霉菌的种子。这一接种比例更为合理，发酵快，效果十分理想，又不会造成种子的浪费。
本工艺首先将蛋白质及碳水化合物原辅料由一精确计量螺旋输送机(绞龙)输送进物料混合罐。绞龙的输送量与进水的阀门、进氢氧化钠的阀门通过一定的体积和质量比进行联锁，将原辅料的固体物浓度控制在30～35％，PH值为8.5～9.0。物料混合罐上安装有PH计，PH计与氢氧化钠计量泵联锁。
达到上述要求后原辅料进入种子罐进行液体发酵，整个发酵过程由***来完成。
当原辅料达到要求，变送器将信号反馈给***，***发出指令给进料调节阀，进料调节阀打开，开始进料。在种子罐上安装有高液位报警器，高液位报警器和进料开关阀联锁。即高液位报警器将信号反馈给***，***指令进料开关阀进行动作。到达高液位时进料开关阀自动关闭，进料停止。
进料完毕后开始进入种子罐实罐消毒工序，种子罐上装有温度传感器和压力传感器，***cpu通过这两个传感器按照***设定的参数，对种子罐实现自动消毒。进料前***空罐消毒的原理与实罐消毒相同。消毒完毕后***通过温度传感器的信号控制管道冷却水的开启与关闭，当温度降到28℃自动开启接种阀，接种。进入种子罐发酵过程。
发酵过程中通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×(0.4～0.6)/小时，以后为原辅料体积×(1.1～0.9)/小时，发酵时间为40～48小时。全过程原辅料的温度都是由控制在28-30℃。无菌空气的流量与一记时器联锁，原辅料的温度与蒸汽调节阀和冷却水调节阀联锁，由***进行自动操作。自动浊度分析仪和溶氧测定仪对发酵全过程进行实时监控，会对罐中的原辅料进行自动分析以确定发酵结束的最终时间。当发酵终结时，***会得到由自动浊度分析仪发出4-20mA的信号。cup得到此信号后发出指令进入发酵罐发酵过程。
发酵罐的操作方式与种子罐相同，包括发酵罐空罐和实罐的消毒、接种、发酵罐发酵。当发酵终结时也是由自动浊度分析仪对罐中的原辅料进行自动分析并发出发酵终结的信号。***接收到此信号后，发出打开出料阀的指令。
细黄链霉菌的液体发酵生产设备至少包括将氢氧化钠、工艺水和蛋白质及碳水化合物原辅料混配的螺旋输送机(绞龙)，与螺旋输送机的出口连接的物料混合罐，分别以管道与物料混合罐和无菌空气制取设备连接的种子罐，分别以管道与种子罐和无菌空气制取设备连接的发酵罐，发酵罐的出口连接着出料阀，种子罐和发酵罐还和蒸汽管道相连接。
无菌空气制取设备至少包括自离地表10M以上的高空大气中采集空气的气泵，与气泵的出口连接将空气进行粗过滤去除固体尘埃的粗过滤器，以管道与粗过滤器连接的空压机，以管道与空压机连接的储气罐，以管道与储气罐连接的气液分离器，以管道与气液分离器连接的干燥箱，以管道与干燥箱连接的二级过滤器，以管道与二级过滤器连接的热交换器，以管道与热交换器连接的棉花过滤器，以管道与棉花过滤器连接的二级绝对过滤器以及安装在二级绝对过滤器出口的过滤效果测定仪。
整个无菌空气制取设备采用全自动化控制。首先采用了高空采气，来自大气中的空气通过一个粗过滤器进行过滤，此级过滤的目的是除去空气中的固体尘埃，在粗过滤器的两端装有一个压差计(PID)，***CPU会通过PID给的4-20mA信号来控制粗过滤器的实用效果，当压力报警响起，将自动起动过滤介质处理***，从而控制进入发酵***的无菌空气质量。
初过滤后的空气进入空压机，经空气压缩后进入储气罐。储气罐上装有压力探测器，压力探测器与空压机的自控***进行连锁，即压力超过设定值，空压机会自动停止运作。由于粗过滤器仅能除去少量的空气中的水和油，因此储气罐的气体需通过气液分离器将空气中的水油部分离，然后进入干燥箱。在气液分离器的底端装有一个微压测定***，当压力达到测定值，气液分离器的底阀会自动打开，放出其中的液体后关闭。
干燥箱中的空气经过二级过滤，再通过热交换器。热交换器中的温度可由冷却水和蒸汽的输入阀调节。
处理后的空气进入棉花过滤器。棉花过滤器上安装有测湿***。当湿度超标时，***会自动报警，棉花过滤器的介质处理***会自动起动以确保空气质量。棉花过滤器还装有测温测压***，测温***和蒸汽进汽自控阀及蒸汽出气自控阀相关联，并连入***中央处理器，实现了棉花过滤器的恒温恒压自动灭菌。
空气接着进入二级绝对过滤器。二级绝对过滤器同棉花过滤器相同，也实现了自动灭菌，同时其两端加装了压差计。通过压力继电器与中央处理器相连设有高低压报警装制，实现了对其过滤介质性能的实时监控。
空气在进发酵罐之前，先通过了与cpu相连的过滤效果测定仪，以实时监控进罐空气质量。该过滤效果测定仪设有污染警报，可及时报告空气污染事故，便于及时解决污染问题，避免扩大损失，提高生产效率。
本发明的产品为液态，即叶面肥。它可用瓶装直接出厂销售。使用时先要稀释，再用器具喷洒在作物的叶面上施肥。也可以做为种子，用于固体肥料的发酵生产。
本发明的优点和积极效果是：工艺流程合理、生产设备大多数自动控制，排除了人工操作造成的杂菌污染情况，大大降低了倒罐率；生产效率高，尤其适合于大批量生产；可随时监控细黄链霉菌的的生长状况，发酵质量高；生产成本低。它可广泛应用于细黄链霉菌及叶面肥的大批量生产中。
附图说明
图1为本发明细黄链霉菌的液体发酵生产设备的示意图。
具体实施方式
实施例1.一种细黄链霉菌的液体发酵工艺。它包括下述步骤：
(1)蛋白质及碳水化合物原辅料的混配：将蛋白质及碳水化合物原辅料、水和氢氧化钠送进物料混合罐，边送边混合，直至混合均匀，使原辅料的固体物浓度为30％，原辅料的PH值为9.0；
(2)种子罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为115℃，时间为40分钟；
(3)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却原辅料，至30℃时，按原辅料质量比的1％接种细黄链霉菌的种子；
(4)种子罐发酵：发酵温度控制在28℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×0.4/小时，以后为原辅料体积×0.9/小时，发酵时间为40小时；
(5)发酵罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为115℃，时间为40分钟；
(6)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料，至30℃时，按原辅料质量比的8％接种种子罐发酵所得的细黄链霉菌的种子；
(7)发酵罐发酵：发酵温度控制在28℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×0.4/小时，以后为原辅料体积×0.9/小时，发酵时间为48小时；
(8)打开出料阀出料。
上述蛋白质及碳水化合物原辅料由质量比(下同)为5％的豆饼粉、1％的玉米粉、3％的白糖、4％的麦麸、0.1％的氯化钠、1.5％的碳酸钙和其余的水所组成。
无菌空气的生产工艺为：自离地表10M以上的高空大气中采集空气，将其进行粗过滤去除固体尘埃，用空压机将粗过滤后的空气压缩进入储气罐，通过气液分离器分离去除空气中的水和油，然后将空气送入干燥箱经过二级过滤进一步除水并洁净化，再送入热交换器进行恒温处理，接着送入可恒温恒压自动灭菌的棉花过滤器过滤除菌，随后送入同样可恒温恒压自动灭菌的二级绝对过滤器过滤，最后以过滤效果测定仪检测无菌空气的质量，合格后通入种子罐或发酵罐进入发酵工序。
实施例2.一种细黄链霉菌的液体发酵工艺。它包括下述步骤：
(1)蛋白质及碳水化合物原辅料的混配：将蛋白质及碳水化合物原辅料、水和氢氧化钠送进物料混合罐，边送边混合，直至混合均匀，使原辅料的固体物浓度为33％，原辅料的PH值为8.7；
(2)种子罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为126℃，时间为35分钟；
(3)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料，至26℃时，按原辅料质量比的1.7％接种细黄链霉菌的种子；
(4)种子罐发酵：发酵温度控制在29℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×0.5/小时，以后为原辅料体积×1/小时，发酵时间为42小时；
(5)发酵罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为123℃，时间为32分钟；
(6)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料，至26℃时，按原辅料质量比的10％接种种子罐发酵所得的细黄链霉菌的种子；
(7)发酵罐发酵：发酵温度控制在29℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×0。5/小时，以后为原辅料体积×1.1/小时，发酵时间为43小时；
(8)打开出料阀出料。
上述蛋白质及碳水化合物原辅料由质量比(下同)为1％的豆饼粉、5％的玉米粉、2％的白糖、5％的麦麸、1％的氯化钠、0.1％的碳酸钙和其余的水所组成。
无菌空气的生产工艺同实施例1。
实施例3.一种细黄链霉菌的液体发酵工艺。它包括下述步骤：
(1)蛋白质及碳水化合物原辅料的混配：将蛋白质及碳水化合物原辅料、水和氢氧化钠送进物料混合罐，边送边混合，直至混合均匀，使原辅料的固体物浓度为35％，原辅料的PH值为8.5；
(2)种子罐空罐和实罐消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为120℃，时间为30分钟；
(3)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料，至28℃时，按原辅料质量比的2％接种细黄链霉菌的种子；
(4)种子罐发酵：发酵温度控制在30℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×0.6/小时，以后为原辅料体积×1.1/小时，发酵时间为48小时；
(5)发酵罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为126℃，时间为30分钟；
(6)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料，至29℃时，按原辅料质量比的12％接种种子罐发酵所得的细黄链霉菌的种子；
(7)发酵罐发酵：发酵温度控制在30℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×0.6/小时，以后为原辅料体积×1/小时，发酵时间为40小时；
(8)打开出料阀出料。
上述蛋白质及碳水化合物原辅料由质量比(下同)为2％的豆饼粉、2％的玉米粉、1％的白糖、1％的麦麸、0.3％的氯化钠、0.6％的碳酸钙和其余的水所组成。无菌空气的生产工艺同实施例1。
实施例4.一种细黄链霉菌的液体发酵生产设备。如图1所示。它至少包括将氢氧化钠、工艺水和蛋白质及碳水化合物原辅料混配的螺旋输送机1(绞龙)，与螺旋输送机1的出口连接的物料混合罐2，分别以管道与物料混合罐2和无菌空气制取设备连接的种子罐3，分别以管道与种子罐3和无菌空气制取设备连接的发酵罐4。发酵罐4的出口连接着出料阀5，种子罐3和发酵罐4还和蒸汽管道相连接。无菌空气制取设备至少包括自离地表10M以上的高空大气中采集空气的气泵6，与气泵6的出口连接将空气进行粗过滤去除固体尘埃的粗过滤器7，以管道与粗过滤器7连接的空压机8，以管道与空压机8连接的储气罐9，以管道与储气罐9连接的气液分离器10，以管道与气液分离器10连接的干燥箱11，以管道与干燥箱11连接的二级过滤器12，以管道与二级过滤器12连接的热交换器13，以管道与热交换器13连接的棉花过滤器14，以管道与棉花过滤器14连接的二级绝对过滤器15以及安装在二级绝对过滤器15出口的过滤效果测定仪16。
实施例1～4生产效率高，杂菌污染少，倒罐率低，流程合理，设备运行可靠。它可广泛应用于细黄链霉菌及叶面肥的大批量生产中。
Claims (7)
1.一种细黄链霉菌的液体发酵工艺，其特征在于它包括下述步骤：
(1)蛋白质及碳水化合物原辅料的混配：将蛋白质及碳水化合物原辅料、水和氢氧化钠送进物料混合罐，边送边混合，直至混合均匀，使原辅料的固体物浓度为30～35％，原辅料的PH值为8.5～9.0；
(2)种子罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为115～126℃，时间为30～40分钟；
(3)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料，至26～30℃时，按原辅料质量比的1～2％接种细黄链霉菌的种子；
(4)种子罐发酵：发酵温度控制在28～30℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×(0.4～0.6)/小时，以后为原辅料体积×(1.1～0.9)/小时，发酵时间为40～48小时；
(5)发酵罐空罐和实罐的消毒：先消毒空罐，后装入原辅料消毒实罐，以过热蒸汽消毒，消毒温度为115～126℃，时间为30～40分钟；
(6)接种：实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料，至26～30℃时，按原辅料质量比的8～12％接种种子罐发酵所得的细黄链霉菌的种子；
(7)发酵罐发酵：发酵温度控制在28～30℃，通入无菌空气的流量前十小时为原辅料体积×(0.4～0.6)/小时，以后为原辅料体积×(1.1～0.9)/小时，发酵时间为40～48小时；
(8)打开出料阀出料。
2.按照权利要求1所述的细黄链霉菌的液体发酵工艺，其特征在于所说的蛋白质及碳水化合物原辅料由质量比(下同)为1～5％的豆饼粉、1～5％的玉米粉、1～3％的白糖、1～5％的麦麸、0.1～1％的氯化钠、0.1～1.5％的碳酸钙和其余的水所组成。
3.按照权利要求1或2所述的细黄链霉菌的液体发酵工艺，其特征在于所说的无菌空气的生产工艺为：自离地表10M以上的高空大气中采集空气，将其进行粗过滤去除固体尘埃，用空压机将粗过滤后的空气压缩进入储气罐，通过气液分离器分离去除空气中的水和油，然后将空气送入干燥箱经过二级过滤进一步除水并洁净化，再送入热交换器进行恒温处理，接着送入可恒温恒压自动灭菌的棉花过滤器过滤除菌，随后送入同样可恒温恒压自动灭菌的二级绝对过滤器过滤，最后以过滤效果测定仪检测无菌空气的质量，合格后通入种子罐或发酵罐进入发酵工序。
4.按照权利要求2所述的细黄链霉菌的液体发酵工艺，其特征在于所说的蛋白质及碳水化合物原辅料由质量比(下同)为2％的豆饼粉、2％的玉米粉、1％的白糖、1％的麦麸、0.3％的氯化钠、0.6％的碳酸钙和其余的水所组成。
5.按照权利要求1所述的细黄链霉菌的液体发酵工艺，其特征在于所说的工序(3)接种中，实罐消毒后，以管道冷却水冷却物料至26～30℃时，按原辅料质量比的2％接种细黄链霉菌的种子；工序(6)接种中，实罐消毒后，以管道冷却水冷却原辅料至26～30℃时，按原辅料质量比的10％接种种子罐发酵所得的细黄链霉菌的种子。
6.一种按照权利要求6所述的细黄链霉菌的液体发酵工艺的细黄链霉菌的液体发酵生产设备，其特征在于它至少包括将氢氧化钠、工艺水和蛋白质及碳水化合物原辅料混配的螺旋输送机(绞龙)，与螺旋输送机的出口连接的物料混合罐，分别以管道与物料混合罐和无菌空气制取设备连接的种子罐，分别以管道与种子罐和无菌空气制取设备连接的发酵罐，发酵罐的出口连接着出料阀，种子罐和发酵罐还和蒸汽管道相连接。
7.一种按照权利要求6所述的细黄链霉菌的液体发酵生产设备，其特征在于所说的无菌空气制取设备至少包括自离地表10M以上的高空大气中采集空气的气泵，与气泵的出口连接将空气进行粗过滤去除固体尘埃的粗过滤器，以管道与粗过滤器连接的空压机，以管道与空压机连接的储气罐，以管道与储气罐连接的气液分离器，以管道与气液分离器连接的干燥箱，以管道与干燥箱连接的二级过滤器，以管道与二级过滤器连接的热交换器，以管道与热交换器连接的棉花过滤器，以管道与棉花过滤器连接的二级绝对过滤器以及安装在二级绝对过滤器出口的过滤效果测定仪。
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