專利名稱：增產(chǎn)菌固體發(fā)酵工藝及其專用發(fā)酵設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作物增產(chǎn)菌(蠟質(zhì)芽孢桿菌，保藏于CGMCC，保藏號(hào)0137，保藏日期1988年9月20日)的固體發(fā)酵工藝及其專用設(shè)備。
增產(chǎn)菌是一種對(duì)作物具有促進(jìn)生長、增產(chǎn)、改進(jìn)品質(zhì)、增強(qiáng)抗性等作用的有益微生物制劑。中國專利88106560，“作物增產(chǎn)菌及其選育與發(fā)酵工藝”，提出了增產(chǎn)菌的袋裝式固體發(fā)酵工藝和利用液體發(fā)酵菌液制造粉劑的方法，袋裝式固體發(fā)酵工藝是將草炭干燥、機(jī)械粉碎為細(xì)度為30目/英寸、加水?dāng)嚢?、裝袋、消毒滅菌制成無菌固體培養(yǎng)料;將制備好的增產(chǎn)菌菌液一袋一袋地接種于固體培養(yǎng)料上，入培養(yǎng)室在一定條件下培養(yǎng)，再經(jīng)包裝標(biāo)記，即為產(chǎn)品。增產(chǎn)菌可濕性粉劑的生產(chǎn)工藝是按增產(chǎn)菌液體發(fā)酵工藝先制成液體菌劑，然后加入碳酸鈣吸附，經(jīng)機(jī)械攪拌，離心機(jī)過濾，干燥，加入0.3%中性洗衣粉或皂角，機(jī)械粉碎后檢驗(yàn)、包裝成產(chǎn)品。但是袋裝式固體發(fā)酵工藝的接種工作繁雜(需要一袋一袋地接種)，手工操作，工作量大，發(fā)酵時(shí)間長，占用場(chǎng)地大，不便于工業(yè)化生產(chǎn)的流水作業(yè)，且含菌量低(30億/ml)，單位面積用量多，運(yùn)輸成本高。利用液體發(fā)酵的增產(chǎn)菌液制造可濕性粉劑方法使大量有效的次生產(chǎn)物被損失掉，且生產(chǎn)工藝復(fù)雜。
現(xiàn)有的固體發(fā)酵裝置主要有固體發(fā)酵攪拌機(jī)和固體法發(fā)酵振動(dòng)機(jī)兩種，它們都是非密封的，在無菌條件的發(fā)酵房?jī)?nèi)來實(shí)現(xiàn)微生物的固體發(fā)酵，工藝復(fù)雜，發(fā)酵環(huán)境容易受污染。
尋求一種可以克服現(xiàn)有固體發(fā)酵工藝不足的作物增產(chǎn)菌固體發(fā)酵方法及其配套設(shè)備是本發(fā)明的目的。
上述目的可以通過以下闡述的增產(chǎn)菌固體發(fā)酵新工藝實(shí)現(xiàn)。

圖1是增產(chǎn)菌固體發(fā)酵工藝流程圖，其特征是首先按發(fā)酵罐容積的1/4-1/2加入細(xì)度200目/英寸以上的增產(chǎn)菌發(fā)酵載體-草炭或輕質(zhì)輕質(zhì)碳酸鈣粉，按1∶0.2-1∶0.6(重量比)的載體營養(yǎng)液比例加入配制好的營養(yǎng)液，并加水?dāng)嚢?，使其含水量?0-40%，通入蒸汽加溫(121℃)、加壓(1.5kg/平方厘米)滅菌30-60分鐘，降溫到28-30℃并調(diào)節(jié)PH值為7-7.4，制成無菌的固體培養(yǎng)料;然后將培養(yǎng)好的增產(chǎn)菌原菌液按4×104cfv/g的比例通過接種取樣孔接種于固體發(fā)酵罐內(nèi)，在22-32℃的條件下，間斷或不間斷攪拌，培養(yǎng)24小時(shí)，當(dāng)含菌量達(dá)到500億/克以上，即可檢驗(yàn)、放罐、干燥、粉碎(細(xì)度為200目/英寸)、包裝。本工藝的顯著特點(diǎn)是從無菌固體培養(yǎng)料的配制、接種、到發(fā)酵的全過程均在固體發(fā)酵罐內(nèi)一次完成。下面敘述的發(fā)酵工藝作的詳細(xì)過程1、將增產(chǎn)菌載體-草炭或輕質(zhì)輕質(zhì)碳酸鈣粉碎，細(xì)度為200目/英寸;
2、將載體加入發(fā)酵罐內(nèi)，加入量為發(fā)酵罐容積的1/4-1/2，按1∶0.2-0.6(重量比)的載體營養(yǎng)液比例加入配制好的營養(yǎng)液，并加水?dāng)嚢?，使其含水量?0-40%，通過蒸汽工系統(tǒng)通入蒸汽加溫至121℃，壓力1.5公斤/平方厘米，在此條件下滅菌30-60分鐘(載體為輕質(zhì)輕質(zhì)碳酸鈣時(shí)，滅菌時(shí)間可以減少到30分鐘)，隨后降溫到28-30℃，調(diào)節(jié)PH值為7-7.4，制成無菌固體培養(yǎng)料。
所用營養(yǎng)液(1000kg)的配方是硫酸鎂 100g牛肉膏 300g碳酸鈣 1000g蛋白胨 500g葡萄糖 500g磷酸氫二鈣 80g其余為水3、將原菌種活化，用三角瓶或扁瓶將其擴(kuò)大培養(yǎng)，再接入液體培養(yǎng)液進(jìn)行搖床培養(yǎng)成原菌液，按4×104cfv/g比例通過接種取樣孔接種于發(fā)酵罐的固體培養(yǎng)料上(如以輕質(zhì)碳酸鈣粉為載體，則可將原菌種活化直接接種于發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)料上);
4、保持發(fā)酵罐溫度22-32℃，間斷或不間斷攪拌，培養(yǎng)24小時(shí)，當(dāng)含菌量達(dá)到500億/克以上，即可檢驗(yàn)、放罐、干燥、粉碎(細(xì)度為200目/英寸)、包裝。
5、如以輕質(zhì)碳酸鈣為載體，粉碎前先加入0.3%的中性洗衣粉或皂角。
上述增產(chǎn)菌固體發(fā)酵工藝籍助下面描述的固體發(fā)酵專用設(shè)備實(shí)現(xiàn)。該套設(shè)備由發(fā)酵罐、蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)、空氣過濾與供應(yīng)系統(tǒng)、自控電熱循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)成(圖2)，圖3是固體發(fā)酵罐示意圖，固體發(fā)酵罐是一個(gè)雙層結(jié)構(gòu)的裝置，其特征在于固體發(fā)酵罐由內(nèi)、外膽，攪拌器，罐蓋，進(jìn)料口、出料口，水、蒸汽、空氣進(jìn)出管口，以及攪拌器驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。下面將結(jié)合附圖對(duì)發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)描述，附圖3是發(fā)酵罐的正視圖，圖4是左側(cè)視圖，圖5為右側(cè)視圖，圖6為俯視圖，圖中所示3為罐蓋，其上設(shè)有進(jìn)料口26，接種取樣孔27、溫度計(jì)管座25、壓力表管座24、及安全閥23，固體發(fā)酵的原料通過進(jìn)料口按配方一次加入，法蘭蓋1，耐熱橡膠墊2及石棉墊4用于滅菌和發(fā)酵時(shí)加蓋和密封用;6為罐體，由內(nèi)膽19、外膽20及橫臥式攪拌器構(gòu)成，攪拌器為橫臥式螺旋形攪拌器，7為攪拌器軸，8為軸承座，9為減速器，10為聯(lián)軸器，13為攪拌葉片，14為夾緊座，攪拌器由電機(jī)11驅(qū)動(dòng);12為循環(huán)水出水管，15為蒸汽和空氣進(jìn)氣管，5為蒸汽、空氣出口，16為進(jìn)水管;空氣和蒸汽進(jìn)、出氣管與罐體內(nèi)膽相通，固體培養(yǎng)料滅菌時(shí)通過此處通入蒸汽進(jìn)行滅菌，進(jìn)行發(fā)酵時(shí)空氣亦通過此處進(jìn)入發(fā)酵罐內(nèi);進(jìn)、出水管與內(nèi)外膽夾層相通，發(fā)酵時(shí)罐我的溫度通過內(nèi)、外膽夾層中的循環(huán)水調(diào)節(jié)，循環(huán)水的溫度由自控電熱循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)控制;17為軸承，18為密封圈，21為壓力表，22為出料口，23為安全閥座。
空氣過濾與供應(yīng)系統(tǒng)由空氣壓縮機(jī)、空氣過濾泵、管道及閥門構(gòu)成;蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)由蒸汽發(fā)生裝置、管道及控制閥門構(gòu)成;自控電熱循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)由循環(huán)熱水箱、管道、自動(dòng)控制臺(tái)構(gòu)成，循環(huán)熱水箱由箱體、電熱器、電泵、感溫器、出水開關(guān)等構(gòu)成，循環(huán)水供應(yīng)給發(fā)酵罐夾層以保持發(fā)酵罐適宜的發(fā)酵溫度，水溫通過控制臺(tái)自動(dòng)控制，發(fā)酵時(shí)，自動(dòng)控制臺(tái)根據(jù)熱水箱內(nèi)感溫器傳來的溫度按預(yù)先的設(shè)定的溫度進(jìn)行自動(dòng)控制。
發(fā)酵罐的大小可以根據(jù)生產(chǎn)規(guī)模確定。本套設(shè)備也可用于其它菌種的固體發(fā)酵。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)1、固體發(fā)酵時(shí)，無需對(duì)每一袋培養(yǎng)料一一接種，接種工作一次完成，減少了污染機(jī)會(huì)，大大減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。
2、按配方一次投料、滅菌、接種，直接發(fā)酵成功，工藝簡(jiǎn)單。提高了機(jī)械化生產(chǎn)程度。
3、用固體發(fā)酵工藝生產(chǎn)增產(chǎn)菌粉劑可以保留發(fā)酵產(chǎn)生的有效代謝產(chǎn)物。
4、用本法生產(chǎn)的固體菌劑的含菌量比用袋裝式發(fā)酵工藝生產(chǎn)的高17倍。
5、用本法不論是生產(chǎn)固體菌劑還是粉劑，都比現(xiàn)有方法節(jié)能、節(jié)水。節(jié)省工時(shí)1/3左右。
下面是本發(fā)明的3個(gè)實(shí)施例實(shí)施例1 用固體發(fā)酵工藝生產(chǎn)增產(chǎn)菌固體菌劑150公斤(1)將細(xì)度為200目的草炭粉140公斤，營養(yǎng)液40公斤，水10公斤加入固體發(fā)酵罐內(nèi)，加蓋，攪拌，通入蒸汽加溫，在121℃、1.5kg/cm2壓力條件下滅菌60分鐘，然后降溫至30℃，調(diào)節(jié)PH值為7，制成固體發(fā)酵培養(yǎng)料;
(2)將原菌種活化，用三角瓶將其擴(kuò)大培養(yǎng)，再接入液體培養(yǎng)液進(jìn)行搖床培養(yǎng)，制成原菌液;
(3)按4×104cfv/g比例通過接種取樣孔接種于發(fā)酵罐的固體培養(yǎng)料上，保持發(fā)酵罐溫度26℃，間斷或不間斷攪拌，培養(yǎng)24小時(shí);
(4)當(dāng)含菌量達(dá)到500億/克以上，進(jìn)行檢驗(yàn)、放罐、干燥、粉碎成細(xì)度為200目/英寸的粉劑，按每20克包裝，可得增產(chǎn)菌固體粉劑150公斤。
實(shí)施例2 用固體發(fā)酵工藝一次生產(chǎn)增產(chǎn)菌粉劑130公斤(1)將細(xì)度為200目的輕質(zhì)碳酸鈣125公斤，營養(yǎng)液35公斤，水10公斤，一次加入固體發(fā)酵罐內(nèi)，加蓋，攪拌，通入蒸汽加溫，在121℃、1.5kg/cm2壓力條件下滅菌30分鐘，降溫至30℃，調(diào)節(jié)PH值為7，制成固體培養(yǎng)料;
(2)按4×104cfv/g的比例通過接種取樣孔將活化的增產(chǎn)菌原菌種直接接種于發(fā)酵罐內(nèi)的培養(yǎng)料上;保持發(fā)酵罐溫度28℃，間斷或不間斷攪拌，培養(yǎng)24小時(shí);
(3)當(dāng)含菌量達(dá)到500億/克以上，進(jìn)行檢驗(yàn)、合格后加入中性洗衣粉0.4公斤，攪拌、放罐、干燥、粉碎成細(xì)度為200目/英寸的粉劑，按每20克包裝，可得增產(chǎn)菌固體粉劑130公斤。
實(shí)施例3 一次可生產(chǎn)150公斤菌劑的固體發(fā)酵罐圖3、圖4、圖5、圖6為本發(fā)明的一個(gè)發(fā)酵罐實(shí)施例附圖，發(fā)酵罐容積為500升，內(nèi)、外膽采用厚度為16mm的不銹鋼材，最大承受壓力5公斤/平方厘米。
權(quán)利要求
1.一種增產(chǎn)菌固體發(fā)酵工藝，包括無菌固體培養(yǎng)料的制備、原菌種的活化、擴(kuò)大培養(yǎng)、接種、固體發(fā)酵、檢驗(yàn)、包裝等工藝過程，其特征在于固體發(fā)酵是按以下具體步驟進(jìn)行的(1)按發(fā)酵罐容積的1/4-1/2加入細(xì)度200目/英寸以上的增產(chǎn)菌發(fā)酵載體--草炭或輕質(zhì)碳酸鈣粉，按1∶0.2--1∶0.6(重量比)的載體營養(yǎng)液比例加入配制好的營養(yǎng)液，并加水?dāng)嚢?，使其含水量?0-40%，通入蒸汽加溫到121℃、加壓到1.5kg/平方厘米進(jìn)行滅菌30-60分鐘，然后降溫到28-30℃并調(diào)節(jié)PH值為7-7.4，制成無菌的固體培養(yǎng)料；(2)將培養(yǎng)好的增產(chǎn)菌原菌液按4×104cfv/g的比例通過接種取樣孔接種于固體發(fā)酵罐內(nèi)，在22-32℃的條件下，間斷或不間斷攪拌，培養(yǎng)24小時(shí)，當(dāng)含菌量達(dá)到500億/克以上，即可檢驗(yàn)、放罐、干燥、粉碎(細(xì)度為200目/英寸)、包裝；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的固體發(fā)酵工藝，其特征在于營養(yǎng)液的配方(1000kg)為硫酸鎂100g，牛肉膏300g，碳酸鈣1000g，蛋白胨500g，葡萄糖500g，磷酸氫二鈣80g，其余為水。
3.一種適合于權(quán)利要求1所述增產(chǎn)菌固體發(fā)酵工藝的固體發(fā)酵設(shè)備，由固體發(fā)酵罐、空氣過濾供應(yīng)系統(tǒng)、蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)及自控電熱循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)組成，其特征在于固體發(fā)酵罐由內(nèi)、外膽，攪拌器，發(fā)酵罐蓋，進(jìn)料口，出料口，水、蒸汽、空氣進(jìn)出管口，以及攪拌器驅(qū)動(dòng)裝置構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體發(fā)酵設(shè)備，其特征在于固體發(fā)酵罐的攪拌器為橫臥式螺旋形攪拌器。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體發(fā)酵設(shè)備，其特征在于固體發(fā)酵罐的罐蓋上設(shè)有進(jìn)料口、接種取樣孔、安全閥、壓力表和溫度計(jì)管座。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的固體發(fā)酵設(shè)備，其特征在于固體發(fā)酵罐的左右兩側(cè)設(shè)有供滅菌和發(fā)酵時(shí)供應(yīng)蒸汽、空氣及水的進(jìn)出口和控制閥門。
全文摘要
本發(fā)明涉及增產(chǎn)菌的固體發(fā)酵工藝及其專用設(shè)備。本發(fā)酵工藝包括無菌固體發(fā)酵培養(yǎng)料和原菌液的制備、接種、固體發(fā)酵和檢驗(yàn)幾個(gè)主要過程，固體發(fā)酵溫度為22-32℃，時(shí)間24小時(shí)。本工藝的顯著特點(diǎn)是投料、滅菌、發(fā)酵均在密封的固體發(fā)酵罐內(nèi)一次完成，產(chǎn)品含菌量在500億/克以上。本工藝的專用設(shè)備由發(fā)酵罐、蒸汽供應(yīng)系統(tǒng)、空氣過濾供應(yīng)系統(tǒng)、自動(dòng)電熱循環(huán)水供應(yīng)系統(tǒng)等構(gòu)成，固體發(fā)酵罐是一個(gè)密封的雙層結(jié)構(gòu)，由罐體、罐蓋、橫臥式螺旋形攪拌器，進(jìn)、出料口，空氣、蒸汽、水進(jìn)出口等構(gòu)成。
文檔編號(hào)C12M1/16GK1057858SQ91105478
公開日1992年1月15日 申請(qǐng)日期1991年8月14日 優(yōu)先權(quán)日1991年8月14日
發(fā)明者梅汝鴻, 陳壁, 魯素蕓, 唐文華, 計(jì)平生, 吳家志, 嚴(yán)志農(nóng), 張守安 申請(qǐng)人:北京農(nóng)業(yè)大學(xué)