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CN108893406A - 微生物酵素量化生产系统及方法 - Google Patents

微生物酵素量化生产系统及方法 Download PDF

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CN108893406A
CN108893406A CN201811148224.1A CN201811148224A CN108893406A CN 108893406 A CN108893406 A CN 108893406A CN 201811148224 A CN201811148224 A CN 201811148224A CN 108893406 A CN108893406 A CN 108893406A
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fermentor
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fermentation
tank
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裴德修
白学宾
王晨
李伟
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Shandong Zero Point Bioengineering Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种微生物酵素量化生产系统及方法，生产系统包括初级增量发酵罐，初级增量发酵罐的出料口连通有次级增量发酵罐，次级增量发酵罐的出料口连通有发酵增量后储罐；本发明采用逐级增量发酵方式，与现有技术的发酵方式相比，具有明显种群优势，成活率高，大大缩短了发酵时间，无形中减少了生产成本，并且批次生产之间产品质量稳定性好，适用于大批量生产的量化发酵；同时，由于采用全封闭隔离消毒、降温方式，与现有技术中直接通入罐体内消毒与降温方式相比，具有良好的隔离效果，保证罐体内不会通入不利于发酵菌种成活的其它种群，并且本发明对消毒、降温后产生的废水进行集中收集，可以继续循环利用，不会产生废水废气。

Description

微生物酵素量化生产系统及方法
技术领域
本发明涉及酵素生产技术领域，尤其涉及一种微生物酵素量化生产系统及方法。
背景技术
酵素俗称“酶”，是一种具有催化活性的蛋白质，是各种生物化学反应的催化剂，无论植物还是动物，一切生命体的活动都需要各种酶的参与，它是生命体进行新陈代谢的催化剂和动力源泉。目前市场上的酵素饮品大都是以果蔬、野菜、中草药、食药用菌类等为主要原料，经乳酸杆菌、酵母菌、醋酸杆菌等多种微生物发酵而成。现有技术酵素的生产过程中，通过大量的原料进行集中发酵，发酵周期长，并且此种发酵方式投入量大，产出小，种群不占优势，成活率低不能实现定量接种，使得批次之间产品质量不稳定。此外，由于投入量较大，因此会产生大量的废弃物，例如废水等，对环境造成污染，并且成本较高，因此现有技术的酵素生产仅适用于小批量生产。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种逐级量化发酵方式的微生物酵素量化生产系统及方法，具有明显种群优势，成活率高，大大缩短了发酵时间，且批次生产之间产品质量稳定，减少了生产成本，具有废水收集功能，减少污染。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：微生物酵素量化生产系统，包括至少一个初级增量发酵罐，所述初级增量发酵罐的出料口连通有次级增量发酵罐，所述次级增量发酵罐的出料口连通有至少一个发酵增量后储罐；所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的进料口处连通有培养基搅拌罐；所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的顶部分别连通有供水系统、蒸汽消毒系统和供气系统，所述供水系统的输出端还连通至所述培养基搅拌罐和所述蒸汽消毒系统，所述供气系统的输出端还连通至所述发酵增量后储罐，所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的底部连通有蒸汽回收系统，所述蒸汽回收系统的输出端还连通至所述培养基搅拌罐。
作为优选的技术方案，所述初级增量发酵罐的底部还连通有粉剂生产系统。
作为优选的技术方案，所述粉剂生产系统包括与所述初级增量发酵罐连通的粉剂搅拌罐，所述粉剂搅拌罐的顶部连接有进料提升机，所述粉剂搅拌罐的底部连接有出料提升机，所述出料提升机的终端处连接有粉碎包装机，所述粉剂搅拌罐内设置有搅拌器，所述粉剂搅拌罐的外周包覆有夹层套，所述夹层套的输入端与所述蒸汽消毒系统和所述供水系统连通，所述夹层套的输出端与所述蒸汽回收系统连通。
作为优选的技术方案，所述初级增量发酵罐设置有两个且并联连接，所述初级增量发酵罐为0.05-0.1吨发酵罐，所述次级增量发酵罐为0.5-1吨发酵罐，所述发酵增量后储罐为3-10吨储料罐。
作为优选的技术方案，所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐内分别设置有搅拌器，所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的顶部罐壁上均分别设置有加样装置、呼吸器和温度传感器；所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的外壁上均设置有保温夹层，所述保温夹层内设置有盘管，所述盘管的输入端与所述蒸汽消毒系统和所述供水系统连接，所述盘管的输出端与所述蒸汽回收系统连接；所述初级增量发酵罐、所述次级增量发酵罐和所述发酵增量后储罐内分别设置有供气管，所述供气管的输入端位于罐体外与所述供气系统连通，所述供气管的输出端延伸至罐底；所述培养基搅拌罐内设置有搅拌器，所述培养基搅拌罐的顶部罐壁上设置有呼吸器。
作为优选的技术方案，所述培养基搅拌罐与所述次级增量发酵罐的出料口处均设置有水泵；所述供水系统包括供水设备，所述供水设备处设置有净水过滤器；所述供气系统包括打气机，所述打气机处对应设置有气体过滤器；所述蒸汽消毒系统包括蒸汽发生器；所述蒸汽回收系统包括集水箱。
作为优选的技术方案，微生物酵素量化的生产方法，生物酵素分为液体酵素和粉剂酵素，微生物液体酵素量化的生产方法，包括以下步骤：
步骤一菌种的初级培养：在实验室中用特定的培养基将需要繁殖的微生物菌株进行培养，达到生产的要求；
步骤二初级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值到达要求的数值，然后将溶解后的培养基投入初级增量发酵罐内，并且通过供水系统定容到0.05-0.1吨，其它初级增量发酵罐均重复以上操作；所有初级增量发酵罐配料完成后打开蒸汽消毒系统对初级增量发酵罐内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统使用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐顶部的加样装置倒入实验室培养的菌种，完成后设定初级增量发酵罐温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为5min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤三次级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值达到要求的数值，然后将溶解后的培养基投入次级增量发酵罐内，并且通过供水系统定容到0.5-1吨，二级发酵罐配料完成后打开蒸汽消毒系统对次级增量发酵罐内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐的出料口将培养合格的初级发酵物料放入到次级增量发酵罐内，完成后设定次级增量发酵罐温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为10min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤四发酵增量后储罐后发酵：通过次级增量发酵罐的出料口将培养合格的次级发酵物料放入到发酵增量后储罐内进行后储发酵，发酵时间大约50-80天，其中通气频率为20min/8小时，每周检查物料pH值、菌落总数及代谢产物的情况。
作为优选的技术方案，微生物粉剂酵素量化的生产方法，包括以下步骤：
步骤一菌种的初级培养：在实验室中用特定的培养基将需要繁殖的微生物菌株进行培养，达到生产的要求；
步骤二初级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值到达要求的数值，然后将溶解后的培养基投入初级增量发酵罐内，并且通过供水系统定容到0.05-0.1吨，其它初级增量发酵罐均重复以上操作；所有初级增量发酵罐配料完成后打开蒸汽消毒系统对初级增量发酵罐内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统使用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐顶部的加样装置倒入实验室培养的菌种，完成后设定初级增量发酵罐温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为5min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤三粉剂搅拌罐培养：对粉剂搅拌罐进行加热消毒，温度值90℃以上，持续10-20min，然后将混合好的粉剂培养基物料通过进料提升机投入粉剂搅拌罐中，开启搅拌及加热，对粉剂培养基物料进行灭菌，温度85℃以上，持续20-40min，完成后通过冷水进行降温，温度降低至40-45℃，然后通过初级增量发酵罐的出料口将培养合格的初级发酵物料放入到粉剂搅拌罐内，完成后设定粉剂搅拌罐温度在30-35℃，培养10-20天，搅拌频率为10min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤四发酵完成后通过出料提升机提升至粉碎包装机中。
作为优选的技术方案，采用血平板观察计数法对物料检测菌落数量进行测量。
作为优选的技术方案，通过加样装置添加物料时需要使用酒精进行喷洒消毒。
由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明采用初级增量发酵罐、次级增量发酵罐、发酵增量后储罐的逐级增量发酵方式，与现有技术的发酵方式相比，本发明的发酵方法具有明显种群优势，成活率高，大大缩短了发酵时间，无形中减少了生产成本，并且批次生产之间产品质量稳定性好，适用于大批量生产的量化发酵；同时，由于采用全封闭隔离消毒、降温方式，与现有技术中直接通入罐体内消毒与降温方式相比，具有良好的隔离效果，保证罐体内不会通入不利于发酵菌种成活的其它种群，并且对消毒、降温后产生的废水进行集中收集，可以继续循环利用，不会产生废水废气。
附图说明
以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：
图1是本发明实施例的生产流程图；
图中：1-初级增量发酵罐；2-次级增量发酵罐；3-发酵增量后储罐；4-培养基搅拌罐；5-粉剂搅拌罐；6-进料提升机；7-出料提升机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，进一步阐述本发明。在下面的详细描述中，只通过说明的方式描述了本发明的某些示范性实施例。毋庸置疑，本领域的普通技术人员可以认识到，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以用各种不同的方式对所描述的实施例进行修正。因此，附图和描述在本质上是说明性的，而不是用于限制权利要求的保护范围。
如图1所示，微生物酵素量化生产系统，包括至少一个初级增量发酵罐1，所述初级增量发酵罐1的出料口连通有次级增量发酵罐2，所述次级增量发酵罐2的出料口连通有至少一个发酵增量后储罐3，所述初级增量发酵罐1设置有两个且并联连接，所述初级增量发酵罐1为0.05-0.1吨发酵罐，所述次级增量发酵罐2为0.5-1吨发酵罐，所述发酵增量后储罐3为3-10吨储料罐，所述初级增量发酵罐1、所述次级增量发酵罐2、所述发酵增量后储罐3构成了逐级发酵；所述初级增量发酵罐1和所述次级增量发酵罐2的进料口处连通有培养基搅拌罐4，所述培养基搅拌罐4对培养微生物酵素使用的培养基原料进行溶解；所述初级增量发酵罐1和所述次级增量发酵罐2的顶部分别连通有供水系统、蒸汽消毒系统和供气系统，所述供水系统的输出端还连通至所述培养基搅拌罐4和所述蒸汽消毒系统，所述供气系统的输出端还连通至所述发酵增量后储罐3，所述初级增量发酵罐1和所述次级增量发酵罐2的底部连通有蒸汽回收系统，所述蒸汽回收系统的输出端还连通至所述培养基搅拌罐4。
本实施例还包括控制系统，所述初级增量发酵罐1、所述次级增量发酵罐2、所述发酵增量后储罐3、所述培养基搅拌罐4、所述供水系统、蒸汽消毒系统、供气系统、蒸汽回收系统以及粉剂生产系统均电连接至所述控制系统，由所述控制系统实现智能控制。
所述初级增量发酵罐1和所述次级增量发酵罐2内分别设置有搅拌器，所述搅拌器的上部伸出罐体外连接有搅拌电机，用于驱动所述搅拌器工作对罐内的发酵物料进行搅拌，所述初级增量发酵罐1和所述次级增量发酵罐2的顶部罐壁上均分别设置有加样装置、呼吸器和温度传感器；所述初级增量发酵罐1和所述次级增量发酵罐2的外壁上均设置有保温夹层，所述保温夹层可以保证罐内具有恒温效果，所述保温夹层内设置有盘管(未在图中示出)，所述盘管的输入端与所述蒸汽消毒系统和所述供水系统连接，所述盘管的输出端与所述蒸汽回收系统连接，所述盘管的设置使得消毒、降温过程均为通过隔离方式实现，与现有技术中直接通入罐体内相比，具有良好的隔离效果，保证罐体内不会通入不利于发酵菌种成活的其它种群，并且消毒与降温时，所述蒸汽消毒系统会提供高温蒸汽与所述供水系统会提供冷水进过所述盘管实现消毒与降温后，通过消毒产生的冷凝水以及所述供水系统通入的冷水均会直接流入到所述蒸汽回收系统内，可以继续循环利用，环保且不会出现废水废气；所述初级增量发酵罐1、所述次级增量发酵罐2和所述发酵增量后储罐3内分别设置有供气管(未在图中示出)，所述供气管的输入端位于罐体外与所述供气系统连通，所述供气管的输出端延伸至罐底，用于保证位于罐底的发酵物料可以与气体反应；所述培养基搅拌罐4内设置有搅拌器，搅拌器的顶端伸出罐体外连接有搅拌电机，用于对所述培养基搅拌罐4内的培养基进行溶解搅拌，所述培养基搅拌罐4的顶部罐壁上设置有呼吸器。
所述加样装置、所述呼吸器和所述温度传感器均为本领域普通技术人员所公知的现有技术，在本实施例中，所述加样装置的作用是将实验室培养的菌种通过所述加样装置加入到所述初级增量发酵罐1内；所述呼吸器的作用是平衡罐体内和外部气压，并具有隔离异物的过滤装置，例如细菌、杂质等，保证进入管内空气的无菌性；所述温度传感器的作用是对罐内温度进行检测，有助于提高发酵效率。
所述初级增量发酵罐1与所述次级增量发酵罐2的出料口处均设置有放料阀和取样阀，所述初级增量发酵罐1内发酵完成后的物料会从出料口通过放料阀排放进入到所述次级增量发酵罐2内，所述次级增量发酵罐2内的物料会从出料口通过放料阀排放进入到所述发酵增量后储罐3内，当需要对所述初级增量发酵罐1与所述次级增量发酵罐2内的物料检测菌落时，通过所述取样阀放出适当物料后进行取样观察计数，观察是否发酵完成；所述培养基搅拌罐4与所述次级增量发酵罐2的出料口处均设置有水泵，当所述培养基搅拌罐4内的培养基溶解完成后，采用水泵将溶解好的培养基投入到所述初级增量发酵罐1与所述次级增量发酵罐2内。
所述供水系统包括供水设备，所述供水设备处设置有净水过滤器，在本实施例中，选用R0水设备，保证通入到所述培养基搅拌罐4内的水为无污染的水，提供良好的发酵环境，另外，当所述蒸汽消毒系统消毒完成后，通过所述供水设备产生冷水进入到所述盘管内进行降温，所述供水设备与所述初级增量发酵罐1、所述次级增量发酵罐2和所述蒸汽消毒系统之间连通的管路上均设置有供水阀门，所述控制系统控制所述供水阀门实现智能供水。
所述供气系统包括打气机，为罐内提供气体，所述打气机处对应设置有气体过滤器，用于保证通入到所述次级增量发酵罐2、所述次级增量发酵罐2、所述发酵增量后储罐3内的气体为纯净无污染气体，可以有效减少进入到罐体内不利于发酵的细菌数量，提供良好的发酵环境，所述打气机与所述初级增量发酵罐1、所述次级增量发酵罐2和所述发酵增量后储罐3之间连通的管路上均设置有供气阀门，所述控制系统控制所述供气阀门实现智能供气。
所述蒸汽消毒系统包括蒸汽发生器，所述蒸汽发生器的作用是对所述初级增量发酵罐1、所述次级增量发酵罐2消毒，对罐内的物料进行消毒，以及对所有管道进行消毒，所述蒸汽发生器产生高温蒸汽进行消毒，当消毒完成后会形成冷凝水进行到所述蒸汽回收系统内被集中收集利用，所述蒸汽发生器处设置有压力表，用来测量和指示蒸汽发生器内压力的大小，所述蒸汽发生器与所述初级增量发酵罐1和所述次级增量发酵罐2之间连通的管路上均设置有蒸汽阀门，所述控制系统控制所述蒸汽阀门实现智能消毒。
所述蒸汽回收系统包括集水箱，所述集水箱与所述初级增量发酵罐1和所述次级增量发酵罐2之间连通的管路上均设置有集水阀门，所述控制系统控制所述集水阀门实现智能控制。
所述初级增量发酵罐1的底部还连通有粉剂生产系统，所述粉剂生产系统包括与所述初级增量发酵罐1连通的粉剂搅拌罐5，所述粉剂搅拌罐5的顶部连接有进料提升机6，所述粉剂搅拌罐5的底部连接有出料提升机7，所述出料提升机7的终端处连接有粉碎包装机(未在图中示出)，所述粉剂搅拌罐5内设置有搅拌器，所述搅拌器伸出所述粉剂搅拌罐5外连接有搅拌电机，用于对加入到所述粉剂搅拌罐5内的物料进行搅拌，所述粉剂搅拌罐5的外周包覆有夹层套，所述夹层套的输入端与所述蒸汽消毒系统和所述供水系统连通，所述粉剂生产系统中使用的所述蒸汽消毒系统和所述供水系统均与所述初级增量发酵罐1、所述次级增量发酵罐2、所述发酵增量后储罐3为同一系统共用，所述蒸汽消毒系统可以实现加热消毒，所述供水系统可以实现通水降温，所述夹层套的输出端与所述蒸汽回收系统连通，产生的水通过蒸汽回收系统回收，可以循环利用。
微生物酵素量化的生产方法，生物酵素分为液体酵素和粉剂酵素，微生物液体酵素量化的生产方法，包括以下步骤：
步骤一菌种的初级培养：在实验室中用特定的培养基将需要繁殖的微生物菌株进行培养，达到生产的要求；
步骤二初级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐4中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值到达要求的数值，然后将溶解后的培养基投入初级增量发酵罐1内，并且通过供水系统定容到0.05-0.1吨，其它初级增量发酵罐1均重复以上操作。所有初级增量发酵罐1配料完成后打开蒸汽消毒系统对初级增量发酵罐1内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统使用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐1顶部的加样装置倒入实验室培养的菌种，完成后设定初级增量发酵罐1温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为5min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤三次级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐4中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值达到要求的数值，然后将溶解后的培养基投入次级增量发酵罐2内，并且通过供水系统定容到0.5-1吨，二级发酵罐配料完成后打开蒸汽消毒系统对次级增量发酵罐2内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐1的出料口将培养合格的初级发酵物料放入到次级增量发酵罐2内，完成后设定次级增量发酵罐2温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为10min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤四发酵增量后储罐后发酵：通过次级增量发酵罐2的出料口将培养合格的次级发酵物料放入到发酵增量后储罐3内进行后储发酵，发酵时间大约50-80天，其中通气频率为20min/8小时，每周检查物料pH值、菌落总数及代谢产物的情况。
微生物粉剂酵素量化的生产方法，包括以下步骤：
步骤一菌种的初级培养：在实验室中用特定的培养基将需要繁殖的微生物菌株进行培养，达到生产的要求；
步骤二初级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐4中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值到达要求的数值，然后将溶解后的培养基投入初级增量发酵罐1内，并且通过供水系统定容到0.05-0.1吨，其它初级增量发酵罐1均重复以上操作。所有初级增量发酵罐1配料完成后打开蒸汽消毒系统对初级增量发酵罐1内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统使用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐1顶部的加样装置倒入实验室培养的菌种，完成后设定初级增量发酵罐1温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为5min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤三粉剂搅拌罐培养：对粉剂搅拌罐5进行加热消毒，温度值90℃以上，持续10-20min，然后将混合好的粉剂培养基物料通过进料提升机6投入粉剂搅拌罐5中，开启搅拌及加热，对粉剂培养基物料进行灭菌，温度85℃以上，持续20-40min，完成后通过冷水进行降温，温度降低至40-45℃，然后通过初级增量发酵罐1的出料口将培养合格的初级发酵物料放入到粉剂搅拌罐5内，完成后设定粉剂搅拌罐5温度在30-35℃，培养10-20天，搅拌频率为10min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤四发酵完成后通过出料提升机7提升至粉碎包装机中。
采用血平板观察计数法对物料检测菌落数量进行测量，血平板观察计数法为本领域技术人员所公知的技术，在此不再赘述，对物料检索菌落数量的目的是为了观察罐内物料是否发酵完全，如果发酵完全将进行下一步操作。
通过加样装置添加物料时需要使用酒精进行喷洒消毒，对加样装置内进行酒精喷洒消毒后，静置几分钟后待大多数酒精挥发后，再经过加样装置罐内加入菌种，可以有效保证进入罐内的菌种携带的外来细菌较少。
具体实施例：
所述初级增量发酵罐1为两个且并联连接，所述初级增量发酵罐1为0.1吨发酵罐，所述次级增量发酵罐2为1吨发酵罐，所述发酵增量后储罐3为5吨聚乙烯储料罐，也称PE储料罐。
微生物酵素量化的生产方法，生物酵素分为液体酵素和粉剂酵素，微生物液体酵素量化的生产方法，包括以下步骤：
步骤一菌种的初级培养(实验室级)：在实验室中用特定的培养基将需要繁殖的微生物菌株1-2kg进行培养，达到生产的要求；
步骤二初级增量发酵罐培养(0.1吨发酵罐)：将培养微生物酵素用的培养基原料20kg按照要求投入培养基搅拌罐4中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值到达要求的数值，然后将溶解后的培养基投入初级增量发酵罐1内，并且通过供水系统定容到0.1吨，其它初级增量发酵罐1均重复以上操作。所有初级增量发酵罐1配料完成后打开蒸汽消毒系统对初级增量发酵罐1内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统使用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐1顶部的加样装置倒入实验室培养的菌种，完成后设定初级增量发酵罐1温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为5min/4小时，对物料检测菌落数量。
步骤三次级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料200kg按照要求投入培养基搅拌罐4中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值达到要求的数值，然后将溶解后的培养基投入次级增量发酵罐2内，并且通过供水系统定容到1吨，二级发酵罐配料完成后打开蒸汽消毒系统对次级增量发酵罐2内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐1的出料口将培养合格的初级发酵物料放入到次级增量发酵罐2内，完成后设定次级增量发酵罐2温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为10min/4小时，对物料检测菌落数量。
步骤四发酵增量后储罐后发酵：通过次级增量发酵罐2的出料口将培养合格的次级发酵物料放入到发酵增量后储罐3内进行后储发酵，发酵时间大约50-80天，其中通气频率为20min/8小时，每周检查物料pH值、菌落总数及代谢产物的情况。
微生物粉剂酵素量化的生产方法，包括以下步骤：
步骤一菌种的初级培养(实验室级)：在实验室中用特定的培养基将需要繁殖的微生物菌株1-2kg进行培养，达到生产的要求；
步骤二初级增量发酵罐培养(0.1吨发酵罐)：将培养微生物酵素用的培养基原料20kg按照要求投入培养基搅拌罐4中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值到达要求的数值，然后将溶解后的培养基投入初级增量发酵罐1内，并且通过供水系统定容到0.1吨，其它初级增量发酵罐1均重复以上操作。所有初级增量发酵罐1配料完成后打开蒸汽消毒系统对初级增量发酵罐1内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统使用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐1顶部的加样装置倒入实验室培养的菌种，完成后设定初级增量发酵罐1温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为5min/4小时，对物料检测菌落数量。
步骤三粉剂搅拌罐培养：对粉剂搅拌罐5进行加热消毒，温度值90℃以上，持续10-20min，然后将混合好的粉剂培养基物料通过进料提升机6投入粉剂搅拌罐5中，开启搅拌及加热，对粉剂培养基物料进行灭菌，温度85℃以上，持续20-40min，完成后通过冷水进行降温，温度降低至40-45℃，然后通过初级增量发酵罐1的出料口将培养合格的初级发酵物料放入到粉剂搅拌罐5内，完成后设定粉剂搅拌罐5温度在30-35℃，培养10-20天，搅拌频率为10min/4小时，对物料检测菌落数量。
步骤四发酵完成后通过出料提升机7提升至粉碎包装机中。
当然，生产者可根据实际选用不同规格的所述初级增量发酵罐1，例如选用两个并联的0.05吨发酵罐，同时投入初级增量发酵罐1内的溶解完成后的培养基原料需要对应定容到0.05吨；而所述次级增量发酵罐2对应选用0.5吨发酵罐，保持次级增量发酵物料总量是初级增量发酵物料总量的5倍左右倍数关系，同时投入次级增量发酵罐2内的溶解完成后的培养基原料需要对应定容到0.5吨；所述发酵增量后储罐3可根据需要选用，可以为3吨储料罐或者10吨储料罐，且所述发酵增量后储罐3的数量也可以为2个、3个或者更多。
本发明采用初级增量发酵罐1、次级增量发酵罐2、发酵增量后储罐3的逐渐增量发酵方式，与现有技术的发酵方式相比，本发明的发酵方法具有明显种群优势，成活率高，大大缩短了发酵时间，无形中减少了生产成本，并且批次生产之间产品质量稳定性好，适用于大批量生产的量化发酵；同时，由于采用全封闭隔离消毒、降温方式，与现有技术中直接通入罐体内消毒与降温方式相比，具有良好的隔离效果，保证罐体内不会通入不利于发酵菌种成活的其它种群，并且本发明对消毒、降温后产生的废水进行集中收集，可以继续循环利用，不会产生废水废气。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.微生物酵素量化生产系统，其特征在于：包括至少一个初级增量发酵罐，所述初级增量发酵罐的出料口连通有次级增量发酵罐，所述次级增量发酵罐的出料口连通有至少一个发酵增量后储罐；所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的进料口处连通有培养基搅拌罐；所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的顶部分别连通有供水系统、蒸汽消毒系统和供气系统，所述供水系统的输出端还连通至所述培养基搅拌罐和所述蒸汽消毒系统，所述供气系统的输出端还连通至所述发酵增量后储罐，所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的底部连通有蒸汽回收系统，所述蒸汽回收系统的输出端还连通至所述培养基搅拌罐。
2.如权利要求1所述的微生物酵素量化生产系统，其特征在于：所述初级增量发酵罐的底部还连通有粉剂生产系统。
3.如权利要求2所述的微生物酵素量化生产系统，其特征在于：所述粉剂生产系统包括与所述初级增量发酵罐连通的粉剂搅拌罐，所述粉剂搅拌罐的顶部连接有进料提升机，所述粉剂搅拌罐的底部连接有出料提升机，所述出料提升机的终端处连接有粉碎包装机，所述粉剂搅拌罐内设置有搅拌器，所述粉剂搅拌罐的外周包覆有夹层套，所述夹层套的输入端与所述蒸汽消毒系统和所述供水系统连通，所述夹层套的输出端与所述蒸汽回收系统连通。
4.如权利要求1所述的微生物酵素量化生产系统，其特征在于：所述初级增量发酵罐设置有两个且并联连接，所述初级增量发酵罐为0.05-0.1吨发酵罐，所述次级增量发酵罐为0.5-1吨发酵罐，所述发酵增量后储罐为3-10吨储料罐。
5.如权利要求1所述的微生物酵素量化生产系统，其特征在于：所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐内分别设置有搅拌器，所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的顶部罐壁上均分别设置有加样装置、呼吸器和温度传感器；所述初级增量发酵罐和所述次级增量发酵罐的外壁上均设置有保温夹层，所述保温夹层内设置有盘管，所述盘管的输入端与所述蒸汽消毒系统和所述供水系统连接，所述盘管的输出端与所述蒸汽回收系统连接；所述初级增量发酵罐、所述次级增量发酵罐和所述发酵增量后储罐内分别设置有供气管，所述供气管的输入端位于罐体外与所述供气系统连通，所述供气管的输出端延伸至罐底；所述培养基搅拌罐内设置有搅拌器，所述培养基搅拌罐的顶部罐壁上设置有呼吸器。
6.如权利要求1所述的微生物酵素量化生产系统，其特征在于：所述培养基搅拌罐与所述次级增量发酵罐的出料口处均设置有水泵；所述供水系统包括供水设备，所述供水设备处设置有净水过滤器；所述供气系统包括打气机，所述打气机处对应设置有气体过滤器；所述蒸汽消毒系统包括蒸汽发生器；所述蒸汽回收系统包括集水箱。
7.微生物酵素量化的生产方法，其特征在于，采用权利要求2至6任一项所述的生产系统，微生物酵素分为液体酵素和粉剂酵素，微生物液体酵素量化的生产方法，包括以下步骤：
步骤一菌种的初级培养：在实验室中用特定的培养基将需要繁殖的微生物菌株进行培养，达到生产的要求；
步骤二初级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值到达要求的数值，然后将溶解后的培养基投入初级增量发酵罐内，并且通过供水系统定容到0.05-0.1吨，其它初级增量发酵罐均重复以上操作；所有初级增量发酵罐配料完成后打开蒸汽消毒系统对初级增量发酵罐内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统使用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐顶部的加样装置倒入实验室培养的菌种，完成后设定初级增量发酵罐温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为5min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤三次级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值达到要求的数值，然后将溶解后的培养基投入次级增量发酵罐内，并且通过供水系统定容到0.5-1吨，二级发酵罐配料完成后打开蒸汽消毒系统对次级增量发酵罐内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐的出料口将培养合格的初级发酵物料放入到次级增量发酵罐内，完成后设定次级增量发酵罐温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为10min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤四发酵增量后储罐后发酵：通过次级增量发酵罐的出料口将培养合格的次级发酵物料放入到发酵增量后储罐内进行后储发酵，发酵时间大约50-80天，其中通气频率为20min/8小时，每周检查物料pH值、菌落总数及代谢产物的情况。
8.如权利要求7所述的微生物酵素量化的生产方法，其特征在于：微生物粉剂酵素量化的生产方法，包括以下步骤：
步骤一菌种的初级培养：在实验室中用特定的培养基将需要繁殖的微生物菌株进行培养，达到生产的要求；
步骤二初级增量发酵罐培养：将培养微生物酵素用的培养基原料按照要求投入培养基搅拌罐中，并通过供水系统进行溶解，溶解完成后调整溶液的pH值到达要求的数值，然后将溶解后的培养基投入初级增量发酵罐内，并且通过供水系统定容到0.05-0.1吨，其它初级增量发酵罐均重复以上操作；所有初级增量发酵罐配料完成后打开蒸汽消毒系统对初级增量发酵罐内的物料进行加热杀菌，物料升温至90℃以上停止加热，保温20-40min，接着通过供水系统使用冷水进行降温，当物料温度降低至35-40℃，通过初级增量发酵罐顶部的加样装置倒入实验室培养的菌种，完成后设定初级增量发酵罐温度在30-35℃，培养24-36h，通气频率为5min/8小时，搅拌频率为5min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤三粉剂搅拌罐培养：对粉剂搅拌罐进行加热消毒，温度值90℃以上，持续10-20min，然后将混合好的粉剂培养基物料通过进料提升机投入粉剂搅拌罐中，开启搅拌及加热，对粉剂培养基物料进行灭菌，温度85℃以上，持续20-40min，完成后通过冷水进行降温，温度降低至40-45℃，然后通过初级增量发酵罐的出料口将培养合格的初级发酵物料投入到粉剂搅拌罐内，完成后设定粉剂搅拌罐温度在30-35℃，培养10-20天，搅拌频率为10min/4小时，对物料检测菌落数量；
步骤四发酵完成后通过出料提升机提升至粉碎包装机中。
9.如权利要求7或8所述的微生物酵素量化的生产方法，其特征在于：采用血平板观察计数法对物料检测菌落数量进行测量。
10.如权利要求7或8所述的微生物酵素量化的生产方法，其特征在于：通过加样装置添加物料时需要使用酒精进行喷洒消毒。
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