固態(tài)發(fā)酵罐及利用該固態(tài)發(fā)酵罐制備紅曲米的方法及其制品的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種潔凈級純種培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵罐及利用 該固態(tài)發(fā)酵罐制備健康營養(yǎng)紅曲米的方法及其制品。
【背景技術(shù)】
[0002] 利用真菌類紅曲菌發(fā)酵大米的紅曲米用于食品和中藥已有一千多年歷史，目前通 過曲池發(fā)酵等傳統(tǒng)方式的固態(tài)發(fā)酵而大批量生產(chǎn)的紅曲米，會產(chǎn)生大量有毒副作用的桔霉 素；而通過三角瓶發(fā)酵等現(xiàn)代方式的固態(tài)發(fā)酵而無數(shù)批大量生產(chǎn)的功能性紅曲米，無法大 批量生產(chǎn)，只能無數(shù)批大量生產(chǎn)，不能滿足國際上保健食品和藥品要求的同批同質(zhì)性；此兩 種固態(tài)發(fā)酵方式均在曲池或三角瓶內(nèi)，難以同時解決投料后一站式、大批量、高效、安全地 生產(chǎn)出同批同質(zhì)性的紅曲米或功能性紅曲米。
[0003] 中國專利申請?zhí)枮?01110159831.X、名稱為固態(tài)發(fā)酵設(shè)備及利用該固態(tài)發(fā)酵設(shè)備 制備紅曲的方法，其采用的固態(tài)發(fā)酵設(shè)備在大批量固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)的實(shí)用過程中出現(xiàn)了如下 問題：1、發(fā)酵罐利用支架和供給管懸空旋轉(zhuǎn)（即發(fā)酵罐穩(wěn)定性低）；2、灑水管設(shè)置于發(fā)酵罐 外部給其外表面灑水（即發(fā)酵罐環(huán)保性低）；3、熱交換器、攪拌葉片、供給泵和收集罐基本 上用不著（即發(fā)酵罐實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性低），且其制備紅曲米的方法，沒有對具體生產(chǎn)過程進(jìn) 行條件優(yōu)化，使得生產(chǎn)紅曲米過程中工序多、生產(chǎn)成本高、穩(wěn)定性不足，獲得的紅曲米的健 康營養(yǎng)成分如紅曲蛋白、紅曲多糖、氨基酸等含量不高；同批同質(zhì)性、產(chǎn)率、產(chǎn)量都有限，其 含有的桔霉素、洛伐他汀限量還存在可以降低的可能，可見，仍然需要進(jìn)一步優(yōu)化固態(tài)發(fā)酵 設(shè)備、及發(fā)酵工藝，以提高紅曲米的營養(yǎng)成分和功效、降低有毒副產(chǎn)物，增強(qiáng)在國際上與同 類產(chǎn)品的競爭優(yōu)勢。
[0004] 最近十幾年國內(nèi)外研宄結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不含洛伐他汀的紅曲米也具有降血脂、降血糖、 減肥、抗骨質(zhì)酥松等保健功效。因此，國內(nèi)低含桔霉素和洛伐他汀的潔凈級純種固態(tài)發(fā)酵紅 曲米大批量生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備亟待研宄開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化，無毒副作用、安全的健康營養(yǎng)紅曲米 才可大量、長期和廣泛用于食品，并填補(bǔ)國內(nèi)紅曲米食品市場的空白。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種發(fā)酵罐穩(wěn)定、產(chǎn)品同批同質(zhì)性 高、環(huán)保經(jīng)濟(jì)的潔凈級純種培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵罐及利用該固態(tài)發(fā)酵罐制備健康營養(yǎng)紅曲米的方 法。
[0006] 本發(fā)明的目的還在于，提供利用該固態(tài)發(fā)酵罐及制備方法而得到的健康營養(yǎng)紅曲 米。
[0007] 本發(fā)明為達(dá)到上述目的所采用的技術(shù)方案是：
[0008] -種潔凈級純種培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵罐，其特征在于，包括臥式發(fā)酵桶、及設(shè)置在臥式發(fā) 酵桶上的用于檢測物料和發(fā)酵物溫度且?guī)囟忍筋^和溫度控制器的探溫口、用于檢測物料 和發(fā)酵物濕度且?guī)穸忍筋^和濕度控制器的探濕口、用于檢測桶內(nèi)壓力且?guī)毫μ筋^和壓 力測量器的探壓口、用于接種和加水且?guī)ч_關(guān)功能的接種口、用于取樣、排水、排氣和排蒸 汽且?guī)чy門的取樣口、用于投入物料和排放發(fā)酵物且?guī)ч_關(guān)功能的投料口、用于觀察桶內(nèi) 狀態(tài)的視鏡；所述的臥式發(fā)酵桶上還設(shè)有用于通入空氣及蒸汽、接菌種、加水且?guī)чy門的進(jìn) 口管、用于排出空氣及蒸汽且?guī)чy門的出口管；所述的臥式發(fā)酵桶的下側(cè)中部設(shè)置有平衡 板，且該平衡板正對于所述投料口使該固態(tài)發(fā)酵罐穩(wěn)定且易于前后旋轉(zhuǎn)；所述的臥式發(fā)酵 桶的下側(cè)對稱設(shè)置有滾動支架，該滾動支架裝配有滾子，并落地托住、且易于轉(zhuǎn)動該固態(tài)發(fā) 酵罐。
[0009] 所述的滾動支架裝配的滾子為輪子或軸承；所述的進(jìn)口管連接于所述的固態(tài)發(fā)酵 罐周邊的種子系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、水系統(tǒng)；所述的固態(tài)發(fā)酵罐還包括驅(qū)動裝置，所述 的驅(qū)動裝置通過其連接的蝸輪減速器和逆變調(diào)速器與所述的臥式發(fā)酵桶的進(jìn)口管相連接， 以驅(qū)動旋轉(zhuǎn)該固態(tài)發(fā)酵罐。
[0010] 所述的臥式發(fā)酵桶的內(nèi)側(cè)壁上設(shè)有至少兩個用于分離、攪拌、混合、排列物料和發(fā) 酵物的物料擋板。
[0011] 所述的臥式發(fā)酵桶的外側(cè)壁上設(shè)有用于對桶內(nèi)物料和發(fā)酵物降溫或加溫的桶外 夾套，可連接外部冷水和熱水傳輸裝置。
[0012] 所述的固態(tài)發(fā)酵罐，其還包括有中央電子控制板，該中央電子控制板分別連接于 所述的溫度控制器、濕度控制器、壓力測量器、桶外夾套、冷水和熱水傳輸裝置、驅(qū)動裝置、 蝸輪減速器、逆變調(diào)速器及該固態(tài)發(fā)酵罐周邊的種子系統(tǒng)、空氣系統(tǒng)、蒸汽系統(tǒng)、水系統(tǒng)。
[0013] 一種利用前述的固態(tài)發(fā)酵罐制備健康營養(yǎng)紅曲米的方法，其具體包括如下步驟：
[0014] (1)浸料：將大米通過投料口倒入固態(tài)發(fā)酵罐中，封閉投料口，采用水系統(tǒng)供給 大米總體積1?2倍的自來水，調(diào)整pH為3. 0?4. 5、溫度為10?30°C，浸泡大米30? 120min；
[0015] ⑵洗料：打開驅(qū)動裝置帶動固態(tài)發(fā)酵罐前后旋轉(zhuǎn)3?5次，旋轉(zhuǎn)速度為1?2rpm、 溫度為10?30°C，將大米洗15?30min后，打開取樣口閥門排出水；
[0016] (3)蒸料：將蒸汽系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫蒸汽以一定壓力供給固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)以蒸大米， 控制蒸汽壓力為1?1. 2kgf/cm2、溫度為121°C、固態(tài)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)次數(shù)為1?2次、旋轉(zhuǎn)速 度為1?2rpm、時間為15?30min，之后排出蒸汽；
[0017] (4)冷卻：利用水系統(tǒng)將常溫冷水加入桶外夾套內(nèi)，對固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)蒸后的大 米進(jìn)行降溫冷卻，控制固態(tài)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)次數(shù)為1?2次、旋轉(zhuǎn)速度為1?2rpm、通風(fēng)量為 50000 ?100000Nl/hr、溫度為 70°C、時間為 2 ?4h;
[0018] (5)分離：打開驅(qū)動裝置帶動固態(tài)發(fā)酵罐前后旋轉(zhuǎn)以分離降溫冷卻后的大米塊， 控制固態(tài)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)次數(shù)為1?2次、旋轉(zhuǎn)速度為1?2rpm、通風(fēng)量為50000?100000N1/ hr、溫度為40?70°C、時間為3?6h;
[0019] (6)接種：將種子系統(tǒng)中的紅曲菌液體種子通過接種口或進(jìn)口管流入固態(tài)發(fā)酵罐 中，菌種的接種量為大米的10?20%，控制固態(tài)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)次數(shù)為1?2次、旋轉(zhuǎn)速度為 1?2rpm、空氣壓力為1kgf/cm2、pH為3. 0?4. 5、溫度為30?40°C、時間為1?2min; [0020](7)混合：啟動驅(qū)動裝置帶動固態(tài)發(fā)酵罐前后旋轉(zhuǎn)使紅曲菌液體種子和大米充分 攪拌、混合，控制固態(tài)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)次數(shù)為1?2次、旋轉(zhuǎn)速度為1?2rpm、通風(fēng)量為10000? 20000Nl/hr、溫度為 30 ?40°C、時間為 15 ?30min;
[0021] (8)保溫：將空氣系統(tǒng)產(chǎn)生的無菌空氣通過進(jìn)口管供給固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)，以維持固 態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)的溫度為40?60°C，控制通風(fēng)量為10000?20000Nl/hr、時間為30?50h;
[0022] (9)保濕：將水系統(tǒng)產(chǎn)生的無菌水通過接種口或進(jìn)口管流入固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)，以維 持固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)的濕度為90?95 %，控制通風(fēng)量為10000?20000Nl/hr、時間為30? 50h；
[0023] (10)發(fā)酵：啟動驅(qū)動裝置維持固態(tài)發(fā)酵罐的旋轉(zhuǎn)速度，使罐內(nèi)的紅曲菌大米發(fā)酵 物繼續(xù)攪拌、混合及排列，一邊通過探溫口、探濕口、探壓口觀察并優(yōu)化罐內(nèi)的溫度、濕度 及壓力；一邊通過視鏡檢查罐內(nèi)大米的發(fā)酵狀態(tài)，并通過取樣口取樣后測定紅曲菌大米發(fā) 酵物的發(fā)酵程度，控制固態(tài)發(fā)酵罐旋轉(zhuǎn)次數(shù)為1?2次、旋轉(zhuǎn)速度為1?2rpm、通風(fēng)量為 10000?50000Nl/hr、pH為3. 0?4. 5、溫度為25?35°C、濕度為90?95%、時間為5? 10h；
[0024] (11)收獲：前述步驟（10)中紅曲菌大米發(fā)酵物的發(fā)酵程度合格之后，打開投料口 收集發(fā)酵好的紅曲米。
[0025] (12)干燥：前述步驟（11)中紅曲米的質(zhì)量合格之后，在40?60°C低溫干燥，即得 紅曲米。
[0026] 所述的步驟（6)中紅曲菌液體種子采用如下方法培養(yǎng)：將已培養(yǎng)好的斜面紅曲菌 (Monascusspecies)置入裝有無菌水、玻璃珠的三角瓶打碎1?2h，按5?10%接種量接 入三角瓶，經(jīng)搖瓶培養(yǎng)22?28h，再接入一、二級種子罐分別培養(yǎng)6?8h。
[0027]當(dāng)所收集的紅曲米內(nèi)不需要含存活的微生物時，于完成前述步驟（10)后，將蒸汽 系統(tǒng)產(chǎn)生的高溫蒸汽輸入固態(tài)發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行高壓滅菌，再進(jìn)行前述步驟（11)以收集該紅 曲米；之后封閉投料口重新旋轉(zhuǎn)固態(tài)發(fā)酵罐，在罐內(nèi)物料擋板的作用下，未收集的紅曲米又 重新集中后可再次收集剩余紅曲米。
[0028] 一種采用前述的方法制備得到的健康營養(yǎng)紅曲米，其所述的紅曲米中紅曲蛋白、 紅曲多糖、麥角固醇、氨基酸的含量分別不低于3. 0%、2. 0%、1. 0%、1. 0%，桔霉素的限量 不超過0. 〇lmg/kg以及莫納克林K限量不超過0. 01 %。
[0029] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0030] 1、本發(fā)明的潔凈級純種培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵罐設(shè)置有平衡板、滾動支架、進(jìn)出口管等結(jié) 構(gòu)，能夠落地、穩(wěn)定托住該固態(tài)發(fā)酵罐并易于旋轉(zhuǎn)，克服了采用支架和供給管的發(fā)酵罐懸空 旋轉(zhuǎn)方式存在的穩(wěn)定性差的問題，提高了固態(tài)發(fā)酵罐的穩(wěn)定性；本發(fā)明設(shè)有置于臥式發(fā)酵 桶外側(cè)壁上的桶外夾套，以連接外部冷水和熱水傳輸裝置，克服了采用熱交換器、灑水罐、 攪拌葉片、供給泵和收集罐等機(jī)構(gòu)存在的成本高、工藝復(fù)雜等問題，提高了固態(tài)發(fā)酵罐的環(huán) 保性、實(shí)用性和經(jīng)濟(jì)性，并降低生產(chǎn)成本。
[0031] 2、本發(fā)明的潔凈級純種培養(yǎng)固態(tài)發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)設(shè)計獨(dú)特新穎，設(shè)計的進(jìn)口管、出口 管、物料擋板等結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對物料和發(fā)酵物的分離、攪拌、混合及排列，能夠進(jìn)行一站式、大 批量、高效、安全地進(jìn)行潔凈級純種固態(tài)發(fā)酵生產(chǎn)，確保發(fā)酵產(chǎn)品的同批同質(zhì)性；能夠無菌 生產(chǎn)，其連接了中央電子控制板，能自動化作業(yè)。
[0032] 3、本發(fā)明的制備方法采用設(shè)計獨(dú)特的潔凈級純