一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置及分离方法.pdf

本发明公开了一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置，包括一级旋风分离器、螺旋轴分离装置和二级旋风分离器。一级旋风分离器包括第一风机、相连通的主分离器和副分离器。主分离器的底部连接主收集桶，副分离器的底部连接副收集桶。出风通道和进料通道均与主分离器和副分离器的内腔相连通。螺旋轴分离装置室包括电机和螺旋轴分离室，螺旋轴分离室内置不规则螺旋轴，电机带动不规则螺旋轴的转动。本发明还公开了基于该全自动分离装置的固体发酵真菌孢子分离方法。采用本发明的方法分离真菌孢子，不但实现菌丝和孢子的分离，获得了高孢粉。而且实现了菌丝和孢子从物料上的自动分离，减少了物料的手动前处理过程，提高了分离效率。

权利要求书
1.  一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置，包括一级旋风分离器， 该一级旋风分离器包括第一风机、相连通的主分离器和副分离器，该 主分离器的底部连接主收集桶，该副分离器的底部连接副收集桶，该 主分离器的顶部设有出风通道，该主分离器的侧壁上设有进料口，且 该进料口与进料通道密封连接，该出风通道和进料通道均与主分离器 以及副分离器的内腔连通，其特征在于：还包括螺旋轴分离装置和 二级旋风分离器；
该螺旋轴分离装置包括电机和螺旋轴分离室，该螺旋轴分离室内 置不规则螺旋轴，该电机带动不规则螺旋轴的转动，该螺旋轴分离室 的顶部设有密封盖，该螺旋轴分离室的底部设有残料出料口，该螺旋 轴分离室的侧壁上设有旋流出料口，该旋流出料口与该一级旋风分离 器的进料口通过进料通道密封相连，且该旋流出料口设有第一筛网；
该二级旋风分离器包括二级分离器和第二风机，该第二风机通过 管道与副收集桶、二级分离器密封连通，该二级分离器中内置第二筛 网。

2.  根据权利要求1所述的一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置， 其特征在于：该第一风机通过第一风路管道和出风通道密封连接，且 该第一风机和出风通道间设有第一气流调节阀。

3.  根据权利要求1所述的一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置， 其特征在于：该第二风机通过第二风路管道与副连接桶密封连接，该 第二风机与该副连接桶间设有第二气流调节阀。

4.  根据权利要求1所述的一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置， 其特征在于：该主分离器由从上之下设置的筒形本体和锥体组成，在 筒形本体和锥体的交接处设置环形的环翼，筒形本体通过通道与副分 离器相连通；孢子粉及菌丝在简形本体内发生双旋涡运动；菌丝随下 游涡气流分离至筒形本体的内壁，经环翼的阻挡后通过通道进入副分 离器，孢子粉由向下气流带入与锥体相连的主收集桶。

5.  基于权利要求1-4任一所述的一种全自动固体发酵真菌孢子的分 离装置的固体发酵真菌孢子分离方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将含有孢子和菌丝的混合固体培养基烘干，置于螺旋轴分离装 置中，启动电机；
(2)孢子和菌丝在螺旋轴分离装置中，在螺旋轴旋转、揉搓、拍打、 挤压的作用下，从混合固体培养基上脱离，随气流进入一级分离器；
(3)孢子粉及菌丝在一级分离器的主分离器内发生双旋涡运动，由 于形态和大小的不同，孢子和菌丝在主分离器内进一步分离，孢子进 入主收集桶，菌丝进入副分离器内；
(4)在副分离器内，菌丝内还带有部分的孢子，对副分离器内的菌 丝进行二次分离，孢子随水平方向的气流，进入二级分离器；
(5)分离完毕后，将风机关闭，将主收集桶和二级收集器中的孢子 取出，放入干燥皿中保存。

6.  根据权利要求5所述的固体发酵真菌孢子分离方法，其特征在于： 含有孢子和菌丝的混合固体培养基在螺旋轴的揉搓、拍打、挤压作用 下，孢子和菌丝从培养基上剥落下来，在风机的作用下，真菌孢子和 菌丝进入主分离器，由于形态和大小的不同，孢子和菌丝在主分离器 内进一步分离，孢子进入主分离桶，菌丝进入副分离器内。

7.  根据权利要求5所述的固体发酵真菌孢子分离方法，其特征在于： 将含有孢子和菌丝的混合固体培养基烘干至含水率<8％，上述百分比 为重量百分比。

8.  根据权利要求5所述的固体发酵真菌孢子分离方法，其特征在于： 所述颗粒大小为9mm以下。

说明书一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置及分离方法
技术领域
本发明涉及一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置，及基于 该全自动固体发酵真菌孢子分离装置的固体发酵真菌孢子的分离方 法。
背景技术
目前，在生物防治方面，大多数用的是化学杀虫剂。化学杀虫剂 虽然具有见效快、成本低的优点,但长期大量地使用化学杀虫剂不仅 造成严重的环境污染,而且会杀死害虫的天敌和使目标害虫产生抗 药性。正由于化学杀虫剂会产生这些负面影响,所以高效、低毒、无 公害的生物农药便引起了人们的高度重视。虫生真菌作为一类重要的 天敌生物资源,具有广阔的应用前景。随着虫生真菌产业化和虫生真 菌剂型研究的发展,人们对高质量高纯度的虫生真菌孢子的需求量 越来越大。但是由于在孢子生产的过程中，孢子，菌丝和培养基混合 在一起，导致我们真菌杀虫剂产业进展缓慢。为了促进真菌杀虫剂产 业的发展，把孢子从菌丝和培养基中分离出来，获得高纯度的孢子， 显得尤为重要。
现有的分离孢子的方法主要有筛网法和离心法。筛网法是利用筛 网的分离作用，把孢子从培养基质中分离出来。这种方法在操作过程 中劳动强度大，得到的孢子容易与杂质混合在一起，纯度不高，并且， 在分离过程中，孢子容易逃离到环境中，造成环境的污染。离心分离 法由于孢子与培养基质未完成脱离，导致孢子的产量比较低。在分离 过程中，对滤料的性能要求比较高，分离过程容易因滤料阻力过大影 响分离效果。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种全自动固体 发酵真菌孢子的分离装置及分离方法。
本发明是通过以下技术方案实现的：一种全自动固体发酵真菌孢 子的分离装置，包括一级旋风分离器，该一级旋风分离器包括第一风 机、相连通的主分离器和副分离器，该主分离器的底部连接主收集桶， 该副分离器的底部连接副收集桶，该主分离器的顶部设有出风通道， 该主分离器的侧壁上设有进料口，且该进料口与进料通道密封连接， 该出风通道和进料通道均与主分离器以及副分离器的内腔连通，还 包括螺旋轴分离装置和二级旋风分离器。
该螺旋轴分离装置包括电机和螺旋轴分离室，该螺旋轴分离室内 置不规则螺旋轴，该电机带动不规则螺旋轴的转动，该螺旋轴分离室 的顶部设有密封盖，该螺旋轴分离室的底部设有残料出料口，该螺旋 轴分离室的侧壁上设有旋流出料口，该旋流出料口与该一级旋风分离 器的进料口通过进料通道密封相连，且该旋流出料口设有第一筛网； 防止了螺旋轴旋转带起的大量培养基直接飞进一级收集器中。
该二级旋风分离器包括二级收集器和第二风机，该第二风机通过 管道与副连接桶、二级收集器密封连通，该二级收集器中内置第二筛 网。
作为上述方案的进一步优化，该第一风机通过第一风路管道和出 风通道密封连接，且该第一风机和出风通道间设有第一气流调节阀。
作为上述方案的进一步优化，该第二风机通过第二风路管道与副 连接桶密封连接，该第二风机与该副连接桶间设有第二气流调节阀。
作为上述方案的进一步优化，该主分离器由从上之下设置的筒形 本体和锥体组成，在筒形本体和锥体的交接处设置环形的环翼，筒形 本体通过通道与副分离器相连通；孢子粉及菌丝在简形本体内发生双 旋涡运动；菌丝随下游涡气流分离至筒形本体的内壁，经环翼的阻挡 后通过通道进入副分离器，孢子粉由向下气流带入与锥体相连的主 收集桶。
一种基于全自动固体发酵真菌孢子的分离装置的固体发酵真菌孢子 分离方法，包括以下步骤：
(1)将含有孢子和菌丝的混合固体培养基烘干，置于螺旋轴分离装 置中，启动电机；
(2)孢子和菌丝在螺旋轴分离装置中，在螺旋轴旋转、揉搓、拍打、 挤压的作用下，从混合固体培养基上脱离，随气流进入一级分离器；
(3)孢子粉及菌丝在一级分离器的主分离器内发生双旋涡运动，由 于形态和大小的不同，孢子和菌丝在主收集器内进一步分离，孢子进 入主收集桶，菌丝进入副分离器内；
(4)在副分离器内，菌丝内还带有部分的孢子，对副分离器内的菌 丝进行二次分离，孢子随水平方向的气流，进入二级分离器；
(5)分离完毕后，将风机关闭，将主收集桶和二级收集器中的孢子 取出，放入干燥皿中保存。
作为上述方案的进一步优化，含有孢子和菌丝的混合固体培养基 在螺旋轴的揉搓、拍打、挤压作用下，孢子和菌丝从培养基上剥落下 来，在风机的作用下，真菌孢子和菌丝进入主分离器，由于形态和大 小的不同，孢子和菌丝在主分离器内进一步分离，孢子进入主分离桶， 菌丝进入副分离器内。
作为上述方案的进一步优化，将含有孢子和菌丝的混合固体培养 基烘干至含水率<8％，上述百分比为重量百分比。
作为上述方案的进一步优化，所述颗粒大小为9mm以下。
本发明相比现有技术具有以下优点：(1)含孢物料在螺旋轴分离 室15中的螺旋轴的揉搓、拍打、挤压作用下，孢子和菌丝从培养基 上剥落下来，减少了物料前处理过程，节省了时间。(2)整个系统密 闭，避免孢子逃逸，操作环境安全。(3)装置结构紧凑，占用面积小。 (4)加入了两个气流调节阀，可以调节气流的大小，从而使孢子和 菌丝彻底的从培养基上脱离。(5)在副收集桶后面增加了二级分离装 置，使孢子进一步与菌丝分离，提高了孢子收集产量。
附图说明
图1是本发明的一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置的结 构示意图。
图中附图标记：第一风机1、第二风机2、第二进料管道3、风 路管道4、第一气流调节阀5、第二气流调节阀6、进料通道7、出风 通道8、主分离器9、主收集桶10、不规则螺旋轴11、副收集桶12、 第二筛网13、二级分离器14、螺旋轴分离室15、残料出料口16、电 机17、盖子18、第一筛网19。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方 案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但 本发明的保护范围不限于下述的实施例。
一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置，包括一级旋风分离 器、螺旋轴分离装置和二级旋风分离器。该一级旋风分离器包括第一 风机1、相连通的主分离器9和副分离器。主分离器9的底部连接主 收集桶10，副分离器的底部连接副收集桶12，主分离器9的顶部设 有出风通道8，主分离器9的侧壁上开有开口，与进料通道7密封连 接。出风通道8和进料通道7均与主分离器9和副分离器的内腔相连 通。
螺旋轴分离装置包括电机17和螺旋轴分离室15，螺旋轴分离室 15内置不规则螺旋轴11，电机17带动不规则螺旋轴11的转动，螺 旋轴分离室15的顶部设有密封盖18，螺旋轴分离室的底部设有残料 出料口16，螺旋轴分离室的侧壁上设有旋流出料口。旋流出料口与 一级旋风分离器的进料口通过进料通道7密封相连，且旋流出料口设 有第一筛网19，防止了螺旋轴旋转带起的大量培养基直接飞进一级 收集器中。优化的，该第一风机1通过管道和出风通道密封连接，且 该第一风机4通过风路管道4和出风通道8间设有第一气流调节阀5。
二级旋风分离器包括二级分离器14和第二风机2，第二风机2通 过第二进料管道3与副收集桶12、二级分离器14密封连通，二级分 离器14中内置第二筛网13。优化的，第二风机2通过第二风路管道 与副连接桶密封连接，该第二风机与该副连接桶间设有第二气流调节 阀6。
主分离器由从上之下设置的筒形本体和锥体组成，在筒形本体 和锥体的交接处设置环形的环翼，筒形本体通过通道与副分离器相连 通；孢子粉及菌丝在简形本体内发生双旋涡运动；菌丝随下游涡气流 分离至筒形本体的内壁，经环翼的阻挡后通过通道进入副分离器，孢 子粉由向下气流带入与锥体相连的主收集筒。
本发明的一种全自动固体发酵真菌孢子的分离装置的运行原理 为：含孢物料在螺旋轴的揉搓、拍打、挤压作用下，孢子和菌丝从培 养基上剥落下来，在风机的作用下，真菌孢子和菌丝随气流切向进入 主分离器内。由于选用了根据双旋涡气流原理改进设计的旋风分离 器，因此含孢子粉与菌丝的气流在主分离器内获得旋转运动的同时， 气流上下分开形成双旋涡运动，形成上下两个气流环。在双旋涡分界 处产生强烈的分离作用，较粗的菌丝颗粒随下游涡气流分离至主分离 器的内壁(即筒形本体的内壁)，经环翼的阻挡作用后通过通道进入 副分离器，最后进入副收集桶中。孢子粉由向下的气流带入主收集桶。 为了进一步提高孢子的产量，在副收集桶两侧分别安装了风机和二级 收分离器，对副分离桶内的菌丝进行二次分离，孢子随水平方向的气 流，进入二级分离器。并且在二级分离筒上安装了400目的筛网，防 止菌丝二级分离桶中。在本发明中，可通过气流调节阀来调节气流的 大小，从而使颗粒表面附着的孢子和菌丝脱离的更加彻底。
实施例一：从大米培养基中分离白僵菌(Beauveria bassiana)孢 子。
菌株的活化：将保存在甘油管中的白僵菌转接在PDA斜面上， 26℃培养7天。
种子的培养：从斜面上刮3环白僵菌，转接到50mLPDB三角瓶 里，26℃培养2天，用作固体培养的种子。
固体发酵培养：以液固比为2:1的大米为基础培养基,另添加质 量分数为0.1％的KNO3和0.5％MgSO4·7H2O作为无机盐。以10％ 的接种量接种固体培养基。26℃培养7天。
培养基质的处理：将培养基质在60℃烘干至<8％。
取300g干燥后的基质，放入螺旋轴分离室15中，盖上盖子18， 打开电机17，在电机的作用下，螺旋轴分离室15中的含孢物料在不 规则螺旋轴11的揉搓、拍打、挤压作用下，孢子和菌丝从培养基上 剥落下来。在风机的作用下，真菌孢子和菌丝进入分离器。物料室出 口装有筛网，它防止了螺旋轴旋转带起的大量培养基直接飞进分离 器。而物料表面附着的孢子和菌丝充分脱离物料后，会随气流切向通 过收集管道进入主分离器内。由于选用了根据双旋涡气流原理改进设 计的旋风分离器，因此含孢子粉与菌丝的气流在主收集器内获得旋转 运动的同时，气流上下分开形成双旋涡运动，形成上下两个气流环。 在双旋涡分界处产生强烈的分离作用，较粗的菌丝颗粒随下游涡气流 分离至主分离器的内壁(即筒形本体的内壁)，经环翼的阻挡作用后 通过通道进入副分离器。孢子粉由向下的气流带入主收集桶。为了 进一步提高孢子的产量，在副收集桶两侧分别安装了风机2和二级分 离器14，对副分离器内的菌丝进行二次分离。打开风机2，调节气流 大小，水平气流通过管道进入副收集桶12，孢子随水平方向的气流， 进入二级分离器14。而菌丝则在400目的筛网的阻挡下，未能进入 到二级分离器14中。分离大约5min后，未见孢子飞入二级分离器 14，关闭风机，完成整个分离过程。
在主收集桶中收集到3.78g白僵菌孢子，在二级分离器14中收集 到0.45g孢子，共收集到4.23g的孢子，孢子产量为14.1mg/g。采用 悬浮后用血球计数板法检测，孢子的个数为1.8×1010个/g。在二级分 离器14中收集了菌丝0.51g菌丝。
实施例二：从大米培养基中分离绿僵菌(Metarhizium anisopliae) 孢子。
菌株的活化：将保存在甘油管中的绿僵菌转接在PDA斜面上， 26℃培养13天。
种子的培养：从斜面上刮3环绿僵菌，转接到50mLPDA三角瓶 里，26℃培养3天，用作固体培养的种子。
固体发酵培养：以液固比为2:1的大米为基础培养基,另添加质 量分数为0.5％的KNO3和0.5％MgSO4·7H2O作为无机盐。以10％ 的接种量接种固体培养基。26℃培养13天。
培养基质的处理：将培养基质在60℃烘干至<8％，然后将烘干 的基质碾散至大米颗粒的大小。
取450g干燥后的基质，放入螺旋轴分离室15中，盖上盖子，打 开电机，在电机的作用下，螺旋轴分离室15中的含孢物料在不规则 螺旋轴11的揉搓、拍打、挤压作用下，孢子和菌丝从培养基上剥落 下来。在风机的作用下，真菌孢子和菌丝进入主分离器。物料室出口 装有筛网，它防止了螺旋轴旋转带起的大量培养基直接飞进收集器。 而物料表面附着的孢子和菌丝充分脱离物料后，会随气流切向通过收 集管道进入主分离器内。由于选用了根据双旋涡气流原理改进设计的 旋风分离器，因此含孢子粉与菌丝的气流在主分离器内获得旋转运动 的同时，气流上下分开形成双旋涡运动，形成上下两个气流环。在双 旋涡分界处产生强烈的分离作用，较粗的菌丝颗粒随下游涡气流分离 至主分离器的内壁(即筒形本体的内壁)，经环翼的阻挡作用后通过 通道进入副分离器。孢子粉由向下的气流带入主收集筒。为了进一 步提高孢子的产量，在副收集筒两侧分别安装了风机和二级收分离器 14，对副分离器内的菌丝进行二次分离。打开风机2，调节气流大小， 水平气流通过管道进入副收集桶，孢子随水平方向的气流，进入二级 收分离器14。而菌丝则在400目的筛网的阻挡下，未能进入到二级 收分离器14中。分离大约7min后，未见孢子飞入二级收分离器14， 关闭风机2，完成整个分离过程。
在主收集桶中收集到18.25g绿僵菌孢子，在二级分离器中收集 到3.21g孢子，共收集到21.46g的孢子，孢子产量为47.75mg/g。采 用悬浮后用血球计数板法检测，孢子的个数为3.7×1010个/g。在二级 分离器中收集了菌丝2.08g菌丝
实施例三：从稻草杆培养基中分离黑曲霉(Aspergillius niger)孢 子。
菌株的活化：将保存在甘油管中的黑曲霉转接在麸皮浸出汁琼脂 斜面上，31℃培养3天。
种子的培养：从斜面上刮3环黑曲霉，转接到50mL10％麸皮浸 出汁三角瓶里，31℃培养3天，用作固体培养的种子。采用自然 pH。
固体发酵培养基：稻草杆60g；麸皮40g；硫酸铵3.0g；硫酸镁 0.3g；玉米浆3.0g；加水200ml。自然pH。31℃培养4天。取500g 干燥后的基质，放入螺旋轴分离室15中，盖上盖子18，采用实施例 2所述的方法，分离8min后，未见孢子飞入二级分离器，关闭第二 风机，完成整个分离过程。
在主收集桶中收集到63.88g黑曲霉孢子，在二级收分离器中收 集到12.84g孢子，共收集到76.72g的孢子，孢子产量为153.44mg/g。 采用悬浮后用血球计数板法检测，孢子的个数为2.1×1010个/g。在二 级分离器中收集了菌丝12.25g菌丝。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明， 凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。