CN103642673B - 一种高效液体发酵罐 - Google Patents
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Abstract
一种高效液体发酵罐，它涉及一种发酵罐，以解决传统的液体发酵罐应用单一、且发酵过程中需搅拌装置、应用380V电压、空气过滤装置成本高、操作步骤繁琐、发酵罐压力大、成本高的问题。罐体的侧壁上设有入水口、出料口和出水口，密封盖上设有进料口，罐体内沿圆柱的边缘设有夹水层，罐体的底部为具有15°角的斜面，斜面由出水口的下面向下倾斜至出料口的下面，第一通管的一端通至罐体底部、另一端与水罐连通，第二通管的一端通至水罐底部、另一端与碱液罐连通，第三通管的一端通至碱液罐底部、另一端与酸液罐连通，第四通管的一端通至酸液罐底部、另一端外露在酸液罐的外面。本发明用于木耳食用菌、味精、柠檬酸、谷氨酸或α-淀粉酶的发酵。
Description
技术领域
本发明涉及一种发酵罐，具体涉及一种高效液体发酵罐。
背景技术
随着人们生活水平提高，食用菌产业发展前景更加广阔。菌种是食用菌生产技术关键，多年来生产采用固体菌，菌种制作生产占用大量场地空间，劳动强度大，发菌时间长，通常要45天，由于固体种瓶(或袋)上下菌龄不一致，为后面生产管理带来诸多不便；菌种使用依靠无菌接种箱，事先要燃烧灭菌，操作步骤繁琐，费时费力，污染环境。传统的液体食用菌种的发酵罐由罐体、搅拌装置、控制箱、空气压缩机、空气过滤装置、蒸汽发生器等组成，该发酵罐是高压灭菌：首先对管道及罐体进行空消，然后加入培养基以后进行实消，耗能高，操作较为复杂。该发酵罐可实现机械化智能控制生产，占用场地小，周期短，质量有保障，菌种成熟一般需7天，在食品、医药、生物制剂和食用菌生产方面等研究与应用己久，技术相对成熟。该技术存在常规生产设备投资大，要求专业技术性强，涉及菌种贮藏、运输等问题。
发明内容
本发明的目的是为解决传统的液体食用菌种的发酵罐应用单一、且发酵过程中需搅拌装置、应用380V电压、空气过滤装置成本高、操作步骤繁琐、发酵罐压力大、成本高的问题，提供一种高效液体发酵罐。
本发明包括罐体、密封盖、第一通管、水罐、第二通管、碱液罐、第三通管、酸液罐、第四通管和，罐体的顶部设有上开口，罐体的侧壁上设有入水口、出料口和出水口，入水口与出料口上下设置，入水口与出水口相对设置，密封盖扣合在上开口处，密封盖上设有进料口，罐体内沿圆柱的边缘设有夹水层，夹水层将罐体分为罐体内层和罐体外层，罐体的底部为具有15°角的斜面，斜面由出水口的下面向下倾斜至出料口的下面，第一通管的一端通至罐体的底部，第一通管的另一端与水罐连通，第二通管的一端通至水罐的底部，第二通管的另一端与碱液罐连通，第三通管的一端通至碱液罐的底部，第三通管的另一端与酸液罐连通，第四通管的一端通至酸液罐的底部，第四通管的另一端外露在酸液罐的外面，可逆阀安装在第一通管的输出口处。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
一、本发明无需搅拌装置，直接用无菌空气形成气流，达到发酵液的搅拌效果。节省动力约55％，节省钢材，降低了成本。
二、罐体的底部设计成15度的倾角，使得罐体底部无死角，极大的提高了出料的效率。且维修及清洗简便，减少杂菌感染。传统的发酵罐的底部平坦，其出料的效果不理想。
三、本发明的发酵罐采用常压进行灭菌，升温65～70℃1小时，20～26℃保温；此基础上再一次升温75℃1小时，然后，降温至20～26℃，保温30分钟，可消灭芽孢。本发明发酵罐不受装置的限制，因此可以空气管路和罐体同时进行空消，缩短了生产周期。采用常压进行空消具有使用耗能低、操作简单、安全性较高、成本低的优点。加入灭菌的培养基免除了高压实消的过程。
四、本发明的发酵罐所用电压是220V，特别适合家庭使用。传统的发酵罐所用的电压是380V。家庭使用受限，还需另接电源。
五、本发明的发酵罐所用的空气采用的是液体过滤方式，压缩空气经酸液罐、碱液罐和水罐，过滤出的空气为洁净空气。传统的发酵罐所用空气的过滤方式是空气经过各级过滤器，内置滤芯，反复灭菌，损耗高，需定期更换，导致成本也高。
六、本发明发酵罐采用常压灭菌，所以对罐体的强度要求低，能有效的降低生产成本投入。
七、本发明发酵罐可用于发酵食用菌(如木耳)、酒、醋、味精、柠檬酸、谷氨酸或淀粉酶，具有适用范围广，效率高、成本低廉、安全性高，更适用于农村广大农户使用的特点。
附图说明
图1是本发明具体实施方式一的整体结构主视图(其中罐体1为剖视图)，图2是图1的A-A截面视图，图3是具体实施方式六的整体结构主视图(其中罐体1为剖视图)，图4是图3的B-B截面视图，图5是具体实施方式七中罐体1的剖视图，图6是具体实施方式八中罐体1的剖视图，图7是图6的C-C截面视图，的整体结构主视图图3的B-B截面视图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式包括罐体1、密封盖2、第一通管3、水罐4、第二通管5、碱液罐6、第三通管7、酸液罐8和第四通管9，罐体1的顶部设有上开口1-1，罐体1的侧壁上设有入水口1-2、出料口1-3和出水口1-4，入水口1-2与出料口1-3上下设置，入水口1-2与出水口1-4相对设置，密封盖2扣合在上开口1-1处，密封盖2上设有进料口2-1，罐体1内沿圆柱的边缘设有夹水层1-6，夹水层1-6将罐体1分为罐体内层1-7和罐体外层1-8，罐体1的底部为具有15°角的斜面1-5，斜面1-5由出水口1-4的下面向下倾斜至出料口1-3的下面，第一通管3的一端通至罐体1的底部，第一通管3的另一端与水罐4连通，第二通管5的一端通至水罐4的底部，第二通管5的另一端与碱液罐6连通，第三通管7的一端通至碱液罐6的底部，第三通管7的另一端与酸液罐8连通，第四通管9的一端通至酸液罐8的底部，第四通管9的另一端外露在酸液罐8的外面，可逆阀10安装在第一通管3的输出口处。密封盖2可开启，罐体1的顶部安装有pH值检测表50、温度检测表11、溶氧量检测表12、安全阀13，第一通管3上安装有压力表14。入水口1-2、出料口1-3和出水口1-4处均安装有阀门。罐体1内的夹水层1-6的高度为200mm。
具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的罐体内层1-7上设有发酵罐体透视窗1-9，所述罐体外层1-8上设有外层水位透视窗1-10，外层水位透视窗1-10与发酵罐体透视窗1-9正对。通过发酵罐体透视窗1-9和外层水位透视窗1-10可实时观察罐体1内部的处理状态。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。
外层水位透视窗1-10与发酵罐体透视窗1-9下端水平，距地面60cm，外层水位透视窗1-10的上端比发酵罐体透视窗1-9高20cm，外层水位透视窗1-10直径为100cm。
具体实施方式三：结合图2说明本实施方式，本实施方式的罐体1的横截面为圆形。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。
具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的罐体1内腔的直径D与罐体1内腔的高度H相等。罐体1的高度H为2米，体积较大，一般为：2m3～5m3。传统的发酵罐高径比是2～2.5，体积较小，一般为：0.1m3～0.3m3。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。
具体实施方式五：结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式的罐体1为的材质为不锈钢。不锈钢为2mm厚304不锈钢板(化学成分为％：C：≤0.07，Si：≤1.0，Mn：≤2.0，Cr：8.0～20.0，Ni：8.0～11.0，S：≤0.03，P：≤0.035)。其它组成及连接关系与具体实施方式一、二或四相同。
具体实施方式六：结合图3和图4说明本实施方式，本实施方式的罐体1内设有两个水柱通道1-11，两个水柱通道1-11竖向平行设置，且每个水柱通道1-11的上下端分别与夹水层1-6上下端相通。水柱通道1-11用以调节水温，增加罐体1内菌液的发酵效率。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式七：结合图5说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式六不同的是它还增加有保温层15和加热管24，保温层15设置在罐体1外层上，加热管24设置在保温层15内。保温层15和加热管24对罐体1起到了保温加热作用，使得本发明的罐体1保温效率高、产液率高、发酵原料的利用效率高、热能回收效率高。加热管24采用PLC系统进行自动控制。其它组成及连接关系与具体实施方式六相同。
具体实施方式八：结合图6和图7说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式五不同的是它还增加有内层圆柱筒16、挡板17、溢流阀20、数个第一折流板18和数个第二折流板19，内层圆柱筒16设置在罐体1内，内层圆柱筒16的内腔为一次发酵腔I，内层圆柱筒16与罐体1之间的腔体为二次发酵腔Ⅱ，挡板17、数个第一折流板18和数个第二折流板19沿二次发酵腔Ⅱ的圆周均布设置，且挡板17的一端与内层圆柱筒16的外壁连接，挡板17的另一端与罐体1的内壁连接，数个第一折流板18与数个第二折流板19交替设置，且第一折流板18的一端与内层圆柱筒16的外壁连接，第一折流板18的另一端与罐体1的内壁设有缝隙t，第二折流板19的一端与罐体1的内壁连接，第二折流板19的另一端与内层圆柱筒16的外壁设有缝隙t，内层圆柱筒16的侧壁下方设有内层溢流孔16-1，溢流阀20安装在内层溢流孔16-1处，进料口2-1与二次发酵腔Ⅱ相通。这样设计使得本发明具有双重发酵功能，并且二次发酵腔Ⅱ的路径为折流式，发酵液在二次发酵腔Ⅱ反应时间长，使得发酵处理彻底，不需要后续工艺的处理就可达到发酵彻底的目的，降低了处理成本，避免了二次污染。溢流阀20采用PLC系统进行自动控制。其它组成及连接关系与具体实施方式五相同。
具体实施方式九：结合图6说明本实施方式，本实施方式与具体实施方式八不同的是它还增加有两个pH值传感器21和两个温度传感器22，内层圆柱筒16的侧壁上分别通过管路安装有一个pH值传感器21和一个温度传感器22，罐体1的侧壁上分别通过管路安装有一个pH值传感器21和一个温度传感器22。两个pH值传感器21和两个温度传感器22均采用PLC系统进行自动控制。一次发酵腔I内的温度通过内层圆柱筒16侧壁上的温度传感器22进行检测；二次发酵腔Ⅱ内的温度通过罐体1侧壁上的温度传感器22进行检测；一次发酵腔I内的料液pH值通过内层圆柱筒16侧壁上的pH值传感器21进行监测；二次发酵腔Ⅱ内的料液pH值通过罐体1侧壁上的pH值传感器21进行监测。其它组成及连接关系与具体实施方式八相同。
具体实施方式十：结合图6说明本实施方式，本实施方式的内层圆柱筒16的侧壁上设有二次发酵观察窗16-2，且二次发酵观察窗16-2与外层水位透视窗1-10正对。通过二次发酵观察窗16-2可实时观察一次发酵腔I内部的处理状态。其它组成及连接关系与具体实施方式九相同。
工作原理：培养基、菌种及其他发酵物料由进料口2-1进入罐体1内；发酵所用氧气采用液体过滤方式，压缩空气26由第四通管9进入酸液罐8中，之后经酸液过滤的气体再进入碱液罐6中，之后经碱液过滤的气体再进入水罐4中，经过水过滤的空气为洁净空气，洁净空气经第一通管3进入罐体1内，可根据发酵需要控制通氧量，而且利用通入的净化空气进行搅拌；温水由入水口1-2进入夹水层1-6，通过调节温水的温度控制发酵温度；待发酵完成，发酵液由出料口1-3排出罐体1。
本实施方式加入灭菌的培养基避免了实消。
Claims (10)
1.一种高效液体发酵罐，所述发酵罐包括罐体(1)、密封盖(2)、第一通管(3)、水罐(4)、第二通管(5)、碱液罐(6)、第三通管(7)、酸液罐(8)、第四通管(9)和可逆阀(10)，罐体(1)的顶部设有上开口(1-1)，罐体(1)的侧壁上设有入水口(1-2)、出料口(1-3)和出水口(1-4)，入水口(1-2)与出料口(1-3)上下设置，入水口(1-2)与出水口(1-4)相对设置，密封盖(2)扣合在上开口(1-1)处，密封盖(2)上设有进料口(2-1)，其特征在于：罐体(1)内沿圆柱的边缘设有夹水层(1-6)，夹水层(1-6)将罐体(1)分为罐体内层(1-7)和罐体外层(1-8)，罐体(1)的底部为具有15°角的斜面(1-5)，斜面(1-5)由出水口(1-4)的下面向下倾斜至出料口(1-3)的下面，第一通管(3)的一端通至罐体(1)的底部，第一通管(3)的另一端与水罐(4)连通，第二通管(5)的一端通至水罐(4)的底部，第二通管(5)的另一端与碱液罐(6)连通，第三通管(7)的一端通至碱液罐(6)的底部，第三通管(7)的另一端与酸液罐(8)连通，第四通管(9)的一端通至酸液罐(8)的底部，第四通管(9)的另一端外露在酸液罐(8)的外面，可逆阀(10)安装在第一通管(3)的输出口处。
2.根据权利要求1所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述罐体内层(1-7)上设有发酵罐体透视窗(1-9)，所述罐体外层(1-8)上设有外层水位透视窗(1-10)，外层水位透视窗(1-10)与发酵罐体透视窗(1-9)正对。
3.根据权利要求1或2所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述罐体(1)的横截面为圆形。
4.根据权利要求3所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述罐体(1)内腔的直径D与罐体(1)内腔的高度H相等。
5.根据权利要求1、2或4所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述罐体(1)的材质为不锈钢。
6.根据权利要求5所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述罐体(1)内设有两个水柱通道(1-11)，两个水柱通道(1-11)竖向平行设置，且每个水柱通道(1-11)的上下端分别与夹水层(1-6)上下端相通。
7.根据权利要求1或6所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述发酵罐还包括保温层(15)和加热管(24)，所述保温层(15)设置在罐体(1)外层上，加热管(24)设置在保温层(15)内。
8.根据权利要求5所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述发酵罐还包括内层圆柱筒(16)、挡板(17)、溢流阀(20)、数个第一折流板(18)和数个第二折流板(19)，内层圆柱筒(16)设置在罐体(1)内，内层圆柱筒(16)的内腔为一次发酵腔(I)，内层圆柱筒(16)与罐体(1)之间的腔体为二次发酵腔(Ⅱ)，挡板(17)、数个第一折流板(18)和数个第二折流板(19)沿二次发酵腔(Ⅱ)的圆周均布设置，且挡板(17)的一端与内层圆柱筒(16)的外壁连接，挡板(17)的另一端与罐体(1)的内壁连接，数个第一折流板(18)与数个第二折流板(19)交替设置，且第一折流板(18)的一端与内层圆柱筒(16)的外壁连接，第一折流板(18)的另一端与罐体(1)的内壁设有缝隙t，第二折流板(19)的一端与罐体(1)的内壁连接，第二折流板(19)的另一端与内层圆柱筒(16)的外壁设有缝隙t，内层圆柱筒(16)的侧壁下方设有内层溢流孔(16-1)，溢流阀(20)安装在内层溢流孔(16-1)处，进料口(2-1)与二次发酵腔(Ⅱ)相通。
9.根据权利要求8所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述发酵罐还包括两个pH值传感器(21)和两个温度传感器(22)，内层圆柱筒(16)的侧壁上分别通过管路安装有一个pH值传感器(21)和一个温度传感器(22)，罐体(1)的侧壁上分别通过管路安装有一个pH值传感器(21)和一个温度传感器(22)。
10.根据权利要求9所述高效液体发酵罐，其特征在于：所述内层圆柱筒(16)的侧壁上设有二次发酵观察窗(16-2)，且二次发酵观察窗(16-2)与外层水位透视窗(1-10)正对。
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