CN103725607A

CN103725607A - 一种新型智能化发酵罐

Info

Publication number: CN103725607A
Application number: CN201210417166.4A
Authority: CN
Inventors: 唐明锋; 唐勇; 李玉华; 金竹祥; 倪良翠
Original assignee: JIANGSU LINGNAN FERMENTATION EQUIPMENT CO Ltd
Current assignee: JIANGSU LINGNAN FERMENTATION EQUIPMENT CO Ltd
Priority date: 2012-10-14
Filing date: 2012-10-14
Publication date: 2014-04-16

Abstract

一种新型智能化发酵罐，涉及生物技术工艺所用的发酵设备，采用臭氧发生器和发酵罐相结合设计而成，利用PLC控制技术，实现对发酵罐上的臭氧发生器、电机以及罐内的温度、压力、空气流量进行智能化控制，具有随时调节发酵进程的功能。该发酵罐中间轴承带加强圈对筒体具有一定的缓冲和加强保护作用，减少中间轴承和筒体的损坏，提高筒体的局部刚度，其结构合理，除菌效果好，节能，安全，噪音低，加工制造方便，设备投资低。

Description

一种新型智能化发酵罐

技术领域

本发明涉及生物技术工艺所用的发酵设备，特别是一种新型智能化发酵罐。

背景技术

我国改革开放以来，国民经济得到快速增长，以“科技创新，自主创新”已成为我国目前工业发展的主流，我国工业逐步向集约型，节能减排，低碳的方向发展。发酵是通过微生物的生长培养和化学变化，产生和积累特定的代谢产物的反应过程。为了生产或实验的目的，现代工业、农业、医药、食品等领域需要进行大量的发酵过程，为了达到特定的目的，往往要对这些过程进行严格的监控。对发酵过程的监控往往具体化到对特定参数(如温度、pH值、氧含量、压力、空气流量等)的监视和控制，这些参数和反应累计时间之间以及不同参数之间一般呈现比较复杂的关系，这也正是对发酵过程进行监控的难点之处。传统的方法主要是采用手工/半手工的方式，根据个人经验进行控制，精度较低，效果较差，稍有不慎将会导致整罐物料的报废，给企业带来很大的经济损失。目前，随着工程规模的扩大，特别是产业化发展的需要，对控制效果的要求越来越高，需实现分布式环境下的智能化控制已经成为发酵控制的方向。此外，传统大型机械搅拌发酵罐，采用中间轴承进行支承，中间轴承部位的筒体由于存在交变应力，长期使用易造成筒体损坏。由于发酵罐内的内壁上设有多组换热管组，这种冷却方式占用发酵罐内部空间，易存在死角，容易造成罐体染菌，使罐内物料卫生质量难以保证。传统的方法是通过高压管路由蒸汽锅炉供给高温蒸汽进行灭菌，蒸汽锅炉使用维修麻烦，运行费用大，投资多。为了解决发酵罐内染菌而造成的二次污染，同时对发酵罐内的温度、压力、空气流量能实行自动控制，科研单位和企业科技人员在不断的研究、探索，利用现代科学技术，虽然在技术上取得了一些进步，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。

发明内容

本发明的目的在于克服以上不足，提供一种新型智能化发酵罐，采用臭氧发生器和发酵罐相结合设计而成，利用PLC控制技术，实现对发酵罐上的臭氧发生器、电机以及罐内的温度、压力、空气流量进行智能化控制，具有随时调节发酵进程的功能。该发酵罐中间轴承部位设有筒体加强圈，对筒体具有一定的缓冲和保护作用，减少中间轴承对筒体的损坏，其结构合理，除菌效果好，节能，安全，噪音低，加工制造方便，设备投资低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括裙座人孔、进风管、出料管口、挡风装置、出料口、封头、裙座体、第三搅拌器、筒体、中间轴承、轴支承横梁、轴支承支耳座、筒体加强圈、搅拌轴、换热管组、换热管组角钢支撑、第一搅拌器、换热管组吊架、联轴器、除沫器、平台、臭氧发生器、灭菌口、电机、小带轮、三角带、大带轮、消音防护罩、减速机、机械密封件、人孔、视镜、爬梯、PH值检测控制接头、第二搅拌器、温度检测控制接头、PO溶氧检测控制接头、进气口、液晶显示屏、控制柜、进水口、出水口，该发酵罐筒体呈圆柱型形状，筒体的上端设有封头，封头的顶部一侧设有人孔，另一侧设有灭菌口、视镜等各工艺管口，封头的顶部中心设有搅拌轴，搅拌轴延伸至筒体内，伸出筒体外的搅拌轴与减速机相连接，且该搅拌轴与封头交接处设有机械密封件，减速机的轴端设有大带轮，电机的轴端设有小带轮，大带轮与小带轮之间通过三角带连接，小带轮、三角带和大带轮安装有消音防护罩，筒体内中心位置搅拌轴的上端设有除沫器，除沫器下面的搅拌轴从上至下设有三档搅拌器，分别是第一搅拌器、第二搅拌器、第三搅拌器，第一搅拌器与除沫器之间的搅拌轴上设有联轴器，第二搅拌器与第三搅拌器之间的搅拌轴上设有中间轴承，中间轴承上设有轴支承横梁，轴支承横梁的两端设有轴支承支耳座，筒体外侧轴支承部位设有筒体加强圈，筒体内的内壁上设有四组换热管组，每组换热管组设置有延伸至筒体外侧的进水口和出水口，每组换热管组通过换热管组吊架及三个换热管组角钢支撑固定在筒体内壁，且每组换热管组与筒体内壁接近，筒体内人孔下部设有若干个爬梯，爬梯焊接在筒体内壁，筒体内壁还设有PH值检测控制接头和PO溶氧检测控制接头，筒体的下端也设有封头，罐体采用裙座支承，裙座体上设置裙座人孔，筒体内下封头中心进气口的出口处设有挡风装置，筒体外下封头的中心设有出料管口，出料管口延伸至筒体内，进气口通过进风管延伸至筒体内，且接近挡风装置，筒体壁上设有温度检测控制接头、PH值检测控制接头和PO溶氧检测控制接头，该发酵罐外设有控制柜，控制柜上设有液晶显示屏，通过传感器实行对罐内的温度、PH值、PO溶氧以及对臭氧发生器、进风量、电机线路的控制。

上述的臭氧发生器，设置在二层平台上，通过管道与发酵罐筒体上的灭菌口相连，灭菌口延伸至筒体内。

本发明采用的技术原理是：采用臭氧发生器和发酵罐相结合设计而成，利用PLC控制技术，实现对发酵罐上的臭氧发生器、电机以及罐内的温度、压力、空气流量进行智能化控制，具有随时调节发酵进程的功能。该发酵罐外设有控制柜，控制柜上设有液晶显示屏，PH值检测控制接头、PO溶氧检测控制接头、温度检测控制接头、臭氧发生器、进风管和电机的线路分别与控制柜相连接，可将发酵罐内PH值、PO溶氧值、温度、臭氧量、进气量、电机转速的数据信息准确的显示在控制柜的液晶显示屏上，实行自动控制，能通过电脑随时调节发酵进程。发酵罐是通过无油空气压缩机将压缩空气经过过滤器滤芯过滤去菌后从发酵物料表面吹过，或从液体发酵罐底部通过碎泡装置向发酵液中补入空气碎泡，使发酵罐得到补氧，为防止罐内染菌，传统的方法是通过高压管路，由蒸汽锅炉供给高温蒸汽进行灭菌。本发明通过在筒体封头的顶部另一侧设有灭菌口，灭菌口通过管道与设置在二层平台上的臭氧发生器相连，灭菌口延伸至筒体内，使臭氧发生器产生的臭氧对其发酵罐内部的死角、容易染菌部位进行冲洗和杀菌处理，除菌效果好，确保产品卫生质量。筒体外侧轴支承部位设有筒体加强圈，对筒体起到加强保护的作用，可减少中间轴承对筒体造成的损坏。发酵罐顶部设置的小带轮、三角带和大带轮机械传动部分，由于该部件容易产生噪声污染，通过把小带轮、三角带和大带轮安装在一个消音防护罩内来降低噪音。当搅拌器搅拌该发酵罐内的发酵液时，由于泡沫会上升至发酵液的上层，搅拌轴上端设有除沫器对泡沫进行消除，从而使得罐体内的微生物更好的繁殖，进而有利于发酵液的培养。发酵罐内的物料在发酵过程中，需保持不同的温度，通过筒体壁上设有温度检测控制接头检测发酵罐内的温度，倘若发酵罐内的发酵液温度偏高，通过对罐内设置的四组换热管组注入冷水对罐体进行降温，反之，则注入热水进行升温处理，工作原理：用冷水或热水从每组换热管组上的进水口注入，再从出水口输出，形成水循环系统，对发酵罐进行降温或升温的处理。发酵罐筒体外侧设有进气口，进气口可控制罐体内的气体环境，使空气与发酵液充分混合，有利于溶氧的增加。筒体内人孔下部设有若干个爬梯，爬梯焊接在筒体内壁，当发酵罐内部出现机械故障时，检修工人可从人孔进入罐内，再通过爬梯进入罐内的底部进行维修工作。

本发明有益效果是：采用臭氧发生器和发酵罐相结合设计而成，利用PLC控制技术，实现对发酵罐上的臭氧发生器、电机以及罐内的温度、压力、空气流量进行智能化控制，具有随时调节发酵进程的功能。该发酵罐中间轴承带加强圈对筒体具有一定的缓冲和加强保护作用，减少中间轴承和筒体的损坏，提高筒体的局部刚度，其结构合理，除菌效果好，节能，安全，噪音低，加工制造方便，设备投资低。

附图说明

下面是结合附图和实施例对本发明进一步描述：

图1是一种新型智能化发酵罐的结构示意图

图2是一种新型智能化发酵罐的管口分布结构示意图

图3是一种新型智能化发酵罐罐内换热管组及轴支承横梁的结构示意图

在图中：1.裙座人孔、2.进风管、3.出料管口、4.挡风装置、5.封头、6.裙座体、7.第三搅拌器、8.筒体、9.中间轴承、10.轴支承横梁、11.轴支承支耳座、12.筒体加强圈、13.搅拌轴、14.换热管组、15.换热管组角钢支撑、16.第一搅拌器、17.换热管组吊架、18.联轴器、19.除沫器、20.平台、21.臭氧发生器、22.灭菌口、23.电机、24.小带轮、25.三角带、26.大带轮、27.消音防护罩、28.减速机、29.机械密封件、30.人孔、31.视镜、32.爬梯、33.PH值检测控制接头、34.第二搅拌器、35.温度检测控制接头、36.PO溶氧检测控制接头、37.进气口、38.液晶显示屏、39.控制柜、40.进水口、41.出水口。

具体实施方式

在图1、图2、图3中：该发酵罐筒体8呈圆柱型形状，筒体8的上端设有封头5，封头5的顶部一侧设有人孔30，另一侧设有灭菌口22、视镜31等各工艺管口，封头5的顶部中心设有搅拌轴13，搅拌轴13延伸至筒体8内，伸出筒体8外的搅拌轴13与减速机28相连接，且该搅拌轴13与封头5交接处设有机械密封件29，减速机28的轴端设有大带轮26，电机23的轴端设有小带轮24，大带轮26与小带轮24之间通过三角带25连接，小带轮24、三角带25和大带轮26安装有消音防护罩27，筒体8内中心位置搅拌轴13的上端设有除沫器19，除沫器19下面的搅拌轴13从上至下设有三档搅拌器，分别是第一搅拌器16、第二搅拌器34、第三搅拌器7，第一搅拌器16与除沫器19之间的搅拌轴13上设有联轴器18，第二搅拌器34与第三搅拌器7之间的搅拌轴13上设有中间轴承9，中间轴承9上设有轴支承横梁10，轴支承横梁10的两端设有轴支承支耳座11，筒体8外侧轴支承部位设有筒体加强圈12，筒体8内的内壁上设有四组换热管组14，每组换热管组14设置有延伸至筒体8外侧的进水口40和出水口41，每组换热管14组通过换热管组吊架17及三个换热管组角钢支撑15固定在筒体8内壁，且每组换热管组14与筒体8内壁接近，筒体8内人孔30下部设有若干个爬梯32，爬梯32焊接在筒体8内壁，筒体8内壁还设有PH值检测控制接头33和PO溶氧检测控制接头36，筒体8的下端也设有封头5，罐体采用裙座支承，裙座体6上设置裙座人孔1，筒体8内下封头5中心进气口37的出口处设有挡风装置4，筒体8外下封头5的中心设有出料管口3，出料管口3延伸至筒体8内，进气口37通过进风管2延伸至筒体8内，且接近挡风装置4，筒体8壁上设有温度检测控制接头35、PH值检测控制接头33和PO溶氧检测控制接头36，该发酵罐外设有控制柜39，控制柜39上设有液晶显示屏38，通过传感器实行对罐内的温度、PH值、PO溶氧以及对臭氧发生器21、进风量、电机23线路的控制。

上述的臭氧发生器21，设置在二层平台上，通过管道与发酵罐筒体8上的灭菌口22相连，灭菌口22延伸至筒体8内。

一种新型智能化发酵罐，采用臭氧发生器21和发酵罐相结合设计而成，利用PLC控制技术，实现对发酵罐上的臭氧发生器21、电机23以及罐内的温度、压力、空气流量进行智能化控制，具有随时调节发酵进程的功能。该发酵罐外设有控制柜39，控制柜39上设有液晶显示屏38，PH值检测控制接头33、PO溶氧检测控制接头36、温度检测控制接头35、臭氧发生器21、进风管2和电机23的线路分别与控制柜39相连接，可将发酵罐内PH值、PO溶氧值、温度、臭氧量、进气量、电机23转速的数据信息准确的显示在控制柜39的液晶显示屏38上，实行自动控制，能通过电脑随时调节发酵进程。发酵罐是通过无油空气压缩机将压缩空气经过过滤器滤芯过滤去菌后从发酵物料表面吹过，或从液体发酵罐底部通过碎泡装置向发酵液中补入空气碎泡，使发酵罐得到补氧，为防止罐内染菌，传统的方法是通过高压管路，由蒸汽锅炉供给高温蒸汽进行灭菌。本发明通过在筒体8封头5的顶部另一侧设有灭菌口22，灭菌口22通过管道与设置在二层平台上的臭氧发生器21相连，灭菌口22延伸至筒体8内，使臭氧发生器21产生的臭氧对其发酵罐内部的死角、容易染菌部位进行冲洗和杀菌处理，除菌效果好，确保产品卫生质量。筒体8外侧轴支承部位设有筒体加强圈12，对筒体8起到加强保护的作用，可减少中间轴承9对筒体8造成的损坏。发酵罐顶部设置的小带轮24、三角带25和大带轮26机械传动部分，由于该部件容易产生噪声污染，通过把小带轮24、三角带25和大带轮26安装在一个消音防护罩27内来降低噪音。当搅拌器搅拌该发酵罐内的发酵液时，由于泡沫会上升至发酵液的上层，搅拌轴13上端设有除沫器19对泡沫进行消除，从而使得罐体内的微生物更好的繁殖，进而有利于发酵液的培养。发酵罐内的物料在发酵过程中，需保持不同的温度，通过筒体8壁上设有温度检测控制接头35检测发酵罐内的温度，倘若发酵罐内的发酵液温度偏高，通过对罐内设置的四组换热管组14注入冷水对罐体进行降温，反之，则注入热水进行升温处理，工作原理：用冷水或热水从每组换热管组14上的进水口40注入，再从出水口41输出，形成水循环系统，对发酵罐进行降温或升温的处理。发酵罐筒体8外侧设有进气口37，进气口37可控制罐体内的气体环境，使空气与发酵液充分混合，有利于溶氧的增加。筒体8内人孔30下部设有若干个爬梯32，爬梯32焊接在筒体8内壁，当发酵罐内部出现机械故障时，检修工人可从人孔30进入罐内，再通过爬梯32进入罐内的底部进行维修工作。

Claims

1.一种新型智能化发酵罐，涉及生物技术工艺所用的发酵设备，包括裙座人孔、进风管、出料管口、挡风装置、出料口、封头、裙座体、第三搅拌器、筒体、中间轴承、轴支承横梁、轴支承支耳座、筒体加强圈、搅拌轴、换热管组、换热管组角钢支撑、第一搅拌器、换热管组吊架、联轴器、除沫器、平台、臭氧发生器、灭菌口、电机、小带轮、三角带、大带轮、消音防护罩、减速机、机械密封件、人孔、视镜、爬梯、PH值检测控制接头、第二搅拌器、温度检测控制接头、PO溶氧检测控制接头、进气口、液晶显示屏、控制柜、进水口、出水口，其特征是：该发酵罐筒体呈圆柱型形状，筒体的上端设有封头，封头的顶部一侧设有人孔，另一侧设有灭菌口、视镜等各工艺管口，封头的顶部中心设有搅拌轴，搅拌轴延伸至筒体内，伸出筒体外的搅拌轴与减速机相连接，且该搅拌轴与封头交接处设有机械密封件，减速机的轴端设有大带轮，电机的轴端设有小带轮，大带轮与小带轮之间通过三角带连接，小带轮、三角带和大带轮安装有消音防护罩，筒体内中心位置搅拌轴的上端设有除沫器，除沫器下面的搅拌轴从上至下设有三档搅拌器，分别是第一搅拌器、第二搅拌器、第三搅拌器，第一搅拌器与除沫器之间的搅拌轴上设有联轴器，第二搅拌器与第三搅拌器之间的搅拌轴上设有中间轴承，中间轴承上设有轴支承横梁，轴支承横梁的两端设有轴支承支耳座，筒体外侧轴支承部位设有筒体加强圈，筒体内的内壁上设有四组换热管组，每组换热管组设置有延伸至筒体外侧的进水口和出水口，每组换热管组通过换热管组吊架及三个换热管组角钢支撑固定在筒体内壁，且每组换热管组与筒体内壁接近，筒体内人孔下部设有若干个爬梯，爬梯焊接在筒体内壁，筒体内壁还设有PH值检测控制接头和PO溶氧检测控制接头，筒体的下端也设有封头，罐体采用裙座支承，裙座体上设置裙座人孔，筒体内下封头中心进气口的出口处设有挡风装置，筒体外下封头的中心设有出料管口，出料管口延伸至筒体内，进气口通过进风管延伸至筒体内，且接近挡风装置，筒体壁上设有温度检测控制接头、PH值检测控制接头和PO溶氧检测控制接头，该发酵罐外设有控制柜，控制柜上设有液晶显示屏，通过传感器实行对罐内的温度、PH值、PO溶氧以及对臭氧发生器、进风量、电机线路的控制。

2.根据权利要求1所述的一种新型智能化发酵罐，其特征是：臭氧发生器设置在二层平台上，通过管道与发酵罐筒体上的灭菌口相连，灭菌口延伸至筒体内。