CN103789205A - 一种太阳能微生物发酵装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种太阳能微生物发酵装置，通过设置带有孔隙的中空的搅拌装置，并通过将进气管及进水管与搅拌装置连通，使本发明在搅拌过程中能够进行均匀加氧，有效保持发酵过程中含氧量的稳定性，同时，将进气管与进水管通过电发热器与太阳能集热装置进行连接，一方面在进行加氧的过程中进行温度的调控，另一方面能够使水从搅拌装置的孔隙中喷射出形成高压水柱，并通过浆片的转动，对发酵罐内部进行清洗及消毒。另外，通过设置具有双层结构的下托板，不仅能够有效提高发酵液的收集效率，而且能够使发酵液得到初步的过滤。本发明具有含氧量均匀稳定、发酵温度易控制、清洗消毒方便等优点。

Description

一种太阳能微生物发酵装置
技术领域
本发明涉及太阳能利用领域及发酵设备领域，尤其涉及一种太阳能微生物发酵装置。
背景技术
发酵罐是一种用于微生物或细胞培养的常用装置，可用于研究、分析或生产。不同微生物需要不同的发酵条件，比如好氧微生物的发酵需要发酵罐内一定的氧气含量，且含氧量多少及其稳定性直接影响微生物的发酵时间及发酵产物等，所以目前针对好氧微生物的发酵罐往往采用搅拌的方式进行加氧，搅拌方式一般有两种，一种是在罐顶安装电机，搅拌器主轴从罐顶向下深入管内，搅拌叶片呈一定角度排列，缺点是发酵罐稳定性差、底部发酵液接触空气量少、发酵不充分。另一种是在发酵罐底部安装电机，搅拌器的主轴由罐底向上升入罐内，缺点是发酵液翻腾混合较慢，上部发酵物料接触空气量少，气体和物料混合不够充分，发酵周期长。
另外，针对一些对发酵温度非常敏感的微生物，进行恒温发酵时，发酵温度的波动会给发酵过程带来重要影响，因此，需要安装有效的恒温加热系统，并且在温度出现波动时能够快速对发酵温度进行调节，使波动时间尽量缩短，但是，现有的加热装置往往不能快度地对温度进行有效的均匀的调节。另一方面，太阳能作为一种新型资源受到越来越广泛的应用，那么，利用太阳能对发酵罐提供热量，可有效利用太阳能资源。在工业生产中，由于发酵罐结构复杂，体积较大，发酵罐的清洗消毒工作难度也比较大。
发明内容
本发明的目的在于针对一般微生物发酵装置的不足，提供一种太阳能微生物发酵装置，通过设置带有孔径的中空的搅拌装置，并通过将进气管及进水管与所述搅拌装置连通，使本发明在搅拌过程中进行均匀加氧，有效保持发酵过程中含氧量的稳定，同时，将进气管与进水管通过热交换管与太阳能集热装置进行连接，可利用太阳能提供热量对进气管和进水管进行加热，一方面可在进行加氧的过程中同步进行温度的调控，另一方面通过调节进水管内的水温，并通过将进水管与压力泵连接，能够使水从搅拌装置的孔隙中喷射出，形成高压水柱，并通过浆片的转动，能够对发酵罐内部进行自动、完全的清洗及消毒。
本发明的另一个目的是，通过设置具有双层结构的下托板，以及将发酵罐与空气压缩机连接，使发酵完成后，通过空气压缩机向密闭的发酵罐内注入高压气体，使发酵罐内呈现高压的状态，同时调节下托板的翻转格珊，使发酵液能够快速通过下托板的过滤板排出，不仅提高发酵液的收集效率，而且能够使发酵液得到初步的过滤。
本发明的技术方案为：
一种太阳能微生物发酵装置，包括：
发酵装置主体，其包括发酵罐、搅拌装置及下托板，其中所述发酵罐为一密闭的中空柱体，所述搅拌装置设置于所述发酵罐内部，所述搅拌装置由浆片与转轴连接组成，其中所述转轴与所述浆片均为中空设置，另外，所述浆片为由中空管构成的网状结构，且中空管表面开设有多个孔隙；所述下托板设置于所述发酵罐内部并与所述转轴垂直，所述下托板与所述发酵罐的底板之间具有一定的距离，所述下托板的外缘与所述发酵罐内壁相抵顶，所述下托板为双层结构，其上层为设置有多个网孔的过滤板，其下层为由多个可进行90度翻转的长条状板材拼接而成的翻转格珊；
热交换装置，其包括电发热器、进气管和进水管，其中所述电发热器分别包裹于所述进气管和进水管外部，所述进气管和进水管的第一端分别与所述转轴连接并与其内部连通；
太阳能集热装置，其包括太阳能电池板及蓄电池，二者电性连接，所述蓄电池通过导线与所述热交换装置的电发热器连接。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述浆片与转轴之间通过定位轴连接，所述定位轴与所述转轴垂直设置，所述定位轴的第一端与所述转轴固定，所述定位轴的第二端与所述浆片以可旋转的方式连接固定。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述定位轴第二端与所述浆片通过卡环与卡槽的配合进行卡接固定。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述浆片与所述定位轴的卡接处设置有使所述浆片以所述定位轴为轴心进行180度翻转的旋转定位装置，该旋转定位装置包括设置于所述卡环上的定位销，以及设置于所述卡槽内与所述定位销相匹配的销孔。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述多个长条状板材的两端与发酵罐内壁相对应处的弧度一致；另外，所述多个长条状板材两端与所述发酵罐内壁以可旋转的方式铰接固定。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述进水管与进气管均由导热材料构成，所述进水管与进气管通过三通阀与所述转轴底部连通，所述进水管与进气管分别设置有阀门。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述进水管的第二端与一压力泵连接；所述进气管的第二端与一氧气发生器和空气过滤装置连接；所述发酵罐与一空气压缩机连接。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述旋转定位装置及所述翻转格珊分别通过导线与控制器连接。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述发酵罐内设置有温度探测器，所述热交换装置与一温度控制器连接，所述温度控制器与所述温度探测器连接并受其控制。
优选的是，所述的太阳能微生物发酵装置中，所述搅拌装置与一旋转电机连接并由其驱动进行旋转。
本发明具有以下有益效果：本发明所述的太阳能微生物发酵装置，通过设置带有孔隙的中空的搅拌装置，并通过将进气管及进水管与所述搅拌装置连通，使本发明在搅拌过程中能够进行均匀加氧，有效保持发酵过程中的含氧量的稳定性，同时，将进气管与进水管通过热交换管与太阳能集热装置进行连接，可利用太阳能提供热量对进气管和进水管进行加热，一方面在进行加氧的过程中同步进行温度的调控，另一方面通过调节进水管内水的温度，并通过将进水管与压力泵连接，能够使水从搅拌装置的孔隙中喷射出，形成高压水柱，并通过浆片的转动，进行对发酵罐自动、完全的清洗及消毒。
另外，本发明通过设置具有双层结构的下托板，以及将发酵罐与空气压缩机连接，使发酵完成后，通过空气压缩机向密闭的发酵罐内注入高压气体，使发酵罐内部形成高压状态，同时调节下托板的翻转格珊，使发酵液能够快速通过下托板的过滤板排出，不仅能够有效提高发酵液的收集效率，而且能够使发酵液得到初步的过滤。本发明具有含氧量均匀稳定、发酵温度易控制、清洗消毒方便以及能够节约能源等优点。
附图说明
图1为本发明所述的太阳能微生物发酵装置的结构示意图；
图2为本发明所述的太阳能微生物发酵装置的浆片的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做详细说明，以令本领域普通技术人员参阅本说明书后能够据以实施。
如图1和图2所示，所述太阳能微生物发酵装置，包括：
发酵装置主体，其包括发酵罐1、搅拌装置及下托板，其中所述发酵罐1为一密闭的中空柱体，所述搅拌装置设置于所述发酵罐1内部，所述搅拌装置由浆片3与转轴2连接组成，其中所述转轴2与所述浆片3均为中空设置，另外，所述浆片3为由中空管构成的网状结构，且中空管表面开设有多个孔隙；所述下托板设置于所述发酵罐1内部并与所述转轴2垂直，所述下托板与所述发酵罐1的底板之间具有一定的距离，该距离小于0.5米，使所述下托板与发酵罐1底板之间形成一定的空间，以进行发酵产物的过滤；所述下托板的外缘与所述发酵罐1内壁相抵顶，并设置有密封条；所述下托板为双层结构，其上层为设置有多个网孔的过滤板5，其下层为由多个可进行90度翻转的长条状板材拼接而成的翻转格珊6，所述多个长条状板材的两端与发酵罐1内壁相对应处的弧度一致，所述多个长条状板材水平设置时其两侧边能够相抵而拼接成一平面，该平面的拼接缝处也设置有密封条，且该平面的外缘与所述发酵罐1内壁相抵顶，一方面防止发酵过程中漏料，另一方面能够有效避免发酵过程中杂菌的污染。
热交换装置9，其包括电发热器、进气管8进水管7，其中所述电发热器分别包裹于所述进气管8和进水管7外部，所述进气管8和进水管7的第一端分别与所述转轴2连接并与其内部连通；
太阳能集热装置10，其包括太阳能电池板及蓄电池，二者电性连接，所述蓄电池通过导线与所述热交换装置9的电发热器连接。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述浆片3与转轴2之间通过定位轴4连接，所述定位轴4与所述转轴2垂直设置，其第一端与所述转轴2固定，其第二端与所述浆片3以可旋转的方式连接固定。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述定位轴4第二端与所述浆片3通过卡环与卡槽的配合进行卡接固定。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述浆片3与所述定位轴4的卡接处设置有使所述浆片3以所述定位轴4为轴心进行180度翻转的旋转定位装置，该旋转定位装置包括设置于所述卡环上的定位销，以及设置于所述卡槽内与所述定位销相匹配的销孔。通过所述旋转定位装置的设置，使所述浆片3与发酵罐1的横截面之间的角度可调，并可进行固定，当进行搅拌时，所述浆片3与发酵罐1横截面的角度设置为45-90度；当对发酵罐1内部进行清洗消毒时，该角度可设置为0-180度，以对其内部实现全方位的清洗和消毒。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述多个长条状板材两端与所述发酵罐1内壁以可旋转的方式铰接固定。进行发酵过程中，使所述长条状板材均水平设置，则其形成一连接紧密的平面，发酵物料在所述下托板之上进行发酵，当发酵完成后，通过所述空气压缩机向所述发酵罐1内加压，同时旋转所述长条状板材，使其之间形成一定的缝隙，则在高压作用下，发酵液经所述下托板的上层过滤板5快速滤下，固体发酵物料得到截留，完成发酵液的初步过滤和收集。另外，所述下托板与所述发酵罐1之间以可拆分的方式连接，当发酵液收集完成后，释放所述发酵罐1内的压力，拆卸所述下托板，释放固体发酵物料。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述进水管7与进气管8均由导热材料构成，使所述电发热器能够对进水管7内的液体及进气管8内的气体进行均匀的加热；所述进水管7与进气管8通过三通阀与所述转轴2底部连通，所述进水管7与进气管8分别设置有阀门。当进行发酵时，关闭所述进水管7的阀门，开启所述进气管8的阀门；当需要对发酵罐1进行清洗时，关闭所述进气管8的阀门，开启所述进水管7的阀门，使水在压力泵的作用下进入所述搅拌装置内部，并通过浆片上的孔隙11喷射出高压水柱。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述进水管7的第二端与一压力泵连接；所述进气管8的第二端与一氧气发生器13和空气过滤装置12连接；所述发酵罐1与一空气压缩机连接。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述旋转定位装置及所述翻转格珊6分别通过导线与控制器连接，可通过控制器对所述浆片3及翻转格珊6的长条状板材的角度进行调节。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述发酵罐1内设置有温度探测器，所述热交换装置9的电发热器与一温度控制器连接，所述温度控制器与所述温度探测器连接并受其控制。根据需要通过所述温度控制器设定一定的发酵温度，通过所述温度探测器实时监测所述发酵罐1内的发酵温度，当监测温度与设定温度之间的温度差大于某一阀值时，所述温度控制器自动调节所述电加热器的加热温度，从而使进气管8内的气体温度得到调节，最终使发酵温度得到有效快速的调控。
所述的太阳能微生物发酵装置中，所述搅拌装置与一旋转电机连接并由其驱动进行旋转。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (10)

1.一种太阳能微生物发酵装置，其特征在于，包括：
发酵装置主体，其包括发酵罐、搅拌装置及下托板，其中所述发酵罐为一密闭的中空柱体，所述搅拌装置设置于所述发酵罐内部，所述搅拌装置由浆片与转轴连接组成，其中所述转轴与所述浆片均为中空设置，另外，所述浆片为由中空管构成的网状结构，且中空管表面开设有多个孔隙；所述下托板设置于所述发酵罐内部并与所述转轴垂直，所述下托板与所述发酵罐的底板之间具有一定的距离，所述下托板的外缘与所述发酵罐内壁相抵顶，所述下托板为双层结构，其上层为设置有多个网孔的过滤板，其下层为由多个可进行90度翻转的长条状板材拼接而成的翻转格珊；
热交换装置，其包括电发热器、进气管和进水管，其中所述电发热器分别包裹于所述进气管和进水管外部，所述进气管和进水管的第一端分别与所述转轴连接并与其内部连通；
太阳能集热装置，其包括太阳能电池板及蓄电池，二者电性连接，所述蓄电池通过导线与所述热交换装置的电发热器连接。
2.如权利要求1所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述浆片与转轴之间通过定位轴连接，所述定位轴与所述转轴垂直设置，所述定位轴的第一端与所述转轴固定，所述定位轴的第二端与所述浆片以可旋转的方式连接固定。
3.如权利要求2所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述定位轴第二端与所述浆片通过卡环与卡槽的配合进行卡接固定。
4.如权利要求3所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述浆片与所述定位轴的卡接处设置有使所述浆片以所述定位轴为轴心进行180度翻转的旋转定位装置，该旋转定位装置包括设置于所述卡环上的定位销，以及设置于所述卡槽内与所述定位销相匹配的销孔。
5.如权利要求1所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述多个长条状板材的两端与发酵罐内壁相对应处的弧度一致；另外，所述多个长条状板材两端与所述发酵罐内壁以可旋转的方式铰接固定。
6.如权利要求1所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述进水管与进气管均由导热材料构成，所述进水管与进气管通过三通阀与所述转轴底部连通，所述进水管与进气管分别设置有阀门。
7.如权利要求6所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述进水管的第二端与一压力泵连接；所述进气管的第二端与一氧气发生器和空气过滤装置连接；所述发酵罐与一空气压缩机连接。
8.如权利要求4或5所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述旋转定位装置及所述翻转格珊分别通过导线与控制器连接。
9.如权利要求7所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述发酵罐内设置有温度探测器，所述热交换装置与一温度控制器连接，所述温度控制器与所述温度探测器连接并受其控制。
10.如权利要求9所述的太阳能微生物发酵装置，其特征在于，所述搅拌装置与一旋转电机连接并由其驱动进行旋转。
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