CN104403942A - 固态物料发酵设备 - Google Patents

Abstract

本发明所公开的是一种固态物料发酵设备，以其包括全自动控制装置、发酵装置、待发酵固态物料进料装置，已发酵固态物料出料装置、液态发酵物料补给装置和温湿度调节装置为主要特征，具有结构合理、能耗低、产能大、通用性好、自动化程度高和制成品质量好等特点。

Description

固态物料发酵设备

 

技术领域

    本发明涉及一种固态物料发酵设备，属于发酵工程装备技术。

背景技术

现有的用于生物饲料、生物肥料、水环境治理和利用微生物处理垃圾等的微生物菌剂，都要用固态物料发酵设备进行扩大生产，以满足日益增长的面广量大的社会需求。

然而，目前用于适合大规模生产的固态物料发酵设备，尽管已有转轴式发酵罐、转筒式发酵罐、固定转轴发酵罐和移动发酵床等多种形式，且在实际应用中都取得了一定的成效，但这些设备仍然普遍存在着能耗大、通用性差、产能小、投资大等不足，尚不能满足农用微生物菌剂和环境微生物菌剂等的用量庞大、价格低廉等要求。因此研究开发一种产能大、能耗低、通用性好、产成品价格便宜的固态物料发酵设备，是加快发展固态发酵物料业的客观要求。

发明内容

本发明的目的是在已有技术的基础上，采取博采众长之策略，而提供一种结构简单合理、通用性好，自动化程度高、产能大的固态物料发酵设备，为克服已有技术的不足，满足社会对于发酵固态物料产品日益增长的需要，提供生产装备技术支持。

基于上述目的，本发明的主旨技术方案是：

一种固态物料发酵设备，包括自动控制装置，发酵装置、待发酵固态物料进料装置、已发酵固态物料出料装置、液态发酵物料补给装置和温湿度调节装置，而其：

a，所述自动控制装置，是具有PLC可编程序控制器和触摸屏的自动控制装置；

b，所述发酵装置包括发酵罐、发酵罐传动装置、发酵罐支承组件和用来翻动和推进固态发酵物料运动的抄板组件，

而所述发酵罐呈圆筒状结构，且在其两端分别设有落地定置的侧板，所述侧板的内圆与发酵罐（2-1）的外圆动配合；

而所述发酵罐传动装置，包括装置在呈圆筒状发酵罐的外圆上且与所述发酵罐同中心布置的齿圈、与齿圈相啮合的齿轮和与齿轮相配装的第一电机；且所述第一电机接受自动控制装置的控制而按工艺要求实现自动变速；

而所述发酵罐支承组件，包括2个沿所述发酵罐长度方向有间距分开布置的支承构件；所述支承构件包括支承架座和2个与支承架座呈转动配装的滚轮，所述2个滚轮对称布置在支承架座垂直中心线的两侧，且2个滚轮的轴心分别布置在同一圆弧线上，所述2个滚轮的外圆分别与呈圆筒状的发酵罐的外圆相切；而支承架座则固定在地基上，从而由所述支承组件将所述发酵罐托起并呈平卧状布置，且所述发酵罐可轻松灵活转动；

而所述抄板组件，由若干个沿所述发酵罐长度方向呈螺旋状排布且固定装置在发酵罐内壁上的抄板件构成：随着所述发酵罐的转动，由抄板组件实施固态发酵物料的上下翻动，并将固态发酵物料由所述发酵罐的进料端推向所述发酵罐的出料端；

c，所述待发酵固态物料进料装置，包括与固态发酵物料品种相应对的若干个料仓，与料仓相配装的由第二电机驱动的定量给料组件，和由第三电机驱动的用来汇集由料仓垂落的固态发酵物料，进行混合并向前推进的第一螺旋推进器；所述第一螺旋推进器设在所述发酵罐的进料端的上部且与发酵罐相贯通，而所述第二电机和第三电机分别均接受自动控制装置的控制且按工艺要求实现自动变速，而实施连续定量进料；

d，所述已发酵固态物料出料装置，包括第四电机和与第四电机配装的第二螺旋推进器；所述第二螺旋推进器设在所述发酵罐出料端的下部且与发酵罐相贯通；所述第四电机接受自动控制装置的控制且按工艺要求实现自动变速，而实施连续定量出料；

e，所述液体发酵物料补给装置，包括用来储存按工艺比例配制的液体菌种、可溶性培养基和微量元素的储液罐，和由第五电机驱动的计量泵；所述计量泵的进口端与储液罐管路连接，而其出口端与待发酵固态物料进料装置的第一螺旋推进器管路连接；所述第五电机接受自动控制装置的控制而自动变速，且按工艺要求实施自动定量补给液态发酵物料；

f，所述温湿度调节装置，包括安插在所述发酵罐内的且与自动控制装置电信连接的温度传感器和湿度传感器，和具有电加热器、补湿器和鼓风机的进风温湿度调节器；所述进风温湿度调节器的出风管引入所述发酵罐内；而所述电加热器的电源开关、补湿器的水源电磁阀和鼓风机的电机，均接受自动控制装置根据温度传感器和湿度传感器所提供的信息所实施的控制，而按工艺要求实施加热器的自动加热，补湿器的自动补湿和鼓风机的自动工作，从而实时给固态发酵物料提供合适的发酵工艺条件。

以上所给出的技术方案的有益的积极效果有：

一是由于采用了圆筒状发酵罐支承在其滚轮式支承架上，且由齿圈齿轮副传动的结构形式，因而其所需的传动扭矩很小，从而其所需能耗也很小。

二是由于发酵所需多种固态物料和液态物料，由第一螺旋式推进器混合后，连续喂入圆筒状发酵罐，且在所述抄板组件的上下翻动和推进下，按预定工艺速度向发酵罐出料端运动，经所述出料装置连续定量出料，从而构成完整的连续发酵过程，有效提升了它的产能。

三是在发酵工艺策略指导下，待发酵物料由喂入口进入发酵罐，直至已发酵物料出料口所移动的时间，在其自动控制装置的控制下，等于物料发酵所需要的时间，从而确保在发酵工艺时间内，完成预期的发酵效果，保证了制成品发酵固态物料的质量。

四是，采取了由其自动控制装置对整机所实施的自动控制，实现了所需多种固态物料量和液态物料量、待发酵物料喂入量和已发酵物料出料量、发酵过程的时间、发酵温度和湿度以及所需含氧量等发酵环境条件等的自动控制，从而有效保障了制成品发酵固态物料的质量，节省了人工劳力消耗，降低了制备成本。

由以上所述积极效果可以知晓，本发明是微生物菌剂发酵规模化生产的一种高效、优质、自动连续生产线，由此实现了本发明的目的。

在上述技术方案中，本发明还包括设在发酵罐出料端的废气处理装置；所述废气处理装置是水喷淋式废气处理装置，且所述废气处理装置的进气口与发酵罐的上部内腔相贯通，而其排气口与外界相通。

在上述技术方案中，本发明的第一、第二、第三、第四和第五电机，均为变频电机或伺服电机。

在上述技术方案中，本发明所述发酵装置的发酵罐内壁沿长度方向呈螺旋状排布的抄板组件至少有2条。

附图说明

图1是本发明一种具体实施方式的结构简易视图；

图2是如图1所示发酵罐支承组件2-3的结构简易视图。

具体实施方式

本发明一种典型和具体实施方式，如附图1和2所示。

一种固态物料发酵设备，包括自动控制装置1，发酵装置2、待发酵固态物料进料装置3、已发酵固态物料出料装置4、液态发酵物料补给装置5和温湿度调节装置6，而其：

a，所述自动控制装置1，是具有PLC可编程序控制器和触摸屏的自动控制装置；

b，所述发酵装置2包括发酵罐2-1、发酵罐传动装置2-2、发酵罐支承组件2-3和用来翻动和推进固态发酵物料运动的抄板组件2-4，

而所述发酵罐2-1呈圆筒状结构；在较冷或较热的环境条件下，在发酵罐2-1的外壁上，还设有保温材料层；且在其两端分别设有落地定置的侧板，而所述侧板的内圆与发酵罐2-1的外圆动配合。

而所述发酵罐传动装置2-2，由固定装置在呈圆筒状的发酵罐2-1外圆上且与所述发酵罐2-1同中心布置的齿圈2-2-1、与齿圈2-2-1相啮合的齿轮2-2-2和与齿轮2-2-2相配装的第一电机2-2-3所组成；且所述第一电机2-2-3接受自动控制装置1的控制而按工艺要求实现自动变速；以满足多种菌种不同的发酵工艺时间的要求。

而所述发酵罐支承组件2-3，由2个沿所述发酵罐2-1长度方向有间距分开布置的支承构件所组成；所述支承构件由支承架座2-3-1和2个与支承架座2-3-1呈滚珠轴承转动配装的滚轮2-3-2所构成，所述2个滚轮2-3-2对称布置在支承架座2-3-1垂直中心线的两侧，且2个滚轮2-3-2的轴心分别布置在同一圆弧线上，而2个滚轮2-3-2的圆心夹角在90°~120°范围内；所述2个滚轮2-3-2的外圆分别与呈圆筒状的发酵罐2-1的外圆相切；而支承架座2-3-1则固定在地基上，从而由所述支承组件2-3将所述发酵罐2-1托起并呈平卧状布置，且所述发酵罐2-1可轻松灵活转动；

而所述抄板组件2-4，由若干个沿所述发酵罐2-1长度方向呈螺旋状排布且固定装置在发酵罐2-1内壁上的抄板件2-4-1组成；随着所述发酵罐2-1的转动，由抄板组件2-4实施固态发酵物料的上下翻动，和把固态发酵物料由所述发酵罐2-1的进料端推向所述发酵罐2-1的出料端；

c，所述待发酵固态物料进料装置3，包括与固态发酵物料品种相应对的若干个料仓3-1，与料仓3-1相配装的由第二电机3-2驱动的定量给料组件，和由第三电机3-3-1驱动的用来汇集由料仓3-1垂落的固态发酵物料，且进行混合并向前推进的第一螺旋推进器3-3；所述第一螺旋推进器3-3设在所述发酵罐2-1的进料端的上部且与发酵罐2-1相贯通，而所述第二电机3-2和第三电机3-3-1均分别接受自动控制装置1的控制而按工艺要求实现自动变速，而实施连续定量进料；

d，所述已发酵固态物料出料装置4，包括第四电机4-1和与第四电机配装的第二螺旋推进器4-2；所述第二螺旋推进器4-2设在所述发酵罐2-1出料端的下部且与发酵罐2-1相贯通；且所述第四电机4-1接受自动控制装置1的控制而按工艺要求实现自动变速，实施连续定量出料；

e，所述液态发酵物料补给装置5，包括用来储存按工艺比例配制的液体菌种、可溶性培养基和微量元素的储液罐5-1，和由第五电机驱动的计量泵5-2；所述计量泵5-2的进口端与储液罐5-1管路连接，而其出口端与待发酵固态物料进料装置3的第一螺旋推进器3-3管路连接；所述第五电机接受自动控制装置1的控制而自动变速，且按工艺要求实施自动定量补给液态发酵物料；

f，所述温湿度调节装置6，包括安插在所述发酵罐2-1内的且与自动控制装置1电信连接的温度传感器6-1和湿度传感器6-2，以及具有电加热器、补湿器和鼓风机的进风温湿度调节器6-3；所述进风温湿度调节器6-3的出风管6-3-1引入所述发酵罐2-1内；而所述电加热器的电源开关、补湿器的水源电磁阀和鼓风机的电机，均分别接受自动控制装置1根据温度传感器6-1和湿度传感器6-2所提供的信息所实施的控制，而按工艺要求实施加热器的自动加热，补湿器的自动补湿和鼓风机的自动工作，从而实时给固态发酵物料提供合适的发酵工艺条件。

而其还包括设在发酵罐2-1出料端的废气处理装置7；所述废气处理装置7是水喷淋式或水浴式废气处理装置，且所述废气处理装置7的进气口与发酵罐2-1的上部内腔相贯通，而其排气口与外界相通。

而所述的第一、第二、第三、第四和第五电机，均为变频调速电机。

而所述所述发酵装置2的呈螺旋状排布的抄板组件2-4有3条。

如以上实施例所述的本发明的工作过程的简要描述是，根据某种菌剂的扩大发酵培养要求，将其所需发酵固态物料分别置入料仓3-1，并将其所需发酵液态物料置入储液罐5-1内，同时根据发酵工艺要求，将根据发酵时间设定的发酵罐2-1的转速，以及其所述第一、第二、第三、第四和第五电机的转速等编制的工艺软件，输入自动控制装置1的PLC控制器，启动电源和水源，即可投入全自动生产。

在需要变更菌剂实施扩大发酵培养时，可将与其相配套的工艺软件输入PLC控制器，再按照以上所描述的过程，实施固态物料的发酵生产。

这里还应当说明的是：

本发明所述的第一螺旋推进器3-3、第二螺旋推进器4-2、废气处理装置7的进气管、温度传感器6-1、湿度传感器6-2和温湿度调节器6-3的出风管6-3-1，均分别通过所述的发酵罐2-1两端的定置侧板2-5引入发酵罐2-1的内腔。

而所述进料装置3的定量给料组件3-2，是由流量传感器控制的定量给料组件，或者是由电机驱动翻转的定量容积给料斗式的定量给料组件。这种定量给料组件，市场有现货供应。

而所述计量泵5-2，是市场有现货供应的齿轮泵或者是隔膜泵。

而所述温湿度调节装置6的加热器是电加热器，其补湿器是蜗壳式喷雾器或者是莲蓬头，而鼓风机是轴流风机或者是离心风机。

本发明的初样试生产显示的效果是很好的。它是一种具有结构合理、能耗低、产能大、通用性好、自动化程度高和制成品质量好等特点的智能固态物料发酵设备。实现了本发明所预期的目的。

Claims (4)

1.一种固态物料发酵设备，包括自动控制装置（1），发酵装置（2）、待发酵固态物料进料装置（3）、已发酵固态物料出料装置（4）、液态发酵物料补给装置（5）和温湿度调节装置（6），其特征在于：

a，所述自动控制装置（1），是具有PLC可编程序控制器和触摸屏组成的自动控制装置；

b，所述发酵装置（2）包括发酵罐（2-1）、发酵罐传动装置（2-2）、发酵罐支承组件（2-3）和用来翻动和推进固态发酵物料运动的抄板组件（2-4），

而所述发酵罐（2-1）呈圆筒状结构,且在其两端分别设有落地定置的侧板（2-5），而所述侧板（2-5）的内圆与发酵罐（2-1）的外圆动配合；

而所述发酵罐传动装置（2-2），包括装置在呈圆筒状发酵罐（2-1）的外圆上且与所述发酵罐（2-1）同中心布置的齿圈（2-2-1）、与齿圈（2-2-1）相啮合的齿轮（2-2-2）和与齿轮（2-2-2）相配装的第一电机（2-2-3）；且所述第一电机（2-2-3）接受自动控制装置（1）的控制而按工艺要求实现自动变速；

而所述发酵罐支承组件（2-3），包括2个沿所述发酵罐（2-1）长度方向有间距分开布置的支承构件；所述支承构件包括支承架座（2-3-1）和2个与支承架座（2-3-1）呈转动配装的滚轮（2-3-2），所述2个滚轮（2-3-2）对称布置在支承架座（2-3-1）垂直中心线的两侧，且2个滚轮（2-3-2）的轴心分别布置在同一圆弧线上；所述2个滚轮（2-3-2）的外圆分别与呈圆筒状的发酵罐（2-1）的外圆相切；而支承架座（2-3-1）则固定在地基上，从而由所述支承组件（2-3）将所述发酵罐（2-1）托起并呈平卧状布置，且所述发酵罐（2-1）可轻松灵活转动；

而所述抄板组件（2-4），由若干个沿所述发酵罐（2-1）的长度方向呈螺旋状排布，且固定装置在发酵罐（2-1）内壁上的抄板件（2-4-1）构成；随着所述发酵罐（2-1）的转动，由抄板组件（2-4）实施固态发酵物料的上下翻动，并将固态发酵物料由所述发酵罐（2-1）的进料端推向所述发酵罐（2-1）的出料端；

c，所述待发酵固态物料进料装置（3），包括与固态发酵物料品种相对应的若干个料仓（3-1），与料仓（3-1）相配装的由第二电机（3-2）驱动的定量给料组件，和由第三电机（3-3-1）驱动的用来汇集由料仓（3-1）垂落的固态发酵物料，且进行混合并向前推进的第一螺旋推进器（3-3）；所述第一螺旋推进器（3-3）设在所述发酵罐（2-1）的进料端的上部且与发酵罐（2-1）相贯通，而所述第二电机（3-2）和第三电机（3-3-1）均分别接受自动控制装置（1）的控制而按工艺要求实现自动变速，而实施连续定量进料；

d，所述已发酵固态物料出料装置（4），包括第四电机（4-1）和与第四电机配装的第二螺旋推进器（4-2）；所述第二螺旋推进器（4-2）设在所述发酵罐（2-1）出料端的下部且与发酵罐（2-1）相贯通；所述第四电机（4-1）接受自动控制装置（1）的控制而按工艺要求实现自动变速，而实施连续定量出料；

e，所述液态发酵物料补给装置（5），包括用来储存按工艺比例配制的液体菌种、可溶性培养基和微量元素的储液罐（5-1），和由第五电机驱动的计量泵（5-2）；所述计量泵（5-2）的进口端与储液罐（5-1）管路连接，而其出口端与待发酵固态物料进料装置（3）的第一螺旋推进器（3-3）管路连接；所述第五电机接受自动控制装置（1）的控制而自动变速，且按工艺要求实施自动定量补给液态发酵物料；

f，所述温湿度调节装置（6），包括安插在所述发酵罐（2-1）内的且与自动控制装置（1）电信连接的温度传感器（6-1）和湿度传感器（6-2），以及具有电加热器、补湿器和鼓风机的进风温湿度调节器（6-3）；所述进风温湿度调节器（6-3）的出风管（6-3-1）引入所述发酵罐（2-1）内；而所述电加热器的电源开关、补湿器的水源电磁阀和鼓风机的电机，均分别接受自动控制装置（1）根据温度传感器（6-1）和湿度传感器（6-2）所提供的信息所实施的控制，而按工艺要求实施加热器的自动加热，补湿器的自动补湿和鼓风机的自动工作，从而实时给固态发酵物料提供合适的发酵工艺条件。

2.如权利要求1所述的固态物料发酵设备，其特征在于：还包括设在发酵罐（2-1）出料端的废气处理装置（7）；所述废气处理装置（7）是水喷淋式或水浴式废气处理装置，且所述废气处理装置（7）的进气口与发酵罐（2-1）的上部内腔相贯通，而其排气口与外界相通。

3.如权利要求1或2所述的固态物料发酵装置，其特征在于：所述的第一、第二、第三、第四和第五电机，均为变频电机或伺服电机。

4.如权利要求1所述的固态物料发酵设备，其特征在于：所述发酵装置（2）的内壁沿圆周方向呈螺旋状排布的抄板组件（2-4）至少有2条。