CN105936875B - 微生物酵素发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种微生物酵素发酵装置，包括一发酵槽单元、一热交换单元、一以纯水为媒介且能够循环调配的供料单元、一输出单元、一设有纳米过滤网和分子膜气爆管的供气单元，以及一控制前述各单元的控制单元。本发明具备综合性的完整功能，并且该供气单元配合真空机的汲吸排气作用，以气爆方式来搅拌发酵液体流动循环混合，能够避免伤害微生物菌种，以及让气体与发酵液体及微生物充分地混合接触，大幅提高微生物的生长及产率，能够用来生产优质的酵素或胜肽等产品，灵活地应用于生物食用酵素、植物叶面酵素及土壤改进剂等各种用途。

Description

微生物酵素发酵装置

技术领域

本发明涉及一种微生物的培养发酵装置，特别是涉及一种具备综合性功能且以气爆方式来搅拌发酵液体流动循环混合的微生物酵素发酵装置。

背景技术

目前普遍应用于微生物液态发酵的发酵装置的结构设计通常如图3所示，其包含一个内部形成发酵空间的发酵槽90，该发酵槽90以底部安装设置于一基座91，并利用一马达92驱动一伸设于发酵空间内部的搅拌器93，于该基座91结合设有一加热装置94及一贴靠于该发酵槽90底部的热交换箱95。要发酵作业时，将用来发酵的原料液体、细胞或菌种等微生物及气体加入该发酵槽90的发酵空间内，利用该搅拌器93将原料液体中的气体与微生物搅拌混合，配合该热交换箱95提供的加热作用，能够将大约需要60天的自然发酵时程，大幅缩短到约72个小时左右即可完成，快速地让微生物发酵产生酵素或胜肽等产品。

现有的微生物发酵装置通常仅设有搅拌器93及热交换箱95等功能，缺乏综合性的完整功能，难以同时适用于生产酵素及胜肽等各种产品，并且利用机械式的搅拌器93来搅拌发酵液体，在实施使用时，存在如下所述的问题需要加以解决或改善：

1.许多的微生物菌种或细胞相当脆弱，机械式的搅拌器93容易在搅拌过程受到拍打或拨动微生物而造成微生物受伤，影响微生物的生长及产率。

2.机械式搅拌器93的结构较为复杂，并且需要设置马达92来驱动，不仅设备成本高及保养维修不便，并且不易清洗，容易对微生物菌种产生污染，影响发酵产物的品质。

3.机械式搅拌器93占用的体积较大且笨重，影响发酵槽90可供使用的发酵空间。

4.现有的微生物发酵装置直接导入一般的氧气或其他气体到原料液体，未能让原料液体及微生物与气体充分地混合接触，影响微生物的发酵效率及产率。

发明内容

为解决现有微生物发酵装置缺乏综合性完整功能及采用机械式搅拌器存在的各种问题及限制，本发明提出一种具备综合性功能且以气爆方式来搅拌发酵液体流动循环混合的微生物酵素发酵装置，有效解决现有微生物发酵装置关于缺乏综合性完整功能及容易造成微生物受伤、不易清洗、容易对微生物产生污染及体积较大且笨重等问题。

本发明的目的是采用以下的技术方案来实现的。

依据本发明提出的微生物酵素发酵装置，包括：

一发酵槽单元，其设有一呈直立桶状的中空槽体，该槽体的中空内部形成一发酵空间，并于该槽体的外部环绕设有一环壁，于让该环壁与该槽体之间形成一保温隔热层，于该保温隔热层设有一螺旋循环通道，于该槽体设有一导通该发酵空间的该抽气管路，该抽气管路导通连接一真空机；

一热交换单元，其设有一加热槽、一导通连接该加热槽的循环泵、一导通连接该循环泵与该螺旋循环通道的导入管路、一导通连接该螺旋循环通道与该加热槽的导出管路，以及装填设于该热交换单元及该螺旋循环通道的热媒油，并于该保温隔热层连接设有一温度测量计；

一供料单元，其设有一导通连接该发酵空间的供料管路、一导通连接于该供料管路的调配器，以及一导通连接该调配器与该发酵空间的出料管路，于该调配器导通连接一入料管路；

一输出单元，其设有一导通连接于该出料管路的输出管路，于该输出管路导通设有一杀菌器、一输出泵及一输出口；

一供气单元，其设有一由该槽体外部穿伸进入该发酵空间的供气管路，该供气管路位于外部的进气端设有两个进气口，两个进气口分别导通设有一纳米过滤网及一氮气机，于该供气管路穿伸进入该发酵空间的出气端套设有一分子膜气爆管，由所述纳米过滤网输入洁净微细化的含氧气体或由所述氮气机输入氮气，配合所述真空机的汲吸排气作用，能够让输入的含氧气体或氮气通过所述分子膜气爆管以气爆方式喷出；以及

一控制单元，其设有一微电脑及一人工操作界面且连接控制该发酵槽单元、该热交换单元、该供料单元、该输出单元及该供气单元。

所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的环壁环绕设于所述槽体的中段及下段槽身的外部。

所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的供气管路是直立穿伸设于所述槽体的中间位置且所述分子膜气爆管的顶端与所述保温隔热层的顶端的高度位置相等。

所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的槽体于顶部设有一观测窗及一照明光源。

所述的微生物酵素发酵装置，其中于所述供料单元的入料管路连接一原料入口及一水源入口，于该水源入口输入纯水。

所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的调配器为一研磨混炼机且由一马达驱动运转。

所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的杀菌器为一臭氧杀菌机。

所述的微生物酵素发酵装置，其中于所述的发酵槽单元量测所述发酵空间内部状况的一PH值测量计、一含氧浓度测量计及一真空值测量计。

本发明所提出的技术方案可以获得的有益效果包括：

1.本发明具备发酵槽单元、热交换单元、供料单元、输出单元、供气单元及控制单元等综合性的完整功能，能够用来生产优质的酵素或胜肽等产品，灵活地应用于生物食用酵素、植物叶面酵素及土壤改进剂等各种用途，深具产业利用价值。

2.本发明于供气单元设有纳米过滤网及分子膜气爆管，配合真空机的汲吸排气作用，能够滤除空气中的杂质及细菌而带入微细化及均匀化的洁净气体，配合以气爆方式产生搅拌流动循环混合的作用，不仅能够避免伤害到脆弱的微生物菌种，并且能够让导入的微细化气体与发酵液体及微生物充分地混合接触，提高微生物的生长及产率。

3.本发明的分子膜气爆管的结构精简且占用体积小，能够解决现有微生物发酵装置体积大及笨重的问题，并且分子膜气爆管容易清洗及替换，不会对微生物菌种产生污染，有效提升发酵产物的品质。

4.本发明于发酵槽单元的外部设有具螺旋循环通道的保温隔热层，配合热交换单元的恒温热煤油的循环作用，能够让发酵槽单元保持最佳的发酵温度，提高发酵效率及品质。

5.本发明的供料单元采用纯水作为微生物菌种、豆类或液态糖蜜的媒介，有效地保持原料液体的洁净无污染。

6.本发明于输出单元设有杀菌器，能够利用杀菌器是否进行杀菌的方式，控制选择输出的产品为胜肽或酵素。

7.本发明的控制单元电连接控制各单元、各感测元件及各控制阀，能够通过人工操作界面监测及控制发酵槽单元的PH值、温度、含氧浓度及真空值等各数据，以及控制各单元的运行，快速且综合性地让微生物的发酵效率及品质最佳化。

以下配合附图和本发明的优选实施例，进一步阐述本发明为达成预定目的所采取的技术手段。

附图说明

图1是本发明优选实施例的结构配置示意图。

图2是本发明优选实施例的发酵槽的保温隔热层的结构示意图。

图3是现有的微生物发酵装置的结构配置示意图。

具体实施方式

本发明提出的微生物酵素发酵装置的优选实施例如图1及图2所示，其包括一发酵槽单元10、一热交换单元20、一供料单元30、一输出单元40、一供气单元50及一控制单元60等单元，其中：

该发酵槽单元10设有一呈直立桶状的中空槽体11及一位于该槽体11下方且支撑架高该槽体11的基座12，该槽体11的顶部设有一开口及一封闭遮盖该开口的顶盖111，该槽体11的中空内部形成一用以容置发酵液体的发酵空间13，并于该槽体11的中段及下段槽身外部环绕设有一环壁14，让该环壁14与该槽体11的槽身之间形成一可供热媒油循环流动的保温隔热层15，并且为让该热交换单元20的热媒油能够均匀地流动通过该保温隔热层15，于该保温隔热层15设有一螺旋隔板151而形成一螺旋循环通道。该发酵槽单元10设有一抽气管路16连接于该槽体11接近顶部的适当位置，并以该抽气管路16导通连接一真空机17，能够以该真空机17将该发酵空间13的气体汲吸排出，优选的，于该发酵槽单元10设有可量测该发酵空间13内部状况的一PH值测量计112、一含氧浓度测量计113及一真空值测量计114等感测元件。基于观测该槽体11的内部状况的需要，该发酵槽单元10于该槽体11的顶部设有一观测窗18及一照明光源19，优选的，该照明光源19可以为一LED灯具。

该热交换单元20设置于该发酵槽单元10的旁边且包括一加热槽21、一循环泵22、一导入管路23、一导出管路24、一温度测量计25及装填设于该热交换单元20的热媒油；其中，该加热槽21能够依据该控制单元60的设计对热媒油恒温加热，该循环泵22连接设于加热槽21与该导入管路23之间，该导入管路23的另外一端导通连接于该保温隔热层15的底部，该导出管路24导通连接该加热槽21及该保温隔热层15的顶部，该温度测量计25的量测端插置伸入该保温隔热层15，能够量测将该保温隔热层15的热媒油温度且即时地回馈信号给该控制单元60。如此，通过该热交换单元20的设计，能够让保持恒温的热媒油循环地流动通过该发酵槽单元10的保温隔热层15，让该发酵空间13保持最佳的发酵温度。

该供料单元30设置于该发酵槽单元10的旁边且包括一导通连接该槽体11的发酵空间13顶部的供料管路31、一导通连接于该供料管路31另一端的调配器32，以及一导通连接该调配器32与该槽体11的发酵空间13底部的出料管路33，于该调配器32导通连接一提供原料输入该调配器32的入料管路35，该入料管路35连接一提供微生物菌种、豆类或液态糖蜜等原料置入的原料入口36及一提供纯水或洁净水输入的水源入口37；优选的，该调配器32为一研磨混炼机且由一马达34驱动运转，该原料入口36设为漏斗状。如此，通过该供料单元30的设计，能够使调配后的原料液体经由该供料管路31送入该发酵槽单元10的发酵空间13，也可以由该出料管路33将该发酵空间13的发酵液体输出循环调配，精确地调整控制发酵液体的成份、含量及浓度。

该输出单元40设有一导通连接于该出料管路33的输出管路41，并于该衔接位置后方的该出料管路33及该输出管路41各设有一控制阀331、441，能够利用该控制单元60以各控制阀331、441来控制该出料管路33将发酵液体输送至该供料单元30循环或输送至该输出单元40。该输出单元40于该输出管路41依序导通设有一杀菌器42、一提供动力的输出泵43及一输出口44，并设有一产品储桶45盛装由该输出口44输出的发酵产品；优选的，该杀菌器42为一臭氧杀菌机。当本发明以该杀菌器42对输出的发酵产品进行杀菌时，输出的发酵产品为胜肽；当本发明未以该杀菌器42对输出的发酵产品进行杀菌时，输出的发酵产品为酵素。

该供气单元50设有一由该发酵槽单元10外部穿伸进入该发酵空间13的供气管路51，该供气管路51位于外部的进气端导通设有两个进气口，于两个进气口分别设有一纳米过滤网52及一氮气机53，并分别于连接该纳米过滤网52及该氮气机53的管路上各设有一控制阀521、531；于该供气管路51穿伸进入该发酵空间13的出气端套设有一分子膜气爆管54；优选的，该供气管路51直立穿伸设于该槽体11的中间位置且该分子膜气爆管54的顶端与该保温隔热层15的顶端的高度位置大致相等。

本发明的供气单元50能够通过该控制单元60以该两控制阀331、441来选择设定，由该纳米过滤网52输入洁净微细化的含氧气体或由该氮气机53输入氮气，配合该真空机17的汲吸排气作用，能够让输入的含氧气体或氮气通过该分子膜气爆管54以气爆方式喷出，对发酵液体产生搅拌流动循环混合作用。其中，当本发明用于培养嗜氧微生物时，由该纳米过滤网52输入洁净微细化的含氧气体，以促进嗜氧微生物的生长及产率；当本发明用于培养厌氧微生物时，由该氮气机53输入氮气，以促进厌氧微生物的生长及产率。

该控制单元60设有一微电脑及一人工操作界面且连接控制前述的各单元及各感测元件，能够通过人工操作界面监测及控制该发酵槽单元10的PH值、温度、含氧浓度及真空值等各数据，以及控制该热交换单元20、该供料单元30、该输出单元40及该供气单元50的配合运行，快速且综合性地让微生物的发酵效率及品质最佳化。

请参阅图1及图2所示，本发明实施应用时，该供料单元30以纯水作为微生物菌种、豆类或液态糖蜜的媒介，利用该调配器32研磨混炼后，以该供料管路31将原料液体输入该发酵槽单元10的发酵空间13进行培养及发酵。在培养及发酵的过程中，该热交换单元20能够让该发酵空间13稳定地保持在最佳的发酵温度，配合该真空机17的汲吸排气作用，该供气单元50能够间歇性地导入微细化且均匀化的含氧气体或氮气，通过该分子膜气爆管54以气爆方式对发酵液体产生搅拌流动循环混合作用，有效地在避免伤害到微生物菌种的基础下，让导入的微细化气体与发酵液体及微生物充分地混合接触，大幅提高微生物的生长及产率。在培养及发酵的过程中，该供料单元30的出料管路33能够将发酵液体导出而进行调配后再导回该发酵空间13。在培养及发酵完成时，能够以该输出单元40将发酵产品输出储放，本发明的微生物酵素发酵装置能够将大约需要60天的自然发酵时程，大幅缩短到约12个小时左右即可完成，大幅提高微生物的发酵效率及产率。

以上所述仅为本发明的优选实施例，对本发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的，在本发明权利要求所限定的精神和范围内，本领域技术人员能够理解而进行的修改或等效改变，都将属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种微生物酵素发酵装置，其特征在于，包括：

一发酵槽单元，其设有一呈直立桶状的中空槽体，该槽体的中空内部形成一发酵空间，并于该槽体的外部环绕设有一环壁，以使该环壁与该槽体之间形成一保温隔热层，于该保温隔热层设有一螺旋循环通道，于该槽体设有一导通该发酵空间的抽气管路，该抽气管路导通连接一真空机；

一热交换单元，其设有一加热槽、一导通连接该加热槽的循环泵、一导通连接该循环泵与该螺旋循环通道的导入管路、一导通连接该螺旋循环通道与该加热槽的导出管路，以及装填于该热交换单元及该螺旋循环通道的热媒油，并于该保温隔热层连接设有一温度测量计；

一供料单元，其设有一导通连接该发酵空间的供料管路、一导通连接于该供料管路的调配器，以及一导通连接该调配器与该发酵空间的出料管路，于该调配器导通连接一入料管路；

一输出单元，其设有一导通连接于该出料管路的输出管路，于该输出管路导通设有一杀菌器、一输出泵及一输出口；

一供气单元，其设有一由该槽体外部穿伸进入该发酵空间的供气管路，该供气管路位于外部的进气端设有两个进气口，两个进气口分别导通设有一纳米过滤网及一氮气机，于该供气管路穿伸进入该发酵空间的出气端套设有一分子膜气爆管，由所述纳米过滤网输入洁净微细化的含氧气体或由所述氮气机输入氮气，配合所述真空机的汲吸排气作用，能够让输入的含氧气体或氮气通过所述分子膜气爆管以气爆方式喷出；以及

一控制单元，其设有一微电脑及一人工操作界面且连接控制该发酵槽单元、该热交换单元、该供料单元、该输出单元及该供气单元。

2.根据权利要求1所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的环壁环绕设于所述槽体的中段及下段槽身的外部。

3.根据权利要求2所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的供气管路是直立穿伸设于所述槽体的中间位置且所述分子膜气爆管的顶端与所述保温隔热层的顶端的高度位置相等。

4.根据权利要求3所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的槽体于顶部设有一开口及一封闭遮盖该开口的顶盖。

5.根据权利要求3所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的槽体于顶部设有一观测窗及一照明光源。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的微生物酵素发酵装置，其中于所述供料单元的入料管路连接一原料入口及一水源入口，于该水源入口输入纯水。

7.根据权利要求6所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的调配器为一研磨混炼机且由一马达驱动运转。

8.根据权利要求7所述的微生物酵素发酵装置，其中所述的杀菌器为一臭氧杀菌机。

9.根据权利要求7所述的微生物酵素发酵装置，其中于所述的发酵槽单元量测所述发酵空间内部状况的一PH值测量计、一含氧浓度测量计及一真空值测量计。

10.根据权利要求1至5中任一项所述的微生物酵素发酵装置，其中于所述的发酵槽单元量测所述发酵空间内部状况的一PH值测量计、一含氧浓度测量计及一真空值测量计；所述的调配器为一研磨混炼机且由一马达驱动运转；所述的杀菌器为一臭氧杀菌机。