CN108641939A - 一种固液两用式发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种固液两用式发酵装置，该装置包括顶部开口的罐体、设置在罐体顶部的固液两用式进料机构以及设置在罐体内部的双向搅拌机构，罐体的底部设有固液两用式出料机构。与现有技术相比，本发明既可用于液体发酵，又可用于固体发酵，根据数控系统参数的设定，可在两种工作模式之间切换，且切换模式便捷、操作简单，机械自动化程度高，大大提高生产了效率，保证了发酵产品的品质，节省了生产成本。

Description

一种固液两用式发酵装置

技术领域

本发明属于发酵技术领域，涉及一种固液两用式发酵装置。

背景技术

发酵罐是研发实验室或者工业上用来进行微生物发酵的装置，其主体一般是用不锈钢板制成的柱式圆筒。随着发酵技术的不断提高，发酵罐已不单单是一个简单的柱式罐体，而是会根据对发酵方式的要求，在罐体中增加相应的设备。目前，市面上的发酵罐以液体发酵罐为主，而固体发酵罐仍未有很好的设计，尤其是在中药固体发酵方面。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种固液两用式发酵装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种固液两用式发酵装置，该装置包括顶部开口的罐体、设置在罐体顶部的固液两用式进料机构以及设置在罐体内部的双向搅拌机构，所述的罐体的底部设有固液两用式出料机构。当进行固体发酵或者液体发酵时，通过固液两用式进料机构向罐体内加入物料、培养基等发酵原料，之后双向搅拌机构将原料混合均匀后发酵，发酵结束后，通过固液两用式出料机构排出发酵物料。

进一步地，所述的固液两用式进料机构包括可分离地设置在罐体顶部的盖板以及设置在盖板上的液体进料口。当用于液体发酵时，盖紧盖板，将物料、培养基、水等分别通过液体进料口加入至罐体内；当用于固体发酵时，先将盖板打开，之后将所需的中药材或其它固体粉末倾倒入罐体内，之后盖紧盖板。

作为优选的技术方案，所述的盖板与罐体顶部之间设有热塑性三元乙丙橡胶密封条。发酵装置的基本要求为密封性强，现有的许多发酵罐使用的是改性PVC胶条，此类密封条质量参差不齐，弹性差、易发硬、易迁移使框料发黄、使用寿命短。本装置选用热塑性三元乙丙橡胶密封条，其特点为：1.容重轻，伸缩强度大，不吸水，产品环保，施工简便，防渗、防漏、止水效果佳；2.耐腐蚀、耐老化、耐高低温+80℃～-45℃不流淌、不变形、不脆裂、使用寿命长。

进一步地，所述的盖板上设有辅助进料口以及排气口。当用于液体发酵时，可通过辅助进料口通入空气或氮气，并通过排气口排出多余的气体；当用于固体发酵时，可通过辅助进料口外接雾化器，将pH调节剂雾化后通过辅助进料口加入至罐体中，使之与发酵物充分混匀。

进一步地，所述的盖板上设有氧浓度检测仪及压力检测仪。氧浓度检测仪及压力检测仪能够分别检测罐体内的氧浓度、压力值。

进一步地，所述的双向搅拌机构包括设置在罐体内部的搅拌轴以及呈螺旋状绕设在搅拌轴外部的搅拌桨，所述的固液两用式进料机构上设有与搅拌轴传动连接的电动机。电动机设置在盖板上，电动机为正反转电动机，既可正向旋转，也可反向旋转，进而通过搅拌轴带动搅拌桨正向旋转或反向旋转。

进一步地，所述的搅拌桨呈螺旋带状，并且所述的搅拌桨与搅拌轴之间设有多个连接杆。当用于固体发酵时，搅拌轴正向转动，搅拌桨可将罐体底部的发酵物翻至顶部，达到充分混匀的效果；搅拌轴反向转动时，搅拌桨将顶部发酵物翻至底部，以便将固体发酵物从罐体底部排出。一般的发酵罐在进行固体发酵时，因为发酵物具有黏度高等特点，不易从发酵罐中取出，因而需要大量的人力物力投入生产；本发明通过特殊构造的搅拌轴及搅拌桨，能够利用机械方式将发酵物从发酵罐底部排出，做到机械化取样，减少人力投入、节省时间、提高效率。

进一步地，所述的罐体的底部开设有固体出料口，所述的固液两用式出料机构包括设置在罐体底部并与固体出料口相适配的固体出料板以及设置在固体出料板上的液体出料组件。当用于固体发酵时，打开固体出料板，通过固体出料口排出固体发酵物；当用于液体发酵时，通过液体出料组件排出发酵液。

作为优选的技术方案，所述的固体出料板与罐体底部铰接。

进一步地，所述的固体出料板上开设有液体出料口，所述的液体出料组件包括设置在液体出料口处并与液体出料口相适配的液体出料管以及设置在液体出料管上的流量调节阀。当用于液体发酵时，通过流量调节阀调节发酵液的出料流量，使罐体内的发酵液经液体出料口逐渐排出。

进一步地，所述的罐体的外部设有加热保温套。加热保温套能够将罐体加热至所需温度，便于发酵过程的正常进行。

进一步地，所述的罐体上还设有取样口。通过取样口可对罐体内的发酵物进行定时取样。取样口处配套设有可拆卸的取样管，当进行液体发酵时，将取样管与取样口连接；当进行固体发酵时，将取样管拆卸。

作为优选的技术方案，所述的罐体上还设有pH及温度测定口，便于实时监测罐体内发酵液的各项参数。

作为优选的技术方案，所述的罐体上设有视窗。

作为优选的技术方案，所述的罐体内设有机械消泡器，防止发酵液中的发泡物质在通气条件下强烈的搅拌过程中产生大量泡沫，并避免发酵液外溢。

本发明发酵装置可与外接数控系统配套，实现发酵温度智能调控，将温度保持于预设置的数值。罐体中配套的搅拌桨呈扁平弯曲的螺旋带状，类似于飘带环绕于搅拌轴周围，并使用高强度不锈钢连接杆固定于搅拌轴上。搅拌轴正向转动时，搅拌桨可将罐体底部的物料翻至顶部，达到充分混匀；搅拌轴反向转动时，搅拌桨可将顶部发酵物翻至底部，适用于固体发酵物从罐体底部的固体出料口处排出发酵物。

液体发酵模式：发酵装置进行液体发酵时，先紧闭发酵装置的罐体开口处，盖紧盖板，将物料、培养基、水等从分别从液体进料口通入罐体中；添加适量的pH调节液调节至发酵适宜的pH值，在数控系统中设置好发酵温度和电动机的旋转速度。若发酵属于有氧发酵，则从辅助进料口通入纯净的空气；若发酵属于厌氧发酵，则从辅助进料口通入氮气或其他惰性气体，从排气口排出空气至罐体内无多余的空气，氧浓度检测仪可检测罐体中氧的含量以确保所有的空气被全部排空，之后密闭辅助进料口和排气口。发酵结束后，可通过罐体底部的液体出料组件排出并收集发酵液。

固体发酵模式：发酵装置进行固体发酵时，先将盖板打开，将所需的中药材或其它固体粉末倾倒入罐体中，之后盖紧盖板，并密闭所有罐体开口处；在数控系统中设置电动机转速，电动机正向旋转，搅拌桨将罐体内的固体粉末从下至上充分混匀。混合结束后，从液体进料口加入发酵菌液、水等其它物料，同样电动机正向旋转，从下至上充分混匀物料。若需要调节发酵pH值，则通过辅助进料口外接雾化器，将pH调节剂雾化通过辅助进料口加入至罐体中，使之与发酵物充分混匀。待所有物料充分混匀后，搅拌轴停止转动，在数控系统中设置好发酵温度。若发酵属于有氧发酵，则从辅助进料口通入纯净的空气，并在数控系统中设定定时转动搅拌轴，间隔一定时间混合一次发酵物；若发酵属于厌氧发酵，则从辅助进料口通入氮气或其他惰性气体，从排气口排出空气至罐体内无多余的空气，氧浓度检测仪可检测罐体中氧的含量以确保所有的空气被全部排空，之后密闭辅助进料口和排气口。待发酵结束后，打开罐体底部的固体出料板，并使搅拌轴反向转动，搅拌桨将顶部的发酵物翻至底部，利用机械动力将发酵物排出固体出料口，收集发酵物。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

1)本发明既可用于液体发酵，又可用于固体发酵，根据数控系统参数的设定，可在两种工作模式之间切换，且切换模式便捷、操作简单，机械自动化程度高，大大提高生产了效率，保证了发酵产品的品质，节省了生产成本；

2)罐体底部设有一大一小两种出料口，分别作为固体出料口、液体出料口，以分别用于固体发酵、液体发酵，大小两种出料口配合两种发酵模式使用，提高了工作效率，方便易操作；

3)罐体中配套的搅拌桨呈扁平弯曲的螺旋带状，类似于飘带环绕于搅拌轴周边，搅拌轴正向转动时，搅拌桨可将罐体底部的物料翻至顶部，达到充分混匀；搅拌轴反向转动时，搅拌桨可将顶部发酵物翻至底部，便于将固体发酵物从罐体底部的固体出料口排出。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图；

图中标记说明：

1—罐体、2—盖板、3—液体进料口、4—辅助进料口、5—排气口、6—氧浓度检测仪、7—压力检测仪、8—搅拌轴、9—搅拌桨、10—电动机、11—固体出料板、12—液体出料管、13—加热保温套、14—取样口、15—连接杆。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例：

如图1所示的一种固液两用式发酵装置，包括顶部开口的罐体1、设置在罐体1顶部的固液两用式进料机构以及设置在罐体1内部的双向搅拌机构，罐体1的底部设有固液两用式出料机构。

其中，固液两用式进料机构包括可分离地设置在罐体1顶部的盖板2以及设置在盖板2上的液体进料口3。盖板2上设有辅助进料口4以及排气口5。盖板2上设有氧浓度检测仪6及压力检测仪7。

双向搅拌机构包括设置在罐体1内部的搅拌轴8以及呈螺旋状绕设在搅拌轴8外部的搅拌桨9，固液两用式进料机构上设有与搅拌轴8传动连接的电动机10。搅拌桨9呈螺旋带状，并且搅拌桨9与搅拌轴8之间设有多个连接杆15。

罐体1的底部开设有固体出料口，固液两用式出料机构包括设置在罐体1底部并与固体出料口相适配的固体出料板11以及设置在固体出料板11上的液体出料组件。固体出料板11上开设有液体出料口，液体出料组件包括设置在液体出料口处并与液体出料口相适配的液体出料管12以及设置在液体出料管12上的流量调节阀。

罐体1的外部设有加热保温套13。罐体1上还设有取样口14。

当用于液体发酵时：先紧闭发酵装置的罐体1开口处，盖紧盖板2，将物料、培养基、水等从分别从液体进料口3通入罐体1中；添加适量的pH调节液调节至发酵适宜的pH值，在数控系统中设置好发酵温度和电动机10的旋转速度。若发酵属于有氧发酵，则从辅助进料口4通入纯净的空气；若发酵属于厌氧发酵，则从辅助进料口4通入氮气或其他惰性气体，从排气口5排出空气至罐体1内无多余的空气，氧浓度检测仪6可检测罐体1中氧的含量以确保所有的空气被全部排空，之后密闭辅助进料口4和排气口5。发酵结束后，可通过罐体1底部的液体出料组件排出并收集发酵液。

当用于固体发酵时：先将盖板2打开，将所需的中药材或其它固体粉末倾倒入罐体1中，之后盖紧盖板2，并密闭所有罐体1开口处；在数控系统中设置电动机10转速，电动机10正向旋转，搅拌桨9将罐体1内的固体粉末从下至上充分混匀。混合结束后，从液体进料口3加入发酵菌液、水等其它物料，同样电动机10正向旋转，从下至上充分混匀物料。若需要调节发酵pH值，则通过辅助进料口4外接雾化器，将pH调节剂雾化通过辅助进料口4加入至罐体1中，使之与发酵物充分混匀。待所有物料充分混匀后，搅拌轴8停止转动，在数控系统中设置好发酵温度。若发酵属于有氧发酵，则从辅助进料口4通入纯净的空气，并在数控系统中设定定时转动搅拌轴8，间隔一定时间混合一次发酵物；若发酵属于厌氧发酵，则从辅助进料口4通入氮气或其他惰性气体，从排气口5排出空气至罐体1内无多余的空气，氧浓度检测仪6可检测罐体1中氧的含量以确保所有的空气被全部排空，之后密闭辅助进料口4和排气口5。待发酵结束后，打开罐体1底部的固体出料板11，并使搅拌轴8反向转动，搅拌桨9将顶部的发酵物翻至底部，利用机械动力将发酵物排出固体出料口，收集发酵物。

本装置可为固液两用发酵，相比于其他单功能的发酵罐，可节省大量资金成本的投入，且固液发酵两种模式切换简单，操作便捷，机械自动化程度高，可大大提高工作效率，减少生产成本，保证产品质量。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种固液两用式发酵装置，其特征在于，该装置包括顶部开口的罐体(1)、设置在罐体(1)顶部的固液两用式进料机构以及设置在罐体(1)内部的双向搅拌机构，所述的罐体(1)的底部设有固液两用式出料机构。

2.根据权利要求1所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的固液两用式进料机构包括可分离地设置在罐体(1)顶部的盖板(2)以及设置在盖板(2)上的液体进料口(3)。

3.根据权利要求2所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的盖板(2)上设有辅助进料口(4)以及排气口(5)。

4.根据权利要求2所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的盖板(2)上设有氧浓度检测仪(6)及压力检测仪(7)。

5.根据权利要求1所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的双向搅拌机构包括设置在罐体(1)内部的搅拌轴(8)以及呈螺旋状绕设在搅拌轴(8)外部的搅拌桨(9)，所述的固液两用式进料机构上设有与搅拌轴(8)传动连接的电动机(10)。

6.根据权利要求5所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的搅拌桨(9)呈螺旋带状，并且所述的搅拌桨(9)与搅拌轴(8)之间设有多个连接杆(15)。

7.根据权利要求1所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的罐体(1)的底部开设有固体出料口，所述的固液两用式出料机构包括设置在罐体(1)底部并与固体出料口相适配的固体出料板(11)以及设置在固体出料板(11)上的液体出料组件。

8.根据权利要求7所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的固体出料板(11)上开设有液体出料口，所述的液体出料组件包括设置在液体出料口处并与液体出料口相适配的液体出料管(12)以及设置在液体出料管(12)上的流量调节阀。

9.根据权利要求1所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的罐体(1)的外部设有加热保温套(13)。

10.根据权利要求1所述的一种固液两用式发酵装置，其特征在于，所述的罐体(1)上还设有取样口(14)。