CN109401915A - 一种蜂窝状液态发酵装置及方法 - Google Patents

一种蜂窝状液态发酵装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种蜂窝状液态发酵装置及方法，该装置包括发酵组件、供料组件和控制系统，所述发酵组件由单个或多个发酵罐连接而成，所述发酵罐呈六棱柱状，发酵罐底部一侧设有进料口，顶部一侧设有出料口；发酵罐绕轴心设有中心孔，用于安装加热管，加热管用于发酵罐内料液的加热，发酵罐罐体与中心孔形成发酵腔；发酵罐罐体内设有加热传感器，用于测定罐体内料液的温度；所述供料组件根据控制系统的命令，提供发酵组件所需的原料和菌种。本发明针对液态发酵模式，采用小型六棱柱发酵罐体根据产量和发酵工艺进行随意组合拼接，代替传统发酵罐的单一大型发酵罐；还可以实现分区控温，梯次加热，是一种全新的发酵设备和工艺。

Description

一种蜂窝状液态发酵装置及方法
技术领域
本发明涉及发酵装备技术领域，具体涉及一种蜂窝状液态发酵装置及方法。
背景技术
随着发酵工业的发展，为满足产量需求，发酵相关生产企业的液态发酵罐的体积越来越大，自动化程度越来越高，但是液态发酵罐的巨型化也带来了诸多不便。首先，发酵罐高度的增加给企业的厂房建设、安装调试、维修保养、安全管理以及人员操作增加了难度；其次，发酵罐容量和高度的增大，增加了发酵液的混匀搅拌，温度控制等操作的难度；再次，企业在进行降低产量或工艺的调整时，大型发酵罐会造成严重的浪费；最后，杂菌污染或其他情况造成的发酵失败事故会因为大型发酵罐的巨型容量而损失巨大。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明第一个目的是提供一种蜂窝状液态发酵装置；本发明的第二个目的是提供一种发酵方法。
本发明针对液态发酵模式，采用小型六棱柱发酵罐体根据产量和发酵工艺进行随意组合拼接，代替传统发酵罐的单一大型发酵罐；因为六棱柱的腔室形状，以及下进料管的料液流动方向，使六棱柱发酵罐体内的发酵液以中心孔柱为轴心旋转，每个六棱柱发酵罐均进行料液的混匀和发酵；可以实现分区控温，梯次加热，是一种全新的发酵设备和方法。
本发明解决其技术问题采用的技术方案是：
一种蜂窝状液态发酵装置，包括发酵组件、供料组件和控制系统，
所述发酵组件由单个或多个发酵罐连接而成，所述发酵罐呈六棱柱状，发酵罐底部一侧设有进料口，进料口内置进料管，顶部一侧设有出料口；发酵罐绕轴心设有中心孔，用于安装加热管，加热管用于发酵罐内料液的加热，发酵罐罐体与中心孔形成发酵腔；发酵罐罐体内设有加热传感器，用于测定罐体内料液的温度；
所述供料组件根据控制系统的命令，提供发酵组件所需的原料和菌种。
作为本申请的优选技术方案，所述供料组件包括配料及菌种添加管、供水管道、混合器和缓冲池；所述配料及菌种添加管后接混合器，混合器后接缓冲池，缓冲池通过管道与发酵组件连接；供水管道与配料及菌种添加管并联在混合器上。
作为本申请的优选技术方案，所述多个发酵罐通过串联或者并联连接。
作为本申请的优选技术方案，所述单个发酵罐均设有控制器，用于控制单个发酵罐的温度和流程监控。
作为本申请的优选技术方案，所述发酵罐一侧设有观察窗，用于发酵状态监控和维修，发酵罐顶部设有出气口。
上述蜂窝状液态发酵装置的发酵方法，包括如下步骤：
步骤1，根据产量和发酵工艺连接发酵罐；
步骤2，启动供料组件，料液从底部进料口进入发酵罐内，加热传感器检测料液温度传给控制系统，控制系统对比采集到的温度和设定温度，如果采集到的温度低于设定温度，则启动加热管；
步骤3，发酵完成后，料液从出料口排出。
作为本申请的优选技术方案，所述步骤1中发酵工艺包括连续发酵模式和分批发酵模式两种。
作为本申请的优选技术方案，所述连续发酵模式包括如下具体步骤：
(1)打开供水管道，出料口；
(2)调整水、配料以及菌种的进料速度，在混合器混合后进入缓冲池，并由料液泵注入到最底部发酵罐；
(3)料液依次进入各个发酵罐；
(4)打开温度控制系统，调整料液温度后进行发酵，发酵完成后发酵液在出料口连续流出。
作为本申请的优选技术方案，所述分批发酵模式包括如下具体步骤：
(1)打开供水管道，关闭出料口；
(2)水由底部发酵罐依次进入各个发酵罐，当水沿管路进入缓冲池后，关闭供水管道，打开料液泵，完成水在整个发酵系统的循环；
(3)水循环稳定后，开始添加配料，按照生产工艺的要求，调整配料添加速率，最终形成充满整个系统的混合液；
(4)混合液循环稳定后，开始发酵菌种的接种，按照生产工艺的要求，调整菌种添加速率，最终形成充满整个系统的料液；
(5)打开温度控制系统，调整料液温度后进行发酵；
(6)发酵结束后，打开底部进料口，发酵液排出。
有益效果
本发明提供的蜂窝状液态发酵装置及其方法，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)单个小型发酵罐为六棱柱形状，六棱柱中心轴位置设有安装加热管的中心孔(圆柱状)，发酵罐底部设有进料管，顶部设有出料口；
(2)进料管由发酵罐底部进入，折弯后方向平行于底部平面，外切于底部六边形的内切圆，也可根据发酵液流体特性调整方向，使六棱柱发酵罐体内的发酵液以中心孔柱为轴心旋转；
(3)根据生产工艺的需求，调整发酵罐拼接的数量和形式；
(4)中心孔内的加热管、发酵罐内的传感器以及控制系统完成对发酵温度的控制；
(5)可以根据工艺需求，实现分区控温，梯次升温；
(6)可以实现连续发酵和分批发酵两种模式。
附图说明
图1是本发明单个六棱柱发酵罐结构示意图；
图2是本发明3个六棱柱发酵罐串联示意图；
图3是本发明蜂窝状液态发酵装置及方法示意图；
其中1-进料口；2-发酵腔；3-中心孔；4-出料口；5-配料及菌种添加管；6-供水管道；7-缓冲池；8-料液泵；9-混合器。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，以下结合实施例对本发明做进一步详细说明。现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
实施例1：
图1显示了本发明单个六棱柱发酵罐结构示意图，参见图1，发酵罐底部一侧设有进料口1，，进料口内置进料管，顶部一侧设有出料口4，发酵罐绕轴心设有中心孔3，用于安装加热管，加热管用于发酵罐内料液的加热，发酵罐罐体与中心孔形成发酵腔，因为六棱柱的形状，以及底部进料口的料液流动方向，使六棱柱发酵罐体内的发酵液以中心孔柱为轴心旋转，单个六棱柱发酵罐均进行料液的混匀和发酵。
实施例2:
图2公开了本发明3个六棱柱发酵罐串联示意图；如图2所示，底部发酵罐的出料口与中部发酵罐的进料口连接，中部发酵罐的出料口与顶部发酵罐的进料口连接，3个六棱柱串联在一起，可见，本发明发酵罐可以根据产量额发酵工艺进行随意组合拼接。
实施例3：
图3公开了一种蜂窝状液态发酵装置，包括发酵组件、供料组件和控制系统，所述发酵组件由6个六棱柱发酵罐串联而成，3个为一组，发酵罐底部一侧设有进料口1，顶部一侧设有出料口4；发酵罐绕轴心设有中心孔3，用于安装加热管，加热管用于发酵罐内料液的加热，发酵罐罐体与中心孔形成发酵腔2；发酵罐罐体内设有加热传感器，用于测定罐体内料液的温度；所述供料组件根据控制系统的命令，提供发酵组件所需的原料和菌种。
本实施例中，所述供料组件包括配料及菌种添加管5、供水管道6、混合器9和缓冲池7；所述配料及菌种添加管5后接混合器9，混合器后接缓冲池7，缓冲池通过料液泵8以及管道与发酵罐连接；供水管道6与配料及菌种添加管5并联在混合器上。
本实施例中，每个发酵罐均设有控制器，用于控制单个发酵罐的温度和流程监控，实现了分区控温和梯次加热；发酵罐一侧设有观察窗，用于发酵状态监控和维修，发酵罐顶部设有出气口。
本实施例提供的发酵装置可以用于连续发酵模式，具体步骤如下：
(1)打开供水管道6以及出料口4；
(2)调整水、配料以及菌种的进料速度，在混合器6混合后进入缓冲池7，并由料液泵8注入到最底部发酵罐；
(3)料液依次进入各个发酵罐；
(4)打开温度控制系统，调整料液温度后进行发酵，发酵完成后发酵液在出料口4连续流出。
本实施例提供的发酵装置还可以用于分批发酵模式，具体步骤如下：
(1)打开供水管道6，关闭出料口4；
(2)水由底部发酵罐依次进入各个发酵罐，当水沿管路进入缓冲池7后，关闭供水管道6，打开料液泵8，完成水在整个发酵系统的循环；
(3)水循环稳定后，开始添加配料，按照生产工艺的要求，调整配料添加速率，最终形成充满整个系统的混合液；
(4)混合液循环稳定后，开始发酵菌种的接种，按照生产工艺的要求，调整菌种添加速率，最终形成充满整个系统的料液；
(5)打开温度控制系统，调整料液温度后进行发酵；
(6)发酵结束后，关闭料液泵8，打开底部进料口，发酵液从原进料口排出。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本申请所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
本申请中所述的“和/或”的含义指的是各自单独存在或两者同时存在的情况均包括在内。
本申请中所述的“连接”的含义可以是部件之间的直接连接也可以是部件间通过其它部件的间接连接。
本发明的保护内容不局限于以上实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求为保护范围。

Claims (9)

1.一种蜂窝状液态发酵装置，包括发酵组件、供料组件和控制系统，其特征在于，
所述发酵组件由单个或多个发酵罐连接而成，所述发酵罐呈六棱柱状，发酵罐底部一侧设有进料口，进料口内置进料管，顶部一侧设有出料口；发酵罐绕轴心设有中心孔，用于安装加热管，加热管用于发酵罐内料液的加热，发酵罐罐体与中心孔形成发酵腔；发酵罐罐体内设有加热传感器，用于测定罐体内料液的温度；
所述供料组件根据控制系统的命令，提供发酵组件所需的原料和菌种。
2.根据权利要求1所述的蜂窝状液态发酵装置，其特征在于，所述供料组件包括配料及菌种添加管、供水管道、混合器和缓冲池；所述配料及菌种添加管后接混合器，混合器后接缓冲池，缓冲池通过管道与发酵组件连接；供水管道与配料及菌种添加管并联在混合器上。
3.根据权利要求1所述的蜂窝状液态发酵装置，其特征在于，所述多个发酵罐通过串联或者并联连接。
4.根据权利要求3所述的蜂窝状液态发酵装置，其特征在于，所述单个发酵罐均设有控制器，用于控制单个发酵罐的温度和流程监控。
5.根据权利要求4所述的蜂窝状液态发酵装置，其特征在于，所述发酵罐一侧设有观察窗，用于发酵状态监控和维修，发酵罐顶部设有出气口。
6.权利要求2所述的蜂窝状液态发酵装置的发酵方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，根据产量和发酵工艺连接发酵罐；
步骤2，启动供料组件，料液从底部进料口进入发酵罐内，加热传感器检测料液温度传给控制系统，控制系统对比采集到的温度和设定温度，如果采集到的温度低于设定温度，则启动加热管；
步骤3，发酵完成后，料液从出料口排出。
7.根据权利要求6所述的发酵方法，其特征在于，所述步骤1中发酵工艺包括连续发酵模式和分批发酵模式两种。
8.根据权利要求7所述的发酵方法，其特征在于，所述连续发酵模式包括如下具体步骤：
（1）打开供水管道，出料口；
（2）调整水、配料以及菌种的进料速度，在混合器混合后进入缓冲池，并由料液泵注入到最底部发酵罐；
（3）料液依次进入各个发酵罐；
（4）打开温度控制系统，调整料液温度后进行发酵，发酵完成后发酵液在出料口连续流出。
9.根据权利要求7所述的发酵方法，其特征在于，所述分批发酵模式包括如下具体步骤：
（1）打开供水管道，关闭出料口；
（2）水由底部发酵罐依次进入各个发酵罐，当水沿管路进入缓冲池后，关闭供水管道，打开料液泵，完成水在整个发酵系统的循环；
（3）水循环稳定后，开始添加配料，按照生产工艺的要求，调整配料添加速率，最终形成充满整个系统的混合液；
（4）混合液循环稳定后，开始发酵菌种的接种，按照生产工艺的要求，调整菌种添加速率，最终形成充满整个系统的料液；
（5）打开温度控制系统，调整料液温度后进行发酵；
（6）发酵结束后，打开底部进料口，发酵液排出。
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