CN109679846A - 一种旋转式磁场处理装置及其强化发酵的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种旋转式磁场处理装置及其强化发酵的方法，包括圆筒状磁场发生系统、物料托架、传动系统和加热系统；所述圆筒状磁场发生系统立式安装；所述物料托架水平安装在圆筒状磁场发生系统的磁场处理腔中心底部；所述传动系统用于驱动物料托架的转动，使物料与线圈组件的磁感应线产生相对切割作用，增强处理效果；所述加热系统用于控制物料在磁场处理时的温度。本发明装置可用于强化物料的微生物发酵，以及加速发酵产品的陈化，促进微生物生长、加速有益代谢物合成等；还可用于非热杀菌处理，抑制或者杀灭微生物的活性等。
Description
技术领域
本发明属于食品加工设备研究领域，具体涉及一种旋转式磁场处理装置及其强化发酵的方法。
背景技术
近年来，生物磁学技术作为一门新型边缘技术，被广泛地应用于工农业生产，以及食品、生物等领域。通过调节磁场强度和处理时间等参数，磁场可以促进生物生长。在磁场作用下，微生物活力、产酶量及胞内外物质传递效率等因素可发生显著变化。与超声场不同，磁场可以直接辐射处理对象，不需要液态作为传递介质，可以应用于固态发酵。
为满足上述的应用，适用于食品、生物物料的磁场发生装置也在不断开发。现有技术中，一种连续/半连续式高强度脉冲磁场杀菌设备CN 264182Y可现实由物料泵连续/半连续输送进行物料杀菌的操作。但其仅仅适应于可泵送液体物料的处理，对于固态物料无法应用；缺少温控装置，无法在指定温度下进行磁场处理；在半连续输送条件下，物料在杀菌处理室中处于静止状态，与磁感应线缺少切割作用，磁处理效果较弱；设备设计初衷仅限于物料杀菌等，这些因素都限制了该设备的推广。因此，如果需要在食品、生物等领域深入开展相关研究，对原系统不改造或者少量改造的情况下，上述设备难以满足要求。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一。本发明提供一种旋转式磁场处理装置及其强化生物发酵的方法，通过传动系统，驱动物料托架在磁场处理腔中转动，进行磁场处理，使物料与线圈组件的磁感应线发生切割作用，产生相应的感应电流，增强磁处理能力；增加加热系统，控制磁场处理时物料的温度，本发明装置为控温自转式电磁场发生装置。
本发明的技术方案是：一种旋转式磁场处理装置，包括：
圆筒状磁场发生系统，所述的圆筒状磁场发生系统立式安装；
物料托架，所述物料托架水平安装在圆筒状磁场发生系统的磁场处理腔中心底部；
传动系统，所述传动系统用于驱动物料托架的转动。
上述方案中，所述圆筒状磁场发生系统包括线圈组件、磁场处理腔和调压器；
所述线圈组件的线圈缠绕在磁场处理腔外周；
所述调压器与线圈组件连接。
上述方案中，所述传动系统与物料托架连接，用于驱动物料托架的转动。
所述调速电机的输出轴与调速器的输入轴连接，减速器的输出轴与齿轮连接，齿轮与过轮啮合，过轮与物料托架上的齿条啮合。
上述方案中，还包括加热系统，所述加热系统控制线圈固定筒内的温度。
上述方案中，所述加热系统包括风扇、加热管、温控器、温度探头和通风管；
所述加热管安装在通风管的一端，所述通风管的另一端与物料托架连接；
所述风扇安装在加热管前面；
所述温度探头用于检测通风管与物料托架连接的一端的温度；
所述温控器分别与风扇、加热管和温度探头连接。
上述方案中，还包括底座；所述磁场发生系统和物料托架安装在底座上面；
所述传动系统安装在底座内；
所述加热系统安装在底座内。
一种根据所述旋转式磁场处理装置强化发酵的方法，包括以下步骤：
接种：将菌株接种到物料容器中；
磁场处理：待接种后的菌株发酵m小时后，将所述物料容器放置在物料托架上，启动传动系统，驱动物料托架在磁场处理腔中转动，进行n次磁场处理，使物料托架中的物料与线圈组件的磁感应线产生切割作用，强化处理效果；
持续培养：将经过磁场处理的物料容器继续发酵培养。
上述方案中，所述磁场处理的条件为：磁场处理时长1～10h、磁场强度20～300Gs、托盘转速0～5.0r/min。
上述方案中，所述磁场处理的温度为在加热系统控制下菌株发酵的最佳生长温度。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明通过传动系统，驱动物料托架在磁场处理腔中转动，进行磁场处理，使物料托架中的物料与线圈组件的磁感应线产生切割作用，增强磁场处理能力。
2.本发明通过加热系统，控制磁场处理时物料的温度。
3.本发明物料托架可以放置大的物料发酵容器，也可以放置烧杯、锥形培养瓶等，扩大了物料处理的适用范围。
4.本发明装置可用于强化物料的微生物发酵，以及加速发酵产品的陈化，促进微生物生长、加速有益代谢物合成等；还可用于非热杀菌处理，抑制或者杀灭微生物的活性等。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点在结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明所述控温自转式电磁场发生装置结构示意图。
图2是本发明所述控温自转式电磁场发生装置俯视图。
其中，1.物料容器盖，2.物料容器，3.线圈组件，4.物料托架，5.开槽盘头螺钉，6.垫环，7.通风管，8.风扇，9.加热管，10.支脚，11.底座组件，12.温控器，13.调速电机，14.调速器，15.温度探头，16.齿轮，17.过轮，18.轴，19.齿轮箱盖，20.调压器，21.磁场处理腔。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“轴向”、“径向”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面首先结合附图具体描述根据本发明实施例的控温旋转式磁场处理装置。
实施例1
图1和2所示为本发明所述旋转式磁场处理装置的一种实施方式，所述旋转式磁场处理生装置，包括圆筒状磁场发生系统、物料托架4、传动系统加热系统和底座11；
所述的物料托架4水平安装在圆筒状磁场发生系统的磁场处理腔21中心底部；所述传动系统与物料托架4连接，用于驱动物料托架的转动；所述加热系统控制物料托架4的温度；所述圆筒状磁场发生系统和物料托架4安装在底座11上面；所述传动系统安装在底座11内；所述加热系统安装在底座11内，所述底座11的底部设有支脚10。
优选的，所述圆筒状磁场发生系统包括线圈组件3、磁场处理腔21和调压器20；所述线圈组件3缠绕在中空的磁场处理腔21外周；所述磁场处理腔21的底部通过开槽盘头螺钉5安装在底座11上，所述开槽盘头螺钉5与底座11之间还设有垫圈7；所述调压器20与线圈组件3连接。优选的，还包括物料容器盖1和物料容器2；当进行磁场处理时，所述物料容器2可放置与物料托架4上，位于磁场处理腔21内。
优选的，所述调压器20可将市电输入电压220V输出为0～250V，经过磁场线圈的转换，可在物料处理腔内产生强度范围为0～300Gs的磁场。物料托架4自转速度由传动控制系统控制，范围0～5.0r/min。磁场处理腔21内温度可经加热系统控制，由温控器12调节通过加热管9调控，加热系统由风扇8和加热管9传热。
优选的，所述传动系统与物料托架4连接，用于驱动物料托架4转动。所述传动系统包括调速电机13、调速器14、齿轮16、过轮17、轴18和齿轮箱盖19；所述调速电机13的输出轴与调速器14的输入轴连接，减速器14的输出轴与齿轮16连接，齿轮16与过轮17啮合，过轮17与物料托架4上的齿条啮合。过轮17通过轴18固定在底座11上，所述调速电机13、调速器14安装在底座11内；所述齿轮16、过轮17和轴18上面设有齿轮箱盖19。通过传动系统，将将物料托架4和磁场发生系统发生相对转动，进行磁场处理，使物料托架4中的物料与线圈组件3的磁感应线产生相对切割作用，激发出相应的感应电流，增强磁处理能力。
优选的，所述加热系统包括风扇8、加热管9、温控器12、温度探头15和通风管7；所述加热管9安装在通风管7的一端，所述通风管7的另一端与物料托架4连接；所述风扇8安装在加热管9前面；所述温度探头15用于检测通风管7与物料托架4连接的一端的温度；所述温控器12分别与风扇8、加热管9和温度探头15连接。通过加热系统，控制磁场处理时物料的温度。
优选的，所述线圈组件3由绕成一定匝数的铜线圈组成，外包有绝缘材料。
优选的，所述物料托架4、过轮17和轴8均由ABS材料加工制成，节约成本，轻便，传动时避免了将动能浪费在由于齿轮自重产生的损耗上，齿轮16由镀硬铬加工制成，保证强度。
实施例2
一种根据实施例1所述旋转式磁场处理装置强化发酵的方法，包括以下步骤：
接种：在所使用的菌株最佳生长温度，例如25～55℃下，将菌株接种到物料容器2中；
磁场处理：从接种时的时间点开始计算发酵时间，待接种后的菌株发酵m小时后，例如0～48h后进行磁场处理。将所述物料容器2放置在物料托架4上，启动传动系统，将物料托架4和磁场发生系统发生相对转动，进行n次磁场处理，使物料托架4中的物料与线圈组件3的磁感应线产生相对切割作用，强化磁场处理效果。n可以根据实际情况选择只进行一次处理，还是于之后的每一天同一时间点再次进行磁场处理。所述磁场处理的温度通过加热系统控制在菌株最佳生长温度，例如25～55℃。
持续培养：磁处理结束后，迅速将经过磁场处理的物料容器2返回至摇床上持续培养，直至发酵结束。
优选的，所述磁场处理的条件为：处理时长1～10h、磁场强度20～300Gs，转速0～5.0r/min。
对照例1
樟芝液态发酵的研究中，发酵条件控制在27℃、摇床转速150r/min条件下，从接种时间开始计算，总发酵天数为7d，樟芝液态发酵全过程无磁场处理。发酵结束后，菌丝体通过纱布收集，并用蒸馏水洗涤两次后，冷冻干燥。恒重后称量，其菌丝体生物量为5.736g/L。
实施例3
樟芝液态发酵的研究中，发酵条件控制在27℃、摇床转速150r/min条件下，从接种时间开始计算，总发酵天数为7d。在接种后第48h开始进行磁场处理，之后的每一天于同一时间点再次进行磁场处理，直至发酵结束。磁场处理条件为：每天处理时长2h、磁场强度60Gs，物料托架转速0.5r/min。每天在磁处理结束后，迅速将样品返回至摇床上持续培养，发酵结束后测定的樟芝菌丝体生物量为6.097g/L，比无磁场处理对照组提高6.29％。
实施例4
樟芝液态发酵的研究中，发酵条件控制在27℃、摇床转速150r/min条件下，从接种时间开始计算，总发酵天数为7天。在接种后第48h开始进行磁场处理，之后的每一天于同一时间点再次进行磁场处理，直至发酵结束。磁场处理条件为：每天处理时长为2h、磁感应强度为70Gs，物料托架转速0.5r/min。每天在磁处理结束后，迅速将样品返回至摇床上持续培养。发酵结束后生物量测定同对照例。樟芝菌丝体生物量为6.434g/L，比无磁场处理对照组提高12.17％。
对照例2
在核桃粕固态发酵产多肽生物饲料的研究中，发酵条件控制在28℃，接种量5％，从接种时间开始计算，总发酵天数为3d。枯草芽孢杆菌发酵全过程无磁场处理。发酵结束后，经测定其中核桃多肽含量243.97mg/g。
实施例5
在核桃粕固态发酵产多肽生物饲料的研究中，发酵条件控制在28℃，接种量5％，从接种时间开始计算，总发酵天数为3d。从接种后第8h开始介入磁场，每天于同一时间进行磁场处理，共连续处理3d。磁场处理条件为：每次处理时长3h、磁感应强度20Gs、物料托架转速0.5r/min，每天处理1次，磁场处理全程在恒温培养箱中进行，直至发酵完成后取出。固态发酵结束后，测得核桃多肽含量为265.04mg/g，相比于无磁场处理组提高8.64％。
实施例6
在核桃粕固态发酵产多肽生物饲料的研究中，发酵条件控制在28℃，接种量5％，从接种时间开始计算，总发酵天数为3d。从接种后第8h开始介入磁场，每天于同一时间进行磁场处理，共连续处理3d。磁场处理条件为：每次处理时长3h、磁感应强度50Gs、物料托架转速0.5r/min，每天处理1次，磁场处理全程在恒温培养箱中进行，直至发酵完成后取出。固态发酵结束后，测得核桃多肽含量为278.44mg/g，相比于无磁场处理组提高14.13％。
对照例3
在豆粕固态发酵产多肽生物饲料的研究中，高温菌固态发酵温度55℃，接种量15％，料水比1:1.25，发酵48h后发酵豆粕中多肽产量为60.83mg/g。
实施例7
在豆粕固态发酵产多肽生物饲料的研究中，高温菌固态发酵温度55℃，接种量15％，料水比1:1.25，发酵8h后，转入至磁场发生装置中，设定处理强度80Gs，处理温度55℃，托架转速0.5r/min，处理1h后，迅速将样品放回恒温培养箱中继续发酵至48h。测定磁场辅助发酵豆粕的多肽含量为62.95mg/g，与未加磁场处理的对照组相比提高3.49％。
实施例8
在豆粕固态发酵产多肽生物饲料的研究中，高温菌固态发酵温度55℃，接种量15％，料水比1:1.25，发酵8h后，转入至磁场发生装置中，设定处理强度120Gs，处理温度55℃，托架转速0.5r/min，处理1h后，迅速将样品放回恒温培养箱中继续发酵至48h。测定磁场辅助发酵豆粕的多肽含量为66.33mg/g，与未加磁场处理的对照组相比提高9.04％。
实施例9
在豆粕固态发酵产多肽生物饲料的研究中，高温菌固态发酵温度55℃，接种量15％，料水比1:1.25，发酵8h后，转入至磁场发生装置中，设定处理强度300Gs，处理温度55℃，托架转速0.5r/min，处理1h后，迅速将样品放回恒温培养箱中继续发酵至48h。测定磁场辅助发酵豆粕的多肽含量为62.30mg/g，与未加磁场处理的对照组相比提高2.42％。
应当理解，虽然本说明书是按照各个实施例描述的，但并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种旋转式磁场处理装置，其特征在于，包括：
圆筒状磁场发生系统，所述的圆筒状磁场发生系统立式安装；
物料托架(4)，所述物料托架(4)水平安装在圆筒状磁场发生系统的磁场处理腔(21)中心底部；
和传动系统，所述传动系统用于驱动物料托架(4)的转动。
2.根据权利要求1所述的旋转式磁场处理装置，其特征在于，所述圆筒状磁场发生系统包括线圈组件(3)、磁场处理腔(21)和调压器(20)；
所述线圈组件(3)的线圈缠绕在磁场处理腔(21)外周；
所述调压器(20)与线圈组件(3)连接。
3.根据权利要求1所述的旋转式磁场处理装置，其特征在于，所述传动系统与物料托架(4)连接，用于驱动物料托架(4)的转动。
4.根据权利要求3所述的旋转式磁场处理装置，其特征在于，所述传动系统包括调速电机(13)、调速器(14)、齿轮(16)和过轮(17)；
所述调速电机(13)的输出轴与调速器(14)的输入轴连接，减速器(14)的输出轴与齿轮(16)连接，齿轮(16)与过轮(17)啮合，过轮(17)与物料托架(4)上的齿轮啮合。
5.根据权利要求1所述的旋转式磁场处理装置，其特征在于，还包括加热系统，所述加热系统控制线圈固定筒内的温度。
6.根据权利要求5所述的旋转式磁场处理装置，其特征在于，所述加热系统包括风扇(8)、加热管(9)、温控器(12)、温度探头(15)和通风管(7)；
所述加热管(9)安装在通风管(7)的一端，所述通风管(7)的另一端与物料托架(4)连接；
所述风扇(8)安装在加热管(9)前面；
所述温度探头(15)用于检测通风管(7)与物料托架(4)连接的一端的温度；
所述温控器(12)分别与风扇(8)、加热管(9)和温度探头(15)连接。
7.根据权利要求1-7任意一项所述的旋转式磁场处理装置，其特征在于，还包括底座(11)；所述圆筒状磁场发生系统和物料托架(4)安装在底座(11)上面；
所述传动系统安装在底座(11)内；
所述加热系统安装在底座(11)内。
8.一种根据权利要求1-7任意一项所述旋转式磁场处理装置的发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：
接种：将菌株接种到物料容器(2)中；
磁场处理：待接种后的菌株发酵m小时后，将所述物料容器(2)放置在物料托架(4)上，启动传动系统，驱动物料托架(4)在磁场处理腔中转动，进行n次磁场处理，使物料托架(4)中的物料与线圈组件(3)的磁感应线产生相对切割作用，强化磁场处理效果；
持续培养：将经过磁场处理的物料容器(2)继续发酵培养。
9.根据权利要求8所述旋转式磁场处理装置的发酵方法，其特征在于，所述磁场处理的条件为：磁场处理时长1～10h、磁场强度20～300Gs，托架转速0～5.0r/min。
10.根据权利要求8所述旋转式磁场处理装置的发酵方法，其特征在于，所述磁场处理的温度为在加热系统控制下菌株发酵的最佳生长温度。
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