CN111808729A - 一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐 - Google Patents

一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，它包括圆柱形罐体；所述罐体上设有进料口、出料口、压力装置、各辅料添加口和清洗管；所述罐体内设有搅拌轴以及设在搅拌轴上的上搅拌叶片；所述罐体的底部设有曝气盘及进气管；所述搅拌轴采用空心轴，里面设有套接的内套管；所述内套管的下端从搅拌轴的底部延伸出来，并设有下搅拌叶片；所述上搅拌叶片和下搅拌叶片均呈竖向弧形分布；所述曝气盘的开孔设在底部，所述曝气盘的下面设有网罩；所述罐体内设有多个漂浮在液面上的空心球。有效的解决了现有技术的发酵罐存在使用效果差的技术问题。

Description

一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，涉及发酵设备，具体涉及一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐。
背景技术
黄原胶是由糖类经黄单胞杆菌发醉，具有多种功能，可作为乳化剂、稳定剂、凝胶增稠剂、浸润剂、膜成型剂等，广泛应用于国民经济各领域。
黄原胶发酵罐主要采用立式圆柱形罐体，为了让物料充分混合发酵，部分发酵罐内设有搅拌装置，曝气装置，以及各添加口、检测口等。
公布号CN110004037A，公开了一种改进型发酵罐，其可增加气液的接触界面，使物料进行充分且有效的接触，提高气液间的传质速率，从而提高发酵效果及产品质量，其包括主轴和顺序连接的上封头、筒体和下封头，主轴的一端穿过上封头后，通过传动装置与电机相连，主轴的另一端贯穿所述筒体并通过底轴承固定于下封头的底部，在上封头的顶部设有进料口和排气口，筒体下部的侧壁分别设有进气口和出料口，在进料口下方、筒体的上部，主轴依次套装有消泡器和风叶式搅拌器，在筒体的中部，主轴套装有多棍式搅拌器，在筒体的下部，主轴套装有九叶轮式转子。
公布号CN110144287A，公开了一种生物发酵罐的多轴搅拌机构，包括发酵罐主体、进料口、出料口和驱动电机，该进料口开设在发酵罐主体顶部的左侧，该出料口开设在发酵罐主体底部的右侧，该驱动电机安装在发酵罐主体上端面的中部，所述驱动电机的动力输出端延伸至所述发酵罐主体的内腔且固定连接有主搅拌轴杆，所述主搅拌轴杆的底部通过第一防水轴承固定连接在发酵罐主体内腔的底部；本发明通过主搅拌轴杆、延伸块、副搅拌轴杆、一级搅拌扇叶、二级搅拌扇叶、三级搅拌扇叶和四级搅拌扇叶等结构的设计。
目前，发酵罐中的搅拌装置包含多组搅拌叶片，搅拌叶片采用竖直的板状，在搅拌过程容易出现同流及漩涡现象，分层效果较差，所以搅拌效果不理想。曝气盘采用空心圆盘，两面设有出气孔，由于气泡过大，与物料接触并不充分，如果出气孔过小，泡沫产生过多，需要添加大量的消泡剂，并且断压后，物料会在曝气盘中淤积，使用不方便。罐体上设有夹层，夹层内对应的加热液和冷却液，加热到预定温度需要时间较长，来回切换损耗大，并且对温度的控制效果较差。发酵罐的底部呈锥形，属于搅拌死角，容易沉淀堆积，使用起来不方便。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术的发酵罐存在使用不方便和使用效果差的技术问题，提供一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，以解决现有技术的不足。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，它包括圆柱形罐体；所述罐体上设有进料口、出料口、压力装置、各辅料添加口和清洗管；所述罐体内设有搅拌轴以及设在搅拌轴上的上搅拌叶片；所述罐体的底部设有曝气盘及进气管；所述搅拌轴采用空心轴，里面设有套接的内套管；所述内套管的下端从搅拌轴的底部延伸出来，并设有下搅拌叶片；所述上搅拌叶片和下搅拌叶片均呈竖向弧形分布；所述曝气盘的开孔设在底部，所述曝气盘的下面设有网罩；所述罐体内设有多个漂浮在液面上的空心球。
进一步的，所述罐体的侧壁采用双层结构，包括内壁和外壁；所述内壁和外壁之间设有夹层，所述夹层内设有流动介质及对应的循环接口；所述夹层内设有盘管，以及与外界连通的盘管接口；所述外壁的外侧依次设有静音板和保温层。
进一步的，所述搅拌轴和内套管的底部均设有密封轴承，密封轴承通过固定杆与罐体内壁连接；所述罐体上设有传动装置，所述搅拌轴和内套管的顶部通过不同大小的齿轮与传动装置连接；搅拌轴和内套管的转速比为1:1-5，搅拌轴的转速为30-180转/分钟，内套管的转速为30-900转/分钟。
进一步的，所述上搅拌叶片竖向设有1-2层，每层设有2-4片；所述下搅拌叶片的高度小于上搅拌叶片，下搅拌叶片的设有1层，每层设有2-4片；所述上搅拌叶片和下搅拌叶片的凹面设有支架，支架另一端与搅拌轴或内套管连接。
进一步的，所述曝气盘采用多组不同大小的环形管，通过连通管相连接并连同；所述网罩将整个曝气盘底部包裹覆盖，所述网罩采用20-80目网体，网罩的两侧向上与曝气盘的两侧连接，在包裹区形成一个聚集部，聚集部内的气体透过网罩进入罐体与物料混合。
进一步的，所述空心球采用PVC材质或不锈钢质，空心球与水的比重为1/7-1/5，空心球在罐体内液面上铺展后有2-3.5层，空心球的直径为8-35mm。
进一步的，所述上搅拌叶片和下搅拌叶片上设有导流槽；上搅拌叶片和下搅拌叶片上设有多组竖向的波形凸起。
本发明结构合理，搅拌时候让物料上下翻滚，并对曝气盘、温控结构都进行了优化，有效的解决了现有技术所存在的技术问题。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是本发明搅拌叶片连接结构示意图；
图3是本发明罐体侧壁剖视结构示意图；
图4是本发明曝气盘俯视结构示意图；
图5是本发明曝气盘剖视结构示意图；
图6是本发明另一种搅拌叶片结构示意图；
图7是本发明双面搅拌叶片结构示意图；
图8是本发明另一种曝气盘结构示意图。
图中1、罐体 2、循环接口 3、夹层 4、保温层 5、盘管 6、上搅拌叶片 7、搅拌轴 8、固定杆 9、内套管 10、下搅拌叶片 11、曝气盘 12、网罩 13、空心球 14、支架 15、盘管接口 16、进气管 17、出料口 18、静音板 19、内壁 20、外壁 21、连通管22、开孔 23、聚集部 24、导流槽 25、波形凸起。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，在本发明的描述中，显然下文所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：根据图1-图5一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，它包括圆柱形罐体1；所述罐体上设有进料口、出料口17、压力装置、各辅料添加口和清洗管；所述罐体内设有搅拌轴7以及设在搅拌轴上的上搅拌叶片6；所述罐体的底部设有曝气盘11及进气管16；所述搅拌轴采用空心轴，里面设有套接的内套管9；所述内套管的下端从搅拌轴的底部延伸出来，并设有下搅拌叶片10；所述上搅拌叶片和下搅拌叶片均呈竖向弧形分布；所述曝气盘的开孔22设在底部，所述曝气盘的下面设有网罩12；所述罐体内设有多个漂浮在液面上的空心球13。
在发酵过程中，上搅拌叶片和下搅拌叶片会带动物料更多的进行上下翻滚，从而减少分层和沉淀现象，让物料混合更加均匀。
所述罐体的侧壁采用双层结构，包括内壁19和外壁20；所述内壁和外壁之间设有夹层3，所述夹层内设有流动介质及对应的循环接口2；所述夹层内设有盘管5，以及与外界连通的盘管接口15；所述外壁的外侧依次设有静音板18和保温层4。循环接口2的外面设有加热装置和泵组，能快速对罐体进行温度调节。
夹层的循环接口2通过泵组与冷却水池连接，盘管接口15与加热装置连接；罐体内设有对应的温度探头，通过加热装置将热油传递至夹层内的盘管5，通过夹层内的介质均匀的传递给内壁19，温度达到设定要求后，加热和循环停止。需要冷却时，泵组将夹层内与冷却水池快速交替，实现快速冷却。
静音板18采用橡胶板，粘贴在外壁20上，减少物料及空心球撞击外壁产生的共振，从而达到静音；保温层4采用泡沫板，在恒温发酵时，通过盘管对夹层内的流动介质快速加热，实现罐体加热并恒温，保温层4可以减少热量散失，从而降低能耗；冷却时，循环接口2快速循环冷却水，实现快速冷却。
所述搅拌轴和内套管的底部均设有密封轴承，密封轴承通过固定杆8与罐体内壁连接；所述罐体上设有传动装置，所述搅拌轴和内套管的顶部通过不同大小的齿轮与传动装置连接；搅拌轴和内套管的转速比为1:1-5，搅拌轴的转速为30-180转/分钟，内套管的转速为30-900转/分钟。
上搅拌叶片和下搅拌叶片不同速转动，减少物料的顺流，产生更多的碰撞混合。
所述罐体的内壁上设有凸出的竖向条纹，所述竖向条纹的顶部低于液面。搅拌叶片转动时，周圈的物料与竖向条纹发生摩擦，让混合更加均匀。
所述上搅拌叶片竖向设有1-2层，每层设有2-4片；所述下搅拌叶片的高度小于上搅拌叶片，下搅拌叶片的设有1层，每层设有2-4片；所述上搅拌叶片和下搅拌叶片的凹面设有支架14，支架另一端与搅拌轴或内套管连接。
所述曝气盘11采用多组不同大小的环形管，通过连通管21相连接并连同；所述网罩将整个曝气盘底部包裹覆盖，所述网罩采用20-80目网体，网罩的两侧向上与曝气盘的两侧连接，在包裹区形成一个聚集部23，聚集部内的气体透过网罩进入罐体与物料混合。
洁净气体经进气管进入曝气盘，经各个连通管21进入各组不同大小的环形管，然后通过开孔22排出，进入网罩形成的包裹区，然后在聚集部聚集，随着开孔不断排出，压力增大，气体穿过网罩进入罐体，并形成细小气泡，与物料充分接触，从而提高发酵菌的活性。
所述空心球采用PVC材质或不锈钢质，空心球与水的比重为1/7-1/5，空心球在罐体内液面上铺展后有2-3.5层，空心球的直径为8-35mm。
由于网罩的网眼直径极小，气泡极小并形成泡沫不会立刻破裂，在物料液面浮出后碰到空心球，泡沫无法将空心球支撑，并且空心球不断的翻滚摩擦，将泡沫挤压破裂。
所述罐体的内壁上设有凸出的竖向条纹，所述竖向条纹的顶部低于液面。搅拌叶片转动时，周圈的物料与竖向条纹发生摩擦，让混合更加均匀。
实施例2，根据图6，所述上搅拌叶片和下搅拌叶片上设有导流槽24；上搅拌叶片和下搅拌叶片上设有多组竖向的波形凸起25。
上搅拌叶片和下搅拌叶片水平转动，物料沿导流槽24更多的上下移动，从而更好的减少分层现象并均匀混合。
实施例3，根据图7，所述上搅拌叶片和下搅拌叶片均采用双面连接，两个凹面相对，支架从中间连接。
搅拌轴和内套管均采用正反转的形式进行搅拌。
实施例4，根据图8，所述曝气盘11采用多组不同大小的环形管，所述多组不同大小的环形管处在不同水平面，通过倾斜分布的连通管相连接并连同，所述曝气盘向下逐渐收窄，与罐体底部的锥形结构相对应；所述下搅拌叶片的下部设为锥形，并延伸至罐体底部的锥形部内。
罐体底部的锥形结构目前属于搅拌死角，容易沉淀聚集，通过曝气盘的气泡和搅拌叶片带动的水流无法完全带动此地域较好的流动和翻滚。将曝气盘设成锥形，与罐体底部的锥形结构相贴合或贴近，给搅拌叶片的伸入留出空间，从而避免死角出现。
实施例5，本申请实施例1与现有技术各指标对比，见表1。
表1
淀粉数量 动力成本 发酵后浓缩液 辅料添加量不含空气 杂质含量
实验组 1000Kg 596元 1330Kg 1665Kg 9%
对照组 1000Kg 622元 1346Kg 1730Kg 10.5%
经过对比，和现有技术同时发酵1000Kg淀粉量的发酵液，由于本申请搅拌均匀、耗时更短，所以本申请动力成本节省26元，本申请辅料添加量减少65Kg，包括一些消泡剂的添加量大大减少，同样发酵后的溶液有所减少，本申请发酵后的浓缩液减少了16Kg，本申请杂质含量更低，降低了1.5个百分点，对于后期的提纯更加方便。
以上列举的仅是本发明的最佳具体实施例。显然，本发明不限于以上实施例，还可以有许多变形。本领域的普通技术人员能从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有变形，均应认为是本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，它包括圆柱形罐体；所述罐体上设有进料口、出料口、压力装置、各辅料添加口和清洗管；所述罐体内设有搅拌轴以及设在搅拌轴上的上搅拌叶片；所述罐体的底部设有曝气盘及进气管；其特征是，所述搅拌轴采用空心轴，里面设有套接的内套管；所述内套管的下端从搅拌轴的底部延伸出来，并设有下搅拌叶片；所述上搅拌叶片和下搅拌叶片均呈竖向弧形分布；所述曝气盘的开孔设在底部，所述曝气盘的下面设有网罩；所述罐体内设有多个漂浮在液面上的空心球。
2.根据权利要求1所述的一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，其特征是，所述罐体的侧壁采用双层结构，包括内壁和外壁；所述内壁和外壁之间设有夹层，所述夹层内设有流动介质及对应的循环接口；所述夹层内设有盘管，以及与外界连通的盘管接口；所述外壁的外侧依次设有静音板和保温层。
3.根据权利要求1所述的一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，其特征是，所述搅拌轴和内套管的底部均设有密封轴承，密封轴承通过固定杆与罐体内壁连接；所述罐体上设有传动装置，所述搅拌轴和内套管的顶部通过不同大小的齿轮与传动装置连接；搅拌轴和内套管的转速比为1:1-5，搅拌轴的转速为30-180转/分钟，内套管的转速为30-900转/分钟。
4.根据权利要求1所述的一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，其特征是，所述上搅拌叶片竖向设有1-2层，每层设有2-4片；所述下搅拌叶片的高度小于上搅拌叶片，下搅拌叶片的设有1层，每层设有2-4片；所述上搅拌叶片和下搅拌叶片的凹面设有支架，支架另一端与搅拌轴或内套管连接。
5.根据权利要求1所述的一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，其特征是，所述曝气盘采用多组不同大小的环形管，通过连通管相连接并连同；所述网罩将整个曝气盘底部包裹覆盖，所述网罩采用20-80目网体，网罩的两侧向上与曝气盘的两侧连接，在包裹区形成一个聚集部，聚集部内的气体透过网罩进入罐体与物料混合。
6.根据权利要求1所述的一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，其特征是，所述空心球采用PVC材质或不锈钢质，空心球与水的比重为1/7-1/5，空心球在罐体内液面上铺展后有2-3.5层，空心球的直径为8-35mm。
7.根据权利要求1所述的一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，其特征是，所述上搅拌叶片和下搅拌叶片上设有导流槽；上搅拌叶片和下搅拌叶片上设有多组竖向的波形凸起。
8.根据权利要求1所述的一种利用淀粉发酵制备黄原胶的发酵罐，其特征是，所述上搅拌叶片和下搅拌叶片均采用双面连接，两个凹面相对，支架从中间连接。
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