CN111979101A - 一种分层压差喷射式微生物发酵装置及其工作方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种分层压差喷射式微生物发酵装置及其工作方法，包括用于进行微生物发酵的发酵罐体、用于支撑发酵罐体的支撑腿、用于控制发酵气体进行喷射混合的自喷气混合机构和用于混合搅拌发酵物的弹性混合机构，所述发酵罐体的底部固定连接有支撑腿，涉及微生物发酵领域。该分层压差喷射式微生物发酵装置根据现有的微生物发酵过程中存在的低效率高能耗的问题，设计出可以借助废气喷射物料辅助物料的混合和发酵，适用于大面积大量的微生物发酵使用，从而有效的解决了一般的微生物发酵装置难以对大范围的混合物进行充分的混合，需要混合的时间较长，且搅拌结构占据大量有限空间，混合过程中电能能耗较高，在一定程度上影响了工作效率的问题。

Description

一种分层压差喷射式微生物发酵装置及其工作方法

技术领域

本发明涉及微生物法发酵技术领域，具体为一种分层压差喷射式微生物发酵装置及其工作方法。

背景技术

微生物发酵即是指利用微生物，在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程，在发酵过程中需要充分的混合微生物，在混合物较多的时候，常用的搅拌杆等装置难以对大范围的物料进行充分的搅拌，而且发酵罐设置较深，需要使用极大的搅拌装置才能很好的对混合物进行搅拌，这种情况，不仅会占据发酵罐内部大量的空间，而且输出功率需要较大，生产使用的电能能耗较高，一般的微生物发酵装置难以对大范围的混合物进行充分的混合，需要混合的时间较长，且搅拌结构占据大量有限空间，混合过程中电能能耗较高，在一定程度上影响了工作效率，所以需要一种分层压差喷射式微生物发酵装置。

发明内容

（一）解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种分层压差喷射式微生物发酵装置及其工作方法，解决了一般的微生物发酵装置难以对大范围的混合物进行充分的混合，需要混合的时间较长，且搅拌结构占据大量有限空间，混合过程中电能能耗较高，在一定程度上影响了工作效率的问题。

（二）技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种分层压差喷射式微生物发酵装置，包括用于进行微生物发酵的发酵罐体、用于支撑发酵罐体的支撑腿、用于控制发酵气体进行喷射混合的自喷气混合机构和用于混合搅拌发酵物的弹性混合机构，所述发酵罐体的底部固定连接有支撑腿，所述自喷气混合机构和弹性混合机构均设置在发酵罐体上。

优选的，所述自喷气混合机构包括若干个发酵隔板、若干个喷气口、总控装置、电磁控制阀和压力传感器，所述发酵罐体的内壁固定连接有若干个发酵隔板，若干个发酵隔板将发酵罐体的内部空间分割成若干个独立的独立发酵腔，每一个所述发酵隔板的表面均开设有若干个喷气口，每一个喷气口的上下两端分别与相邻的两个独立发酵腔的内部连通，每一个所述喷气口的上端均固定连接有一个弧形喷射头，每一个所述弧形喷射头的表面均开设有若干个喷气通孔。

优选的，同一个所述弧形喷射头上的若干个喷气通孔中有一个喷气通孔喷射方向垂直向上，且这个喷气通孔位于该弧形喷射头的正中位置，同一个所述弧形喷射头上的若干个喷气通孔中除去中心的喷气通孔，其余喷气通孔的喷射方向均呈逆时针或者顺时针方向倾斜，相邻两个弧形喷射头上的不位于中心的喷气通孔的喷射方向相反。

优选的，所述总控装置固定安装在发酵罐体上，每一个所述喷气口的内部均固定安装有一个电磁控制阀，每一个所述独立发酵腔的内壁上均固定安装有一个压力传感器，所述压力传感器的输出端通过信号线与总控装置的输入端信号线连接，所述总控装置上安装有若干个分别控制不同发酵隔板上的电磁控制阀的电开关，所述压力传感器的输出端与电开关的输入端电连接，所述电开关的输出端与电磁传感器的输入端电连接。

优选的，所述发酵罐体的表面套接有若干个与独立发酵腔一一对应的输料管，所述发酵罐体的顶部套接有出气管，所述出气管的内部固定安装有电磁出气阀，所述总控装置上设置有与电磁出气阀相适配的电开关，该电开关的输出端与电磁出气阀的输入端电连接，每一个所述独立发酵腔的内壁上均开设有一个出料口，所述出料口的内壁套接有压力出料管，每一个所述输料管的内部和每一个所述压力出料管的内部均固定安装有一个密封阀。

优选的，所述弹性混合机构包括电机、旋转轴、和若干个旋转混合杆，所述电机固定安装在发酵罐体的底部，所述电机的输出轴通过联轴器固定连接有旋转轴，所述旋转轴的一端贯穿发酵罐体的底部和各个发酵隔板并延伸至最上方的独立发酵腔的内部，每一个所述发酵隔板上均设置有一个密封轴承，所述旋转轴的表面与各个密封轴承的内圈固定连接，所述旋转轴的表面固定连接有若干组旋转混合杆，每一个独立发酵腔的内部均设置有一组旋转混合杆。

优选的，每一组所述旋转混合杆的数量均为三个，每一个所述旋转混合杆的表面均呈倾斜状，每一个独立发酵腔内部的选混合杆的水平高度均不相同，每一个独立发酵腔内部的三个选混合杆在圆周方向上错位分布，每一个所述旋转混合杆的表面均套接有一个破结块斗簧，所述破结块斗簧的内壁固定连接有若干个强力支撑弹簧，所述强力支撑弹簧远离破结块斗簧的一端与旋转混合杆的表面固定连接，所述破结块斗簧的表面固定连接有若干个抖动刀片，所述抖动刀片的表面呈弧形状。

上述分层压差喷射式微生物发酵装置的工作方法：连接电源，将物料和微生物通过各个输料管输入到各个独立发酵腔内部，然后关闭各个密封阀，启动电机，电机带动旋转轴转动，旋转轴带动各个旋转混合杆转动混合物料，微生物发酵产生的气体集中在各个独立发酵腔内部的顶部，当独立发酵腔内部压力值达到一定程度，压力传感器将信号传递到总控装置，总控装置分析数据后通过电开关控制发酵隔板上的电磁控制阀打开，高压气体瞬间通过各个弧形喷射头上的喷气通孔喷射而出，喷射的气体从底部分散出去，在弧形喷射头辐射范围内搅动物料，于此同时旋转混合杆搅动的物料在活动的时候经过不同的弧形喷射头的上方会经受不同方向冲击力的冲击充分混合，此时破结块斗簧也会抖动并且通过抖动刀片破除可能存在的结块，破结块斗簧充分的局部抖动将物料进混合。

（三）有益效果

（1）本发明通过设置自喷气混合机构，可以有效的聚集发酵产生的气体，利用气体压力产生喷射的作用，并通过特殊的气体阴道结构对混合物进行由下而上的大范围的喷射冲击，既可以促进混合物的充分混合，也可以节约混合时间，提高工作效率，更加可以减少搅拌结构的耗材和工作时的能耗。

（2）本发明通过设置弹性混合机构，配合着自喷气混合机构，可以对混合物中的结块进行破结块，并且可以不规则的抖动所搅拌的混合物，避免因轴向搅拌而产生的惯性导致混合效率降低的情况发生，极大的提高了工作效率。

（3）本发明通过设置多个发酵隔板，可以将混合物进行分层发酵，一方面方便集中利用发酵产生的气体，另一方面可以减少独立空间内混合物的总量，降低混合物混合的阻力，提高混合效率，加快发酵进程。

（4）本发明根据现有的微生物发酵过程中存在的低效率高能耗的问题，设计出可以借助废气喷射物料辅助物料的混合和发酵，适用于大面积大量的微生物发酵使用，从而有效的解决了一般的微生物发酵装置难以对大范围的混合物进行充分的混合，需要混合的时间较长，且搅拌结构占据大量有限空间，混合过程中电能能耗较高，在一定程度上影响了工作效率的问题。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明发酵罐体结构剖视图。

图3为本发明旋转混合杆结构侧视图。

图4为本发明发酵隔板结构俯视图。

其中，1发酵罐体、2支撑腿、3自喷气混合机构、31发酵隔板、32喷气口、33总控装置、34电磁控制阀、35压力传感器、36独立发酵腔、37弧形喷射头、38喷气通孔、39电开关、310输料管、311出气管、312电磁出气阀、313出料口、314压力出料管、315密封阀、4弹性混合机构、41电机、42旋转轴、43旋转混合杆、44破结块斗簧、45强力支撑弹簧、46抖动刀片。

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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。

如图1-4所示，本发明实施例提供一种分层压差喷射式微生物发酵装置，包括用于进行微生物发酵的发酵罐体1、用于支撑发酵罐体1的支撑腿2、用于控制发酵气体进行喷射混合的自喷气混合机构3和用于混合搅拌发酵物的弹性混合机构4，发酵罐体1的底部固定连接有支撑腿2，自喷气混合机构3和弹性混合机构4均设置在发酵罐体1上。

自喷气混合机构3包括若干个发酵隔板31、若干个喷气口32、总控装置33、电磁控制阀34和压力传感器35，发酵罐体1的内壁固定连接有若干个发酵隔板31，若干个发酵隔板31将发酵罐体1的内部空间分割成若干个独立的独立发酵腔36，每一个发酵隔板31的表面均开设有若干个喷气口32，每一个喷气口32的上下两端分别与相邻的两个独立发酵腔36的内部连通，每一个喷气口32的上端均固定连接有一个弧形喷射头37，每一个弧形喷射头37的表面均开设有若干个喷气通孔38，同一个弧形喷射头37上的若干个喷气通孔38中有一个喷气通孔38喷射方向垂直向上，且这个喷气通孔38位于该弧形喷射头37的正中位置，同一个弧形喷射头37上的若干个喷气通孔38中除去中心的喷气通孔38，其余喷气通孔38的喷射方向均呈逆时针或者顺时针方向倾斜，相邻两个弧形喷射头37上的不位于中心的喷气通孔38的喷射方向相反，总控装置33固定安装在发酵罐体1上，每一个喷气口32的内部均固定安装有一个电磁控制阀34，每一个独立发酵腔36的内壁上均固定安装有一个压力传感器35，压力传感器35的输出端通过信号线与总控装置33的输入端信号线连接，总控装置33上安装有若干个分别控制不同发酵隔板31上的电磁控制阀34的电开关39，压力传感器35的输出端与电开关39的输入端电连接，电开关39的输出端与电磁传感器的输入端电连接，发酵罐体1的表面套接有若干个与独立发酵腔36一一对应的输料管310，发酵罐体1的顶部套接有出气管311，出气管311的内部固定安装有电磁出气阀312，总控装置33上设置有与电磁出气阀312相适配的电开关39，该电开关39的输出端与电磁出气阀312的输入端电连接，每一个独立发酵腔36的内壁上均开设有一个出料口313，出料口313的内壁套接有压力出料管314，每一个输料管310的内部和每一个压力出料管314的内部均固定安装有一个密封阀315。

弹性混合机构4包括电机41、旋转轴42、和若干个旋转混合杆43，电机41固定安装在发酵罐体1的底部，电机41的输出轴通过联轴器固定连接有旋转轴42，旋转轴42的一端贯穿发酵罐体1的底部和各个发酵隔板31并延伸至最上方的独立发酵腔36的内部，每一个发酵隔板31上均设置有一个密封轴承，旋转轴42的表面与各个密封轴承的内圈固定连接，旋转轴42的表面固定连接有若干组旋转混合杆43，每一个独立发酵腔36的内部均设置有一组旋转混合杆43，每一组旋转混合杆43的数量均为三个，每一个旋转混合杆43的表面均呈倾斜状，每一个独立发酵腔36内部的选混合杆的水平高度均不相同，每一个独立发酵腔36内部的三个选混合杆在圆周方向上错位分布，每一个旋转混合杆43的表面均套接有一个破结块斗簧44，破结块斗簧44的内壁固定连接有若干个强力支撑弹簧45，强力支撑弹簧45远离破结块斗簧44的一端与旋转混合杆43的表面固定连接，破结块斗簧44的表面固定连接有若干个抖动刀片46，抖动刀片46的表面呈弧形状。

本发明的工作方法，连接电源，将物料和微生物通过各个输料管310输入到各个独立发酵腔36内部，然后关闭各个密封阀315，启动电机41，电机41带动旋转轴42转动，旋转轴42带动各个旋转混合杆43转动混合物料，微生物发酵产生的气体集中在各个独立发酵腔36内部的顶部，当独立发酵腔36内部压力值达到一定程度，压力传感器35将信号传递到总控装置33，总控装置33分析数据后通过电开关39控制发酵隔板31上的电磁控制阀34打开，高压气体瞬间通过各个弧形喷射头37上的喷气通孔38喷射而出，喷射的气体从底部分散出去，在弧形喷射头37辐射范围内搅动物料，于此同时旋转混合杆43搅动的物料在活动的时候经过不同的弧形喷射头37的上方会经受不同方向冲击力的冲击充分混合，此时破结块斗簧44也会抖动并且通过抖动刀片46破除可能存在的结块，破结块斗簧44充分的局部抖动将物料进混合。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (8)

1.一种分层压差喷射式微生物发酵装置，包括用于进行微生物发酵的发酵罐体（1）、用于支撑发酵罐体（1）的支撑腿（2）、用于控制发酵气体进行喷射混合的自喷气混合机构（3）和用于混合搅拌发酵物的弹性混合机构（4），其特征在于：所述发酵罐体（1）的底部固定连接有支撑腿（2），所述自喷气混合机构（3）和弹性混合机构（4）均设置在发酵罐体（1）上。

2.根据权利要求1所述的一种分层压差喷射式微生物发酵装置，其特征在于：所述自喷气混合机构（3）包括若干个发酵隔板（31）、若干个喷气口（32）、总控装置（33）、电磁控制阀（34）和压力传感器（35），所述发酵罐体（1）的内壁固定连接有若干个发酵隔板（31），若干个发酵隔板（31）将发酵罐体（1）的内部空间分割成若干个独立的独立发酵腔（36），每一个所述发酵隔板（31）的表面均开设有若干个喷气口（32），每一个喷气口（32）的上下两端分别与相邻的两个独立发酵腔（36）的内部连通，每一个所述喷气口（32）的上端均固定连接有一个弧形喷射头（37），每一个所述弧形喷射头（37）的表面均开设有若干个喷气通孔（38）。

3.根据权利要求2所述的一种分层压差喷射式微生物发酵装置，其特征在于：同一个所述弧形喷射头（37）上的若干个喷气通孔（38）中有一个喷气通孔（38）喷射方向垂直向上，且这个喷气通孔（38）位于该弧形喷射头（37）的正中位置，同一个所述弧形喷射头（37）上的若干个喷气通孔（38）中除去中心的喷气通孔（38），其余喷气通孔（38）的喷射方向均呈逆时针或者顺时针方向倾斜，相邻两个弧形喷射头（37）上的不位于中心的喷气通孔（38）的喷射方向相反。

4.根据权利要求2所述的一种分层压差喷射式微生物发酵装置，其特征在于：所述总控装置（33）固定安装在发酵罐体（1）上，每一个所述喷气口（32）的内部均固定安装有一个电磁控制阀（34），每一个所述独立发酵腔（36）的内壁上均固定安装有一个压力传感器（35），所述压力传感器（35）的输出端通过信号线与总控装置（33）的输入端信号线连接，所述总控装置（33）上安装有若干个分别控制不同发酵隔板（31）上的电磁控制阀（34）的电开关（39），所述压力传感器（35）的输出端与电开关（39）的输入端电连接，所述电开关（39）的输出端与电磁传感器的输入端电连接。

5.根据权利要求4所述的一种分层压差喷射式微生物发酵装置，其特征在于：所述发酵罐体（1）的表面套接有若干个与独立发酵腔（36）一一对应的输料管（310），所述发酵罐体（1）的顶部套接有出气管（311），所述出气管（311）的内部固定安装有电磁出气阀（312），所述总控装置（33）上设置有与电磁出气阀（312）相适配的电开关（39），该电开关（39）的输出端与电磁出气阀（312）的输入端电连接，每一个所述独立发酵腔（36）的内壁上均开设有一个出料口（313），所述出料口（313）的内壁套接有压力出料管（314），每一个所述输料管（310）的内部和每一个所述压力出料管（314）的内部均固定安装有一个密封阀（315）。

6.根据权利要求1所述的一种分层压差喷射式微生物发酵装置，其特征在于：所述弹性混合机构（4）包括电机（41）、旋转轴（42）、和若干个旋转混合杆（43），所述电机（41）固定安装在发酵罐体（1）的底部，所述电机（41）的输出轴通过联轴器固定连接有旋转轴（42），所述旋转轴（42）的一端贯穿发酵罐体（1）的底部和各个发酵隔板（31）并延伸至最上方的独立发酵腔（36）的内部，每一个所述发酵隔板（31）上均设置有一个密封轴承，所述旋转轴（42）的表面与各个密封轴承的内圈固定连接，所述旋转轴（42）的表面固定连接有若干组旋转混合杆（43），每一个独立发酵腔（36）的内部均设置有一组旋转混合杆（43）。

7.根据权利要求6所述的一种分层压差喷射式微生物发酵装置，其特征在于：每一组所述旋转混合杆（43）的数量均为三个，每一个所述旋转混合杆（43）的表面均呈倾斜状，每一个独立发酵腔（36）内部的选混合杆的水平高度均不相同，每一个独立发酵腔（36）内部的三个选混合杆在圆周方向上错位分布，每一个所述旋转混合杆（43）的表面均套接有一个破结块斗簧（44），所述破结块斗簧（44）的内壁固定连接有若干个强力支撑弹簧（45），所述强力支撑弹簧（45）远离破结块斗簧（44）的一端与旋转混合杆（43）的表面固定连接，所述破结块斗簧（44）的表面固定连接有若干个抖动刀片（46），所述抖动刀片（46）的表面呈弧形状。

8.一种根据权利要求1-7所述分层压差喷射式微生物发酵装置的工作方法：连接电源，将物料和微生物通过各个输料管（310）输入到各个独立发酵腔（36）内部，然后关闭各个密封阀（315），启动电机（41），电机（41）带动旋转轴（42）转动，旋转轴（42）带动各个旋转混合杆（43）转动混合物料，微生物发酵产生的气体集中在各个独立发酵腔（36）内部的顶部，当独立发酵腔（36）内部压力值达到一定程度，压力传感器（35）将信号传递到总控装置（33），总控装置（33）分析数据后通过电开关（39）控制发酵隔板（31）上的电磁控制阀（34）打开，高压气体瞬间通过各个弧形喷射头（37）上的喷气通孔（38）喷射而出，喷射的气体从底部分散出去，在弧形喷射头（37）辐射范围内搅动物料，于此同时旋转混合杆（43）搅动的物料在活动的时候经过不同的弧形喷射头（37）的上方会经受不同方向冲击力的冲击充分混合，此时破结块斗簧（44）也会抖动并且通过抖动刀片（46）破除可能存在的结块，破结块斗簧（44）充分的局部抖动将物料进混合。

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