CN115895834A - 一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置及方法，涉及微生物发酵技术领域；而本发明包括配料罐，配料罐的内部设有制备罐，配料罐的上端固定安装有进料管，配料罐的内壁固定安装有下料斗，制备罐的底端固定安装有出料管，出料管贯穿配料罐并和配料罐的底端固定连接；通过驱动制备罐转动，并使搅拌杆和制备罐同步反向转动，制备罐转动的同时使制备罐内的发酵用多种原料混合均匀，搅拌杆通过固定套使机架板和搅拌扇叶转动，搅拌扇叶转动的同时对制备罐内的发酵用多种原料进行搅拌，从而方便的实现了发酵用原料的混合及搅拌，进而有效的提高了制备发酵用混合液的便捷性，以及有效的提高了制备发酵用混合液的效率。

Description

一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置及方法

技术领域

本发明涉及微生物发酵技术领域，具体为一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置及方法。

背景技术

发酵培养基：供菌种生长、繁殖和合成产物之用，它既要使种子接种后能迅速生长，达到一定的菌丝浓度，又要使长好的菌体能迅速合成需产物。因此，要求发酵培养基的组成应丰富、完全，碳、氮源要注意速效和迟效的互相搭配，少用速效营养，多加迟效营养；还要考虑适当的碳氮比，加缓冲剂稳定pH值；并且还要有菌体生长所需的生长因子和产物合成所需要的元素、前体和促进剂等。除有菌体生长所必需的元素和化合物外，还要有产物所需的特定元素、前体和促进剂等。但若因生长和生物合成产物需要的总的碳源、氮源、磷源等的浓度太高，或生长和合成两阶段各需的最佳条件要求不同时，则可考虑培养基用分批补料来加以满足。现有技术中的合成培养基发酵装置存在以下问题：

1、目前，现有技术中的合成培养基发酵装置大多不便对结晶状的碳酸氢铵进行粉碎，当后续制备发酵用的混合液时，结晶状的碳酸氢铵的溶解速度较慢，从而导致制备发酵用的混合液的效率较为低下；

2、现有技术中的合成培养基发酵装置在制备发酵用的混合液时，通常直接通过搅拌来实现混合液的制备，由于不便使混合液混合均匀，从而导致混合液的混合较为不便捷，针对上述问题，发明人提出一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置及方法用于解决上述问题。

发明内容

为了解决不便对结晶状的碳酸氢铵进行粉碎以及不便使混合液混合均匀的问题；本发明的目的在于提供一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，包括配料罐，所述配料罐的内部设有制备罐，所述配料罐的上端固定安装有进料管，所述配料罐的内壁固定安装有下料斗，所述制备罐的底端固定安装有出料管，所述出料管贯穿配料罐并和配料罐的底端固定连接，所述配料罐的底端固定安装有均匀分布的支撑腿，所述配料罐的外壁固定安装有第一观察窗，所述制备罐的外壁固定安装有第二观察窗，所述配料罐的内部设有粉碎机构，所述配料罐的内部设有用于制备罐的混料机构，所述制备罐的内部设有搅拌机构。

优选地，所述粉碎机构包括有两个第一转动杆，两个所述第一转动杆贯穿配料罐并和配料罐转动连接，两个所述第一转动杆的外壁均固定安装有粉碎辊，两个所述第一转动杆的一端均固定安装有传动齿轮，两个所述传动齿轮相互啮合，所述配料罐的外壁固定设有第一电机，所述第一电机的驱动输出端和一个第一转动杆的一端固定连接，所述第一电机的外壁固定安装有第一固定块，所述第一固定块的一侧和配料罐的外壁固定连接。

优选地，所述混料机构包括有圆形滑轨，所述圆形滑轨和配料罐的内壁固定连接，所述圆形滑轨的内壁滑动安装有两个弧形滑块，两个所述弧形滑块的相对侧均固定安装有连接杆，两个所述连接杆远离弧形滑块的一端和制备罐的外壁固定连接，两个所述弧形滑块的上表面固定安装有圆形齿盘，所述配料罐的外壁转动安装有第二转动杆，所述第二转动杆的一端固定安装有驱动齿轮，所述驱动齿轮和圆形齿盘啮合连接，所述配料罐的外壁固定设有第二电机，所述第二电机的驱动输出端和第二转动杆的一端固定连接，所述第二电机的外壁固定安装有第二固定块，所述第二固定块的一侧和配料罐的外壁固定连接。

优选地，所述搅拌机构包括有搅拌杆，所述搅拌杆的一端固定安装有固定套，所述固定套的外壁固定安装有均匀分布的机架板，所述机架板的表面固定安装有均匀分布的搅拌扇叶，所述搅拌杆的一端固定安装有第一锥齿轮，所述配料罐的外壁转动安装有传动杆，所述传动杆的一端固定安装有第二锥齿轮，所述第二锥齿轮和第一锥齿轮啮合连接，所述第二转动杆的一端和传动杆的一端均固定安装有同步轮，两个所述同步轮之间传动连接有同步带。

优选地，所述配料罐的内壁固定安装有支撑杆，所述支撑杆的一端固定安装有转动套，所述搅拌杆贯穿转动套并和转动套转动连接。

一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵方法，包括以下步骤：

S1、结晶状碳酸氢铵的粉碎

通过将发酵用的结晶状碳酸氢铵通过进料管添加至配料罐的内部，被添加的结晶状碳酸氢铵掉落在两个粉碎辊的上表面，同时驱动两个粉碎辊同步反向转动，两个粉碎辊将结晶状的碳酸氢铵粉碎，并使粉碎的碳酸氢铵掉落在下料斗的内部；

S2、发酵用原料的混合

通过使第二转动杆转动，第二转动杆使驱动齿轮转动，驱动齿轮驱动圆形齿盘转动，圆形齿盘使弧形滑块沿着圆形滑轨轴心为圆心滑动，弧形滑块通过连接杆使制备罐以圆形滑轨的轴心为圆心转动，制备罐转动的同时使制备罐内的发酵用多种原料混合均匀；

S3、发酵用原料的搅拌

通过驱动搅拌杆转动，搅拌杆通过固定套使机架板和搅拌扇叶转动，搅拌扇叶转动的同时对制备罐内的发酵用多种原料进行搅拌。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1、通过将发酵用的结晶状碳酸氢铵通过进料管添加至配料罐的内部，被添加的结晶状碳酸氢铵掉落在两个粉碎辊的上表面，同时驱动两个粉碎辊同步反向转动，两个粉碎辊将结晶状的碳酸氢铵粉碎，并使粉碎的碳酸氢铵掉落在下料斗的内部，再经下料斗掉落至制备罐的内部，从而方便的实现了结晶状碳酸氢铵的粉碎，进而有效的提高了后续碳酸氢铵的溶解速度，同时有效的提高了发酵用混合液的制备效率；

2、通过驱动制备罐转动，并使搅拌杆和制备罐同步反向转动，制备罐转动的同时使制备罐内的发酵用多种原料混合均匀，搅拌杆通过固定套使机架板和搅拌扇叶转动，搅拌扇叶转动的同时对制备罐内的发酵用多种原料进行搅拌，从而方便的实现了发酵用原料的混合及搅拌，进而有效的提高了制备发酵用混合液的便捷性，以及有效的提高了制备发酵用混合液的效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明配料罐的外部结构示意图。

图2为本发明配料罐的剖切结构示意图。

图3为本发明图2中的A部放大示意图。

图4为本发明制备罐的剖切结构示意图。

图5为本发明图4中的B部放大示意图。

图6为本发明图4中的C部放大示意图。

图7为本发明圆形齿盘与弧形滑块的连接示意图。

图中：1、配料罐；11、制备罐；12、进料管；13、下料斗；14、出料管；15、支撑腿；16、第一观察窗；17、第二观察窗；2、粉碎机构；21、第一转动杆；22、粉碎辊；23、传动齿轮；24、第一电机；25、第一固定块；3、混料机构；31、圆形滑轨；32、弧形滑块；33、连接杆；34、圆形齿盘；35、第二转动杆；36、驱动齿轮；37、第二电机；38、第二固定块；4、搅拌机构；41、搅拌杆；42、支撑杆；43、转动套；44、固定套；45、机架板；46、搅拌扇叶；47、第一锥齿轮；48、传动杆；49、第二锥齿轮；5、同步轮；51、同步带。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，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。

实施例：如图1-7所示，本发明提供了一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，包括配料罐1，配料罐1的内部设有制备罐11，配料罐1的上端固定安装有进料管12，配料罐1的内壁固定安装有下料斗13，制备罐11的底端固定安装有出料管14，出料管14贯穿配料罐1并和配料罐1的底端固定连接，配料罐1的内部设有粉碎机构2，配料罐1的内部设有用于制备罐11的混料机构3，制备罐11的内部设有搅拌机构4。

通过采用上述技术方案，通过设置进料管12和下料斗13，待制备的发酵原料通过进料管12和下料斗13进入制备罐11的内部，通过设置出料管14，制备形成的混合液通过出料管14排出，通过设置粉碎机构2，粉碎机构2便于将颗粒状的碳酸氢铵粉碎，通过设置混料机构3，混料机构3便于实现制备罐11的转动，从而实现发酵用多种原料的混合，通过设置搅拌机构4，搅拌机构4对制备罐11内的多种原料进行搅拌，从而方便的实现发酵用混合液的制备。

配料罐1的底端固定安装有均匀分布的支撑腿15，配料罐1的外壁固定安装有第一观察窗16，制备罐11的外壁固定安装有第二观察窗17。

通过采用上述技术方案，通过设置支撑腿15，支撑腿15提高配料罐1的稳定性，通过设置第一观察窗16和第二观察窗17，第一观察窗16和第二观察窗17便于工作人员观察制备罐11内的发酵用原料的制备情况。

粉碎机构2包括有两个第一转动杆21，两个第一转动杆21贯穿配料罐1并和配料罐1转动连接，两个第一转动杆21的外壁均固定安装有粉碎辊22，两个第一转动杆21的一端均固定安装有传动齿轮23，两个传动齿轮23相互啮合。

通过采用上述技术方案，当发酵用的碳酸氢铵通过进料管12进入配料罐1的内部后，碳酸氢铵与两个粉碎辊22接触，通过驱动一个第一转动杆21转动，一个第一转动杆21通过两个传动齿轮23使另一个第一转动杆21同步反向转动，两个第一转动杆21使两个粉碎辊22同步反向转动，两个粉碎辊22同步反向转动的同时将碳酸氢铵粉碎并使碳酸氢铵落入下料斗13的内部，被粉碎后的碳酸氢铵经下料斗13进入制备罐11的内部。

配料罐1的外壁固定设有第一电机24，第一电机24的驱动输出端和一个第一转动杆21的一端固定连接，第一电机24的外壁固定安装有第一固定块25，第一固定块25的一侧和配料罐1的外壁固定连接。

通过采用上述技术方案，通过设置第一固定块25，第一固定块25对第一电机24进行支撑固定，提高第一电机24的稳定性，通过开启第一电机24，第一电机24的驱动轴使一个第一转动杆21转动。

混料机构3包括有圆形滑轨31，圆形滑轨31和配料罐1的内壁固定连接，圆形滑轨31的内壁滑动安装有两个弧形滑块32，两个弧形滑块32的相对侧均固定安装有连接杆33，两个连接杆33远离弧形滑块32的一端和制备罐11的外壁固定连接，两个弧形滑块32的上表面固定安装有圆形齿盘34。

通过采用上述技术方案，通过驱动圆形齿盘34转动，圆形齿盘34使两个弧形滑块32沿着圆形滑轨31轴心为圆心滑动，两个弧形滑块32通过两个连接杆33使制备罐11以圆形滑轨31的轴心为圆心转动，制备罐11转动的同时使制备罐11内的发酵用多种原料混合均匀。

配料罐1的外壁转动安装有第二转动杆35，第二转动杆35的一端固定安装有驱动齿轮36，驱动齿轮36和圆形齿盘34啮合连接，配料罐1的外壁固定设有第二电机37，第二电机37的驱动输出端和第二转动杆35的一端固定连接，第二电机37的外壁固定安装有第二固定块38，第二固定块38的一侧和配料罐1的外壁固定连接。

通过采用上述技术方案，通过设置第二固定块38，第二固定块38对第二电机37进行支撑固定，提高第二电机37的稳定性，通过开启第二电机37，第二电机37的驱动轴使第二转动杆35转动，第二转动杆35使驱动齿轮36转动，驱动齿轮36驱动圆形齿盘34转动。

搅拌机构4包括有搅拌杆41，搅拌杆41的一端固定安装有固定套44，固定套44的外壁固定安装有均匀分布的机架板45，机架板45的表面固定安装有均匀分布的搅拌扇叶46，搅拌杆41的一端固定安装有第一锥齿轮47。

通过采用上述技术方案，通过驱动第一锥齿轮47转动，第一锥齿轮47使搅拌杆41转动，搅拌杆41通过固定套44使机架板45和搅拌扇叶46转动，搅拌扇叶46对制备罐11内的发酵用多种原料进行搅拌，从而实现发酵用混合液的制备。

配料罐1的外壁转动安装有传动杆48，传动杆48的一端固定安装有第二锥齿轮49，第二锥齿轮49和第一锥齿轮47啮合连接，第二转动杆35的一端和传动杆48的一端均固定安装有同步轮5，两个同步轮5之间传动连接有同步带51。

通过采用上述技术方案，当第二转动杆35转动时，第二转动杆35通过两个同步轮5和同步带51使传动杆48同步同向转动，传动杆48使第二锥齿轮49转动，第二锥齿轮49驱动第一锥齿轮47同步反向转动，从而使搅拌杆41与制备罐11保持同步反向转动状态。

配料罐1的内壁固定安装有支撑杆42，支撑杆42的一端固定安装有转动套43，搅拌杆41贯穿转动套43并和转动套43转动连接。

通过采用上述技术方案，通过设置支撑杆42和转动套43，支撑杆42和转动套43对搅拌杆41进行支撑，提高搅拌杆41的稳定性。

一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵方法，包括以下步骤：

S1、结晶状碳酸氢铵的粉碎

通过将发酵用的结晶状碳酸氢铵通过进料管12添加至配料罐1的内部，被添加的结晶状碳酸氢铵掉落在两个粉碎辊22的上表面，同时驱动两个粉碎辊22同步反向转动，两个粉碎辊22将结晶状的碳酸氢铵粉碎，并使粉碎的碳酸氢铵掉落在下料斗13的内部；

S2、发酵用原料的混合

通过使第二转动杆35转动，第二转动杆35使驱动齿轮36转动，驱动齿轮36驱动圆形齿盘34转动，圆形齿盘34使弧形滑块32沿着圆形滑轨31轴心为圆心滑动，弧形滑块32通过连接杆33使制备罐11以圆形滑轨31的轴心为圆心转动，制备罐11转动的同时使制备罐11内的发酵用多种原料混合均匀；

S3、发酵用原料的搅拌

通过驱动搅拌杆41转动，搅拌杆41通过固定套44使机架板45和搅拌扇叶46转动，搅拌扇叶46转动的同时对制备罐11内的发酵用多种原料进行搅拌。

工作原理：当需要制备发酵用混合液时，工作人员首先将发酵用的结晶状碳酸氢铵通过进料管12添加至配料罐1的内部，被添加的结晶状碳酸氢铵掉落在两个粉碎辊22的上表面；

然后，工作人员开启第一电机24，第一电机24的驱动轴使一个第一转动杆21转动，一个第一转动杆21通过两个相互啮合的传动齿轮23使另一个第一转动杆21同步反向转动，两个第一转动杆21使两个粉碎辊22同步反向转动，两个粉碎辊22同步反向转动的同时将结晶状的碳酸氢铵粉碎，并使粉碎的碳酸氢铵掉落在下料斗13的内部，再经下料斗13掉落至制备罐11的内部，从而方便的实现了结晶状碳酸氢铵的粉碎，进而有效的提高了后续碳酸氢铵的溶解速度，同时有效的提高了发酵用混合液的制备效率；

随着粉碎后的碳酸氢铵掉落在制备罐11的内部后，将发酵用的多种原液通过进料管12添加至制备罐11的内部，并同步开启第二电机37，第二电机37的驱动轴使第二转动杆35转动，第二转动杆35使驱动齿轮36转动，驱动齿轮36转动的同时驱动圆形齿盘34转动，圆形齿盘34使两个弧形滑块32沿着圆形滑轨31轴心为圆心滑动，两个弧形滑块32通过两个连接杆33使制备罐11以圆形滑轨31的轴心为圆心转动，制备罐11转动的同时使制备罐11内的发酵用多种原料混合均匀；

与此同时，第二转动杆35通过两个同步轮5和同步带51使传动杆48同步同向转动，传动杆48使第二锥齿轮49转动，第二锥齿轮49驱动第一锥齿轮47同步反向转动，此时，搅拌杆41与制备罐11保持同步反向转动状态，搅拌杆41通过固定套44使多个机架板45和多个搅拌扇叶46转动，多个搅拌扇叶46转动的同时对制备罐11内的发酵用多种原料进行搅拌，从而方便的实现了发酵用原料的混合及搅拌，进而有效的提高了制备发酵用混合液的便捷性，以及有效的提高了制备发酵用混合液的效率。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，包括配料罐(1)，其特征在于：所述配料罐(1)的内部设有制备罐(11)，所述配料罐(1)的上端固定安装有进料管(12)，所述配料罐(1)的内壁固定安装有下料斗(13)，所述制备罐(11)的底端固定安装有出料管(14)，所述出料管(14)贯穿配料罐(1)并和配料罐(1)的底端固定连接，所述配料罐(1)的内部设有粉碎机构(2)，所述配料罐(1)的内部设有用于制备罐(11)的混料机构(3)，所述制备罐(11)的内部设有搅拌机构(4)。

2.如权利要求1所述的一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，其特征在于，所述配料罐(1)的底端固定安装有均匀分布的支撑腿(15)，所述配料罐(1)的外壁固定安装有第一观察窗(16)，所述制备罐(11)的外壁固定安装有第二观察窗(17)。

3.如权利要求1所述的一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，其特征在于，所述粉碎机构(2)包括有两个第一转动杆(21)，两个所述第一转动杆(21)贯穿配料罐(1)并和配料罐(1)转动连接，两个所述第一转动杆(21)的外壁均固定安装有粉碎辊(22)，两个所述第一转动杆(21)的一端均固定安装有传动齿轮(23)，两个所述传动齿轮(23)相互啮合。

4.如权利要求3所述的一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，其特征在于，所述配料罐(1)的外壁固定设有第一电机(24)，所述第一电机(24)的驱动输出端和一个第一转动杆(21)的一端固定连接，所述第一电机(24)的外壁固定安装有第一固定块(25)，所述第一固定块(25)的一侧和配料罐(1)的外壁固定连接。

5.如权利要求1所述的一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，其特征在于，所述混料机构(3)包括有圆形滑轨(31)，所述圆形滑轨(31)和配料罐(1)的内壁固定连接，所述圆形滑轨(31)的内壁滑动安装有两个弧形滑块(32)，两个所述弧形滑块(32)的相对侧均固定安装有连接杆(33)，两个所述连接杆(33)远离弧形滑块(32)的一端和制备罐(11)的外壁固定连接，两个所述弧形滑块(32)的上表面固定安装有圆形齿盘(34)。

6.如权利要求5所述的一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，其特征在于，所述配料罐(1)的外壁转动安装有第二转动杆(35)，所述第二转动杆(35)的一端固定安装有驱动齿轮(36)，所述驱动齿轮(36)和圆形齿盘(34)啮合连接，所述配料罐(1)的外壁固定设有第二电机(37)，所述第二电机(37)的驱动输出端和第二转动杆(35)的一端固定连接，所述第二电机(37)的外壁固定安装有第二固定块(38)，所述第二固定块(38)的一侧和配料罐(1)的外壁固定连接。

7.如权利要求6所述的一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，其特征在于，所述搅拌机构(4)包括有搅拌杆(41)，所述搅拌杆(41)的一端固定安装有固定套(44)，所述固定套(44)的外壁固定安装有均匀分布的机架板(45)，所述机架板(45)的表面固定安装有均匀分布的搅拌扇叶(46)，所述搅拌杆(41)的一端固定安装有第一锥齿轮(47)。

8.如权利要求7所述的一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，其特征在于，所述配料罐(1)的外壁转动安装有传动杆(48)，所述传动杆(48)的一端固定安装有第二锥齿轮(49)，所述第二锥齿轮(49)和第一锥齿轮(47)啮合连接，所述第二转动杆(35)的一端和传动杆(48)的一端均固定安装有同步轮(5)，两个所述同步轮(5)之间传动连接有同步带(51)。

9.如权利要求7所述的一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵装置，其特征在于，所述配料罐(1)的内壁固定安装有支撑杆(42)，所述支撑杆(42)的一端固定安装有转动套(43)，所述搅拌杆(41)贯穿转动套(43)并和转动套(43)转动连接。

10.一种以碳酸氢铵为无机氮源的合成培养基发酵方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、结晶状碳酸氢铵的粉碎

通过将发酵用的结晶状碳酸氢铵通过进料管(12)添加至配料罐(1)的内部，被添加的结晶状碳酸氢铵掉落在两个粉碎辊(22)的上表面，同时驱动两个粉碎辊(22)同步反向转动，两个粉碎辊(22)将结晶状的碳酸氢铵粉碎，并使粉碎的碳酸氢铵掉落在下料斗(13)的内部；

S2、发酵用原料的混合

通过使第二转动杆(35)转动，第二转动杆(35)使驱动齿轮(36)转动，驱动齿轮(36)驱动圆形齿盘(34)转动，圆形齿盘(34)使弧形滑块(32)沿着圆形滑轨(31)轴心为圆心滑动，弧形滑块(32)通过连接杆(33)使制备罐(11)以圆形滑轨(31)的轴心为圆心转动，制备罐(11)转动的同时使制备罐(11)内的发酵用多种原料混合均匀；

S3、发酵用原料的搅拌

通过驱动搅拌杆(41)转动，搅拌杆(41)通过固定套(44)使机架板(45)和搅拌扇叶(46)转动，搅拌扇叶(46)转动的同时对制备罐(11)内的发酵用多种原料进行搅拌。

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