CN117286011A - 一种连续进气微生物发酵装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种连续进气微生物发酵装置，属于微生物发酵技术领域。该装置包括发酵罐、传动装置、支撑装置和进气装置，所述发酵罐内包括均匀布设的导气管，导气管壁上有气孔。所述进气装置包括增压罐、联动杆、压板、竖杆、与凸轮顶部配合的升降板和输气管，所述传动装置包括传动杆、皮带传动装置和凸轮，传动杆通过皮带传动装置带动发酵罐进行往复转动，同时带动凸轮进行往复转动，以实现增压罐中气体的连续同步增压。该发明通过传动装置和增压装置的配合，连续的为微生物所需要的气体进行供给，能够加快微生物发酵的效率，且有效的避免了导气管口的堵塞。

Description

一种连续进气微生物发酵装置

技术领域

本发明涉及微生物发酵技术领域，具体为一种连续进气微生物发酵装置。

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。微生物发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。其中如何向发酵罐中注入微生物所需氧气是一个难题，微生物在经行有氧发酵时，设备中的氧气与微生物的表面发生反应，但是较深处的微生物被顶部的微生物包裹，无法接触到氧气不能进行反应，反应不充分会导致微生物发酵不均匀，抑制细菌生长。

例如中国专利文献CN 218778934 U公开了一种微生物发酵罐进气装置，该装置包括包括发酵罐体，所述发酵罐体的外沿固定设有支架，所述发酵罐体的外沿固定设有压力方管，所述压力方管的顶部固定设有单向阀，所述发酵罐体的内壁固定设有环形管，所述的环形管外沿开设有出气槽，所述压力方管的底部固定设有压力连接管，该微生物发酵罐进气装置，通过在发酵罐体的内壁安装环形管，再使六个出气槽贯穿环形管，气体在加压器内加压后通过压力连接管进入压力方管，气压将单向阀打开，使气体进入穿环形管从出气槽排入发酵罐体内，三个环形管个六个出气槽的排列使得气体可以更充分的与微生物发生反应。

例如中国专利文献CN 115786082 A公开了一种微生物发酵罐及发酵工艺，该工艺包括发酵罐本体和安装于发酵罐本体下端面的底座，所述发酵罐本体内部开设有真空腔，所述发酵罐本体上端面安装有盖板。本发明中，该装置通过可升降移动的托架自动上料，无需人工手动上下料，在物料发酵的过程中，通过电机一能够带动着转管与横杆转动，使得两组呈不同角度安装的搅拌桨，可以快速均匀的对物料进行混合，同时转管外接的气源，能够将有氧送入横管内，横管与转管可同时转动，能够对发酵物内均匀的送入有氧，便于微生物对物料充分好氧发酵分解，且气泵可以加快发酵罐本体内物料水分蒸发，从而减小物料体积达到物料减量化、稳定化目的，发酵过程全自动化操作，使得发酵效率提高，发酵物的品质可控。

例如中国专利文献CN 114958556 A公开了一种微生物发酵罐微生物繁殖装置，该装置涉及微生物繁殖技术领域，包括微生物发酵罐体，所述微生物发酵罐体的正面固定安装有控制器主体，所述微生物发酵罐体的左侧固定安装有氧气发生器，所述微生物发酵罐体的右侧固定安装有蒸汽发生器。本发明通过控制驱动电机工作，可带动提升桨旋转，由空心筒对微生物发酵罐体内腔底部的物料进行抽取，使物料通过空心筒的顶部喷出，形成循环，循环的过程中，物料会通过充氧板的内部移动，控制氧气发生器工作，通过进氧弯管和分流腔的内腔向气流槽内输送氧气，氧气随之通过充氧喷嘴处喷出，融入物料的内部，即实现均匀充氧的功能，增加微生物繁殖的效率，降低操作者的体力消耗，提升本装置的可靠性。

但是中国专利文献CN 218778934 U只提供了输入气体的方式，只依靠气体在发酵罐在自由扩散，无法让氧气均匀的扩散至整个发酵罐。中国专利文献CN 115786082 A和中国专利文献CN 114958556 A在增压注气的基础上通过扇叶与真空管让菌液在发酵罐中循环流动，但是结构复杂，需要电机与压缩机等设备协同工作，不利于在实际生产中应用。

发明内容

为解决发酵罐均匀充气问题，本发明采用将导管直接伸入微生物培养基内的方案，但是导管伸入其内，使得导气管的出气口容易被堵塞，造成输气无法正常进行。为此利用进气装置为发酵罐连续高效输气。其次，通过发酵罐的往复转动，注入的气体可以均匀的在发酵罐中扩散。最后，本发明只通过一个电机就完成气体连续注入和发酵罐搅拌的工作，结构简单，有利于在实际施工现场中应用。

为实现以上目的，本发明提供了一种连续进气微生物发酵装置，包括发酵罐、传动装置、支撑装置和进气装置，所述传动装置包括一个与伺服电机输出轴连接的传动杆、上皮带轮、下皮带轮、皮带和凸轮，所述传动杆依次与下皮带轮、凸轮连接，即传动杆通过下皮带轮和皮带带动上皮带轮进行往复转动、并同时带动凸轮进行往复转动；所述支撑装置包括两个相同的支撑架，所述支撑架呈倒V字型，且在其顶部中心位置装有支撑圆盘，在支撑圆盘的中心位置装有轴承；

所述发酵罐为一轴线与水平线平行的圆筒状罐体，在该发酵罐两个端面的中心位置分别装有一个连杆，两个连杆分别穿过一个支撑圆盘的轴承并与轴承固接在一起，且其中的一个连杆穿过支撑圆盘的轴承后还与上皮带轮相连接，即通过连杆与支撑圆盘的连接将发酵罐平稳的放置在两个支撑架上，且通过连杆与上皮带轮的连接实现发酵罐的往复转动，其中，发酵罐、连杆、上皮带轮和支撑圆盘同轴；

沿着穿过发酵罐轴线的水平面将所述发酵罐分为上半罐和下半罐，在上半罐顶部的罐壁上开有进料口和排气孔，在下半罐底部的罐壁上均匀开有N个通孔和一个出料口，N个导气管的一段从发酵罐内部分别通过通孔与发酵罐外部的输气管相通，N个导气管焊接在通孔处，在导气管的管壁上均匀布设有多个气孔；

所述进气装置包括内部装有活塞的增压罐、联动杆、压板、竖杆、升降板和弹簧，记活塞下部的内腔为增压室；所述联动杆的一端连接在活塞顶部的中心位置，另一端穿过增压罐顶部固接在压板的中心位置上，在增压罐的顶部和压板之间均匀布设有弹簧，所述压板的一端与竖杆的顶端铰接，所述竖杆的底端与升降板的一端铰接，所述升降板与凸轮的顶部铰接，并随着凸轮的往复运动而上下运动：

所述增压室与一个气压阀相通，气压阀与输气管相通，输气管与N个导气管相通。

优选地，所述增压罐通过一段输气管道与储气罐相通，在该管道上装有一个控制阀。

优选地，所述增压室与压力阀通处、压力阀与输气管相通处、所述输气管与N个导气管相通处均装有密封圈，以保证气体输送过程中的封闭性和发酵罐工作时的封闭性。

优选地，所述发酵罐处于工作状态时，进料口和出料口均用堵头进行封闭，且在两个堵头处均装有密封圈。

优选地，所述发酵罐处于工作状态时，排气孔为单向排气孔，以保证气体只能从发酵罐内部向发酵罐外部流动。

优选地，所述进气装置处于工作状态是，压力阀会将多余气体排出，以保证装置内部气压不高于2倍标准大气压。

优选地，记所述发酵罐的内直径为D，导气管的长度为d，d＝1/2D～4/5D。

优选地，所述气压阀会将装置内多余气体排出，保证装置内气压不超过2倍标准大气压。

优选地，所述凸轮的上部还有一个开孔，该开孔用于与升降板进行铰接。

与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明通过传动装置和进气装置的配合，使得发酵罐在进行工作时能够进行来回转动，同时通过凸轮转动带动活塞进行上下移动，从而能够将储气罐内微生物发酵所需要的气体能够打入输气管内，使得气体从导气管排出，为微生物所需要的气体进行供给，通过发酵罐的转动以及进气的配合能够加快微生物发酵的效率。

(2)本发明通过凸轮快速转动带动活塞板进行快速上下移动，能够持续对气体进行增压，使得气体能快速从出气口排出，有效的避免了导气管上气孔的堵塞。

(3)本发明只通过一个电机就完成气体输送和发酵罐搅拌的工作，结构简单可靠，有利于在实际施工现场中应用。

附图说明

图1为本发明实施例中的总体结构示意图；

图2为本发明实施例中发酵罐的结构示意图；

图3为本发明实施例中增压罐的结构示意图；

图4为本发明实施例中发酵罐、转动杆和第二皮带轮的结构示意图；

图5为本发明实施例中凸轮的结构图。

图中：1、排气孔；2、发酵罐；3、支撑架；4、支撑圆盘；5、连杆；6、进料口；7、输气管；8、压力阀；9、导气管；10、气孔；11、第一皮带轮；12、伺服电机；13、传动杆；14、第二皮带轮；15、皮带；16、储气罐；17、增压罐；18、增压室；19、出料口；20、活塞；21、联动杆；22、压板；23、竖杆；24、升降板；25、凸轮；26、弹簧；27、控制阀；28、液位计。

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。

图1为本发明实施例中的总体结构示意图，图2为本发明实施例中发酵罐的结构示意图，图3为本发明实施例中增压罐的结构示意图，图4为本发明实施例中发酵罐、转动杆和第二皮带轮的结构示意图，图5为凸轮25的结构示意图，由图1-图5可见，本发明一种连续进气微生物发酵装置包括发酵罐2、传动装置、支撑装置和进气装置。所述传动装置包括一个与伺服电机12输出轴连接的传动杆13、上皮带轮11、下皮带轮14、皮带5和凸轮25，所述传动杆13依次与下皮带轮14、凸轮25连接，即传动杆13通过下皮带轮14和皮带5带动上皮带轮11进行往复转动、并同时带动凸轮25进行往复转动。所述支撑装置包括两个相同的支撑架3，所述支撑架3呈倒V字型，且在其顶部中心位置装有支撑圆盘4，在支撑圆盘4的中心位置装有轴承。

所述发酵罐2为一轴线与水平线平行的圆筒状罐体，在该发酵罐2两个端面的中心位置分别装有一个连杆5，两个连杆5分别穿过一个支撑圆盘4的轴承并与轴承固接在一起，且其中的一个连杆5穿过支撑圆盘4的轴承后还与上皮带轮11相连接，即通过连杆5与支撑圆盘4的连接将发酵罐2平稳的放置在两个支撑架3上，且通过连杆5与上皮带轮11的连接实现发酵罐2的往复转动，其中，发酵罐2、连杆5、上皮带轮11和支撑圆盘4同轴。

沿着穿过发酵罐2轴线的水平面将所述发酵罐2分为上半罐和下半罐，在上半罐顶部的罐壁上开有进料口6和排气孔1，在下半罐底部的罐壁上均匀开有N个通孔和一个出料口19，N个导气管9的一段从发酵罐内部分别通过通孔与发酵罐外部的输气管7相通，N个导气管9焊接在通孔处，在导气管的管壁上均匀布设有多个气孔10；

所述进气装置包括内部装有活塞20的增压罐17、联动杆21、压板22、竖杆23、升降板24和弹簧26，记活塞20下部的内腔为增压室18。所述联动杆21的一端连接在活塞20顶部的中心位置，另一端穿过增压罐17顶部固接在压板22的中心位置上，在增压罐17的顶部和压板22之间均匀布设有弹簧26，所述压板22的一端与竖杆23的顶端铰接，所述竖杆23的底端与升降板24的一端铰接，所述升降板与凸轮的顶部铰接，并随着凸轮的往复运动而上下运动。

所述增压室18通过一个压力阀8与一个输气管7相通，输气管7与N个导气管9相通。

在本实施例中，所述增压罐17通过一段输气管道与储气罐16相通，在该管道上装有一个控制阀27。

在本实施例中，所述增压室18与压力阀8相通处、压力阀8与输气管7相通处、所述输气管7与N个导气管9相通处均装有密封圈，以保证气体输送过程中的封闭性和发酵罐2工作时的封闭性。

在本实施例中，所述发酵罐2处于工作状态时，进料口6和出料口19均用堵头进行封闭，且在两个堵头处均装有密封圈。

在本实施例中，所述发酵罐2处于工作状态时，排气孔1为单向排气孔，气体只能从发酵罐2内部流向发酵罐2外部。

在本实施例中，记所述发酵罐2的内直径为D，导气管9的长度为d，d＝1/2D～4/5D。具体的，D＝2米，d＝1.7米。

在本实施例中，所述压力阀8处于工作状态时，会将多余气体排出，以保证装置内部气压小于2倍标准大气压。

在本实施例中，所述凸轮25的上部还有一个开孔，该开孔用于与升降板24进行铰接。

在本实施例中，连续进气微生物发酵装置的使用如下：

将微生物培养基接种菌苗后，通过进料口28放入发酵罐2内，通过液位计28观察发酵罐2内培养基的液面高度H，H＝1/2D～4/5D。具体的，D＝2米，d＝1.7米；

启动伺服电机12，伺服电机12带动传动杆13转动，传动杆13带动第二皮带轮14进行转动，第二皮带轮14通过皮带15带动第一皮带轮11进行转动，第一皮带轮11通过连杆5带动发酵罐2进行往复转动；

同时，传动杆13带动凸轮25进行往复转动，从而带动使得升降板24进行上下移动、带动压板22进行上下移动、竖杆上下移动，并带动活塞20进行上下移动，使得储气罐16里的气体进入增压罐17内，然后通过输气管7输入到发酵罐2内。

Claims (8)

1.一种连续进气微生物发酵装置，其特征在于，包括发酵罐(2)、传动装置、支撑装置和进气装置，所述传动装置包括一个与伺服电机(12)输出轴连接的传动杆(13)、上皮带轮(11)、下皮带轮(14)、皮带(5)和凸轮(25)，所述传动杆(13)依次与下皮带轮(14)、凸轮(25)连接，即传动杆(13)通过下皮带轮(14)和皮带(5)带动上皮带轮(11)进行往复转动、并同时带动凸轮(25)进行往复转动；所述支撑装置包括两个相同的支撑架(3)，所述支撑架(3)呈倒V字型，且在其顶部中心位置装有支撑圆盘(4)，在支撑圆盘(4)的中心位置装有轴承；

所述发酵罐(2)为一轴线与水平线平行的圆筒状罐体，在该发酵罐(2)正面装有一个液位计(28)，在该发酵罐(2)两个端面的中心位置分别装有一个连杆(5)，两个连杆(5)分别穿过一个支撑圆盘(4)的轴承并与轴承固接在一起，且其中的一个连杆(5)穿过支撑圆盘(4)的轴承后还与上皮带轮(11)相连接，即通过连杆(5)与支撑圆盘(4)的连接将发酵罐(2)平稳的放置在两个支撑架(3)上，且通过连杆(5)与上皮带轮(11)的连接实现发酵罐(2)的往复转动，其中，发酵罐(2)、连杆(5)、上皮带轮(11)和支撑圆盘(4)同轴；

沿着穿过发酵罐轴线的水平面将所述发酵罐分为上半罐和下半罐，在上半罐顶部的罐壁上开有进料口和排气孔，在下半罐底部的罐壁上均匀开有N个通孔和一个出料口(19)，N个导气管(9)的一段从发酵罐内部分别通过通孔与发酵罐外部的输气管(7)相通，N个导气管(9)焊接在通孔处，在导气管(9)的管壁上均匀布设有多个气孔(10)；

所述进气装置包括内部装有活塞(20)的增压罐(17)、联动杆(21)、压板(22)、竖杆(23)、升降板(24)和弹簧(26)，记活塞(20)下部的内腔为增压室(18)；所述联动杆(21)的一端连接在活塞(20)顶部的中心位置，另一端穿过增压罐(17)顶部固接在压板(22)的中心位置上，在增压罐(17)的顶部和压板(22)之间均匀布设有弹簧(26)，所述压板(22)的一端与竖杆(23)的顶端铰接，所述竖杆(23)的底端与升降板(24)的一端铰接，所述升降板(24)与凸轮(25)的顶部铰接，并随着凸轮(25)的往复运动而上下运动：

所述增压室(18)与一个气压阀(8)相通，气压阀(8)与一个输气管(7)相通，输气管(7)与N个导气管(9)相通。

2.根据权利要求1所述的一种连续进气微生物发酵装置，其特征在于，所述增压罐(17)通过一段输气管道与储气罐(16)相通，在该管道上装有一个控制阀(27)。

3.根据权利要求1所述的一种连续进气微生物发酵装置，其特征在于，所述增压室(18)与气压阀(8)相通处、所述气压阀(8)与输气管(7)相通处、所述输气管(7)与N个软管(8)相通处、所述软管(8)与发酵罐(2)的通孔相通处均装有密封圈，以保证气体输送过程中的封闭性和发酵罐(2)工作时的封闭性。

4.根据权利要求1所述的一种连续进气微生物发酵装置，其特征在于，所述发酵罐(2)处于工作状态时，进料口(6)和出料口(19)均用堵头进行封闭，且在两个堵头处均装有密封圈。

5.根据权利要求1所述的一种连续进气微生物发酵装置，其特征在于，所述发酵罐(2)处于工作状态时，排气孔(1)为单向排气孔，以保证气体只能从发酵罐(2)内部向发酵罐(2)外部流动。

6.根据权利要求1所述的一种连续进气微生物发酵装置，其特征在于记所述发酵罐(2)的内直径为D，导气管(9)的长度为d，d＝1/2D～4/5D。

7.根据权利要求1所述的一种连续进气微生物发酵装置，其特征在于所述气压阀(8)会将装置内多余气体排出，保证装置内气压不超过2倍标准大气压。

8.根据权利要求1所述的一种连续进气微生物发酵装置，其特征在于所述凸轮25的上部还有一个开孔，该开孔用于与升降板24进行铰接。