CN117487640A - 一种农业用γ-聚谷氨酸的制备方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及γ‑聚谷氨酸制备技术领域，且公开了一种农业用γ‑聚谷氨酸的制备方法及装置，包括罐体、旋转杆和罐体内部设置的除泡机构，旋转杆的表面连接有搅拌杆，除泡机构包括滤板，罐体的内壁与滤板的表面均设有螺纹线，罐体内壁与滤板表面螺纹连接。通过滤板和负压管，搅拌杆转动带动滤板同向转动，通过滤板表面与罐体内壁螺纹连接，滤板不断向上升高，将发酵液通过搅拌所产生的泡沫集中过滤，然后通过负压管内部的负压将滤板顶部过滤的泡沫吸出，旋转头旋转使得压辊紧贴滤板的圆周内壁转动，能够对滤板表面没有被吸走的气泡进行压碎，避免旋转杆反向转动滤板下沉时部分气泡始终浮在液体表面，能够进一步清除气泡，避免液体表面少量气泡堆积影响发酵效果。
Description
技术领域
本发明涉及γ-聚谷氨酸制备技术领域，具体为一种农业用γ-聚谷氨酸的制备方法及装置。
背景技术
γ-聚谷氨酸别称纳豆胶，是以左、右旋光性的谷氨酸为单元体，以γ-位上的醯胺键聚合而成同质多肽，是自然界中微生物发酵产生的水溶性多聚氨基酸，其结构为谷氨酸单元通过α-氨基和γ-羧基形成肽键的高分子聚合物，聚谷氨酸是由谷氨酸单体经酰胺键连接而成的均聚氨基酸。它具有环境友好、超强的螯合吸附能力、超高的吸水保湿能力以及良好的生物降解性能，添加聚谷氨酸的增效肥料具有显著的保水、保肥、增产、抗逆和提高作物品质五大应用效果。
在谷氨酸发酵中往往出现这样的现象，发酵前期，耗糖慢、产酸低，糖酸转化率低，OD值增长缓慢，发酵中期耗糖才有所增加，产酸也有所提高。但在发酵后期，菌体活力明显下降，耗糖不产酸，糖酸转化率低，总体发酵产酸水平比正常发酵低，糖酸转化率低，γ-聚谷氨酸在发酵时需要通风和不断搅拌，通风的实质就是供氧并使菌体和培养基充分混合，谷氨酸产生菌为兼性好氧菌,在有氧、无氧的条件下都能生长，只是其代谢产物不同，在谷氨酸发酵过程中,通风必须适度，谷氨酸发酵是好气性发酵。
谷氨酸发酵液在搅拌过程中因通风产生气泡，但泡沫过多会带来一系列问题，泡沫形成泡盖时，代谢产生的气体不能及时排出，妨碍菌体呼吸作用影响菌体的正常代谢，泡沫过多易冲上罐顶，造成染菌。
发明内容
本发明提供了一种农业用γ-聚谷氨酸的制备方法及装置，能够对发酵液体中的气泡进行清除，使得菌体代谢的气体正常排出，避免气泡过多外溢造成染菌，解决了上述背景技术中的问题。
本发明提供如下技术方案：一种农业用γ-聚谷氨酸的制备装置，包括罐体、旋转杆和罐体内部设置的除泡机构，所述旋转杆的表面连接有搅拌杆，所述除泡机构包括滤板，所述罐体的内壁与所述滤板的表面均设有螺纹线，所述罐体内壁与滤板表面螺纹连接，所述滤板的表面通过搅拌杆贯穿，所述罐体的内部连接有固定盘，所述固定盘的内部贯穿有多个负压管，γ-聚谷氨酸发酵是好气性发酵，在发酵时，需要通过电机驱动旋转杆与旋转杆表面的搅拌杆转动对罐体内部的液体进行搅拌，使其均匀发酵，旋转杆与搅拌杆转动时同时带动滤板跟随其转动，滤板表面与罐体内壁的螺纹连接，使得滤板沿搅拌杆表面向上升起，能够对罐体内部的液体由搅拌产生的气泡进行集中过滤，被过滤的气泡堆积在滤板顶部，当滤板向上升起时，滤板顶部的气泡与负压管底部接触，通过负压管内部产生的负压将滤板顶部的气泡吸走，避免泡沫形成泡盖时代谢产生的气体不能及时排出，防止妨碍菌体呼吸作用影响菌体的正常代谢，同时避免泡沫过多冲上罐顶造成染菌，并且搅拌杆顶部与旋转杆表面之间断开且接近于负压管的边缘处，避免负压管在吸泡时搅拌杆旋转与负压管底部卡死，能够对负压管底部延长吸走大部分气泡。
作为本发明的一种优选技术方案，所述负压管的顶部贯穿罐体的顶部且延伸至外表面，所述搅拌杆顶部与旋转杆表面不接触。
作为本发明的一种优选技术方案，所述滤板的中部旋转安装有旋转头，所述旋转头表面连接有呈圆周分布的旋转板，所述旋转板的一端旋转连接有压辊，所述旋转头的内部伸缩滑动连接有按压头，所述按压头表面连接有凸块，所述旋转头内部设有三角块，所述按压头顶部边缘连接有球块，所述按压头底部连接有复位弹簧，所述负压管的底部连接有圆块。
作为本发明的一种优选技术方案，所述压辊表面与滤板的圆周内壁接触，所述负压管内部为负压状态，所述旋转头顶部圆周固接有倾斜的斜板。
作为本发明的一种优选技术方案，所述三角块的形状为W形状，所述复位弹簧底部与滤板表面不接触，所述圆块底部设有圆槽，且圆槽的形状为波浪状，当滤板旋转时球块在圆块底部的圆槽内旋转，当球块旋转至与圆槽的凸面接触时按压头便在旋转头内部向下滑动，凸块与旋转头内部的三角块的斜面接触使得旋转头与旋转板在滤板的表面同时同向转动，当球块旋转至波浪状的凹处时，按压头受复位弹簧产生的扩张力向上推动，凸块与斜板底部接触保持旋转头继续圆周转动，使得三角块的尖角处位于凸块的侧方，当球块与凸面接触时按压头带动凸块继续下压，使得旋转头旋转，以此往复运动，旋转头旋转使得压辊紧贴滤板的圆周内壁转动，能够对滤板表面没有被吸走的气泡进行压碎，避免旋转杆反向转动滤板下沉时部分气泡始终浮在液体表面，能够进一步清除气泡，避免液体表面少量气泡堆积影响发酵效果。
一种农业用γ-聚谷氨酸的制备方法，其步骤如下：
S1：罐体内部装有谷氨酸发酵液，通过顶部的电机带动旋转杆与搅拌杆旋转对罐体内部的发酵液进行搅拌；
S2：旋转杆与搅拌杆在旋转时同时带动滤板在罐体内壁旋转，滤板与罐体内壁螺纹连接，在转动时滤板逐渐升高；
S3：滤板逐渐升高对发酵液中搅拌产生的气泡进行过滤；
S4：滤板升高的顶部时，依然随搅拌杆旋转，凸块相对应的插入圆块内部的圆槽中，沿圆槽方向转动，当凸块旋转至与圆槽的斜坡处接触时，按压头受挤压力在旋转头内部向下滑动，通过凸块压在三角块的斜面上，带动旋转头和旋转板转动，压辊紧贴滤板的圆周内壁旋转，对滤板顶部剩余的气泡进行压碎。
本发明具备以下有益效果：
本发明通过设置的滤板和负压管，滤板向上升起时，滤板顶部的气泡与负压管底部接触，通过负压管内部产生的负压将滤板顶部的气泡吸走，避免泡沫形成泡盖时代谢产生的气体不能及时排出，防止妨碍菌体呼吸作用影响菌体的正常代谢，同时避免泡沫过多冲上罐顶造成染菌。
本发明通过设置的按压头、球块、斜板、三角块以及压辊，球块旋转至与圆槽的凸面接触时按压头便在旋转头内部向下滑动，凸块与旋转头内部的三角块的斜面接触使得旋转头与旋转板在滤板的表面同时同向转动，当球块旋转至波浪状的凹处时，按压头受复位弹簧产生的扩张力向上推动，凸块与斜板底部接触保持旋转头继续圆周转动，使得三角块的尖角处位于凸块的侧方，当球块与凸面接触时按压头带动凸块继续下压，使得旋转头旋转，以此往复运动，旋转头旋转使得压辊紧贴滤板的圆周内壁转动，能够对滤板表面没有被吸走的气泡进行压碎，避免旋转杆反向转动滤板下沉时部分气泡始终浮在液体表面，能够进一步清除气泡，避免液体表面少量气泡堆积影响发酵效果。
本发明通过搅拌杆顶部与旋转杆表面之间断开且接近于负压管的边缘处，避免负压管在吸泡时搅拌杆旋转与负压管底部卡死，能够对负压管底部延长吸走大部分气泡。
附图说明
图1为本发明的示意图；
图2为本发明图1中罐体的内部结构图；
图3为本发明图2中滤板的部分结构图；
图4为本发明图3中旋转头和按压头的结构图；
图5为本发明图2中A1的结构放大图；
图6为本发明图2的仰视图；
图7为本发明图6中圆块的结构图；
图8为本发明图7中圆块的内剖图。
图中：1、罐体；2、旋转杆；201、搅拌杆；3、固定盘；301、负压管；302、圆块；4、滤板；401、旋转板；4011、压辊；402、旋转头；4021、三角块；403、按压头；4031、凸块；4032、斜板；4033、球块；404、复位弹簧。
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。
请参阅图1-4和图6，一种农业用γ-聚谷氨酸的制备装置，包括罐体1、旋转杆2和罐体1内部设置的除泡机构，旋转杆2的表面固接有搅拌杆201，除泡机构包括滤板4，罐体1的内壁与滤板4的表面均设有螺纹线，罐体1内壁与滤板4表面螺纹连接，滤板4的表面通过搅拌杆201贯穿，罐体1的内部固接有固定盘3，固定盘3的内部贯穿有多个负压管301，负压管301的顶部贯穿罐体1的顶部且延伸至外表面，搅拌杆201顶部与旋转杆2表面不接触。
γ-聚谷氨酸发酵是好气性发酵，在发酵时，需要通过电机驱动旋转杆2与旋转杆2表面的搅拌杆201转动对罐体1内部的液体进行搅拌，使其均匀发酵，旋转杆2与搅拌杆201转动时同时带动滤板4跟随其转动，滤板4表面与罐体1内壁的螺纹连接，使得滤板4沿搅拌杆201表面向上升起，能够对罐体1内部的液体由搅拌产生的气泡进行集中过滤，被过滤的气泡堆积在滤板4顶部，当滤板4向上升起时，滤板4顶部的气泡与负压管301底部接触，通过负压管301内部产生的负压将滤板4顶部的气泡吸走，避免泡沫形成泡盖时代谢产生的气体不能及时排出，防止妨碍菌体呼吸作用影响菌体的正常代谢，同时避免泡沫过多冲上罐顶造成染菌，并且搅拌杆201顶部与旋转杆2表面之间断开且接近于负压管301的边缘处，避免负压管301在吸泡时搅拌杆201旋转与负压管301底部卡死，能够对负压管301底部延长吸走大部分气泡。
请参阅图4和图6-8，滤板4的中部旋转安装有旋转头402，旋转头402表面固接有呈圆周分布的旋转板401，旋转板401的一端旋转连接有压辊4011，压辊4011表面与滤板4的圆周内壁接触，旋转头402的内部伸缩滑动连接有按压头403，按压头403表面固接有凸块4031，旋转头402内部设有W形状的三角块4021，按压头403顶部边缘固接有球块4033，按压头403底部固接有复位弹簧404，复位弹簧404底部与滤板4表面不接触，负压管301的底部固接有圆块302，圆块302底部设有圆槽，且圆槽的形状为波浪状，负压管301内部为负压状态，旋转头402顶部圆周固接有倾斜的斜板4032。
当滤板4向上升起时依然跟着搅拌杆201同步旋转旋转，滤板4顶部的凸块4031插入圆块302底部的圆槽中，当滤板4旋转时球块4033在圆块302底部的圆槽内旋转，当球块4033旋转至与圆槽的凸面接触时按压头403便在旋转头402内部向下滑动，凸块4031与旋转头402内部的三角块4021的斜面接触使得旋转头402与旋转板401在滤板4的表面同时同向转动，当球块4033旋转至波浪状的凹处时，按压头403受复位弹簧404产生的扩张力向上推动，凸块4031与斜板4032底部接触保持旋转头402继续圆周转动，使得三角块4021的尖角处位于凸块4031的侧方，当球块4033与凸面接触时按压头403带动凸块4031继续下压，使得旋转头402旋转，以此往复运动，旋转头402旋转使得压辊4011紧贴滤板4的圆周内壁转动，能够对滤板4表面没有被吸走的气泡进行压碎，避免旋转杆2反向转动滤板4下沉时部分气泡始终浮在液体表面，能够进一步清除气泡，避免液体表面少量气泡堆积影响发酵效果。
一种农业用γ-聚谷氨酸的制备方法，步骤如下：
S1：罐体1内部装有谷氨酸发酵液，通过顶部的电机带动旋转杆2与搅拌杆201旋转对罐体1内部的发酵液进行搅拌；
S2：旋转杆2与搅拌杆201在旋转时同时带动滤板4在罐体1内壁旋转，滤板4与罐体1内壁螺纹连接，在转动时滤板4逐渐升高；
S3：滤板4逐渐升高对发酵液中搅拌产生的气泡进行过滤；
S4：滤板4升高的顶部时，依然随搅拌杆201旋转，凸块4031相对应的插入圆块302内部的圆槽中，沿圆槽方向转动，当凸块4031旋转至与圆槽的斜坡处接触时，按压头403受挤压力在旋转头402内部向下滑动，通过凸块4031压在三角块4021的斜面上，带动旋转头402和旋转板401转动，压辊4011紧贴滤板4的圆周内壁旋转，对滤板4顶部剩余的气泡进行压碎。
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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (6)
1.一种农业用γ-聚谷氨酸的制备装置，其特征在于，包括罐体（1）、旋转杆（2）和罐体（1）内部设置的除泡机构；
所述旋转杆（2）的表面连接有搅拌杆（201），所述除泡机构包括滤板（4），所述罐体（1）的内壁与所述滤板（4）的表面均设有螺纹线，所述罐体（1）内壁与滤板（4）表面螺纹连接，所述滤板（4）的表面通过搅拌杆（201）贯穿，所述罐体（1）的内部连接有固定盘（3），所述固定盘（3）的内部贯穿有多个负压管（301）。
2.根据权利要求1所述的一种农业用γ-聚谷氨酸的制备装置，其特征在于：所述负压管（301）的顶部贯穿罐体（1）的顶部且延伸至外表面，所述搅拌杆（201）顶部与旋转杆（2）表面不接触。
3.根据权利要求2所述的一种农业用γ-聚谷氨酸的制备装置，其特征在于：所述滤板（4）的中部旋转安装有旋转头（402），所述旋转头（402）表面连接有呈圆周分布的旋转板（401），所述旋转板（401）的一端旋转连接有压辊（4011），所述旋转头（402）的内部伸缩滑动连接有按压头（403），所述按压头（403）表面连接有凸块（4031），所述旋转头（402）内部设有三角块（4021），所述按压头（403）顶部边缘连接有球块（4033），所述按压头（403）底部连接有复位弹簧（404），所述负压管（301）的底部连接有圆块（302）。
4.根据权利要求3所述的一种农业用γ-聚谷氨酸的制备装置，其特征在于：所述压辊（4011）表面与滤板（4）的圆周内壁接触，所述负压管（301）内部为负压状态，所述旋转头（402）顶部圆周固接有倾斜的斜板（4032）。
5.根据权利要求4所述的一种农业用γ-聚谷氨酸的制备装置，其特征在于：所述三角块（4021）的形状为W形状，所述复位弹簧（404）底部与滤板（4）表面不接触，所述圆块（302）底部设有圆槽，且圆槽的形状为波浪状。
6.一种农业用γ-聚谷氨酸的制备方法，采用如权利要求5所述的一种农业用γ-聚谷氨酸的制备装置，其特征在于，其步骤如下：
S1：罐体（1）内部装有谷氨酸发酵液，通过顶部的电机带动旋转杆（2）与搅拌杆（201）旋转对罐体（1）内部的发酵液进行搅拌；
S2：旋转杆（2）与搅拌杆（201）在旋转时同时带动滤板（4）在罐体（1）内壁旋转，滤板（4）与罐体（1）内壁螺纹连接，在转动时滤板（4）逐渐升高；
S3：滤板（4）逐渐升高对发酵液中搅拌产生的气泡进行过滤；
S4：滤板（4）升高的顶部时，依然随搅拌杆（201）旋转，凸块（4031）相对应的插入圆块（302）内部的圆槽中，沿圆槽方向转动，当凸块（4031）旋转至与圆槽的斜坡处接触时，按压头（403）受挤压力在旋转头（402）内部向下滑动，通过凸块（4031）压在三角块（4021）的斜面上，带动旋转头（402）和旋转板（401）转动，压辊（4011）紧贴滤板（4）的圆周内壁旋转，对滤板（4）顶部剩余的气泡进行压碎。
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