CN121022545A - 一种人参酵素的发酵装置及发酵方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于人参酵素发酵设备技术领域，具体涉及一种人参酵素的发酵装置及发酵方法。包括发酵罐，所述发酵罐内部设置有搅拌机构，用于对发酵罐内的发酵液进行搅拌，所述发酵罐的侧壁内部镶嵌设置有螺旋状的加热丝和螺旋状的冷却管，所述加热丝用于对发酵罐内的发酵液进行加热，所述冷却管的进口和出口分别通过管路与外部的制冷系统连通形成闭合回路，所述冷却管进口处的管路上连通有水泵，所述冷却管用于对发酵罐内的发酵液进行降温。本发明中加热丝能够对发酵罐进行加热，冷却管能够对加热管进行降温，配合温度传感器的实时测温功能能够实现对发酵温度进行精准控制，以保证发酵效率。

Description

一种人参酵素的发酵装置及发酵方法

技术领域

本发明属于人参酵素发酵设备技术领域，具体涉及一种人参酵素的发酵装置及发酵方法。

背景技术

人参酵素是一种严格精选人参原料、使用专属菌株，按照特定的要求包括培养基、温度控制、pH值控制、浓度控制、螯合等，进行严格管控的一种发酵产品，一般具有增强免疫力、促进消化、调节血糖、改善疲劳和抗氧化等功效和作用。人参酵素在发酵过程中通常需要用到对应的发酵装置，而现有的发酵装置无法精准控制发酵温度，容易出现发酵效率低的问题，且现有的发酵装置虽然设置有搅拌机构，但是这些搅拌机构的搅拌效果较差，无法使发酵液混合均匀，从而会进一步影响发酵的效率。

因此，亟需设计一种能够精准控制发酵温度且能够使发酵液混合均匀的人参酵素的发酵装置及发酵方法。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明中提供了一种人参酵素的发酵装置及发酵方法，并具体公开了以下技术方案：

一种人参酵素的发酵装置，包括发酵罐，所述发酵罐内部设置有搅拌机构，用于对发酵罐内的发酵液进行搅拌，所述发酵罐的侧壁内部镶嵌设置有螺旋状的加热丝和螺旋状的冷却管，所述加热丝用于对发酵罐内的发酵液进行加热，所述冷却管的进口和出口分别通过管路与外部的制冷系统连通形成闭合回路，所述冷却管进口处的管路上连通有水泵，所述冷却管用于对发酵罐内的发酵液进行降温。

进一步的，所述发酵罐包括罐体和顶盖，所述顶盖可拆卸连接在所述罐体的顶部，所述顶盖上设置有进料管，用于向所述罐体内部投入发酵原料，所述罐体的底壁上连通有带电磁阀的出料管。

进一步的，所述搅拌机构包括搅拌轴和搅拌套筒，所述搅拌轴的顶端贯穿所述顶盖与驱动电机的输出轴固定连接，所述驱动电机通过安装支架固定安装在所述顶盖上，所述搅拌轴的外壁上设置有螺旋桨叶，所述搅拌套筒套设在所述搅拌轴和所述螺旋桨叶的外部，所述搅拌套筒的外壁上固定连接有若干个搅拌杆，所述顶盖的底部通过连接杆固定连接有安装板，所述搅拌套筒的顶端贯穿所述安装板且与所述安装板转动连接，所述搅拌套筒的顶部位于安装板的上端和下端的位置均固定连接有限位环板，用于对所述搅拌套筒进行竖向限位，所述搅拌套筒的顶端通过传动机构与所述驱动电机的输出轴传动连接，所述搅拌套筒的底部侧壁上开设有若干进液孔，所述搅拌套筒的上部位于安装板下方的侧壁上开设有若干个出液孔。

进一步的，所述传动机构包括第一齿轮，第二齿轮、第一链轮、第二链轮以及传动轴，所述第一齿轮固定在所述搅拌套筒的顶端外壁上，所述传动轴位于所述搅拌轴的一侧且贯穿所述顶盖设置，所述传动轴与所述顶盖转动连接，所述第二齿轮固定连接在所述传动轴的底端且与所述第一齿轮相啮合，所述第一链轮固定连接在所述传动轴的顶端，所述第二链轮固定在所述驱动电机的输出轴上，所述第一链轮与所述第二链轮之间通过链条传动连接。

进一步的，所述搅拌套筒的顶端固定连接有上封口板，所述搅拌轴的顶端贯上封口板且与所述上封口板转动连接，所述搅拌套筒的底端内部设置有支撑套，所述支撑套的外壁与所述搅拌套筒的内壁之间通过若干个支撑杆固定连接，所述支撑套可转动套设在所述搅拌轴外部，所述搅拌轴的底端与所述罐体的底壁转动连接。

进一步的，所述罐体内部还设置有混流机构，所述混流机构包括上支撑环和下支撑环，所述上支撑环和所述下支撑环之间固定连接有若干个竖杆，若干个所述竖杆均匀分布，所述上支撑环和所述下支撑环之间通过扭簧转动连接有若干个转动轴，每个所述转动轴靠近搅拌套筒的一侧均固定连接有混流板，所述混流板均朝向所述搅拌套筒倾斜设置，所述上支撑环的顶端通过若干个吊杆与所述顶盖的底壁固定连接。

进一步的，所述上支撑环的外侧和所述下支撑环的外侧均紧贴所述罐体的内壁设置。

进一步的，所述发酵罐的侧壁上安装有温度传感器，所述水泵、所述加热丝以及所述温度传感器均与发酵罐外壁上的PLC控制器电连接。

一种基于上述任一种人参酵素的发酵装置的发酵方法，具体包括以下步骤：

首先通过进料管向发酵罐内加入发酵所需的原料，然后启动驱动电机，驱动电机直接带动搅拌轴正向旋转，并通过传动机构带动搅拌套筒反向旋转，搅拌轴带动螺旋桨叶旋转能够将发酵罐底部的发酵液通过搅拌套筒输送至发酵罐的顶部，实现发酵液的上下搅拌，搅拌套筒带动搅拌杆转动能够对发酵液水平搅拌，保证发酵液混合均匀，发酵过程中通过温度传感器实时监测发酵罐内的温度，当发酵罐内的温度高于提前设定的最适宜发酵温度范围时，开启水泵和制冷系统向冷却管内循环供入冷却液，实现发酵罐的降温，当发酵罐内的温度低于提前设定的最适宜发酵温度范围时，开起加热丝的供电电源，对发酵罐进行加热达到适宜温度，维持温度控制直至发酵结束。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

本发明中加热丝能够对发酵罐进行加热，冷却管能够对加热管进行降温，配合温度传感器的实时测温功能能够实现对发酵温度进行精准控制，以保证发酵效率。

驱动电机直接带动搅拌轴正向旋转，并通过传动机构带动搅拌套筒反向旋转，搅拌轴带动螺旋桨叶旋转能够将发酵罐底部的发酵液通过搅拌套筒输送至发酵罐的顶部，实现发酵液的上下搅拌，搅拌套筒带动搅拌杆转动能够对发酵液水平搅拌，保证发酵液混合均匀。

罐体内部还设置有混流机构，混流机构包括上支撑环和下支撑环，上支撑环和下支撑环之间固定连接有若干个竖杆，若干个竖杆均匀分布，上支撑环和所述下支撑环之间通过扭簧转动连接有若干个转动轴，每个转动轴靠近搅拌套筒的一侧均固定连接有混流板，混流板均朝向所述搅拌套筒倾斜设置，上支撑环的顶端通过若干个吊杆与所述顶盖的底壁固定连接，搅拌杆在旋转搅拌过程中，其端部能够推动混流板的自由端向外侧移动，此时扭簧实现蓄力，当混流板的自由端失去搅拌杆推力时，其在扭簧的作用下向内侧弹出，从而拨动发酵液形成混流，进而进一步提高发酵液混合效果。

附图说明

图1为本发明的内部结构示意图。

图2为图1中A处的局部放大图。

图3为图1中B处的局部放大图。

图4为本发明中混流机构以及搅拌套筒的俯视图。

1-罐体、2-顶盖、3-加热丝、4-冷却管、5-水泵、6-制冷系统、7-进料管、8-出料管、9-搅拌轴、10-搅拌套筒、11-驱动电机、12-螺旋桨叶、13-搅拌杆、14-连接杆、15-安装板、16-限位环板、17-进液孔、18-出液孔、19-第一齿轮、20-第二齿轮、21-第一链轮、22-第二链轮、23-链条、24-传动轴、25-支撑套、26-上支撑环、27-下支撑环、28-竖杆、29-转动轴、30-混流板、31-吊杆。

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1

参照图1-4，一种人参酵素的发酵装置，包括发酵罐，发酵罐内部设置有搅拌机构，用于对发酵罐内的发酵液进行搅拌，以保证其混合充分，发酵罐的侧壁内部镶嵌设置有螺旋状的加热丝3和螺旋状的冷却管4，加热丝3用于对发酵罐内的发酵液进行加热，冷却管4的进口和出口分别通过管路与外部的制冷系统6连通形成闭合回路，冷却管4进口处的管路上连通有水泵5，冷却管4用于对发酵罐内的发酵液进行降温。

本实施例中，发酵罐包括罐体1和顶盖2，顶盖2可拆卸连接在罐体1的顶部，顶盖2上设置有进料管7，用于向罐体1内部投入发酵原料，进料管7的顶端连接有进料斗，以便于进料，罐体1的底壁上连通有带电磁阀的出料管8，用于将发酵完成的人参酵素排出罐体1。

本实施例中，罐体1的底端设置有若干个支腿，用于对罐体1进行支撑。

本实施例中，搅拌机构包括搅拌轴9和搅拌套筒10，搅拌轴9的顶端贯穿顶盖2与驱动电机11的输出轴固定连接，驱动电机11通过安装支架固定安装在顶盖2上，搅拌轴9的外壁上设置有螺旋桨叶12，搅拌套筒10套设在搅拌轴9和螺旋桨叶12的外部，搅拌套筒10的外壁上固定连接有若干个搅拌杆13，顶盖2的底部通过连接杆14固定连接有安装板15，安装板15平行于顶盖2设置，搅拌套筒10的顶端贯穿安装板15且与安装板15转动连接，搅拌套筒10的顶部位于安装板15的上端和下端的位置均固定连接有限位环板16，用于对搅拌套筒10进行竖向限位，防止搅拌套筒10竖向滑动，搅拌套筒10的顶端通过传动机构与驱动电机11的输出轴传动连接，搅拌套筒10的底部侧壁上开设有若干进液孔17，搅拌套筒10的上部位于安装板15下方的侧壁上开设有若干个出液孔18。

本实施例中，传动机构包括第一齿轮19，第二齿轮20、第一链轮21、第二链轮22以及传动轴24，第一齿轮19固定在搅拌套筒10的顶端外壁上，传动轴24位于搅拌轴9的一侧且贯穿顶盖2设置，传动轴24与顶盖2转动连接，传动轴24上也设置有上、下限位板(图中未示出)，防止传动轴24竖向滑动，第二齿轮20固定连接在传动轴24的底端且与第一齿轮19相啮合，第一链轮21固定连接在传动轴24的顶端，第二链轮22固定在驱动电机11的输出轴上，第一链轮21与第二链轮22之间通过链条23传动连接。驱动电机11在驱动搅拌轴9转动时，能够通过链条23带动传动轴24同向转动，然后通过第一齿轮19和第二齿轮20的啮合带动搅拌套筒10反向转动，即搅拌套筒10的转动方向与搅拌轴9的转动方向相反，使得发酵液能够在螺旋桨叶12的输送作用下沿搅拌套筒10上升。

本实施例中，搅拌套筒10的顶端固定连接有上封口板，搅拌轴9的顶端贯上封口板且与上封口板转动连接，搅拌套筒10的底端内部设置有支撑套25，支撑套25的外壁与搅拌套筒10的内壁之间通过若干个支撑杆固定连接，支撑套25可转动套设在搅拌轴9外部，搅拌轴9的底端与罐体1的底壁转动连接。上封口板以及支撑套25的设置可以保证搅拌套筒10的稳定性。

本实施例中，罐体1内部还设置有混流机构，混流机构包括上支撑环26和下支撑环27，上支撑环26和下支撑环27之间固定连接有若干个竖杆28，若干个竖杆28均匀分布，上支撑环26和下支撑环27之间通过扭簧转动连接有若干个转动轴29，每个转动轴29靠近搅拌套筒10的一侧均固定连接有混流板30，混流板30均朝向搅拌套筒10倾斜设置，上支撑环26的顶端通过若干个吊杆31与顶盖2的底壁固定连接。搅拌杆13在旋转搅拌过程中，其端部能够推动混流板30的自由端向外侧移动，此时转动轴29处的扭簧实现蓄力，当混流板30的自由端失去搅拌杆13推力时，其在扭簧的作用下向内侧弹出，从而拨动发酵液形成混流，进而进一步提高发酵液混合效果。

本实施例中，上支撑环26的外侧和下支撑环27的外侧均紧贴罐体1的内壁设置。

本实施例中，发酵罐的侧壁上安装有温度传感器，水泵5、加热丝3以及温度传感器均与发酵罐外壁上的PLC控制器电连接。

实施例2

一种人参酵素的发酵方法，基于发酵装置实现，具体包括以下步骤：

首先通过进料管7向发酵罐内加入发酵所需的原料，然后启动驱动电机11，驱动电机11直接带动搅拌轴9正向旋转，并通过传动机构带动搅拌套筒10反向旋转，搅拌轴9带动螺旋桨叶12旋转能够将发酵罐底部的发酵液通过搅拌套筒10输送至发酵罐的顶部，实现发酵液的上下搅拌，搅拌套筒10带动搅拌杆13转动能够对发酵液水平搅拌，保证发酵液混合均匀，发酵过程中通过温度传感器实时监测发酵罐内的温度，当发酵罐内的温度高于提前设定的最适宜发酵温度范围时，开启水泵5和制冷系统6向冷却管4内循环供入冷却液，实现发酵罐的降温，当发酵罐内的温度低于提前设定的最适宜发酵温度范围时，开起加热丝3的供电电源，对发酵罐进行加热达到适宜温度，维持温度控制直至发酵结束。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种人参酵素的发酵装置，其特征在于，包括发酵罐，所述发酵罐内部设置有搅拌机构，用于对发酵罐内的发酵液进行搅拌，所述发酵罐的侧壁内部镶嵌设置有螺旋状的加热丝和螺旋状的冷却管，所述加热丝用于对发酵罐内的发酵液进行加热，所述冷却管的进口和出口分别通过管路与外部的制冷系统连通形成闭合回路，所述冷却管进口处的管路上连通有水泵，所述冷却管用于对发酵罐内的发酵液进行降温。

2.根据权利要求1所述的一种人参酵素的发酵装置，其特征在于，所述发酵罐包括罐体和顶盖，所述顶盖可拆卸连接在所述罐体的顶部，所述顶盖上设置有进料管，用于向所述罐体内部投入发酵原料，所述罐体的底壁上连通有带电磁阀的出料管。

3.根据权利要求2所述的一种人参酵素的发酵装置，其特征在于，所述搅拌机构包括搅拌轴和搅拌套筒，所述搅拌轴的顶端贯穿所述顶盖与驱动电机的输出轴固定连接，所述驱动电机通过安装支架固定安装在所述顶盖上，所述搅拌轴的外壁上设置有螺旋桨叶，所述搅拌套筒套设在所述搅拌轴和所述螺旋桨叶的外部，所述搅拌套筒的外壁上固定连接有若干个搅拌杆，所述顶盖的底部通过连接杆固定连接有安装板，所述搅拌套筒的顶端贯穿所述安装板且与所述安装板转动连接，所述搅拌套筒的顶部位于安装板的上端和下端的位置均固定连接有限位环板，用于对所述搅拌套筒进行竖向限位，所述搅拌套筒的顶端通过传动机构与所述驱动电机的输出轴传动连接，所述搅拌套筒的底部侧壁上开设有若干进液孔，所述搅拌套筒的上部位于安装板下方的侧壁上开设有若干个出液孔。

4.根据权利要求3所述的一种人参酵素的发酵装置，其特征在于，所述传动机构包括第一齿轮，第二齿轮、第一链轮、第二链轮以及传动轴，所述第一齿轮固定在所述搅拌套筒的顶端外壁上，所述传动轴位于所述搅拌轴的一侧且贯穿所述顶盖设置，所述传动轴与所述顶盖转动连接，所述第二齿轮固定连接在所述传动轴的底端且与所述第一齿轮相啮合，所述第一链轮固定连接在所述传动轴的顶端，所述第二链轮固定在所述驱动电机的输出轴上，所述第一链轮与所述第二链轮之间通过链条传动连接。

5.根据权利要求3所述的一种人参酵素的发酵装置，其特征在于，所述搅拌套筒的顶端固定连接有上封口板，所述搅拌轴的顶端贯上封口板且与所述上封口板转动连接，所述搅拌套筒的底端内部设置有支撑套，所述支撑套的外壁与所述搅拌套筒的内壁之间通过若干个支撑杆固定连接，所述支撑套可转动套设在所述搅拌轴外部，所述搅拌轴的底端与所述罐体的底壁转动连接。

6.根据权利要求3所述的一种人参酵素的发酵装置，其特征在于，所述罐体内部还设置有混流机构，所述混流机构包括上支撑环和下支撑环，所述上支撑环和所述下支撑环之间固定连接有若干个竖杆，若干个所述竖杆均匀分布，所述上支撑环和所述下支撑环之间通过扭簧转动连接有若干个转动轴，每个所述转动轴靠近搅拌套筒的一侧均固定连接有混流板，所述混流板均朝向所述搅拌套筒倾斜设置，所述上支撑环的顶端通过若干个吊杆与所述顶盖的底壁固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种人参酵素的发酵装置，其特征在于，所述上支撑环的外侧和所述下支撑环的外侧均紧贴所述罐体的内壁设置。

8.根据权利要求1所述的一种人参酵素的发酵装置，其特征在于，所述发酵罐的侧壁上安装有温度传感器，所述水泵、所述加热丝以及所述温度传感器均与发酵罐外壁上的PLC控制器电连接。

9.一种基于权利要求1-8中任一项所述人参酵素的发酵装置的发酵方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

首先通过进料管向发酵罐内加入发酵所需的原料，然后启动驱动电机，驱动电机直接带动搅拌轴正向旋转，并通过传动机构带动搅拌套筒反向旋转，搅拌轴带动螺旋桨叶旋转能够将发酵罐底部的发酵液通过搅拌套筒输送至发酵罐的顶部，实现发酵液的上下搅拌，搅拌套筒带动搅拌杆转动能够对发酵液水平搅拌，保证发酵液混合均匀，发酵过程中通过温度传感器实时监测发酵罐内的温度，当发酵罐内的温度高于提前设定的最适宜发酵温度范围时，开启水泵和制冷系统向冷却管内循环供入冷却液，实现发酵罐的降温，当发酵罐内的温度低于提前设定的最适宜发酵温度范围时，开起加热丝的供电电源，对发酵罐进行加热达到适宜温度，维持温度控制直至发酵结束。