CN201737943U - 转筒式固态发酵设备 - Google Patents

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何真
张建
王筱珍
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    • C12M41/12—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of temperature
    • C12M41/18—Heat exchange systems, e.g. heat jackets or outer envelopes

Abstract

一种转筒式固态发酵设备，由发酵罐、左支承、右支承、传动系统、动密封、液体气体系统、检测探头、夹套热交换系统、机架组成，发酵罐的轴线与回转轴线呈一定夹角，由链轮带动，设置有罐内空气—蒸汽管、加湿—接种管、尾气管，水活度探头、原料含水率探头和温度探头均伸进发酵罐进行测试，动密封设置在左管轴处，夹套热交换设置在右管轴部位，电机通过链传动带动发酵罐旋转，有助于克服物料传热传质困难的技术瓶颈，配套管路及检测系统后能在同一发酵罐内完成物料的加湿混合、蒸煮灭菌、降温、接种、控温发酵和出料，可为饲料、中药、生物肥等行业固态发酵的菌种筛选、工艺优化、传热传质和过程控制的试验研究及生产提供装置平台。

Description

转筒式固态发酵设备 
技术领域
本实用新型专利属于固态发酵设备，特别是一种转筒式固态发酵设备。 
背景技术
固态发酵技术历史悠久，广泛用于酿酒、制曲、生物饲料、生物农药、生物肥料、酶制剂等领域，但传统固体发酵存在：设备占地面积大，劳动强度大，传热传质困难，，发酵过程参数(如物料pH值、物料温度、物料湿度、菌体增殖量、产物生成量)难检测等问题。近几年我国固体发酵技术及设备也有所发展，到目前为止，固态发酵设备技术尚不很成熟，研制的各种形式的固态发酵设备都有各自的优缺点，许多问题有待研究解决。现有的固态发酵罐外围一般设置有夹套、罐内设置有搅拌器，通过在夹套内通入蒸汽或冷水同时将物料翻动搅拌，能在一定程度上加强物料的传热传质状况，但固态湿物料传热传质能力要远远低于液体原料，发酵罐所装物料只占罐体容积的40～50％，原料与罐体内壁的热交换面积十分有限，加上搅拌器结构及含水率为40～60％的湿物料物性很难保证远离内壁的物料与接近内壁已完成热交换的物料之间及时换位，实际情况可能是接近内壁的或远离内壁的一部分原料总是原地不动而过热或过冷，从而严重影响发酵效果和质量；在固态发酵参数的检测方面，目前也只局限于测温，其他指标的测试研究尚比较缺乏，目前尚未查到与本实用新型所涉及内容的专利及公开的研究报道。 
发明内容
鉴于上述情况，本实用新型的目的是设计一种转筒式发酵罐，从工作原理和罐体结构等方面克服圆体物料传热传质困难的技术瓶颈，也可从罐体结构上实现检测传感器的方便安装，为实现发酵参数的在线检测和发酵过程控制打下基础，本实用新型能满足物料的加湿混合、灭菌、降温、接种、发酵和出料。 
本实用新型由转筒发酵罐、左支承、右支承、传动系统、动密封、液体气体 系统、检测探头、夹套热交换系统、机架组成，转筒发酵罐的轴线与回转轴线呈一定的夹角，通过左法兰、右法兰分别与左轴管、右轴管相固联，转筒发酵罐位于左支承座和右支承座之间由链轮带动缓慢旋转，空气-蒸汽管、加湿-接种管、尾气管、水活度探头、原料含水率探头和温度探头均穿过固定不动的端盖和挡料板进入发酵罐，动密封按有两种方式可供选择，方式一是将动密封设置在左法兰的内环与机封套上，方式二是将动密封设置在左轴承座右端口与左轴管上，夹套媒介盘装在右轴管右端，将蒸汽或冷水媒介引入夹套，夹套中热交换后的冷凝水或温水通过回流管排出，回流管装在右轴管内的衬套，发酵罐左法兰外轴肩上固联有大链轮，电机上的小链轮通过链条带动发酵罐转动，左轴承座、右轴承座分别通过调节撑和支座与机架相固联。 
本实用新型的有益效果： 
1.本实用新型配套管路及检测系统后，能在同一发酵罐内完成物料的加湿混合、蒸煮灭菌、降温、接种、控温发酵和出料，可以实现物料加热冷却、保温保湿及通风供气，从结构上保证了发酵各工艺环节的技术要求，可较好地实现对物料的均匀定量喷淋加湿及菌液喷洒，灭菌彻底可靠，升温降温速度快，节省时间，发酵过程中可据发酵工艺需要对发酵环境进行自动调节，创造最佳的发酵环境。 
2.罐体材料采用优质不锈钢，罐体结构无死角，易清洗，物料的翻动是依靠筒体转动将料从最低位带到最高位后整体抛洒下来，可有效提高传热传质效果，造成物料结块，不会因搅拌器结构不合理等原因导致挤压物料及搅拌死角，卸料方便。 
3.本实用新型可应用于生物饲料、中药发酵、生物肥料等生物发酵行业，为固态发酵的菌种筛选、发酵工艺优化、传热传质和固态发酵过程控制的试验研究及发酵生产提供装置平台。 
附图说明
图1本实用新型动密封方式一整机结构图主视图； 
图2本实用新型整机结构侧视图； 
图3本实用新型罐体夹套热交换媒介进出管路结构图； 
图4本实用新型动密封方式一结构图； 
图5本实用新型右支承及媒介进出系统结构图； 
图6本实用新型动密封方式二整机结构图主视图； 
图7本实用新型动密封方式二结构图； 
图8本实用新型冷却水套右支承及媒介进出系统结构图。 
具体实施方式
本实用新型转筒式固态发酵设备如附图1、图6所示，由转筒发酵罐、左支承、右支承、传动系统、动密封、液体气体系统、检测探头、夹套热交换系统、机架组成，其特征是转筒发酵罐19的轴线与回转轴线呈一定的夹角，通过左法兰15、右法兰45分别与左轴管11、右轴管23相固联，转筒发酵罐位于左支承座13和右支承座28之间由链轮带动缓慢旋转，空气-蒸汽管8、加湿-接种管17、尾气管16、水活度探头52、原料含水率探头53和温度探头7均穿过固定不动的端盖10和挡料板48进入发酵罐，动密封按有两种方式可供选择，方式一是将动密封设置在左法兰15的内环与机封套6上，方式二是将动密封设置在左轴承座13右端口与左轴管11上，夹套媒介盘29装在右轴管23右端，将蒸汽或冷水等媒介引入夹套18，夹套中热交换后的冷凝水或温水通过回流管24排出，回流管装在右轴管23内的衬套31，发酵罐左法兰15外轴肩上固联有大链轮4，电机1上的小链轮2通过链条3带动发酵罐转动，左轴承座13、右轴承座28分别通过调节撑38和支座39与机架41相固联。 
所述的转筒发酵罐如附图1、图2、图3、图6所示，转筒发酵罐19的轴线与发酵罐回转轴线呈15～35°的夹角，发酵罐左法兰15上加工有定位左轴管11、大链轮4和机械密封动环组件的定位面及定位销孔，发酵罐右法兰45上加工有定位右轴管23的内圆定位面，左轴管、右轴管、左法兰和右法兰上凡是定位联接面均要焊接后再切削加工，以确保同心度，发酵罐可承受罐内0.35Mp的工作压力，夹套可承受0.20Mp的工作压力，按压力容器设计制造，为避免进出料口68、进出料口69在封头焊缝处开孔，两端封头选用直边高度较大的封头，筒体外围设置夹套18，夹套内设置引导流体顺畅流动的导流板，进出料口68、进出料口69设置在转筒安装后的最低位和最高 位，其中一个料口69上设置观察视镜47，另一进出料口68上设置卸料盖20和补料取样口21，与进出料口68、进出料口69成90°位置的筒体中心位置设置安全视灯接口51，安全视灯61挂接在接口51上，罐体内胆右端法兰开口用薄板62焊接封堵。 
所述的液体气体系统及检测探头如附图1、图2、图4、图6、图7所示，由空气-蒸汽管8、加湿-接种管17、尾气管16、水活度探头52、原料含水率探头53和温度探头7组成，液体气体系统8、液体气体系统16、液体气体系统17以及探头7、探头52、探头53分别穿过端盖10、端盖57和挡料环48、挡料环56的孔并伸进发酵罐内，蒸汽-空气管8、加湿-接种管17和尾气管16的罐内部分通过管接头联接，蒸汽-空气管8在上、下、水平三个方向的端部拧有出气小孔螺盖44，加湿-接种管17的罐内部分与罐体内壁平行，其尾端封闭而管的径向钻有喷淋小孔，加湿水和液体菌种由小孔喷洒入料，喷洒液体时转筒要旋转，尾气管16的罐内部分尾端垂直向上，顶端设置可引导尾气排出但能防止发酵料进入管内堵塞的挡料罩，测温探头7、水活度探头52、原料含水率探头53安装后要与发酵料总是保持接触状态，空气-蒸汽管8、加湿接种管17、尾气管16、水活度探头52、含水率探头53和测温探头7在端盖10、端盖57外端面通过螺母压紧密封圈9实现可靠密封。 
所述的动密封如附图1、图4、图6、图7所示，其可供选择的密封方式分为两种，方式一：端盖10、机封套6和挡料环48焊接成整体后精加工而成，焊接质量确保气密性，精加工后分别与轴套12、安装机封外圆、挡料环48外圆三处配合部位要严格同心，机封的动环部分的密封圈144、定位销145、动环146安装在左法兰15内圆上，机封的静环部分的弹簧组141、密封圈143、静环147套装在机封套6上，调试好弹簧141的预紧力后拧紧螺钉142将静环组件固定在机封套6的相应位置，依靠密封圈143、密封圈144、动环146与静环147贴合平面共同实现可靠动密封；方式二：挡料环56与转筒颈63之间为间隙配合，挡料环56中心部位为螺纹孔或球座，顶杆59后端与端盖57为螺纹连接，当顶杆59旋入时其前端的螺杆或球形头旋入或压在挡料环56螺纹孔或球座内，使挡料环56保持在转筒颈63内，顶杆59 在端盖57外面的部分通过螺母压紧密封垫密封，在左轴承座13右端口凹环内安放机封定环组件的销70、密封圈71和定环72，在左轴管11上套装机封动环组件，调试好弹簧76预紧力后，拧紧螺钉75将动环组件固定在左轴管11的相应位置，依靠密封圈71、密封圈74、动环73、静环72平面贴合共同实现可靠动密封。 
所述的夹套热交换系统如附图3、图5、图6、图8所示，媒介盘29套装在右轴管23右端，媒介盘两端采用密封圈291或填料密封，蒸汽或冷水媒介由入口进入媒介盘，再经右管轴23上与径向成一定角度的切向孔进入右管轴23内部，最后由进管49进入夹套18，进管49两端分别和右管轴23、夹套18外壁相联通，回流管24以紧配合套装在衬套31左端内孔，两者在端面用密封垫密封并用螺钉固联，先将回流管24与衬套31)事先组装在一起，然后装入右轴管23右端配合内孔，通过出管50将夹套18与回流管24相联通，焖盖32与衬套31之间用螺钉相固联，再用螺钉30将衬套31与右轴管23相固联，排水管34穿过固定座36套入焖盖32和衬套31，排水管34与衬套31之间用密封圈37密封，旋紧螺母33时纵向开槽的锥套35将排水管34箍紧定位在锥座36中，锥座36固联在支架38上，支架38与机架41相固联。 
所述的支承及传动系统如附图1、图4、图5、图6、图7、图8所示，通过两个圆锥滚柱轴承26将右轴管23支承在右轴承座28内，右轴承座两端用端盖25加垫片密封，右轴管23处用密封圈42密封；圆锥滚柱轴承26的润滑冷却可用两种方式之一，一是在右轴承座28顶部从进油口27将润滑油泵入，再在右端盖25下方设置出油口出油循环，二是在轴承座外围不设置进出油口，而是设置包围右轴承座外围的循环水冷却夹套78，在夹套上设置进出水口；通过调节座39将右轴承座固联在机架41上；左轴承座13内压装有轴套12，通过支座5将其固联在机架41上，电机1固联在机架下方；发酵罐左法兰15外圆上固联有大链轮4，电机1上的小链轮2通过链条3带动发酵罐转动。 

Claims (6)

1.一种转筒式固态发酵设备，由转筒发酵罐、左支承、右支承、传动系统、动密封、液体气体系统、检测探头、夹套热交换系统、机架组成，其特征是转筒发酵罐(19)的轴线与回转轴线呈一定的夹角，通过左法兰(15)、右法兰(45)分别与左轴管(11)、右轴管(23)相固联，转筒发酵罐位于左支承座(13)和右支承座(28)之间由链轮带动缓慢旋转，空气-蒸汽管(8)、加湿-接种管(17)、尾气管(16)、水活度探头(52)、原料含水率探头(53)和温度探头(7)均穿过固定不动的端盖(10)和挡料板(48)进入发酵罐，动密封按有两种方式可供选择，方式一是将动密封设置在左法兰(15)的内环与机封套(6)上，方式二是将动密封设置在左轴承座(13)右端口与左轴管(11)上，夹套媒介盘(29)装在右轴管(23)右端，将蒸汽或冷水媒介引入夹套(18)，夹套中热交换后的冷凝水或温水通过回流管(24)排出，回流管装在右轴管(23)内的衬套(31)，发酵罐左法兰(15)外轴肩上固联有大链轮(4)，电机(1)上的小链轮(2)通过链条(3)带动发酵罐转动，左轴承座(13)、右轴承座(28)分别通过调节撑(38)和支座(39)与机架(41)相固联。
2.根据权利要求1所述的转筒式固态发酵设备，其特征是所述的转筒发酵罐，转筒发酵罐(19)的轴线与发酵罐回转轴线呈15～35°的夹角，发酵罐左法兰(15)上加工有定位左轴管(11)、大链轮(4)和机械密封动环组件的定位面及定位销孔，发酵罐右法兰(45)上加工有定位右轴管(23)的内圆定位面，左轴管、右轴管、左法兰和右法兰上凡是定位联接面均要焊接后再切削加工，以确保同心度，发酵罐可承受罐内0.35Mp的工作压力，夹套可承受0.20Mp的工作压力，按压力容器设计制造，为避免进出料口(68、69)在封头焊缝处开孔，两端封头选用直边高度较大的封头，筒体外围设置夹套(18)，夹套内设置引导流体顺畅流动的导流板，进出料口(68)、进出料口(69)设置在转筒安装后的最低位和最高位，其中一个进出料口(69)上设置观察视镜(47)，另一进出料口(68)上设置卸料盖(20)和补料取 样口(21)，与进出料口(68)、进出料口(69)成90°位置的筒体中心位置设置安全视灯接口(51)，罐体内胆右端法兰开口用薄板(62)焊接封堵。
3.根据权利要求1所述的转筒式固态发酵设备，其特征是所述的液体气体系统及检测探头，由空气-蒸汽管(8)、加湿-接种管(17)、尾气管(16)、水活度探头(52)、原料含水率探头(53)和温度探头(7)组成，液体气体系统(8)、液体气体系统(16)、液体气体系统(17)以及探头(7)、探头(52)、探头(53)分别穿过端盖(10)、端盖(57)和挡料环(48)、挡料环(56)的孔并伸进发酵罐内，蒸汽--空气管(8)、加湿-接种管(17)和尾气管(16)的罐内部分通过管接头联接，蒸汽-空气管(8)在上、下、水平三个方向的端部拧有出气小孔螺盖(44)，加湿-接种管(17)的罐内部分与罐体内壁平行，其尾端封闭而管的径向钻有喷淋小孔，加湿水和液体菌种由小孔喷洒入料，喷洒液体时转筒要旋转，尾气管(16)的罐内部分尾端垂直向上，顶端设置可引导尾气排出但能防止发酵料进入管内堵塞的挡料罩，测温探头(7)、水活度探头(52)、原料含水率探头(53)安装后要与发酵料总是保持接触状态，空气-蒸汽管(8)、加湿接种管(17)、尾气管(16)、水活度探头(52)、含水率探头(53)和测温探头(7)在端盖(10、57)外端面通过螺母压紧密封圈(9)实现可靠密封。
4.根据权利要求1所述的转筒式固态发酵设备，其特征是所述的动密封，其可供选择的密封方式分为两种，方式一：端盖(10)、机封套(6)和挡料环(48)焊接成整体后精加工而成，焊接质量确保气密性，精加工后分别与轴套(12)、安装机封外圆、挡料环(48)外圆三处配合部位要严格同心，机封的动环部分的密封圈(144)、定位销(145)、动环(146)安装在左法兰(15)内圆上，机封的静环部分的弹簧组(141)、密封圈(143)、静环(147)套装在机封套(6)上，调试好弹簧(141)的预紧力后拧紧螺钉(142)将静环组件固定在机封套(6)的相应位置，依靠密封圈(143、144)、动环(146)与静环(147)贴合平面共同实现可靠动密封；方式二：挡料环(56)与转筒颈(63)之间为间隙配合，挡料环(56)中心部位为螺纹孔或球座，顶杆(59)后端与端盖(57)为螺纹连接，当顶杆(59)旋入时其前端的螺杆或球形头旋入或压在挡料环(56)螺纹孔或球座内，使挡料环(56)保持在转 筒颈(63)内，顶杆(59)在端盖(57)外面的部分通过螺母压紧密封垫密封，在左轴承座(13)右端口凹环内安放机封定环组件的销(70)、密封圈(71)和定环(72)，在左轴管(11)上套装机封动环组件，调试好弹簧(76)预紧力后，拧紧螺钉(75)将动环组件固定在左轴管(11)的相应位置，依靠密封圈(71、74)、动环(73)、静环(72)平面贴合共同实现可靠动密封。
5.根据权利要求1所述的转筒式固态发酵设备，其特征是所述的夹套热交换系统，媒介盘(29)套装在右轴管(23)右端，媒介盘两端采用密封圈(291)或填料密封，蒸汽或冷水媒介由入口进入媒介盘，再经右管轴(23)上与径向成一定角度的切向孔进入右管轴(23)内部，最后由进管(49)进入夹套(18)，进管(49)两端分别和右管轴(23)、夹套(18)外壁相联通，回流管(24)以紧配合套装在衬套(31)左端内孔，两者在端面用密封垫密封并用螺钉固联，先将回流管(24)与衬套(31)事先组装在一起，然后装入右轴管(23)右端配合内孔，通过出管(50)将夹套(18)与回流管(24)相联通，焖盖(32)与衬套(31)之间用螺钉相固联，再用螺钉(30)将衬套(31)与右轴管(23)相固联，排水管(34)穿过固定座(36)套入焖盖(32)和衬套(31)，排水管(34)与衬套(31)之间用密封圈(37)密封，旋紧螺母(33)时纵向开槽的锥套(35)将排水管(34)箍紧定位在锥座(36)中，锥座(36)固联在支架(38)上，支架(38)与机架(41)相固联。
6.根据权利要求1所述的转筒式固态发酵设备，其特征是所述的支承及传动系统，通过两个圆锥滚柱轴承(26)将右轴管(23)支承在右轴承座(28)内，右轴承座两端用端盖(25)加垫片密封，右轴管(23)处用密封圈(42)密封；圆锥滚柱轴承(26)的润滑冷却可用两种方式之一，一是在右轴承座(28)顶部从进油口(27)将润滑油泵入，再在右端盖(25)下方设置出油口出油循环，二是在轴承座外围不设置进出油口，而是设置包围右轴承座外围的循环水冷却夹套(78)，在夹套上设置进出水口；通过调节座(39)将右轴承座固联在机架(41)上；左轴承座(13)内压装有轴套(12)，通过支座(5)将其固联在机架(41)上，电机(1)固联在机架下方；发酵罐左法兰(15)外圆上固联有大链轮(4)，电机(1)上的小链轮(2)通过链条(3)带动发酵罐转动。 
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