CN203187666U - 一种相变储能恒温发酵罐 - Google Patents

一种相变储能恒温发酵罐 Download PDF

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冷从斌
李明
罗熙
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Abstract

本实用新型涉及一种相变储能恒温发酵罐，通过在常规的发酵罐外壁侧面包覆一层复合相变储能材料储能，最外层包覆保温层保温，使其具有加热和吸热降温的作用，减少发酵中能源的消耗和冷却水的使用；维持发酵过程中发酵液的最佳发酵温度，保证发酵质量，提高产品的产量和质量，达到降低生产成本提高效益目的。

Description

一种相变储能恒温发酵罐
技术领域
本实用新型涉及一种生物发酵罐，特别是一种相变储能恒温发酵罐，属于生物质能利用领域。
背景技术
发酵广泛应用医药、食品、能源等领域，发酵已成为现代生活中必不可少的一种生产技术。发酵温度是影响发酵微生物有机体生长繁殖最重要的因素，任何生物化学的酶促反应都与温度变化有关。温度影响着微生物的细胞生长、生物合成方向、产物生成量以及发酵液的物理性质等。因此必须使生产菌种处于最佳成长温度下，才能取得优质高产的效果。发酵一般是在发酵罐中进行，发酵过程中会产生大量的发酵热，这就要求发酵罐具有加温和降温功能，使发酵温度不随发酵过程而变化，提供一个恒定的发酵温度。
现在常规发酵罐的加温方式一般为电加热或是热水加热，降温则是在发酵罐体外喷淋冷却水和采用蛇形冷却管或冷却列管冷却，这不但耗费大量的电能和水资源，增加运行费用，而且温度的控制不及时存在滞后现象，加热升温和冷却降温较慢，不利于发酵的进行。基于这种情况本实用新型旨在设计一种复合相变储能恒温发酵罐，在发酵开始时能预热发酵液，达到适合的发酵温度；随着发酵的进行，乙醇酵母发酵产生的热量被发酵罐外包覆的复合储能材料吸收，保持温度恒定，提高发酵的质量和效率。
发明内容
本实用新型旨在提供一种使用方便，发酵品质高的恒温发酵罐。该实用新型恒温发酵罐是在常规发酵罐（1）的外壁侧面包覆一层复合相变储能材料（3），最外层为保温层（4）罐内保留蛇形冷却管/冷却列管（2）（5）作为辅助冷却/加热设备。由于复合相变储能材料的储能作用，当发酵料液的温度低于发酵温度时，复合相变储能材料放出储存的热量加热料液，使其达到最佳发酵温度；随着发酵的进行，温度会逐渐升高，当发酵温度超过上限温度时，复合相变储能材料吸收发酵产生的热量，温度降低，使得料液温度始终维持在最适发酵温度。
本实用新型的优点在于提供了一种相变储能恒温发酵罐，添加复合相变储能材料使得发酵罐具有储能功能，使发酵过程中温度始终保持在最适发酵温度，进而提高发酵质量和效率，增加产品产量，减少能源消耗和冷却水的使用，降低生产成本。
附图说明：
图1一种相变储能恒温发酵罐示意图
图中：1-常规发酵罐，2-冷水进口/热水出口，3-复合相变储能材料层，4-保温层，5-冷水出口/热水进口
具体实施方式：
储能恒温发酵罐是在常规发酵罐的外壁包覆一层复合相变储能材料（3），可以对发酵料液进行加热和降温并维持最佳发酵温度，复合相变储能材料外是保温层（4）。
1、  根据具体的发酵温度选择相对应的复合相变储能材料（3），例如燃料乙醇的发酵温度为30℃~33℃，则选择相变温度为30℃~32℃的复合相变材料。
2、  计算：根据发酵原料的性质，及发酵罐的容积计算出发酵中产生的热量Q发酵=Q生物+Q搅拌-Q蒸发-Q辐射（单位：J），结合发酵罐的侧面积S（单位：m2），以及复合相变储能材料的相变潜热C(单位：J/kg)、密度ρ(单位：kg/m3)，计算包覆相变材料的厚度 （单位：m）。
3、  根据实施方式2计算的厚度d预制复合相变储能材料块（3），规格为0.5m×0.5m
4、  把实施方式3中预制好的复合相变储能材料块贴到发酵罐的外壁侧面上，同时包覆保温层（4）即可。
实施例1
当发酵罐中添加的发酵料液温度低于发酵温度时，复合相变储能材料则释放出所存储的热量加热发酵液，使其达到发酵温度，并维持最佳发酵温度发酵；当复合相变储能材料释放的热量不能加热到发酵温度时则启动发酵罐内的辅助加热设备，使热水从进口（5）进入，从出口（2）流出，通过发酵罐内蛇管对发酵料液进行加热。
实施例2
随着发酵的不断进行，当温度超过复合相变储能材料的相变温度——最佳发酵温度时，发酵中产生的热量被复合相变储能材料吸收并存储，吸收的热量用于发酵前期的加热和发酵末期的保温，阻止温度的继续升高，维持发酵的最佳温度；当复合相变储能材料不能全部吸收发酵所产生的热量时，则启用原有的降温系统，冷却水从冷水进口（2）流入，从冷水出口（5）流出，通过罐内的辅助蛇管进行降温，保证发酵的高效、稳定进行。

Claims (2)

1.一种相变储能恒温发酵罐，其特征是在常规发酵罐（1）外壁侧面包覆一层复合相变储能材料（3）进行储能，最外层包覆保温层（4），同时保留原来冷水进口/热水出口（2）和冷水出口/热水进口（5），包覆的复合相变储能材料具有对发酵料液进行加热和降温的作用，使发酵过程始终保持在最佳发酵温度。
2.根据权利要求1所述的一种相变储能恒温发酵罐，其特征是通过储能材料的储能作用可以实现节约能源和水资源，达到降低生产成本的目的。
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