CN205347431U - 一种场效应发酵罐及复合菌种发酵装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种场效应发酵罐及复合菌种发酵装置。所述场效应发酵罐包括设置夹层的罐体及罐体内设置的搅拌器，其中，夹层内设有至少一组磁性体，每组磁性体包括设置在罐体同一高度的六块磁性体，同一组内的六块磁性体在罐体夹层内沿罐体周壁均匀分布，且相邻磁性体极性相异。所述复合菌种发酵装置包括至少一个所述的场效应发酵罐作为二级母液场效应发酵罐。本实用新型的场效应发酵罐可以实现多菌株复合接种，适当加大接种量，形成菌群生长优势，且不同性能的菌之间互不拮抗，互惠互利，出现了共同繁殖、协同生长的可观效果。本实用新型的发酵罐及装置能够提高发酵质量，可实现工业化批量连续化生产。

Description

一种场效应发酵罐及复合菌种发酵装置

技术领域

本实用新型涉及菌种发酵装置，具体涉及一种场效应发酵罐及包含该发酵罐的复合菌种发酵装置。

背景技术

场效应发酵罐是在发酵罐罐体中形成有磁场效应或电场效应等以实现特定目的的发酵罐，例如，CN2261433Y公开了一种场效应发酵罐，其中，在罐体的夹层内对应侧设置极性相异的磁性体，在罐内的搅拌器(搅拌桨)的各叶片上装设磁性体，各磁性体与掺混在罐体内液体物料中的磁流体互相作用形成磁场效应，使磁场对被发酵的液态介质具有除搅拌桨搅拌混合之外的全方位的、微观的混合流动效果，这种混合流动不仅加速了物料的混合、均化效果，而且加速了介质分子间的热运动，有利于抑制杂菌的繁殖，而好氧菌群能够加快繁殖，相对提高了生产效率。

另一方面，近年来，随着生物菌肥的研究发展，含有复合微生物的菌肥已日益受到重视。含有复合微生物的菌肥在制备时，往往需要采用不同功能性的微生物在同一发酵罐内复合配养，经浓缩工艺，获得高浓度菌液。如CN102815974A公开了一种复合微生物冲施肥的制备方法，其实施例中公开了将巨大芽孢杆菌、固氮菌共培养以及乳酸菌、芽孢菌共培养的复合微生物得到的肥料，CN102816709A同样也公开了巨大芽孢杆菌、固氮菌共培养以及乳酸菌、芽孢菌共培养的复合微生物得到的肥料。其中所述的共培养，是采用发酵工业通用的液体深层培养罐，根据各菌种的需要选择适宜生长的培养基，通气条件培养，菌体达到最大数量，成熟放罐；也可以根据需要，采用液体深层静置培养，根据各菌种要求选择适宜培养基，主要是在厌氧条件下使其发酵，获得一定数量的活性菌种和发酵产物。

然而，不同属种的多种微生物在共同发酵培养时，由于各菌种生长性能差异、对环境要求不同等，不同菌种之间经常会出现拮抗问题，菌种生长缓慢。如何解决不同属种微生物共培养时的拮抗问题，是相关人员的重要研究之一，当前的相关研究多是侧重对菌种的驯化改良以及对发酵工艺条件的改进。

经查，未见有对场效应发酵罐的结构进行改进以进一步提高发酵效率的报道。

实用新型内容

本实用新型的一个目的在于对CN2261433Y公开的场效应发酵罐做进一步改进，提供一种具有改进结构的场效应发酵罐，其可以进一步促进菌种发酵效果、提高发酵质量，且能使不同性能的微生物共同发酵时减弱或避免菌种间相互拮抗的现象。

本实用新型的另一目的在于提供一种包含所述具有改进结构的场效应发酵罐的复合菌种发酵装置，使复合菌种的共培养能够工业适应性批量连续化生产。

为实现上述目的，本实用新型的设计者对场效应发酵罐的结构及应用情况进行了充分的研究，提供了一种具有改进结构的场效应发酵罐，具体而言，该场效应发酵罐包括设置夹层的罐体及罐体内设置的搅拌器，其中，夹层内设有至少一组磁性体，每组磁性体包括设置在罐体同一高度的六块磁性体，同一组内的六块磁性体在罐体夹层内沿罐体周壁均匀分布，且相邻磁性体极性相异。

本实用新型的设计者在研究中发现，现有技术CN2261433Y公开的发酵罐中，是在罐体夹层内的对应侧设置一对或两对极性相异的磁性体，磁场作用时是对应侧的极性相异的磁性体相互作用，磁力线通过罐体内中心，并与罐体内搅拌桨各叶片上的磁性体、掺混在罐体内液体物料中的磁流体互相作用，而形成磁场效应，实现罐体内物料全方位混合、均化效果。而本实用新型的结构改进的场效应发酵罐，通过在罐体夹层内同一高度设置六块沿罐体周壁均匀分布、且相邻极性相异的磁性体，按照量子场能的基本原理，磁场作用时是相邻极性相异的磁性体相互作用(参见图1)，使得磁力线(如图1中虚线所示)偏离罐体内中心，本实用新型的试验表明，在这样的磁场作用下，可以进一步促进菌种发酵效果、提高发酵质量，且能使不同性能的微生物共同发酵时减弱或避免菌种间相互拮抗的现象。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的场效应发酵罐，其中，罐体夹层内不同高度设置有两组以上磁性体。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的场效应发酵罐，其中，在罐体夹层内高度方向，相邻两组磁性体的间距为0.1～1m。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的场效应发酵罐，其中，所述搅拌器为叶片式搅拌桨，搅拌桨叶片上未设置磁性体，或者，也可在搅拌桨叶片上(例如靠近叶尖处)设置磁性体，搅拌桨叶片磁性体的设置可在转动时适当加速介质分子间的热运动，增强量子场能。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的场效应发酵罐，其中，所述搅拌器为能逆时针旋转且转速80～120rpm的搅拌器。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的场效应发酵罐，其中，场效应发酵罐容积通常可为200～300L。所述磁性体为其磁场强度与发酵罐有效容积之比为每升10～50高斯的磁性体。罐体材料可采用不锈钢材质，例如制成外观高180～200cm、直径100～120cm的罐体，单机配套功率可为1.2～1.5kw。

另一方面，本实用新型还提供了一种复合菌种发酵装置，该复合菌种发酵装置包括至少一个本实用新型所述的场效应发酵罐作为二级母液场效应发酵罐。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的复合菌种发酵装置包括储水罐、冲料保温罐、接种罐、复合种子罐、以及多个所述的场效应发酵罐作为二级母液场效应发酵罐；其中：

储水罐、冲料保温罐分别设置进水口和出水口；接种罐、复合种子罐及各二级母液场效应发酵罐分别设置至少一个进料口和至少一个出料口；各二级母液场效应发酵罐的夹层与冲料保温罐的出水口连通形成夹层保温系统；

储水罐的出水口连通冲料保温罐的入水口，冲料保温罐的出水口连接管路分为两路：一路连通接种罐的进料口、复合种子罐的进料口、以及各二级母液场效应发酵罐的进料口，另一路连通各二级母液场效应发酵罐的夹层保温系统；接种罐的出料口与复合种子罐的进料口连通，复合种子罐的出料口通过管路分别连通各二级母液场效应发酵罐的进料口。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的复合菌种发酵装置，其中，所述储水罐还可接设有对储水罐中水进行灭菌的紫外线灭菌装置。

根据本实用新型的具体实施方案，本实用新型的复合菌种发酵装置，其中，复合种子罐、各二级母液场效应发酵罐还可分别设置单独的投料口，以用于在生产时根据需要补充投加菌种或用于菌种生长的营养物质。此外，接种罐、复合种子罐及各二级母液场效应发酵罐还可分别设置温度监测装置。

本实用新型的有益技术效果：

本实用新型的场效应发酵罐可以实现多菌株复合接种，适当加大接种量，形成菌群生长优势，可以进一步促进菌种发酵效果、提高发酵质量，且能使不同性能的微生物共同发酵时减弱或避免菌种间相互拮抗的现象，不同性能的菌之间互不拮抗，互惠互利，出现了共同繁殖、协同生长的可观效果。本实用新型的复合菌种发酵装置适应性强，可根据需要实现批量的连续化或半连续化生产，而且不仅适用于好氧菌的共培养，也能够适用于厌氧菌的共培养。

附图说明

图1为本实用新型的具有改进结构的场效应发酵罐的横截面结构示意图。

图2为本实用新型的具有改进结构的场效应发酵罐的侧视结构示意图。

图3为本实用新型的复合菌种发酵装置示意图。

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现结合具体实施例以及附图对本实用新型的技术方案进行以下详细说明，应理解这些实施例仅用于说明实用新型而不用于限制本实用新型的范围。

实施例1

本实施例提供一种具有改进结构的场效应发酵罐，请参见图1和图2所示，该发酵罐包括设置夹层的罐体及罐体内设置的搅拌桨，夹层的设有磁性体，其中，所述磁性体为六块，六块磁性体沿夹层均匀分布，且相邻磁性体极性相异。

本实用新型的场效应发酵罐包括罐体100及罐体内设置的搅拌浆200，其中，罐体100设置夹层101，夹层101内设有至少一组磁性体102，每组磁性体包括设置在罐体同一高度的六块磁性体，同一组内的六块磁性体在罐体夹层101内沿罐体周壁均匀分布(即，六块磁性体沿罐体侧壁圆周均匀分布)，且相邻磁性体极性相异。按照量子场能的基本原理，磁场作用时，相邻极性相异的磁性体相互作用，使得磁力线(如图1中虚线所示)偏离罐体内中心。

本实施例的场效应发酵罐中，搅拌桨叶片上未设置磁性体。夹层101内设有一组磁性体102，可结合参见图3所示，磁性体通常设置在发酵罐高度的中段或中下段位置，以作用于罐内大部分体积的发酵液。另外，本实用新型的场效应发酵罐，特别是罐体较大时，也可根据需要在罐体夹层内不同高度设置有两组以上磁性体(如图2所示)。具体地，在罐体夹层内高度方向，相邻两组磁性体的间距可为0.1～1m，具体间距可根据发酵罐容积及磁性体大小和磁性强弱进行适当调整。通常，磁场强度与发酵罐有效容积之比为每升10～50高斯。

利用本实施例的场效应发酵罐对巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌进行深层发酵试验，磁场强度与发酵罐有效容积(约300L)之比为每升15高斯，发酵期间开启搅拌控制搅拌浆逆时针旋转，转速为100rpm。试验表明，在场效应作用下，培养18～20小时菌含量达高峰值，总菌数比传统场效应发酵罐(CN2261433Y发酵罐，需培养约24小时菌含量达到高峰值)提高约30％；并且，本实用新型的场效应发酵罐，菌与菌之间互不拮抗，出现了共生繁殖、协同生长的可观效果；培养24～30小时都出现芽孢，芽孢结实率比传统培养含量高，达80％～90％以上；再从复合培养液中分离巨大芽孢杆菌和胶冻样芽孢杆菌，做解磷、解钾能力测定，结果表明与原菌种对比无明显差异。

实施例2

请参见图3所示，本实施例提供一种复合菌种发酵装置，其包括：紫外线灭菌装置1，储水罐2，冲料保温罐3，接种罐4，复合种子罐5，四个二级母液场效应发酵罐6、7、8、9；其中，四个二级母液场效应发酵罐6、7、8、9分别为实施例1的场效应发酵罐。此外，接种罐4、复合种子罐5采用传统的现有技术发酵罐，也可采用本实用新型的较小型的结构改进的场效应发酵罐。储水罐、冲料保温罐分别设置进水口和出水口，接种罐4、复合种子罐5及各二级母液场效应发酵罐6、7、8、9分别设置至少一个进料口和至少一个出料口。复合种子罐5、各二级母液场效应发酵罐6、7、8、9分别设有罐内搅拌装置，各搅拌装置分别连接置于罐外的驱动装置10，可由一个驱动装置10驱动一个或多个搅拌装置。另，复合种子罐5、二级母液场效应发酵罐6、7、8、9可分别设置单独的投料口12，以用于在发酵过程中根据需要补充投放发酵剂、发酵所需营养物质等。接种罐4、复合种子罐5及各二级母液场效应发酵罐6、7、8、9可分别设置温度监测装置。

在上述复合菌种发酵装置中，紫外线灭菌装置1是用于对储水罐2中水进行灭菌，储水罐2的出水口连通设置在冲料保温罐3顶部的入水口，冲料保温罐3的出水分为两路：一路通过管路13连通接种罐4的进料口、复合种子罐5的进料口、以及设置在二级母液场效应发酵罐6、7、8、9顶部的进料口，为接种罐4、复合种子罐5以及二级母液场效应发酵罐6、7、8、9提供发酵用水和/或冲料用水；另一路通过管路14连通各二级母液场效应发酵罐6、7、8、9的夹层保温系统，利用水温对二级母液场效应发酵罐进行保温，图中所示各二级母液场效应发酵罐的夹层保温系统为串联结构，夹层保温系统的出水从二级母液场效应发酵罐9的夹层出水口11引出，该出水可循环利用。此外，储水罐2和/或冲料保温罐3或二者之间的管路上可设置加热装置，以根据需要对系统用水进行加热。

接种罐4底部设置出料口，该出料口与复合种子罐5的进料口连通，复合种子罐5的出料口通过管路15分别连通二级母液场效应发酵罐6、7、8、9的进料口。

另，各进料口和出料口以及各管路可根据需要设置相应的泵和阀门。

利用本实施例的复合菌种发酵装置生产复合菌种生物肥时，先在接种罐4中进行菌种的活化扩大培养；之后将接种罐4内培养的菌液引入复合种子罐5进行一级发酵培养，复合种子罐5中预先容装液体培养基，另外可根据需要在复合种子罐5中投入其他菌种共同培养(通常复合种子罐5中是多菌种复合培养)，培养过程中还可根据需要投入补充营养物质；复合种子罐5内培养得到的一级发酵液引入分别引入二级母液场效应发酵罐6、7、8、9中进行二级发酵培养，二级母液场效应发酵罐6、7、8、9中预先容装液体培养基，另外可根据需要分别再投入其他菌种(各二级母液场效应发酵罐单独投入的菌种可相同或不同)，各二级母液场效应发酵罐的培养条件可相同或不同。各二级母液场效应发酵罐6、7、8、9培养结束后，出料，各罐内的发酵产物可单独或选择性混合配料作为复合菌种生物肥。

接种罐4、复合种子罐5内的发酵产物被部分或全部引入下一工序环节后，可补充菌种和培养基继续培养。发酵过程中，冲料保温罐3内的水引入各二级母液场效应发酵罐6、7、8、9的夹层保温系统，循环利用提供发酵热能。另外，冲料保温罐3内的水还可根据需要适当补入接种罐4、复合种子罐5以及二级母液场效应发酵罐6、7、8、9中作为发酵用水。各罐内的发酵结束出料后，冲料保温罐3内的水也根据需要引入接种罐4、复合种子罐5以及二级母液场效应发酵罐6、7、8、9中作为冲料用水。

从而，利用本实施例的复合菌种发酵装置可实现批量连续化或半连续化生产复合菌种生物肥，提高生产效率。

Claims (10)

1.一种场效应发酵罐，该场效应发酵罐包括设置夹层的罐体及罐体内设置的搅拌器，其特征在于，

夹层内设有至少一组磁性体，每组磁性体包括设置在罐体同一高度的六块磁性体，同一组内的六块磁性体在罐体夹层内沿罐体周壁均匀分布，且相邻磁性体极性相异。

2.根据权利要求1所述的场效应发酵罐，其特征在于，罐体夹层内不同高度设置有两组以上磁性体。

3.根据权利要求2所述的场效应发酵罐，其特征在于，在罐体夹层内高度方向，相邻两组磁性体的间距为0.1～1m。

4.根据权利要求1所述的场效应发酵罐，其特征在于，所述搅拌器为叶片式搅拌桨，搅拌桨叶片上未设置磁性体，或者，在搅拌桨叶片上设置磁性体。

5.根据权利要求1或4所述的场效应发酵罐，其特征在于，所述搅拌器为能逆时针旋转且转速80～120rpm的搅拌器。

6.根据权利要求1所述的场效应发酵罐，其特征在于，场效应发酵罐容积为200～300L；所述磁性体为其磁场强度与发酵罐有效容积之比为每升10～50高斯的磁性体。

7.一种复合菌种发酵装置，其特征在于，该复合菌种发酵装置包括至少一个权利要求1～6任一项所述的场效应发酵罐作为二级母液场效应发酵罐。

8.根据权利要求7所述的复合菌种发酵装置，其特征在于，该复合菌种发酵装置包括储水罐、冲料保温罐、接种罐、复合种子罐、以及多个权利要求1～6任一项所述的场效应发酵罐作为二级母液场效应发酵罐；其中：

储水罐、冲料保温罐分别设置进水口和出水口；接种罐、复合种子罐及各二级母液场效应发酵罐分别设置至少一个进料口和至少一个出料口；各二级母液场效应发酵罐的夹层与冲料保温罐的出水口连通形成夹层保温系统；

储水罐的出水口连通冲料保温罐的入水口，冲料保温罐的出水口连接管路分为两路：一路连通接种罐的进料口、复合种子罐的进料口、以及各二级母液场效应发酵罐的进料口，另一路连通各二级母液场效应发酵罐的夹层保温系统；接种罐的出料口与复合种子罐的进料口连通，复合种子罐的出料口通过管路分别连通各二级母液场效应发酵罐的进料口。

9.根据权利要求8所述的复合菌种发酵装置，其特征在于，所述储水罐接设有对储水罐中水进行灭菌的紫外线灭菌装置。

10.根据权利要求8所述的复合菌种发酵装置，其特征在于，复合种子罐、各二级母液场效应发酵罐分别设置单独的投料口；接种罐、复合种子罐及各二级母液场效应发酵罐分别设置温度监测装置。