CN205420408U - 一种香气产生和富集装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种香气产生和富集装置，它包括反应结构、反应条件调节结构和香气富集结构；反应结构包括上端开口的反应釜体、用于密封反应釜体上端开口的釜盖，反应釜体内设有搅拌子；反应条件调节结构包括气体调节结构、pH值调节结构和反应温度调节结构；气体调节结构用于调节反应釜体内的氧气浓度；pH值调节结构用于调节反应釜体内的pH值，反应温度调节结构用于调节反应釜体内的反应温度，香气富集结构用于对反应产生香气进行富集，同时让未被富集的气体重回反应釜体内。该装置结构简单，成本低，操作灵活，使用方便可靠，易于推广。

Description

一种香气产生和富集装置

技术领域

本实用新型涉及一种装置，具体地涉及一种香气产生及富集装置，更加具体地涉及一种生物发酵或生物催化转化天然动植物原料产生生物香气并富集香气的装置，该装置用于跟踪分析生物发酵或生物催化转化产香过程及香气组成成分。

背景技术

香精香料在食品、饮料、饲料、化妆品、洗涤剂、化学和医药领域中被广泛应用。目前市场上的许多香料化合物来源于三个方面：

一是从植物和动物中萃取生产的而来的天然香料。到目前为止,某些植物和动物仍然是香料的一个重要来源,但这些生物活性物质存在的量往往较少,它们只能在一些珍奇(植物)品种中找到,使得分离十分困难。

二是从有机合成而来的合成香料。随着合成有机化学的发展和分析技术的进步，人们能够以工业规模分离和制备相当数量的香料。但是，化学合成往往会采用对环境不友好的生产工艺，消费者们对化学产品或合成的类天然化合物，尤其是与食物和家用相关产品,产生了一种“化学恐惧”的态度。消费者的注意力正迅速向生物制备和使用(微)生物源的香料化合物——香料方向转变，并倾向于“天然”或“有机”的产品,由此发展出了一个源于生物技术的香料市场。

三是从微生物发酵转化或生物酶催化而来的香料。很早以前，人们已在无意识的情况下利用了微生物来生产香料,尤其是在制备发酵食品和饮料时。在大多数情况下,一个典型的、混杂的微生物菌群决定了某种我们想要的而又复杂的香味的形成,比如乳酪、酸奶、酱油、啤酒、泡菜等中的味道。而这一生物产香过程，通常需要在几升到几十升实验室发酵罐规模的实验中完成，而且香气的富集是利用在发酵过程中通气,将非常易挥发的香气带离发酵培养基,从而在发酵罐的排气装置处被活性炭吸附,随后经溶剂萃取回收等过程完成的。现有香料制备工艺过程中，存在的问题：

1、不论是固体发酵罐或是液体发酵罐，设备价格昂贵，而且发酵装置发酵罐通用性差，难以满足科研院所，实验室研究需求。

2、所需要的用于发酵的生物质物料多，产香气量大，才能通过通气带出香气而被富集，对于少量的植物性或动物性原料，不能有效的开展研究开发，制备和检测发酵过程中的香气成分。

3、由于通气对发酵罐香气吹赶的不均一性，经吸附从发酵罐的出气口回收香气难以量化，富集的香气不能完整反应发酵过程中香气物质的种类和数量。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述问题，本实用新型的目的是提供一种结构简单，成本低，操作灵活香气产生和富集装置。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种香气产生和富集装置，包括反应结构、反应条件调节结构和香气富集结构；

所述反应结构包括上端开口的反应釜体、补料结构和用于密封反应釜体上端开口的釜盖；

所述反应釜体内设有活塞,所述活塞与反应釜体的内壁密封滑动配合，且将反应釜体分成独立的上下两个腔体，其中下腔体靠上的部分用于聚集气体，靠下的部分用于放置反应物料；所述下腔体靠下的部分设有搅拌子；所述活塞上设有活塞单向截止阀，

所述补料结构包括补料容器，补料支管和设置在补料支管上的补料控制阀，所述补料支管的一端穿过釜壁伸入反应釜体内，另一端与补料容器连通；

所述反应条件调节结构包括气体调节结构、pH值调节结构和反应温度调节结构；

所述气体调节结构包括溶氧仪、气囊、气囊支管、设置在气囊支管上的气体控制阀门和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的溶氧仪探头管；所述溶氧仪的探头通过溶氧仪探头管固定在釜壁上，用于探测反应釜体内的氧气浓度，气囊支管的一端与气囊连通，另一端穿过釜壁伸入反应釜体内，气体控制阀门根据溶氧仪的探测值进行开关控制；

所述pH值调节结构包括pH测定探头、酸碱罐、酸碱度调节支管、设置在酸碱度调节支管上的酸碱度控制阀门和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的pH测定探头管；所述pH测定探头通过pH测定探头管固定在釜壁上，用于探测反应釜体内的pH值，酸碱度调节支管的一端与酸碱罐连通，另一端穿过釜壁伸入反应釜体内，酸碱度控制阀门根据pH测定探头的探测值进行开关控制；

所述反应温度调节结构包括温度检测设备、用于使反应釜体保持恒温的结构和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的温度检测设备探头安装管；温度检测设备的探头通过温度检测设备探头安装管固定在釜壁上，用于探测反应釜体内的反应温度，反应釜体保持恒温的结构根据温度检测设备的探测值调节反应釜体内的反应温度；

所述香气富集结构包括进气管、香气捕捉结构和出气管；所述进气管的进气端穿过釜壁伸入反应釜体内，且进气端位于下腔体靠上的部分，进气管的进气端设有进气单向截止阀，进气管上还设有进气控制阀门；出气管的出气端穿过釜盖伸入反应釜体内，且出气端位于上腔体内，出气管的出气端设有出气单向截止阀，出气管上还设有出气控制阀门；进气管的出气端与香气捕捉结构的进气端连通，出气管的进气端与香气捕捉结构的出气端连通。

作为优化，还包括用于将釜盖和反应釜体上端紧密固定在一起的包箍连接件。

作为优化，所述反应釜体与釜盖之间设有密封圈。

作为优化，还包括活塞杆，该活塞杆的下端与活塞固定连接，上端从釜盖中伸出，活塞杆上套设有轴密封圈，且该轴密封圈与釜盖的上表面相抵。

作为优化，所述使反应釜体保持恒温的结构包括反应釜体的釜壁，该釜壁由内层和外层构成，所述内层和外层之间具有盛放液体介质的空腔，且该空腔具有液体出口和液体进口；所述空腔内盛放有恒温液体介质。

作为优化，所述香气捕捉结构包括多个相互串联的香气捕捉管。

作为优化，所述香气捕捉管内设有用于吸附气体的吸附材料或机溶剂或水。

作为优化，所述多个香气捕捉管中部分香气捕捉管内设置吸附材料或有机溶剂或水，另一部分香气捕捉管为空管，且置于液氮中冷冻进行富集气体。

作为优化，所述气囊支管位于釜壁和气体控制阀门之间的部分、酸碱度调节支管位于釜壁和酸碱度控制阀门之间的部分、进气管位于进气单向截止阀和香气捕捉结构进气端之间的部分、出气管位于出气单向截止阀和香气捕捉结构出气端之间的部分以及补料支管位于釜壁和补料控制阀之间部分分别设有微孔膜。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点：

1、本实用新型公开的香气产生和富集装置，结构简单，成本低，操作灵活，使用方便可靠，通用性强，可广泛应用于科研院所，企业研发机构，满足实验室研究需求，易于推广。

2、本实用新型公开的香气产生和富集装置，体积小巧，拆卸、清洗、装填物料灵活方便，所需要的用于发酵的动植物性生物质物料少，对于少量的植物性或动物性原料，能有效的开展研究开发制备生物香气。

3、本实用新型公开的香气产生和富集装置，设置有效的生物香气富集装置，加工难度低，易于组装，安装使用方便，节省成本；通过手动上提或下压活塞手柄，推动活塞往复运转，驱动腔室B中香气进入香气富集管而被捕捉，节省能耗；同时腔室B中气体能全面排出，参与交换富集，经过溶剂溶解洗脱香气富集管中的香气物质，洗脱液可用于量化分析香气种类和数量。

4、本实用新型公开的香气产生和富集装置，设置有效的生物香气富集装置，通过高效香气富集管，均匀有效捕捉到生物发酵转化产生的生物香气，为生物发酵及生物催化转化产生香料的多组分量化分析研究和及时跟踪分析香料产生过程分析提供了有力的工具。

附图说明

图1为本实用新型香气产生和富集装置的结构简图。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步详细说明。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

参见图1.一种香气产生和富集装置，包括反应结构、反应条件调节结构和香气富集结构；

所述反应结构包括上端开口的反应釜体1、补料结构和用于密封反应釜体1上端开口的釜盖24；还包括用于将釜盖24和反应釜体1上端紧密固定在一起的包箍连接件39。应釜体1与釜盖24之间设有密封圈25。提高反应釜体1与釜盖24之间的密封性，有利于香气的生产和富集。反应釜体与釜盖之间设有密封圈，并采用包箍连接件固定，使釜盖24和反应釜体1形成一个有机整体，易于灵活拆装、清洗及装填物料，并能离线灭菌。

所述反应釜体1内设有活塞37,所述活塞37与反应釜体1的内壁密封滑动配合，且将反应釜体1分成独立的上下两个腔体，其中下腔体靠上的部分用于聚集气体，靠下的部分用于放置反应物料；所述下腔体靠下的部分设有搅拌子3；所述活塞37上设有活塞单向截止阀36，活塞单向截止阀36用于使上腔体内的气体进入下腔体，同时阻止下腔体内的气体进入上腔体；上腔体记为腔室A，下腔体靠上的部分可记为腔室B，下腔体靠下的部分可记为腔室C，参见图1。腔室C用于放置反应物料，反应物料经过微生物发酵或生物转化催化产生气体，该气体聚集在腔室B中，并充满腔室B。釜体1不限于图示之形状，可为柱形、方形、椭圆形、三角形、梯形等实用形状。搅拌子3的设置有助于反应釜体1内反应物料的混合。搅拌子3可为磁力搅拌子、或玻璃珠、或分子筛，磁力搅拌子可在磁力搅拌器作用下转动；玻璃珠或分子筛可在摇床中震荡。

还包括活塞杆21，该活塞杆21的下端与活塞37固定连接，上端从釜盖24中伸出，活塞杆21上套设有轴密封圈15，且该轴密封圈15与釜盖24的上表面相抵。轴密封圈15的设置主要是为了更好，更方便地保持釜体的密封性，以及防止反应体系被污染；活塞杆21的设置主要是为了方便人工操作活塞上下移动，具体实施时，还可以在活塞杆21的顶端设置手柄20。

所述补料结构包括补料容器19，补料支管28和设置在补料支管28上的补料控制阀22，所述补料支管28的一端穿过釜壁伸入反应釜体1内，另一端与补料容器19连通；补料结构用于向反应釜体1补充反应需要的营养物质。

所述反应条件调节结构包括气体调节结构、pH值调节结构和反应温度调节结构；

所述气体调节结构包括溶氧仪、气囊9、气囊支管6、设置在气囊支管6上的气体控制阀门8和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的溶氧仪探头管29；所述溶氧仪的探头通过溶氧仪探头管29固定在釜壁上，用于探测反应釜体1内的氧气浓度，气囊支管6的一端与气囊9连通，另一端穿过釜壁伸入反应釜体1内，气体控制阀门8根据溶氧仪的探测值进行开关控制；具体实施时，工作人员根据溶氧仪探测的反应釜体1内的氧气浓度在气囊9中充入相应的气体，再根据溶氧仪探测的反应釜体1内氧气浓度的大小控制气体控制阀门8的开关，控制气囊9中的气体进入反应釜体1内，从而控制反应釜体1内的氧气浓度。

对于耗氧或兼性厌氧发酵或催化转化，气囊中可为氧气、空气、或含不同氧浓度的空气；对于厌氧发酵或催化转化，气囊中可为氮气、或二氧化碳等惰性气体。

所述pH值调节结构包括pH测定探头、酸碱罐16、酸碱度调节支管27、设置在酸碱度调节支管27上的酸碱度控制阀门17和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的pH测定探头管30；所述pH测定探头通过pH测定探头管30固定在釜壁上，用于探测反应釜体1内的pH值，酸碱度调节支管27的一端与酸碱罐16连通，另一端穿过釜壁伸入反应釜体1内，酸碱度控制阀门17根据pH测定探头的探测值进行开关控制；具体实施时，工作人员根据pH测定探头的探测的反应釜体1内的pH值控制酸碱度控制阀门17的开关，控制酸碱罐16中补料进入反应釜体1内的量，从而控制反应釜体1内的pH值。

所述反应温度调节结构包括温度检测设备、用于使反应釜体保持恒温的结构和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的温度检测设备探头安装管5；温度检测设备的探头通过温度检测设备探头安装管5固定在釜壁上，用于探测反应釜体1内的反应温度，反应釜体保持恒温的结构根据温度检测设备的探测值调节反应釜体内的反应温度；该温度检测设备可以是温度计或其他现有设备。

所述使反应釜体保持恒温的结构包括反应釜体1的釜壁，该釜壁由内层和外层构成，所述内层和外层之间具有盛放液体介质的空腔2，且该空腔具有液体出口26和液体进口4；所述空腔2内盛放有恒温液体介质。具体地实施时，液体出口26、液体进口4与恒温控制仪连通形成闭合回路，从而通过恒温控制仪实现对空腔2内液体介质温度的控制，进而实现对反应釜体1内反应温度的恒温控制。使反应釜体保持恒温的结构还可以恒温水浴，直接将反应釜体1放置在恒温水浴中实现恒温。

具体实施时，工作人员根据温度检测设备探测的反应釜体1内的反应温度调节恒温水浴的温度，或者调节设置在釜壁内层和外层之间的液体介质的温度，从而实现调节反应釜体内反应温度的目的。

所述香气富集结构包括进气管33、香气捕捉结构和出气管14；所述进气管33的进气端31穿过釜壁伸入反应釜体1内，且进气端31位于下腔体靠上的部分，进气管33的进气端31设有进气单向截止阀32，进气管33上还设有进气控制阀门34；出气管14的出气端38穿过釜盖24伸入反应釜体1内，且出气端38位于上腔体内，出气管14的出气端38设有出气单向截止阀40，出气管14上还设有出气控制阀门13；进气管33的出气端与香气捕捉结构的进气端连通，出气管14的进气端与香气捕捉结构的出气端连通。

香气捕捉结构包括多个相互串联的香气捕捉管，香气捕捉管内可以设有用于吸附气体的吸附材料或机溶剂或水。吸附材料可以是纳米纤维材料、活性炭或树脂，香气捕捉管内设置用于吸附气体的吸附材料或机溶剂或水时，可以置于零上50度至零下150度冷冻吸收。这种富集气体的方式简单易行。

香气捕捉管也可以是空管置于液氮中冷冻进行富集气体。作为优化，香气捕捉结构还可以是多种形式的组合，比如多个香气捕捉管中部分香气捕捉管内设置吸附材料或有机溶剂或水，另一部分香气捕捉管为空管，且置于液氮中冷冻进行富集气体。参见图1，香气捕捉结构由串联的香气捕捉管10和香气捕捉管11组成，具体实施时，可以在香气捕捉管10内设置吸附材料或有机溶剂或水，而香气捕捉管11为空管置于液氮中冷冻进行富集气体。

作为优化，所述气囊支管6位于釜壁和气体控制阀门8之间的部分、酸碱度调节支管27位于釜壁和酸碱度控制阀门17之间的部分、进气管33位于进气单向截止阀32和香气捕捉结构进气端之间的部分、出气管14位于出气单向截止阀40和香气捕捉结构出气端之间的部分以及补料支管28位于釜壁和补料控制阀22之间部分分别设有微孔膜35。微孔膜的设置可以阻止微生物菌体随香气释出，或隔离管路中微生物进入反应釜体1内，影响生物香气产生。

本实用新型提供的香气产生和富集装置具有结构简单，简化了加工难度，生产成本低，实验装置操作简便，对香气富集可以量化，有利于对香气成分的分析。

本实用新型的工作原理如下：

通过腔室C内搅拌子3转动或震荡对釜内腔室C中气体的驱赶，促使对腔室C中的香气成分的释放进入腔室B中；工作人员，向下压活塞杆手柄20，推动活塞37向下运动，腔室B中气体由进气管33的进气端31穿过单向截止阀32，进入气体富集管10和气体富集管11富集后，未被富集的气体继续经由出气管14上的出气单项截止阀40、出气管14的出气端38进入腔室A。随后，工作人员，向上提升活塞杆手柄20，拉动活塞37上升，压迫腔室A中的气体，经由活塞单向截止阀36进入腔室B中，这样，香气在腔室C中产生并释放至釜内腔室B中，在人工手动向下压迫活塞37作用下，腔室B中的香气，被压进入香气捕捉管中，未被捕捉的气体进入腔室A中。

工作人员，向上提升活塞杆手柄20，拉动活塞37上升，压迫腔室A中的气体，经由活塞单向截止阀36进入腔室B中，完成一次循环。如此往复，通过手动下压或上提，来回推动釜内气体有效地压入富集系统，气体穿过香气富集管时，香气被香气捕捉管捕捉而富集。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (9)

1.一种香气产生和富集装置，其特征在于：包括反应结构、反应条件调节结构和香气富集结构；

所述反应结构包括上端开口的反应釜体(1)、补料结构和用于密封反应釜体(1)上端开口的釜盖(24)；

所述反应釜体(1)内设有活塞(37),所述活塞(37)与反应釜体(1)的内壁密封滑动配合，且将反应釜体(1)分成独立的上下两个腔体，其中下腔体靠上的部分用于聚集气体，靠下的部分用于放置反应物料；所述下腔体靠下的部分设有搅拌子(3)；所述活塞(37)上设有活塞单向截止阀(36)，

所述补料结构包括补料容器(19)，补料支管(28)和设置在补料支管(28)上的补料控制阀(22)，所述补料支管(28)的一端穿过釜壁伸入反应釜体(1)内，另一端与补料容器(19)连通；

所述反应条件调节结构包括气体调节结构、pH值调节结构和反应温度调节结构；

所述气体调节结构包括溶氧仪、气囊(9)、气囊支管(6)、设置在气囊支管(6)上的气体控制阀门(8)和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的溶氧仪探头管(29)；所述溶氧仪的探头通过溶氧仪探头管(29)固定在釜壁上，用于探测反应釜体(1)内的氧气浓度，气囊支管(6)的一端与气囊(9)连通，另一端穿过釜壁伸入反应釜体(1)内，气体控制阀门(8)根据溶氧仪的探测值进行开关控制；

所述pH值调节结构包括pH测定探头、酸碱罐(16)、酸碱度调节支管(27)、设置在酸碱度调节支管(27)上的酸碱度控制阀门(17)和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的pH测定探头管(30)；所述pH测定探头通过pH测定探头管(30)固定在釜壁上，用于探测反应釜体(1)内的pH值，酸碱度调节支管(27)的一端与酸碱罐(16)连通，另一端穿过釜壁伸入反应釜体(1)内，酸碱度控制阀门(17)根据pH测定探头的探测值进行开关控制；

所述反应温度调节结构包括温度检测设备、用于使反应釜体保持恒温的结构和设置在下腔体靠下部分的釜壁上的温度检测设备探头安装管(5)；温度检测设备的探头通过温度检测设备探头安装管(5)固定在釜壁上，用于探测反应釜体(1)内的反应温度，反应釜体保持恒温的结构根据温度检测设备的探测值调节反应釜体内的反应温度；

所述香气富集结构包括进气管(33)、香气捕捉结构和出气管(14)；所述进气管(33)的进气端(31)穿过釜壁伸入反应釜体(1)内，且进气端(31)位于下腔体靠上的部分，进气管(33)的进气端(31)设有进气单向截止阀(32)，进气管(33)上还设有进气控制阀门(34)；出气管(14)的出气端(38)穿过釜盖(24)伸入反应釜体(1)内，且出气端(38)位于上腔体内，出气管(14)的出气端(38)设有出气单向截止阀(40)，出气管(14)上还设有出气控制阀门(13)；进气管(33)的出气端与香气捕捉结构的进气端连通，出气管(14)的进气端与香气捕捉结构的出气端连通。

2.如权利要求1所述的香气产生和富集装置，其特征在于：还包括用于将釜盖(24)和反应釜体(1)上端紧密固定在一起的包箍连接件(39)。

3.如权利要求1所述的香气产生和富集装置，其特征在于：所述反应釜体(1)与釜盖(24)之间设有密封圈(25)。

4.如权利要求1所述的香气产生和富集装置，其特征在于：还包括活塞杆(21)，该活塞杆(21)的下端与活塞(37)固定连接，上端从釜盖(24)中伸出，活塞杆(21)上套设有轴密封圈(15)，且该轴密封圈(15)与釜盖(24)的上表面相抵。

5.如权利要求1-4任一项所述的香气产生和富集装置，其特征在于：所述使反应釜体保持恒温的结构包括反应釜体(1)的釜壁，该釜壁由内层和外层构成，所述内层和外层之间具有盛放液体介质的空腔(2)，且该空腔具有液体出口(26)和液体进口(4)；所述空腔(2)内盛放有恒温液体介质。

6.如权利要求4所述的香气产生和富集装置，其特征在于：所述香气捕捉结构包括多个相互串联的香气捕捉管。

7.如权利要求6所述的香气产生和富集装置，其特征在于：所述香气捕捉管内设有用于吸附气体的吸附材料或机溶剂或水。

8.如权利要求6所述的香气产生和富集装置，其特征在于：所述多个香气捕捉管中部分香气捕捉管内设置吸附材料或有机溶剂或水，另一部分香气捕捉管为空管，且置于液氮中冷冻进行富集气体。

9.如权利要求1所述的香气产生和富集装置，其特征在于：所述气囊支管(6)位于釜壁和气体控制阀门(8)之间的部分、酸碱度调节支管(27)位于釜壁和酸碱度控制阀门(17)之间的部分、进气管(33)位于进气单向截止阀(32)和香气捕捉结构进气端之间的部分、出气管(14)位于出气单向截止阀(40)和香气捕捉结构出气端之间的部分以及补料支管(28)位于釜壁和补料控制阀(22)之间部分分别设有微孔膜(35)。