CN206783661U - 一种制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置，包括驱动电源、换能器、变幅杆、过渡变幅杆和工具头，驱动电源把50‑60HZ的市电转化为高功率的高频率电源（15KHZ‑100 KHZ），提供给换能器，换能器把高频率电能转换为超声波，再传递出去，变幅杆增大超声波换能器的振幅，并传送到工具头，工具头把超声波和压力直接导入至待搅拌的益生菌内，同时也有振幅放大的功能，超声波导入待搅拌的益生菌后，在超声波的空化作用下，搅拌发酵罐内的益生菌。陶瓷材质的工具头不会污染益生菌，同时搅拌效率高，生产实际中易于实现，且益生菌发酵罐易于清洗。

Description

一种制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置

技术领域

本实用新型涉及一种发酵装置，尤其是涉及一种制备益生菌的发酵罐的搅拌装置。

背景技术

益生菌是指通过改善机体微生物和酶的平衡，刺激特异性或非特异性免疫机制，对人和动物机体有医疗和保健效果的微生物。

目前，益生菌制品的生产工艺主要有两种，即固体发酵法和大罐液体深层发酵法。固体发酵法是把益生菌接种到固体培养基上进行发酵培养，其优点是相对管理比较粗放，具有生产工艺简单，投资少的特点，但同时容易受杂菌污染，菌体含量不易控制、产品质量不稳定的缺点，目前我国大多数益生菌产品都是采用该生产方法。

大罐液体深层发酵法是采用现代发酵技术，将益生菌菌种接种到反应器中进行通风培养，对整个发酵过程都可以进行精细的过程控制，具有便于无菌操作，容易控制菌体含量，产品质量稳定的特点，更适合工业化生产。其一般工艺流程是：菌种接种培养—种子罐培养—发酵罐发酵培养—排放培养液—收集菌体—加入适量载体和保护剂—干燥—粉粹—过筛—稀释混合—成品包装—质检—益生菌产品。

对于大罐液体深层发酵法来说，菌接种在培养液后进行发酵时，现有发酵罐的搅拌组件是将置于罐体顶部的搅拌电机，搅拌轴与电机转轴相连后伸入罐体内，通过搅拌轴上的搅拌桨叶进行搅拌；但是搅拌组件的电机安装在罐体顶部后，由于电机比较重，使得发酵罐很难拆卸，这样不仅开罐清洗困难，而且搅拌轴和搅拌桨叶也很难清洗，如果长期积垢的话将影响产品质量。

例如，在中国专利文献上公开的“一种制备益生菌的发酵罐的搅拌组件”，公告号为CN202440495U，包括电机、外磁钢、内磁钢、搅拌轴、搅拌桨叶、横梁、轴承，电机、外磁钢、内磁钢、搅拌轴和轴承由下至上同轴依次设置，电机的输出轴通过联轴器与传动轴的下端相联，传动轴的上端与外磁钢固定连接，与外磁钢相对的内磁钢设置在外磁钢的正上方，并且外磁钢与内磁钢由发酵罐体隔离，内磁钢的上端与搅拌轴固定连接，搅拌轴的上端支撑转动连接在设有轴承座和轴承的横梁上。发酵罐使用时，电机带动外磁钢旋转，由于外磁钢和内磁钢的异性磁极彼此相对，通过磁场的作用带动位于内磁钢旋转，从而与内磁钢固定相连的搅拌轴进一步带动搅拌桨叶旋转，而对罐体内的物料进行搅拌，解决了发酵罐开罐清洗困难，搅拌轴和搅拌桨叶很难清洗的问题，但整体结构复杂，生产实际中不易操作。

实用新型内容

本实用新型的目的是解决发酵罐开罐清洗困难的问题，提供一种搅拌结构简单，易于操作的搅拌组件。

为了实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

超声波是指振动频率大于20000Hz以上的，其每秒的振动次数（频率）甚高，超出了人耳听觉的一般上限（20000Hz），这种听不见的声波叫做超声波。由于其频率高，因而具有许多特点：首先是功率大，其能量比一般声波大得多，因而可以用来切削、焊接、钻孔等。再者由于它频率高，波长短，衍射不严重，具有良好的定向性，工业与医学上常用超声波进行超声探测。超声和可闻声本质上是一致的，它们的共同点都是一种机械振动模式，通常以纵波的方式在弹性介质内会传播，是一种能量的传播形式，其不同点是超声波频率高，波长短，在一定距离内沿直线传播具有良好的束射性和方向性。

超声波搅拌的原理：当超声波在介质的传播过程中，存在一个正负压强的交变周期，在正压相位时，超声波对介质分子挤压，改变介质原来的密度，使其增大；在负压相位时，使介质分子稀疏，进一步离散，介质的密度减小，当用足够大振幅的超声波作用于液体介质时，介质分子间的平均距离会超过使液体介质保持不变的临界分子距离，液体介质就会发生断裂，形成微泡。这些小空洞迅速胀大和闭合，会使液体微粒之间发生猛烈的撞击作用，从而产生几千到上万个大气压的压强。微粒间这种剧烈的相互作用，会使液体的温度骤然升高，起到了很好的搅拌作用。

一种制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置，包括驱动电源、换能器、变幅杆、过渡变幅杆和工具头，所述驱动电源与换能器通过连接螺栓连接，所述换能器与变幅杆通过连接螺栓连接，所述变幅杆通过过渡变幅杆和工具头，通过连接螺栓连接，所述过渡变幅杆和工具头通过螺纹连接，所述驱动电源把50-60HZ的市电转化为高功率的高频率电源（15KHZ-100 KHZ），提供给换能器，所述换能器把高频率电能转换为超声波，再传递出去，其表现形式为换能器在纵向作来回伸缩运动，振幅一般在几个微米，而自身消耗很少一部分功率，这样的振幅功率密度不够，是不能直接使用的，变幅杆按设计需要放大振幅，并将超声能量集中在较小的面积上即聚能，同时也起到固定整个超声波振动系统的作用，隔离益生菌和换能器，过渡变幅杆和工具头通过螺纹连接，超声波换能器通过安装变幅杆调整了换能器与超声波工具头之间的负载匹配，减小了谐振阻抗，使其在谐振频率工作，提高了电声转换效率，有效降低了超声波换能器的发热量，提高使用寿命。所述工具头把超声波和压力传递至待搅拌的益生菌内，同时也有振幅放大的功能，超声波搅拌装置工作时，驱动电源通过换能器产生超声波，变幅杆增大超声波换能器的振幅，通过过渡变幅杆和工具头，把超声波导入待搅拌的益生菌内，在超声波的空化作用下，搅拌发酵罐内的益生菌。

驱动电源、换能器、变幅杆、过渡变幅杆和工具头的谐振频率均为20KHZ，驱动电源的最大功率2000W，电压220V，功率可调。工具头的材质为陶瓷材质，超声波搅拌装置工作时，超声波搅拌装置固定在法兰上，所述法兰通过紧固螺钉与发酵罐的上盖垂直固定，所述超声波搅拌装置的过渡变幅杆与发酵罐的上盖开孔尺寸一致。所述发酵罐体包括罐主体和上盖，发酵罐体的下部与支架的上端固定相连，支架的下端固定在底座的上表面上，发酵罐体由支架固定支撑而与底座的上表面相离。

作为优选，所采用的变幅杆按设计需要放大振幅，并将超声能量集中在较小的面积上即聚能，同时起到固定整个超声波振动系统的作用，隔离益生菌和换能器，超声波换能器通过安装变幅杆调整了换能器与超声波工具头之间的负载匹配，减小了谐振阻抗，使其在谐振频率工作，提高了电声转换效率，有效降低了超声波换能器的发热量，提高使用寿命。

作为优选，所述一种制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置的工具头和过渡变幅杆通过螺纹连接，工具头的材质为陶瓷材质，工具头可以把超声波和压力传递至待搅拌的益生菌内，同时也有振幅放大的功能，陶瓷材质的工具头直接导入带搅拌的益生菌内，不会污染益生菌，同时工具头和过渡变幅杆通过螺纹连接，在使用过程中，如果出现工具头破损情况，可以方便更换，提高了搅拌装置的使用寿命。

作为优选，所述驱动电源、换能器、变幅杆、过渡变幅杆和工具头的谐振频率均为20KHZ，驱动电源的最大功率2000W，电压220V，功率可调。可根据发酵罐内益生菌的液面高低、益生菌的温度等具体情况，调整驱动电源的最大功率，使换能器在不同的情况下均达到理想的工作状态，提高换能器高频率电能转换为超声波的转换率。

作为优选，超声波搅拌装置工作时，超声波搅拌装置固定在法兰上，所述法兰通过紧固螺钉与发酵罐的上盖固定，所述超声波搅拌装置固定在法兰上，所述法兰通过紧固螺钉与发酵罐的上盖垂直固定，所述超声波搅拌装置的过渡变幅杆与发酵罐的上盖开孔尺寸一致，需要开罐清洗时，可以很容易把超声波搅拌装置从发酵罐的上盖拆除，另外也可以不用开罐，而采用通过发酵罐主体的进料口注入水，通过超声波搅拌装置导入的超声波搅拌发酵罐内的谁，可以高效清洗发酵罐。

因此，本实用新型具有以下有益效果：通过驱动电源把50-60HZ的市电转化为高功率的高频率电源（15KHZ-100 KHZ），提供给换能器，所述换能器把高频率电能转换为超声波，变幅杆增大超声波换能器的振幅，且工具头的材质为陶瓷材质，搅拌效率高，生产实际中易于实现，且不会污染益生菌，益生菌发酵罐易于清洗。

附图说明

图1是本实用新型的一种结构示意图。

图中：1、驱动电源 2、换能器 3、变幅杆 4、紧固螺钉 5、法兰 6、支架 7、底座 8、上盖 9、进料口 10、过渡变幅杆 11、工具头。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型做进一步的描述。

如图1所示，一种制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置，包括驱动电源1、换能器2、变幅杆3、过渡变幅杆10和工具头11，驱动电源与换能器通过连接螺栓连接，换能器与变幅杆通过连接螺栓连接，变幅杆通过过渡变幅杆和工具头，通过连接螺栓连接，过渡变幅杆和工具头通过螺纹连接，驱动电源、换能器、变幅杆、过渡变幅杆和工具头的谐振频率均为20KHZ，驱动电源的最大功率2000W，电压220V，功率可调。工具头的材质为陶瓷材质，超声波搅拌装置固定在法兰5上，法兰通过紧固螺钉4与发酵罐的上盖固定，超声波搅拌装置固定在法兰上，法兰通过紧固螺钉与发酵罐的上盖8垂直固定，超声波搅拌装置的过渡变幅杆与发酵罐的上盖开孔尺寸一致，发酵罐体包括罐主体和上盖，发酵罐体的下部与支架6的上端固定相连，支架的下端固定在底座7的上表面上，发酵罐体由支架固定支撑而与底座的上表面相离。

超声波搅拌装置工作时，驱动电源把50-60HZ的市电转化为高功率的高频率电源（15KHZ-100 KHZ），提供给换能器，换能器把高频率电能转换为超声波，再传递出去，其表现形式为换能器在纵向作来回伸缩运动，振幅一般在几个微米，而自身消耗很少一部分功率，这样的振幅功率密度不够，是不能直接使用的，变幅杆按设计需要放大振幅，并将超声能量集中在较小的面积上即聚能，同时也起到固定整个超声波振动系统的作用，隔离益生菌和换能器，过渡变幅杆和工具头通过螺纹连接，超声波换能器通过安装变幅杆调整了换能器与超声波工具头之间的负载匹配，减小了谐振阻抗，使其在谐振频率工作，提高了电声转换效率，有效降低了超声波换能器的发热量，提高使用寿命。工具头把超声波和压力传递至待搅拌的益生菌内，同时也有振幅放大的功能，在超声波的空化作用下，搅拌发酵罐内的益生菌。陶瓷材质的工具头直接导入带搅拌的益生菌内，不会污染益生菌，同时工具头和过渡变幅杆通过螺纹连接，在使用过程中，如果出现工具头破损情况，可以方便更换，提高了搅拌装置的使用寿命。

所述驱动电源、换能器、变幅杆、过渡变幅杆和工具头的谐振频率均为20KHZ，驱动电源的最大功率2000W，电压220V，功率可调。可根据发酵罐内益生菌的液面高低、益生菌的温度等具体情况，调整驱动电源的最大功率，使换能器在不同的情况下均达到理想的工作状态，提高换能器高频率电能转换为超声波的转换率。

超声波搅拌装置工作时，超声波搅拌装置固定在法兰上，所述法兰通过紧固螺钉与发酵罐的上盖固定，所述超声波搅拌装置固定在法兰上，所述法兰通过紧固螺钉与发酵罐的上盖垂直固定，所述超声波搅拌装置的过渡变幅杆与发酵罐的上盖开孔尺寸一致，需要开罐清洗时，可以很容易把超声波搅拌装置从发酵罐的上盖拆除，另外也可以不用开罐，而采用通过发酵罐主体的进料口9注入水，通过超声波搅拌装置导入的超声波搅拌发酵罐内的水，可以高效清洗发酵罐。

Claims (5)

1.一种制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置，包括驱动电源、换能器、变幅杆、过渡变幅杆和工具头，所述驱动电源与换能器通过连接螺栓连接，所述换能器与变幅杆通过连接螺栓连接，所述变幅杆通过过渡变幅杆和工具头通过连接螺栓连接，所述过渡变幅杆和工具头通过螺纹连接，所述驱动电源把50-60HZ的市电转化为高功率的高频率电源（15KHZ-100 KHZ），提供给换能器，所述换能器把高频率电能转换为超声波，再传递出去，所述变幅杆增大超声波换能器的振幅，并传送到工具头，所述工具头把超声波和压力传递至待搅拌的益生菌内，同时也有振幅放大的功能，超声波搅拌装置工作时，驱动电源通过换能器产生超声波，变幅杆增大超声波换能器的振幅，通过过渡变幅杆和工具头，把超声波导入待搅拌的益生菌内，在超声波的空化作用下，搅拌发酵罐内的益生菌。

2.根据权利要求1所述的制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置，所述驱动电源、换能器、变幅杆、过渡变幅杆和工具头的谐振频率均为20KHZ，驱动电源的最大功率2000W，电压220V，功率可调。

3.根据权利要求1所述的制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置，所述工具头的材质为陶瓷材质。

4.根据权利要求1所述的制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置，所述超声波搅拌装置固定在法兰上，所述法兰通过紧固螺钉与发酵罐的上盖垂直固定，所述超声波搅拌装置的过渡变幅杆与发酵罐的上盖开孔尺寸一致。

5.根据权利要求1所述的制备益生菌的发酵罐的罐内超声波搅拌装置，其特征是，所述发酵罐体包括罐主体和上盖，发酵罐体的下部与支架的上端固定相连，支架的下端固定在底座的上表面上，发酵罐体由支架固定支撑而与底座的上表面相离。