CN207109004U - 球形回转固态发酵罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种球形回转固态发酵罐，包括支架、发酵罐、PLC控制系统、传感器检测装置和温度调节装置；所述发酵罐转动支撑安装在支架上并通过驱动装置带动转动；所述发酵罐罐体采用双层的中空结构，发酵罐上开有填料口并设有透明密封门；所述PLC控制系统分别与发酵罐内的传感器检测装置和发酵罐罐体中的温度调节装置相连接；所述温度调节装置控制发酵罐双层结构中水温。本发酵罐整体转动使菌丝避免因搅拌而发生破坏，改善了微生物的生存环境，最大限度的还原窖池发酵的自然状态。球形发酵罐中窖液集中向底部流动并且窖液随罐体转动而回转，浸润所有发酵基质，加快温度与营养物质在基质中的传递，发酵更充分。

Description

球形回转固态发酵罐

技术领域

本实用新型涉及生物反应容器技术领域，尤其是涉及一种新型球形回转固态发酵罐。

背景技术

固态发酵技术在中国有着悠久的历史，早期发酵技术形式粗放，发酵设备较简单，对发酵环境要求不高。随着科技的发展，固态发酵技术与传统液态发酵技术相比有显著的进步，具有节水、节能的独特优势，且没有废液产生，属于清洁生产技术。作为发酵技术研究的重要支撑平台，固态发酵设备的研究对固态发酵技术的研究具有至关重要的作用。近年来，一大批固态发酵设备应运而生，主要有浅盘式，传送带式，柱塔式，机械搅拌筒柱式，转毂式等结构形式。固态发酵不同于液态发酵，反应基质是以固态形式存在，反应体系中的气-固、气-液、液-固等传递形式相互影响。多数固态发酵控制手段通常采用提供宏观的最佳温度、通气量、PH值来实现发酵控制。对固体反应物料传质、传热问题的常规解决方法是机械搅拌，即气相不动，固相动，连续稳定操作。其翻动目的是使物料混合，加速物料之间或气相分子之间的接触频率，并使物料层间气体由分子扩散变为对流扩散，但对整个发酵过程而言，过度翻动对微生物的生长是不利的，会使菌丝体断裂，翻动引起的剪切力对菌体往往是有害的。翻动固体物料除了设备机械密封困难，能耗高，结构复杂，易引起杂菌污染，最严重的是容易使培养基板结，从而导致了发酵的不充分。

实用新型内容

为了克服上述所存在的技术缺陷，本实用新型的目的在于提供一种可实现对物料的固态发酵，对微生物无损害，发酵充分，自动化程度高，大大提高生产效率和资源利用率的球形回转固态发酵罐。

为了达到上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

本技术方案为一种球形回转固态发酵罐，包括支架、发酵罐、PLC控制系统、传感器检测装置和温度调节装置；所述发酵罐转动支撑安装在支架上并通过驱动装置带动转动；所述发酵罐罐体采用双层的中空结构，发酵罐上开有填料口并设有透明密封门；所述PLC控制系统分别与发酵罐内的传感器检测装置和发酵罐罐体中的温度调节装置相连接；所述温度调节装置控制发酵罐双层结构中内水温。

作为优化，所述发酵罐球面上设置弧形导轨，密封门滑动安装在弧形导轨上；所述密封门通过固定安装在发酵罐上的铰链式交叉伸缩装置控制启闭。

作为优化，所述支架上设有散料装置；散料装置包括出料气缸、防护罩和散料器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本发酵罐整体转动使菌丝避免因搅拌而发生破坏，改善了微生物的生存环境，最大限度的还原窖池发酵的自然状态。球形发酵罐空间利用率最高，内部无死角，窖液集中向底部流动并且窖液随罐体转动而回转，浸润所有发酵基质，加快温度与营养物质在基质中的传递，发酵更充分。发酵罐整体转动而非内部搅拌的方式来传温、传质，可避免因摩擦阻力而引起的高能耗，大大提高能源利用率。整个发酵过程自动化程度的提高大大减轻了人工劳动强度，节约了人力成本。

附图说明

本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是本实用新型的主结构示意图。

图2是本实用新型中铰链式交叉伸缩装置的结构示意图。

图3是本实用新型中散料装置的结构示意图。

图4是本实用新型中联通球形发酵罐内部的转接头结构示意图。

图中标记：支架1、发酵罐2、填料口3、密封门4、铰链式交叉伸缩装置5、出料气缸6、防护罩7和散料器8。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型作详细的说明。

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1，如图1中所示，本实用新型为一种球形回转固态发酵罐，包括支架1、发酵罐2、PLC控制系统、传感器检测装置和温度调节装置；所述发酵罐2转动支撑安装在支架1上并通过驱动装置带动转动；所述发酵罐罐体采用双层的中空结构，发酵罐上开有填料口3并设有透明密封门；所述PLC控制系统分别与发酵罐2内的传感器检测装置和发酵罐罐体中的温度调节装置相连接；所述温度调节装置控制发酵罐双层结构中水温。

如图4所示，连通球形发酵罐内部的转接头上从上往下依次设有窖液管、进气管和进水管；驱动装置包括电机和减速器，电机带动减速器驱动发酵罐旋转；支架1对整个装置起到支撑和固定作用；空气压缩机通过螺栓固定在机架上，并用气管连接到发酵罐中。发酵罐填料口3运动到最上方进料限位点，进行填料，通过空气压缩机对罐体内进行供气，关上透明密封门。透明密封门方便观察发酵罐中发酵情况。驱动装置驱动发酵罐2旋转，使内部物料随着旋转因自身重力作用下实现翻滚，达到物料与窖液充分混合。PLC控制系统根据传感器检测装置检测到的各项参数自动判断发酵程度，控制对应的电磁阀通过窖液管加入发酵液（酒曲类物质），使其与物料充分混合。发酵罐中的传感器检测装置包括氧气传感器、二氧化碳传感器、温度传感器和湿度传感器，主要对发酵过程进行控制，减少人工判断所引起的误差。各传感器与PLC控制系统相连接，传感器将采集的数据传输至PLC控制系统，PLC控制系统对发酵罐中各方面条件进行处理。PLC控制系统控制电磁阀以通入适宜温度的水经进水管到发酵罐双层夹层中间，达到理想发酵温度时，停止供水，并在保温层对温度的保持下，进行发酵。发酵罐整体采用不锈钢材料制成，不锈钢材质传热速度快，发酵罐罐体双层结构夹层中注水，并在外壳上覆盖保温材料。温度调节装置设置在发酵罐双层罐体中，对夹层中水温进行检测，使PLC控制系统根据情况随时调节夹层中温度，以保证发酵罐内发酵的适宜温度，给微生物生长提供良好的温度环境。为控制罐内的气体浓度，通过进气管向内部通入对应的气体。在完成发酵过程后，填料口3运动到最下方进料限位点，打开填料口3上透明密封门，实现出料。

本装置主要针对被预先混合好的发酵基质进行处理。发酵罐整体转动使菌丝避免因搅拌而发生破坏，改善了微生物的生存环境，最大限度的还原窖池发酵的自然状态。球形发酵罐空间利用率最高，内部无死角，窖液集中向底部流动并且窖液随罐体转动而回转，浸润所有发酵基质，加快温度与营养物质在基质中的传递，发酵更充分。发酵过程中，安装在发酵罐上的各传感器采集发酵状态的温度，含氧量，二氧化碳含量等理化指标，并将数据存储在上位机中，利用人工智能技术，对采集的数据进行分析处理，显示发酵程度。其中PLC控制系统根据温度数据控制温度调节系统动作，达到实时控温的目的。根据上位机发送的发酵状态数据控制发酵液的排放。发酵罐整体转动而非内部搅拌的方式来传温、传质，可避免因摩擦阻力而引起的高能耗，大大提高能源利用率。进、出料利用同一出口，降低发酵罐加工及操作的复杂度，并且辅助出料装置使出料更顺畅。整个发酵过程自动化程度的提高大大减轻了人工劳动强度，节约了人力成本。利用转接头可实现罐体转动，而向罐体内部输送介质的管道与支架固连，达到相对转动的目的。

实施例2，在实施例1的基础上对填料口3的启闭结构进行优化设计，所述发酵罐球面上设置弧形导轨，密封门4滑动安装在弧形导轨上；所述密封门通过固定安装在发酵罐2上的铰链式交叉伸缩装置5控制启闭。在填料口两侧球面上固定设置弧形导轨，导轨上安装带滑槽的密封门，密封门的开关由气缸和铰链式交叉伸缩装置5控制实现，气缸底座固定安装在发酵罐2上。当电机停止转动，空气压缩机开始工作，为双作用气缸供气，使气缸活塞伸出，实现铰链式交叉伸缩装置的缩回和伸出，带动填料口3上的密封门4沿圆弧导轨滑动，实现开门和关闭。

实施例3，在实施例1的基础上进行优化设计，所述支架1上设有散料装置；散料装置包括出料气缸6、防护罩7和散料器8。散料装置通过气缸驱动进行散料；散料装置可以提高发酵的自动化程度，实现远程控制，有效减少人工成本。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (3)

1.球形回转固态发酵罐，其特征在于：包括支架（1）、发酵罐（2）、PLC控制系统、传感器检测装置和温度调节装置；所述发酵罐（2）转动支撑安装在支架（1）上并通过驱动装置带动转动；所述发酵罐罐体采用双层的中空结构，发酵罐上开有填料口（3）并设有透明密封门；所述PLC控制系统分别与发酵罐（2）内的传感器检测装置和发酵罐罐体中的温度调节装置相连接；所述温度调节装置控制发酵罐双层结构中水温。

2.根据权利要求1所述的球形回转固态发酵罐，其特征在于：所述发酵罐球面上设置弧形导轨，密封门（4）滑动安装在弧形导轨上；所述密封门通过固定安装在发酵罐（2）上的铰链式交叉伸缩装置（5）控制启闭。

3.根据权利要求1所述的球形回转固态发酵罐，其特征在于：所述支架（1）上设有散料装置；散料装置包括出料气缸（6）、防护罩（7）和散料器（8）。