CN208008808U - 一种红茶菌好氧发酵罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种红茶菌好氧发酵罐，包括发酵罐体、位于发酵罐体内部的隔膜过滤器和进气曝气装置；发酵罐体带有双层圆周壁并形成换热保温层，其内部为气料反应腔；气料反应腔中设置隔膜过滤器；隔膜过滤器底部设置出料管并延伸至发酵罐体外；进气曝气装置包括主曝气管、第二供气管和旋转涡轮机；主曝气管从发酵罐体的顶部延伸至发酵罐体内部并穿过隔膜过滤器，其底部固定连接配气件；配气件上设置有曝气孔；配气件底端连接旋转涡轮机；第二供气管设置在发酵罐体侧壁，包括进气横管和设置在进气横管下方且与进气横管连通的若干分支管；分支管伸入隔膜过滤器且开口朝向隔膜过滤器；主曝气管和进气横管的进气口处均设置有除菌器。

Description

一种红茶菌好氧发酵罐

技术领域

本实用新型涉及生物技术装置领域，具体涉及一种红茶菌好氧发酵罐。

背景技术

好氧发酵即是指利用微生物，在好氧的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的过程，微生物好氧发酵生产水平主要取决于菌种本身的遗传特性和培养条件。

现有的好氧发酵装置主要为发酵罐，好氧微生物的呼吸、基质的氧化所需要氧是由液相中溶解的氧，因此在好氧发酵过程中氧的气液传质十分重要，在发酵过程中需要将空气不断通入发酵液中，以供微生物所消耗的氧，但氧在发酵液中的溶解度很低，溶氧不足会严重影响微生物的呼吸代谢。目前，我国普遍采用的标准是机械搅拌通风发酵罐是采用加大通风量、加强搅拌的方法以达到提高溶氧系数的目的。同时，现有技术中发酵大多采用纯种发酵，可以高产及生产过程和产品质量的稳定，对于纯种发酵来说，染菌是天敌，涉及到的设备都必须经过彻底的灭菌，如果灭菌不彻底或者生产过程中染菌，都会造成污染致发酵过程失败。因此，一个良好的好氧发酵罐除了具备结构、操作等方面的优点外，主要还应具有空气中的氧利用率高、能耗低、单位容积生产能力大，不易染菌等特点。

实用新型内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种红茶菌好氧发酵罐，通过在好氧发酵罐中设置隔膜过滤器，使得发酵和滤液分离过程同时进行，该好氧发酵罐没有额外的泵、管道和电枢，降低了染菌的风险，从而使得生产发酵过程以及产品质量稳定。

本实用新型的技术方案如下：

一种红茶菌好氧发酵罐，包括竖直设置的发酵罐体、位于所述发酵罐体内部的隔膜过滤器和进气曝气装置；所述发酵罐体带有双层圆周壁，内外壁之间形成换热保温层，其内部为气料反应腔；所述气料反应腔中设置有中空圆柱状的所述隔膜过滤器；所述隔膜过滤器底部设置有出料管并延伸至所述发酵罐体外；所述进气曝气装置包括主曝气管、第二供气管和旋转涡轮机；所述主曝气管从发酵罐体的顶部延伸至发酵罐体内部并穿过所述隔膜过滤器，其底部固定连接配气件；所述配气件上设置有若干曝气孔；所述配气件底端连接所述旋转涡轮机；所述第二供气管设置在所述发酵罐体侧壁，包括进气横管和设置在所述进气横管下方且与所述进气横管连通的的若干分支管；若干所述分支管伸入所述隔膜过滤器且开口朝向所述隔膜过滤器；所述主曝气管和所述进气横管的进气口处均设置有除菌器。

其中，所述发酵罐体顶部还设置有一机械消泡装置；所述机械消泡装置位于发酵罐体内发酵液面上方，由叶轮和传动装置构成；所述传动装置包括传动杆、第一齿轮和第二齿轮；所述叶轮顶部固定连接所述传动杆；所述传动杆顶端固定连接所述第二齿轮；所述第二齿轮与第一齿轮相互啮合；所述第一齿轮与旋转电机的主轴固定连接。

其中，所述叶轮底部固定连接一液位感应器；所述液位感应器与一控制器电连接；所述液位感应器能够感受发酵罐体内液面，将静压转换成电信号传递给控制器；所述控制器与所述旋转电机电连接。

其中，所述隔膜过滤器为多孔隔膜，每个孔的直径不超过0.01微米。

其中，所述换热保温层上分别设置有用于供应和抽出供热介质和冷却介质供热导管和供冷导管。

其中，所述发酵罐体顶部设置有进料口和压力探测计，底部设置有出气短管；所述出气短管上设置有排气阀。

本实用新型具有如下有益效果：

1、本实用新型改变传统机械搅拌式的通风溶氧装置，设置进气曝气装置，增加发酵罐体内的溶氧系数同时起到搅拌的作用，从而促进气料混合，提高溶氧效率。

2、本实用新型在发酵罐体内设置隔膜过滤器，在发酵进行的同时能够分离和提取微生物代谢产物。

3、本实用新型提供的好氧发酵罐，结构简单，能够可靠地发挥其功能。没有设置额外的泵，管道和电枢，避免外来污染源，为微生物的培养和新陈代谢产物的回收提供了最佳条件。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型消泡装置的结构示意图。

附图标记：

1、发酵罐体；11、换热保温层；12、气料反应腔；13、供热导管；14、供冷导管；2、隔膜过滤器；3、进气曝气装置；31、主曝气管；32、第二供气管；321、进气横管；322、分支管；33、旋转涡轮机；34、配气件；341、曝气孔；35、除菌器；4、出料管；5、进料口；6、压力探测计；7、出气短管；71、排气阀；8、机械消泡装置；81、叶轮；811、液位感应器；82、传动装置；821、传动杆；822、第一齿轮；823、第二齿轮；83、旋转电机；831、主轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例来对本实用新型进行详细的说明。

如图1和图2所示，一种红茶菌好氧发酵罐，包括竖直设置的发酵罐体1、位于所述发酵罐体1内部的隔膜过滤器2和进气曝气装置3；所述发酵罐体1带有双层圆周壁，内外壁之间形成换热保温层11；所述换热保温层11上分别设置有供热导管13和供冷导管14，可分别用于供应和抽出供热介质和冷却介质保持发酵罐体1内部恒温；所述发酵罐体1内部为气料反应腔12，用于基料、微生物和溶解氧混合反应；所述气料反应腔12中设置有中空圆柱状的所述隔膜过滤器2；所述隔膜过滤器2底部设置有出料管4并延伸至所述发酵罐体1外；所述隔膜过滤器2具有小于参与代谢过程的最小微生物尺寸的孔径，从而使得期望的微生物代谢产物能够流过隔膜过滤器2，而微生物不能穿过隔膜过滤器2，通过隔膜过滤器2的产物被收集于出料管4中，然后离开发酵罐体1；所述进气曝气装置3包括主曝气管31、第二供气管32和旋转涡轮机33；所述主曝气管31从发酵罐体1的顶部延伸至发酵罐体1内部并穿过所述隔膜过滤器2，其底部固定连接配气件34；所述配气件34上设置有若干曝气孔341；所述配气件34底端连接所述旋转涡轮机33；空气在所述旋转涡轮机33的抽吸下通过所述主曝气管31进入配气件34后被旋转涡轮机33粉碎成气泡后通过曝气孔341溢出，与基料混合进行曝气；所述第二供气管32用于进行隔膜过滤器2的滤后吹洗工作；所述第二供气管32设置在所述发酵罐体1侧壁，包括进气横管321和设置在所述进气横管321下方且与所述进气横管321连通的的若干分支管322；若干所述分支管322伸入所述隔膜过滤器2且开口朝向所述隔膜过滤器2；所述第二供气管32可外接一鼓风机，将气体送入第二供气管32，气体通过进气横管321和分支管322后对隔膜过滤器2进行吹洗，防止在隔膜过滤器2上形成沉积物；所述主曝气管31和所述进气横管321的进气口处均设置有除菌器35，对通过主曝气管31和第二供气管32进入发酵罐体1内的气体进行除菌处理，防止发酵罐体1内设备和基料染菌，保证发酵质量。

其中，所述隔膜过滤器2为多孔隔膜，每个孔的直径不超过0.01微米；所述隔膜过滤器2由碳化硅质高温陶瓷膜构成。

其中，所述发酵罐体1顶部设置有进料口5和压力探测计6，用于监测发酵罐体1内的压力；所述发酵罐体1底部设置有出气短管7；所述出气短管7上设置有排气阀71，通过排气阀71的开闭能够控制发酵罐体1内的气量从而控制发酵罐体1的压力。

如图2所示，所述发酵罐体1顶部还设置有机械消泡装置8；所述机械消泡装置8位于发酵罐体1内发酵液面上方，由叶轮81和传动装置82构成；所述传动装置82包括传动杆821、第一齿轮822和第二齿轮823；所述叶轮81顶部固定连接所述传动杆821；所述传动杆821顶端固定连接所述第二齿轮823；所述第二齿轮823与第一齿轮822相互啮合；所述第一齿轮822与旋转电机83的主轴831固定连接；所述旋转电机83驱动第一齿轮822转动，从而驱动相互啮合第二齿轮823和传动杆821转动，叶轮81转动进行机械打散消泡。

其中，所述叶轮81底部固定连接一液位感应器811；所述液位感应器811与一控制器电连接；当发酵罐体1内液面上升至与叶轮81接触时，所述液位感应器811能够感受发酵罐体1内液面位置，将静压转换成电信号传递给控制器；所述控制器与所述旋转电机83电连接，驱动所述旋转电机83启动。

本实用新型的工作原理：

通过进料口5加基料进入发酵罐体1内，当发酵罐体1内处于适中的正压或能够克服发酵罐体1内部的预定压力时，开启旋转涡轮机33，在旋转涡轮机33的抽吸作用下，气体经过除菌器35除菌处理后进入主曝气管31，到达配气件34，气体在旋转涡轮机33的搅动下，被破碎成气泡，通过曝气孔341进入气料反应腔12与基料混合；同时，在旋转涡轮机33的搅动下，溶氧能够在基料中充分混合曝气，为微生物提供足够的氧气进行呼吸。在发酵过程中，由于所述隔膜过滤器2具有小于参与代谢过程的最小微生物尺寸的孔径，使得微生物代谢产物能够流过隔膜过滤器2，而微生物不能穿过隔膜过滤器2，通过隔膜过滤器2的产物被收集在出料管4中然后离开发酵罐体1取得发酵液。

机械消泡装置工作原理：在发酵过程中，由于发酵罐体1内气压的变化，空气的进入和搅动，液体表面产生泡沫，当泡沫的量积累到一定程度，发酵罐体1内的液体液面上升占据发酵罐体1内的空间，当液位感应器811感受到液体静压时，将静压转换成电信号并传递给控制器，控制器能够控制旋转电机83启动工作；所述旋转电机83带动第一齿轮822转动，使得与第一齿轮822相互啮合的第二齿轮823转动，在所述第二齿轮823的带动下，所述传动杆821开始转动，叶轮81随之转动，对液面表面的泡沫进行机械打散消泡。

隔膜过滤器2滤后吹洗工作原理：发酵过滤过程完成后，可开启第二供气管32外接的鼓风机，通过第二供气管32输送用于吹洗隔膜过滤器2的气体。气体通过除菌器35进行除菌处理后进入进气横管321，后气体可分别进入若干分支管322；所述分支管322伸入隔膜过滤器2且开口朝向隔膜过滤器2，在鼓风机的作用下，气体能够冲出分支管322对隔膜过滤器2进行反向吹洗，将沉积在隔膜过滤器2上的微生物和基料重新吹入气料反应腔12，防止隔膜过滤器2的滤孔堵塞，同时维持气料反应腔12中微生物量和基料量，使发酵能够持续进行。

以上对本实用新型的实施例所提供的一种红茶菌好氧发酵罐进行了详细介绍，对本领域技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种红茶菌好氧发酵罐，其特征在于：包括竖直设置的发酵罐体（1）、位于所述发酵罐体（1）内部的隔膜过滤器（2）和进气曝气装置（3）；所述发酵罐体（1）带有双层圆周壁，内外壁之间形成换热保温层（11），其内部为气料反应腔（12）；所述气料反应腔（12）中设置有中空圆柱状的所述隔膜过滤器（2）；所述隔膜过滤器（2）底部设置有出料管（4）并延伸至所述发酵罐体（1）外；所述进气曝气装置（3）包括主曝气管（31）、第二供气管（32）和旋转涡轮机（33）；所述主曝气管（31）从发酵罐体（1）的顶部延伸至所述发酵罐体（1）内部并穿过所述隔膜过滤器（2），其底部固定连接配气件（34）；所述配气件（34）上设置有若干曝气孔（341）；所述配气件（34）底端连接所述旋转涡轮机（33）；所述第二供气管（32）设置在所述发酵罐体（1）侧壁，包括进气横管（321）和设置在所述进气横管（321）下方且与所述进气横管（321）连通的的若干分支管（322）；若干所述分支管（322）伸入所述隔膜过滤器（2）且开口朝向所述隔膜过滤器（2）；所述主曝气管（31）和所述进气横管（321）的进气口处均设置有除菌器（35）。

2.如权利要求1所述一种红茶菌好氧发酵罐，其特征在于：所述发酵罐体（1）顶部还设置有一机械消泡装置（8）；所述机械消泡装置（8）位于发酵罐体（1）内发酵液面上方，由叶轮（81）和传动装置（82）构成；所述传动装置（82）包括传动杆（821）、第一齿轮（822）和第二齿轮（823）；所述叶轮（81）顶部固定连接所述传动杆（821）；所述传动杆（821）顶端固定连接所述第二齿轮（823）；所述第二齿轮（823）与第一齿轮（822）相互啮合；所述第一齿轮（822）与旋转电机（83）的主轴（831）固定连接。

3.如权利要求2所述一种红茶菌好氧发酵罐，其特征在于：所述叶轮（81）底部固定连接一液位感应器（811）；所述液位感应器（811）与一控制器电连接；所述液位感应器（811）能够感受发酵罐体（1）内液面位置，将静压转换成电信号传递给控制器；所述控制器与所述旋转电机（83）电连接。

4.如权利要求3所述一种红茶菌好氧发酵罐，其特征在于：所述隔膜过滤器（2）为多孔隔膜，每个孔的直径不超过0.01微米。

5.如权利要求4所述一种红茶菌好氧发酵罐，其特征在于：所述换热保温层（11）上分别设置有用于供应和抽出供热介质和冷却介质供热导管（13）和供冷导管（14）。

6.如权利要求5所述一种红茶菌好氧发酵罐，其特征在于：所述发酵罐体（1）顶部设置有进料口（5）和压力探测计（6），底部设置有出气短管（7）；所述出气短管（7）上设置有排气阀（71）。