CN211445718U - 发酵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型的发酵系统，包括发酵罐、空气管路、蒸汽管路以及水源管路；空气管路包括空气压缩装置、空气过滤装置以及精密过滤器，空气压缩装置、空气过滤装置、精密过滤器和发酵罐通过管道依次连通；蒸汽管路包括第一管路以及第二管路，第一管路包括用于生成蒸汽的蒸汽发生装置以及用于过滤蒸汽中杂质的蒸汽过滤装置，第一管路在空气过滤装置和精密过滤器连接处与空气管路连通，蒸汽混合并加热压缩空气后通过精密过滤器；第二管路包括包覆于发酵罐罐壁外部的夹套，夹套与蒸汽发生装置连通。本方案在空气管路和蒸汽管路增加了多级的过滤装置，确保导入到发酵罐内的空气与蒸汽均为无菌且复合标准，使通过发酵系统得到的发酵液纯度更高，质量更好。

Description

发酵系统

技术领域

本实用新型属于化学工程领域，具体涉及发酵系统。

背景技术

发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。通过利用该生物化学反应，人们研制出了工业上用来进行微生物发酵的装置，且被广泛应用于食品、制药、氨基酸、有机酸、食用菌、微生态制剂等领域。

其中在多数的发酵过程中均需加入空气给反应提供所需气体，且由于发酵可适用多种微生物的反应，若在设备在进行工作的过程中引入其他微生物则很容易对制取物的纯度造成影响，甚至污染整个设备。所以针对空气管路的杀菌要求较为严格，通常的杀菌方法是通过引入高温蒸汽对空气进行杀菌，但是该种方式也无法保证杀菌的彻底，同样存在污染发酵过程的可能。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供发酵系统，包括用于给菌种发酵的发酵罐、与发酵罐连通的空气管路、用于杀菌或加热的蒸汽管路以及用于冷却的水源管路。本方案在空气管路和蒸汽管路增加了多级的过滤装置，确保导入到发酵罐内的空气与蒸汽均为无菌且复合标准，使通过发酵系统得到的发酵液纯度更高，质量更好。

本实用新型的目的采用如下技术方案实现：

发酵系统，包括用于给菌种发酵的发酵罐、与所述发酵罐连通的空气管路、用于杀菌或加热的蒸汽管路以及用于冷却的水源管路；

所述空气管路包括用于压缩空气进入所述空气管路的空气压缩装置、用于过滤空气中杂质的空气过滤装置以及精密过滤器，所述空气压缩装置、空气过滤装置、精密过滤器和发酵罐通过管道依次连通；

所述蒸汽管路包括用于给所述压缩空气消毒的第一管路、给所述发酵罐加热的第二管路以及用于给所述发酵罐消毒的第三管路，所述第一管路包括用于生成蒸汽的蒸汽发生装置以及用于过滤蒸汽中杂质的蒸汽过滤装置，所述第一管路在所述空气过滤装置和精密过滤器连接处与所述空气管路连通，蒸汽混合并加热压缩空气后通过所述精密过滤器；所述第二管路包括包覆于所述发酵罐罐壁外部的夹套，所述夹套与所述蒸汽发生装置连通；所述第三管路为所述蒸汽发生装置与蒸汽罐连通。

进一步地，所述空气过滤装置包括用于去除空气中粉尘的空气过滤器以及用于去除空气中液态杂质的水分滤气器。

进一步地，所述水源管路包括存储水的水箱以及驱动水流动的水泵，所述水源管路与所述夹套连通。

进一步地，所述空气管路设有若干用于调节空气流通速率的第一调节阀，所述蒸汽管路设有若干用于调节蒸汽流通速率的第二调节阀，所述水源管路设有若干用于调节水流通速率的第三调节阀。

进一步地，所述发酵罐包括用于放置反应菌种的罐体、用于混合菌种的搅拌装置以及用于检测所述罐体内部温度的温度检测装置。

进一步地，所述罐体设有用于填充菌种的进料口以及用于排出发酵液的出料口，所述进料口设于所述罐体的顶部，所述出料口设于所述罐体的底部。

进一步地，所述罐体外部还设有用于防止热量散失的保温层，保温层材料选用硅酸铝。

进一步地，所述发酵罐还设有用于检测所述发酵罐内的溶氧量的DO电极以及用于检测所述发酵罐内的酸碱度的PH电极。

进一步地，所述搅拌装置包括设置于所述罐体内部且用于搅拌反应菌种的搅拌轴、用于驱动所述搅拌轴转动的电机以及用于调节所述电机转速的减速机。

进一步地，所述搅拌轴包括安装于底部的锚式浆、间隔设置于所述锚式浆上端的直叶蜗轮搅拌桨、间隔设置于所述直叶蜗轮搅拌桨上端的斜叶蜗轮搅拌桨以及设置于最上端的消泡浆。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

本实用新型的发酵系统，包括用于给菌种发酵的发酵罐、与发酵罐连通的空气管路、用于杀菌或加热的蒸汽管路以及用于冷却的水源管路；空气管路包括用于压缩空气进入空气管路的空气压缩装置、用于过滤空气中杂质的空气过滤装置以及精密过滤器，空气压缩装置、空气过滤装置、精密过滤器和发酵罐通过管道依次连通；蒸汽管路包括用于给压缩空气消毒的第一管路、给发酵罐加热的第二管路以及用于给发酵罐消毒的第三管路，第一管路包括用于生成蒸汽的蒸汽发生装置以及用于过滤蒸汽中杂质的蒸汽过滤装置，第一管路在空气过滤装置和精密过滤器连接处与空气管路连通，蒸汽混合并加热压缩空气后通过精密过滤器；第二管路包括包覆于发酵罐罐壁外部的夹套，夹套与蒸汽发生装置连通；第三管路为蒸汽发生装置与蒸汽罐连通。本方案在空气管路和蒸汽管路增加了多级的过滤装置，确保导入到发酵罐内的空气与蒸汽均为无菌且复合标准，使通过发酵系统得到的发酵液纯度更高，质量更好。

附图说明

图1是本实用新型发酵系统优选实施方式的文字流程框图；

图2是本实用新型发酵系统优选实施方式的结构示意图；

图3是本实用新型发酵罐优选实施方式的剖视图。

图中：1、发酵系统；2、发酵罐；21、罐体；22、搅拌装置；221、搅拌轴；222、电机；223、减速机；224、锚式浆；225、直叶蜗轮搅拌桨；226、斜叶蜗轮搅拌桨；227、消泡浆；23、温度检测装置；3、空气管路；31、空气过滤装置；32、精密过滤器；4、蒸汽管路；41、蒸汽过滤装置；5、水源管路；51、水箱；52、水泵。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

本实用新型发酵系统1如图1-3所示，包括用于给菌种发酵的发酵罐2、与发酵罐2连通的空气管路3、用于杀菌或加热的蒸汽管路4以及用于冷却的水源管路5。本方案在空气管路3和蒸汽管路4增加了多级的过滤装置，确保导入到发酵罐2内的空气与蒸汽均为无菌且复合标准，使通过发酵系统1得到的发酵液纯度更高，质量更好。

本实施例中的空气管路3包括用于压缩空气进入空气管路3的空气压缩装置、用于过滤空气中杂质的空气过滤装置31以及精密过滤器32，空气压缩装置、空气过滤装置31、精密过滤器32和发酵罐2通过管道依次连通；优选的，所述空气过滤装置31包括用于去除空气中粉尘的空气过滤器以及用于去除空气中液态杂质的水分滤气器。其中分水滤气器指将压缩气体中的水汽、油滴及其他一些杂质从气体中分离出来，达到净化的作用的元件；空气过滤器是通过多孔过滤材料的作用从气固两相流中捕集粉尘，并使气体得以净化的设备；空气压缩装置压缩的空气先通过水分滤气器过滤多余的水分，在经过空气过滤器过滤空气的中粉尘。

本实施例中的蒸汽管路4包括用于给压缩空气消毒的第一管路以及用于给发酵罐2加热的第二管路以及用于给发酵罐2消毒的第三管路，第一管路包括用于生成蒸汽的蒸汽发生装置以及用于过滤蒸汽中杂质的蒸汽过滤装置41，其中第一管路在空气过滤装置31和精密过滤器32连接处与空气管路3连通，蒸汽混合并加热压缩空气后通过精密过滤器32，蒸汽发生装置生成的蒸汽经过第一管路上的蒸汽过滤装置41进行第一次过滤之后，汇入到空气管路3中，与压缩空气进行混合同时给压缩空气进行杀菌消毒，之后混合的蒸汽连通杀菌好的空气再一次进行空气管路3中的精密过滤器32进行精度较高的过滤，保证最后进入发酵罐2内的空气以及蒸汽均保持无菌状态，且更加安全卫生。

其中第二管路包括包覆于发酵罐2罐壁外部的夹套，夹套与蒸汽发生装置连通。由于大多数微生物在进行发酵时，较高的温度可加快发酵的反应速度，在工业的发酵设备中均设有加热装置或者加热的流程，本系统中直接采用蒸汽发生装置作为提供热量的热源，同时在发酵罐2的外部设有夹套，蒸汽通过流经夹套并将热量传递给发酵罐2使其升温。

其中第三管路为蒸汽发生装置与发酵罐2连通，蒸汽发生装置分别与罐体21上封头的蒸汽进口、取样口以及罐体21底部的取样口三个口连通，进行罐体21消毒时，分别对三个口进行蒸汽导入，使蒸汽充满整个发酵罐2，保证无死角杀菌。

应该注意的是，在上述两个管路的使用前，应先进行过滤装置以及空气管路3的杀菌消毒，具体做法为关闭空气管路3连通发酵罐2的阀门，由于蒸汽管路4与空气管路3连通，此时打开蒸汽管路4，蒸汽便会沿着空气管路3逆方向流动，对空气过滤器以及管道进行杀菌消毒。在灭菌的过程中因注意管道内的压强，防止出现压力过低将造成灭菌不彻底或者压力过高而导致空气过滤器的滤芯损坏而失去过滤能力的风险。

本实施例中的所述水源管路5包括存储水的水箱51以及驱动水流动的水泵52，所述水源管路5包括直接与所述发酵罐2连通的第五管路，第五管路的出水口设置于发酵罐2的进料口附近，当后期进行对发酵罐2清洗时，可打开第五管路，使水源进入到发酵罐2中并通入压缩空气，同时打开搅拌装置22搅拌至洁净，最后放净发酵罐2内的水即可。

由于在发酵的过程中，发酵的温度需随时进行调节，使微生物的发酵过程进行更加顺利，对此水源管路5还设置了与夹套连通的第四管路，当需要进行冷却时，打开第四管路和夹套之间的调节阀，使水箱51中的水流经夹套，并带走发酵罐2的热量，使发酵罐2降温实现对发酵罐2的冷却调节。

上述的所述空气管路3设有若干用于调节空气流通速率的第一调节阀，所述蒸汽管路4设有若干用于调节蒸汽流通速率的第二调节阀，所述水源管路5设有若干用于调节水流通速率的第三调节阀。各个调节阀均设置在过滤装置、发酵罐2以及夹套前面的管道上，以实现调节压力以及控制流通速率等作用。

本实施例中的发酵罐2包括用于放置反应菌种的罐体21、用于混合菌种的搅拌装置22以及用于检测所述罐体21内部温度的温度检测装置23。其中罐体21包括中部中空圆柱筒体以及半球型的上下两个封头，其中所述罐体21设有用于填充菌种的进料口以及用于排出发酵液的出料口，所述进料口设于上封头的顶部，所述出料口设于下封头的底部，且本发酵罐2还开设有用于提取发酵液的取样口，取样口设置在筒体的侧壁上，工作人员可通过取样口提取发酵罐2内的发酵液进行检测以得到是否符合标准的结果。其中出料口设有隔膜阀，取样口上设有无菌取样阀，该设置保证了出料，取样的地方无物料残留，发酵罐2不会滋生其他菌类。

优选的，为了实时检测罐体21内的发酵情况，本实施例的发酵罐2还设有用于检测所述发酵罐2内的溶氧量的DO电极以及用于检测所述发酵罐2内的酸碱度的PH电极，通过上述两个电极即可实时观测到罐内的溶氧量和酸碱度，工作人员也能够根据检测情况进行调整。

优选的，所述罐体21外部还设有用于防止热量散失的保温层。为了节约蒸汽能源，本方案还设置了上述的保温层来减少热量散失的速度，使温度更加稳定，调节也更快，既减少能源损失的同时也使发酵更加有效率。本实施例中的保温层材料选用硅酸铝。硅酸铝具有低导热率以及优良的热稳定性，常用于作为耐高温的隔热棉，满足本方案中保温层的需要。

本实施例中的搅拌装置22包括设置于所述罐体21内部且用于搅拌反应菌种的搅拌轴221、用于驱动所述搅拌轴221转动的电机222以及用于调节所述电机222转速的减速机223。电机222通过带动搅拌轴221转动同时带动搅拌轴221上的浆转动并搅拌发酵罐2内菌种，使罐内的菌种混合更加均匀，发酵反应更加充分。

其中搅拌轴221包括安装于底部的锚式浆224、间隔设置于所述锚式浆224上端的直叶蜗轮搅拌桨225、间隔设置于所述直叶蜗轮搅拌桨225上端的斜叶蜗轮搅拌桨226以及设置于最上端的消泡浆227。通过上述多个搅拌桨的设置能够使罐内各个高度的物料均能够更均匀的混合，防止出现罐内物料过多而混合不均或混合效率较慢的问题。对加快发酵的进程有推动作用。其中最上端的消泡浆227为一字型浆，浆的下表面垂直且间隔设置有若干小杆，消泡浆227通常处于液面上端，该小杆在消泡浆227转动的过程中能够将发酵产生的气泡打破。

上述实施方式仅为本实用新型的优选实施方式，不能以此来限定本实用新型保护的范围，本领域的技术人员在本实用新型的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本实用新型所要求保护的范围。

Claims (10)

1.发酵系统，其特征在于：包括用于给菌种发酵的发酵罐、与所述发酵罐连通的空气管路、用于杀菌或加热的蒸汽管路以及用于冷却的水源管路；

所述空气管路包括用于压缩空气进入所述空气管路的空气压缩装置、用于过滤空气中杂质的空气过滤装置以及精密过滤器，所述空气压缩装置、空气过滤装置、精密过滤器和发酵罐通过管道依次连通；

所述蒸汽管路包括用于给所述压缩空气消毒的第一管路、给所述发酵罐加热的第二管路以及用于给所述发酵罐消毒的第三管路，所述第一管路包括用于生成蒸汽的蒸汽发生装置以及用于过滤蒸汽中杂质的蒸汽过滤装置，所述第一管路在所述空气过滤装置和精密过滤器连接处与所述空气管路连通，蒸汽混合并加热压缩空气后通过所述精密过滤器；所述第二管路包括包覆于所述发酵罐罐壁外部的夹套，所述夹套与所述蒸汽发生装置连通；所述第三管路为所述蒸汽发生装置与蒸汽罐连通。

2.如权利要求1所述的发酵系统，其特征在于：所述空气过滤装置包括用于去除空气中粉尘的空气过滤器以及用于去除空气中液态杂质的水分滤气器。

3.如权利要求1所述的发酵系统，其特征在于：所述水源管路包括存储水的水箱以及驱动水流动的水泵，所述水源管路与所述夹套连通。

4.如权利要求1所述的发酵系统，其特征在于：所述空气管路设有若干用于调节空气流通速率的第一调节阀，所述蒸汽管路设有若干用于调节蒸汽流通速率的第二调节阀，所述水源管路设有若干用于调节水流通速率的第三调节阀。

5.如权利要求1所述的发酵系统，其特征在于：所述发酵罐包括用于放置反应菌种的罐体、用于混合菌种的搅拌装置以及用于检测所述罐体内部温度的温度检测装置。

6.如权利要求5所述的发酵系统，其特征在于：所述罐体设有用于填充菌种的进料口以及用于排出发酵液的出料口，所述进料口设于所述罐体的顶部，所述出料口设于所述罐体的底部。

7.如权利要求5所述的发酵系统，其特征在于：所述罐体外部还设有用于防止热量散失的保温层，保温层材料选用硅酸铝。

8.如权利要求1所述的发酵系统，其特征在于：所述发酵罐还设有用于检测所述发酵罐内的溶氧量的DO电极以及用于检测所述发酵罐内的酸碱度的PH电极。

9.如权利要求5所述的发酵系统，其特征在于：所述搅拌装置包括设置于所述罐体内部且用于搅拌反应菌种的搅拌轴、用于驱动所述搅拌轴转动的电机以及用于调节所述电机转速的减速机。

10.如权利要求9所述的发酵系统，其特征在于：所述搅拌轴包括安装于底部的锚式桨、间隔设置于所述锚式桨上端的直叶蜗轮搅拌桨、间隔设置于所述直叶蜗轮搅拌桨上端的斜叶蜗轮搅拌桨以及设置于最上端的消泡桨。

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