CN2128378Y - 测量发酵罐中泡沫位置的电容传感器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种测量发酵罐(15)中泡沫位 置的电容传感器。它由装置在罐(15)中的探头(11) 作为电容的一极，由连接其支持体(9)的罐(15)的壁 作为电容的另一极构成，适用于食品、制药与生物制 品生产的发酵工程中，它能不顾罐(15)中高温、腐蚀 气体与液垢的干扰，长期提供准确的传感信号，以便 及时加消泡剂，确保发酵正常进行。

Description

本实用新型涉及电容传感器，尤其是一种测量发酵罐中泡沫位置的电容传感器，适用于食品、制药与生物制品生产发酵工程中。

在食品、制药与生物制品生产发酵过程中会产生大量泡沫，发酵液液面会随着泡沫上升而上长，如不及时加消泡剂，发酵液会随从泡沫沿排气管道外流，造成逃液现象而直接减产，并可能引起发酵罐染菌，出现生产异常，为此，迫使操作人员时刻需要巡视罐中泡沫情况，稍不留意，就可能逃液，因此，当前，发酵行业急待解决的课题之一是在线检测监控罐中泡沫位置，及时加消泡剂，确保发酵正常进行。

目前，已知用于测量发酵罐中泡沫情况的传感器有电阻式传感器。其工作原理是利用传感器探头触点接触罐中泡沫，改变探头阻值，通过检测，得其变量值来确定罐中泡沫位置，视其情况，加消泡剂，以使发酵正常进行。其工作原理本身成立，但其工作环境条件不能与发酵罐中的高温、湿度大、多泡沫和有腐蚀气体的这种特殊环境条件相匹配，故其实用性有待进一步解决。这种传感器装在罐中短期使用还可以，长期使用，其探头本身阻值会不断变化，因为探头表面尽管经过防腐处理仍经不起罐中高温（120－150℃）和腐蚀气体（如氨气）的长期腐蚀而变黑、加粗，同时每次泡沫长落与罐中搅拌器搅拌溅起的飞沫会逐渐使其表面粘附一层层发酵液结垢，致使不断改变其探头本身阻值，引起测量精度越来越差。此外，探头触点浸没在泡沫中的阻值与泡沫脱离触点但仍有部份泡沫时的阻值两者之差值不大，会给在线检测监控泡沫位置及实时加消泡剂的精确性带来困难。由此可见，电阻式传感器用于测量发酵罐中泡沫位置其实用性欠佳。

鉴于现有技术存在上述问题，本实用新型的目的是提供一种测量发酵中泡沫位置的电容传感器。它在发酵罐中长期使用经得起罐中高温、腐蚀气体的腐蚀和罐中发酵液结垢的影响而不改变其电极性能，精确地提供测量值，适用于装在罐中长期使用。

本实用新型的目的是这样实现的：由装置在发酵罐中的探头作为电容的一极，由连接其支持体罐壁作为电容的另一极构成。当发酵液泡沫上升时检测电容的介电常数就发生变化，引起电容量变化，其变量经电容－电流变换就能得到发酵罐中泡沫位置检测电流信号，再经处理，便知罐中泡沫情况，视其情况，通过电磁阀自动加消泡剂，确保不逃液，使发酵正常进行。

探头与支持体彼此绝缘并有两根引线通过其中，导线一端分别连接探头与支持体，另一端连接智能化检测监控仪。使用时，将其传感器插入发酵罐中，使探头触点离发酵液液面的距离，视其料液种类而定；使其探头触点至发酵罐顶端内壁的距离，以能确保与之电连接的仪器在判别罐中真假泡沫延时时可能上升的高度为准。然后，借助配套的法兰盘焊在罐顶部，用螺母固紧，便可长期使用。

下面结合附图将对本实用新型的具体结构作详细描述。

图1为本实用新型整体结构局部剖面示意图。

图2为图1传感器在发酵罐中的安装位置与电连接智能化检测监控仪器（12）的示意图与说明书摘要附图。

参照附图便知本实用新型是由装置在发酵罐（15）中的探头（11）作为电容的一极，由连接其支持体（9）的罐（15）的壁作为电容的另一极构成（图2）。

探头（11）和支持体（9）彼此绝缘，由绝缘体（10）连接为一体，如用聚四氟乙烯材料；其接口处平齐光滑，不易挂液。

探头（11）由耐罐（15）中高温（120－150℃）和腐蚀气体，如氨气的长期腐蚀的材料制成，如铬镍钛钢（1Cr 18Ni 9Ti）；其顶端为球面状；其表面经过防腐处理，如喷涂一层环氧树脂；其表面光滑平整，无染菌死角，并有利于减小发酵液与泡沫对它的附着力，适应发酵罐（15）中这种特殊的环境。

同罐（15）壁连接的作为电容一极的支持体（9）有中心孔，用来引出引线（2、3）；其中部制有密封槽，用来装密封圈（4）；其顶部制有螺纹，用来由大螺母（6）锁紧用。

为了将本实用新型安装在发酵罐（15）顶部，支持体（9）中配装有安装法兰盘（5），并被焊在罐（15）顶部；其焊处不透气。法兰盘（5）有中心孔，其孔下部为锥度1：1.15的园椎孔；其凸起部份外边制有螺纹，以便用螺母（7）固紧。

为了使其密封性能好，本实用新型采用了三道密封，即法兰盘（5）与支持体（9）之间装有密封圈（4）；法兰盘（5）顶部与支持体（9）间装有密封圈（8）；支持体（9）中心孔上部与大螺母（6）间装有密封套（16），引线（2、3）从中引出连接仪器（12）。

为了使其传感信号传输，支持体（9）与探头（11）上分别连接着两根导线（2、3）一端，并被绝缘体（10）绝缘埋置封闭，而另一端（1）连接仪器（12）。引线（2、3）为耐高温的航空导线。

本实用新型传感器长度，视其配套的发酵罐规格而定，但是安装于罐（15）后，其探头（11）触点至发酵罐顶内壁的距离，以能确保与之电连接的仪器（12）在判别罐（15）中真假泡沫（假泡沫指罐（15）中搅拌器（14）搅拌溅起的飞沫）延时时可能上升的高度为准，通常在200mm－400mm范围内，因为在判别真假泡沫过程中，若是真泡沫上升，在几秒钟内还会持续上升。规定这段距离是为保证在判别过程中防止发酵液随泡沫从排气管道（13）中外流，造成直接减产等。

本实用新型安装在罐（15）中何处，直接关系到其传感信息精确度，因为每罐发酵前需要对罐（15）与其相关管道进行高温灭菌，即空消，然后往罐（15）中注入配好的培氧基，再次高温灭菌，即实消，随之降温至30－35℃，开始发酵。在降温过程中罐（15）壁会有一定的冷凝水附着，很可能顺着支持体（9）流到探头（11）表面，这对其传感精度不利，鉴此，本传感器安装位置选在罐（15）与排气管道（13）的接口部位（图2），以便排气管道（13）中强气流流动带动探头（11）与罐（15）壁表面上的冷凝水，解决罐中冷凝水与湿度过大而影响测量精度的难题。

从上述说明不难看出，本实用新型传感器是食品、制药与生物制品生产发酵工程中的理想消泡传感器，其工艺与用料均不难解决。

Claims (10)

1、一种测量发酵罐中泡沫位置的电容传感器，其特征在于由装置在发酵罐(15)中的探头(11)作为电容的一极，由连接其支持体(9)的罐(15)的壁作为电容的另一极构成。

2、根据权利要求1规定的传感器，其特征在于探头（11）和支持体（9）彼此绝缘，由绝缘体（10）连接为一体：其接口处平齐光滑。

3、根据权利要求1规定的传感器，其特征在于探头（11）由耐罐（15）中高温和腐蚀气体长期腐蚀的钢材制成，如铬镍钛钢（1Cr18  18Ni  9Ti）；其顶端为球面状；其表面经过防腐处理，如喷涂一层环氧树脂；其表面光滑平整，无染菌死角。

4、根据权利要求1规定的传感器，其特征在于支持体（9）有中心孔，用来引出引线（2、3）；其中部制有密封槽，用来装密封圈（4）；其顶部制有螺纹，用来由大螺母（6）锁紧用。

5、根据权利要求1规定的传感器，其特征在于支持体（9）中部配装有安装法兰盘（5），并被焊在罐（15）顶部；其焊处不透气。

6、根据权利要求1或5规定的传感器，其特征在于安装法兰盘（（5）有中心孔，其孔下部为锥度1：1、15的园锥孔；其凸起部份外边制有螺纹，以便用螺母（7）固紧。

7、根据权利要求1规定的传感器，其特征在于法兰盘（5）与支持体（9）之间装有密封圈（4）；法兰盘（5）顶部与支持体（9）之间装有密封圈（8）；支持体（9）中心孔上部与大螺母（6）之间装有密封套（16），引线（2、3）从中引出。

8、根据权利要求1规定的传感器，其特征在于支持体（9）与探头（11）上分别连接两根导线（2、3）一端，并被绝缘体（10）绝缘埋置封闭。

9、根据权利要求1规定的传感器，其特征在于探头（11）触点至罐（15）顶端内壁的距离，以确保与之电连接的仪器（12）在判别罐（15）中真假泡沫延时时可能上升的高度为准，通常在200mm－400mm范围内。

10、根据权利要求1规定的传感器，其特征在于其安装位置选在罐（15）与排气管道（13）的接口部位，以使管中强气流在流动中带走探头（11）表面与罐壁内表面上冷凝水。

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