CN217922116U - 一种高效微生物菌种发酵罐 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种高效微生物菌种发酵罐，涉及微生物发酵的技术领域，包括罐体以及设置在罐体上的搅拌组件，罐体上设置有用于调节罐体内温度的温度调节机构，温度调节机构包括螺旋套管、温度传感器、升温组件和降温组件。温度传感器对罐体内的发酵温度进行实时检测，当罐体内的温度需要升高时，升温组件启动并通过螺旋套管对罐体进行升温；当罐体内的温度太高时，升温组件关闭，同时降温组件启动并通过螺旋套管对罐体进行降温，以此实现对罐体内发酵温度的调节，通过温度调节使得罐体内的温度满足菌种的发酵条件；同时通过气体交换机构使得罐体内的气体满足微生物菌种发酵的需求，从而提高微生物发酵的效率。

Description

一种高效微生物菌种发酵罐

技术领域

本申请涉及微生物发酵的技术领域，尤其是涉及一种高效微生物菌种发酵罐。

背景技术

发酵罐是工业上用来进行微生物发酵的装置，常用的发酵罐有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐和气升式发酵罐。

目前的微生物发酵过程是先将微生物菌种和培养液放入发酵罐中，持续搅拌使得菌种与液体充分接触，同时菌种在液体中繁殖进行发酵制得发酵液，搅拌过程以及部分微生物发酵过程会产生热量，使得发酵罐内的温度升高，而微生物在发酵过程中需要一个适宜且稳定的温度，因此发酵罐内温度的变化不利于微生物稳定发酵，从而降低了微生物发酵的效率。

实用新型内容

为了提高微生物发酵的效率，本申请提供了一种高效微生物菌种发酵罐。

本申请提供的一种高效微生物菌种发酵罐，采用如下的技术方案：

一种高效微生物菌种发酵罐，包括罐体以及设置在罐体上的搅拌组件，所述罐体上设置有用于调节罐体内温度的温度调节机构，所述温度调节机构包括：

螺旋套管，所述螺旋套管设置在罐体上；

温度传感器，所属温度传感器设置在罐体上且用于检测罐体内的温度；

升温组件，所述升温组件设置在罐体上且与螺旋套管连接并用于对罐体升温；

降温组件，所述降温组件设置在罐体上且与螺旋套管连接并用于对罐体降温。

通过采用上述技术方案，温度传感器对罐体内的发酵温度进行实时检测，当罐体内的温度需要升高时，升温组件启动并通过螺旋套管对罐体进行升温；当罐体内的温度太高时，升温组件关闭，同时降温组件启动并通过螺旋套管对罐体进行降温，以此实现对罐体内发酵温度的调节，通过温度调节使得罐体内的温度满足菌种的发酵条件，从而提高微生物发酵的效率。

可选的，所述升温组件包括：

热水箱，所述热水箱设置在罐体上，所述热水箱上设置有用于对水加热的电热管；

热水进水管，所述热水进水管设置在热水箱上且与螺旋套管连通，所述热水进水管上设置有控制开闭的热水进水阀；

热水出水管，所述热水出水管设置在螺旋套管上，所述热水出水管上设置有控制开闭的热水出水阀；

热水泵，所述热水泵设置在热水箱上且与热水出水管连通并用于将水抽吸到热水箱中。

通过采用上述技术方案，打开热水进水阀，热水通过热水进水管进入螺旋套管中并对罐体进行加热，热水通过螺旋套管后进入热水出水管中，打开热水出水阀，热水泵启动对热水出水管中的水进行抽吸，使得水流通过热水出水管后回到热水箱中，电热管对热水箱内的水进行加热，以此往复直到罐体内的温度达到菌种的适宜发酵温度，以此实现罐体的升温过程，提高了对罐体升温的便捷性，同时对水进行循环使用，节约了水资源。

可选的，所述降温组件包括：

冷水箱，所述冷水箱设置在罐体上；

冷水进水管，所述冷水进水管设置在冷水箱上且与螺旋套管连通，所述冷水进水管上设置有控制开闭的冷水进水阀；

冷水出水管，所述冷水出水管设置在螺旋套管上，所述冷水出水管上设置有控制开闭的冷水出水阀；

冷水泵，所述冷水泵设置在冷水箱上且与冷水出水管连接并用于将水抽吸到冷水箱中。

通过采用上述技术方案，当搅拌和菌种发酵使得罐体内的温度升高超过限值时，热水泵关闭，同时热水进水阀和热水出水阀均关闭，开启冷水进水阀和冷水出水阀，冷水通过冷水进水管进入螺旋套管中并对罐体进行降温，水流通过螺旋套管后进入冷水出水管中，冷水泵启动对冷水出水管中的水流进行抽吸，使得水流通过冷水出水管后回到冷水箱中，以此往复对罐体内的温度进行调节，使得罐体内的温度满足菌种的适宜发酵温度，以此实现罐体的降温过程，提高了对罐体降温的便捷性，同时对水进行循环使用，节约了水资源。

可选的，所述罐体上设置有用于对罐体内的气体进行交换的气体交换机构，所述气体交换机构包括：

排气管，所述排气管设置在罐体上，且所述排气管上设置有使得气体只能从罐体内流出的单向阀；

进气组件，所述进气组件设置在罐体上且用于向罐体内输送无菌空气。

通过采用上述技术方案，菌种发酵产生的废气通过排气管排出，单向阀使得外部空气不能通过排气管进入罐体内对罐体内造成污染；进气组件启动向罐体内输送无菌空气，满足好氧微生物的发酵需求，以此实现罐体内的气体交换，从而降低了罐体内气压太高不利于微生物发酵的概率，同时通过输送无菌空气满足微生物菌种的发酵需求，从而提高了微生物发酵的效率。

可选的，所述进气组件包括：

压缩机，所述压缩机设置在罐体上；

进气管，所述进气管设置在压缩机上且与罐体内连通并用于输送无菌空气；

微孔滤膜，所述微孔滤膜设置在进气管上且用于对空气进行过滤。

通过采用上述技术方案，压缩机启动对空气进行初步过滤除杂和压缩，初步过滤后的气体进入进气管中，气体通过微孔滤膜再次进行过滤后成为无菌空气，无菌空气通过进气管进入罐体内，以此满足好氧微生物的发酵需求，同时降低了杂菌随着空气进入到罐体内对发酵液造成污染的概率，因此提高了微生物发酵的效率。

可选的，所述搅拌组件包括：

搅拌轴，所述搅拌轴转动设置在罐体上；

搅拌桨，所述搅拌桨设置在搅拌轴上且用于对培养液进行搅拌；

搅拌电机，所述搅拌电机设置在罐体上且输出轴与搅拌轴连接并用于驱动搅拌轴转动。

通过采用上述技术方案，搅拌电机启动带动搅拌轴转动，搅拌轴转动带动搅拌桨转动，搅拌桨转动对培养液进行搅拌，使得微生物菌种与培养液充分混合，从而提高了微生物发酵的效率。

可选的，所述搅拌轴上设置有用于消除泡沫的消泡桨。

通过采用上述技术方案，搅拌轴转动带动消泡桨对发酵产生的泡沫进行消泡，从而降低泡沫过多带动菌种脱离培养液的概率，因此提高了微生物发酵的效率。

可选的，所述罐体上设置有用于出料的出料管，所述出料管上设置有控制开闭的出料阀，所述出料管上设置有用于取样的取样管，所述取样管上设置有控制开闭的取样阀。

通过采用上述技术方案，关闭出料阀，打开取样阀，发酵液从取样管中流出，实验人员在取样管一端接收发酵液，通过对发酵液样品进行检测判断发酵液的品质状况，以此实现对发酵过程的品质监控，从而提高了对发酵过程品质监控的便捷性。

可选的，所述冷水箱上设置有用于对水进行降温的风扇。

通过采用上述技术方案，风扇启动对冷水箱中的水进行降温，从而使得回流到冷水箱中的水快速降温，因此降低了冷水箱中的水温度升高对罐体的降温效果下降的概率，从而提高了罐体降温的效果。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

将菌种和培养液加入到罐体中，搅拌组件启动对菌种和培养液进行搅拌，温度传感器实时检测罐体内的温度，当罐体内温度太低不满足菌种的发酵温度时，打开热水进水阀和热水出水阀，热水箱中的热水通过热水进水管进入螺旋套管中对罐体进行加热，热水通过螺旋套管后进入热水出水管中，热水泵对水流进行抽吸，使得热水出水管中的水回流到热水箱中，电热管对热水箱中的水进行加热；

当罐体内温度太高时，关闭热水进水阀和热水出水阀，打开冷水进水阀和冷水出水阀，冷水通过冷水进水管进入螺旋套管中对罐体进行降温，水流在冷水泵的抽吸作用下回流到冷水箱中；以此对罐体内的温度进行调节，从而使得罐体内的温度满足微生物菌种适宜的发酵温度，从而提高微生物发酵的效率；同时通过气体交换机构使得罐体内的气体满足微生物菌种发酵的需求，从而提高微生物发酵的效率。

附图说明

图1是本申请的整体结构示意图；

图2是本申请中搅拌组件的结构示意图；

图3是本申请中温度调节机构的结构示意图，其中对热水箱进行了剖视；

图4是本申请中气体交换组件的机构示意图，其中对进气管进行了爆炸。

附图标记：1、罐体；11、支撑柱；12、进液管；13、进料管；131、进料阀；14、出料管；141、出料阀；15、取样管；151、取样阀；2、搅拌组件；21、搅拌轴；211、消泡桨；22、搅拌桨；23、搅拌电机；3、温度调节机构；31、螺旋套管；32、温度传感器；33、升温组件；331、热水箱；332、热水进水管；333、热水出水管；334、热水泵；335、热水管；336、电热管；337、热水进水阀；338、热水出水阀；34、降温组件；341、冷水箱；342、冷水进水管；343、冷水出水管；344、冷水泵；345、冷水管；346、风扇；347、冷水进水阀；348、冷水出水阀；4、气体交换机构；41、排气管；411、单向阀；42、进气组件；421、压缩机；422、进气管；423、微孔滤膜。

具体实施方式

以下结合附图1-4对本申请作进一步详细说明。

本申请中温度传感器32的型号是WZP-187-3PBO。

本申请实施例公开一种高效微生物菌种发酵罐。

参照图1，一种高效微生物菌种发酵罐，包括罐体1和设置在罐体1上的搅拌组件2，罐体1上设置有用于调节罐体1内温度的温度调节机构3。

参照图1，罐体1通过支撑柱11固定安装在地面上，罐体1呈竖直状态，罐体1上表面上固定安装有进液管12和进料管13，进液管12与罐体1内连通且用于添加培养液，进料管13与罐体1内连通且用于添加菌种，进料管13和进液管12上均安装有控制开闭的进料阀131。

参照图1，罐体1下表面上固定安装有用于出料的出料管14，出料管14与罐体1内连通，出料管14上安装有控制开闭的出料阀141；出料管14上固定安装有用于取样的取样管15，取样管15位于出料阀141上方，且取样管15上安装有控制开闭的取样阀151。

参照图1和图2，搅拌组件2包括搅拌轴21、搅拌桨22和搅拌电机23，搅拌轴21竖向同轴转动安装在罐体1内顶壁上，搅拌桨22固定安装在搅拌轴21上，且搅拌桨22绕搅拌轴21轴线圆周阵列安装有多个，搅拌轴21上固定安装有用于消泡的消泡桨211，消泡桨211安装有两个且绕搅拌轴21轴线对称，消泡桨211位于搅拌桨22上方。

参照图1和图2，搅拌电机23固定安装在罐体1上表面上，且搅拌电机23输出轴呈竖直状态，搅拌电机23输出轴与搅拌轴21轴线重合，搅拌轴21与搅拌电机23输出轴连接；搅拌电机23启动带动搅拌轴21转动，搅拌轴21转动带动搅拌桨22和消泡桨211转动，搅拌桨22转动对菌种和培养液进行搅拌，使得菌种与培养液混合均匀，消泡桨211转动对发酵过程中产生的泡沫进行消泡，从而降低泡沫过多带动菌种脱离培养液的概率，以此提高了微生物发酵的效率。

参照图1和图3，温度调节机构3包括螺旋套管31、温度传感器32、升温组件33和降温组件34，螺旋套管31设置有两个，两个螺旋套管31固定安装在罐体1外侧壁上，且两个螺旋套管31绕罐体1轴线对称，同时两个螺旋套管31底端连通；温度传感器32固定安装在罐体1外侧壁上，且温度传感器32检测元件位于罐体1内并用于检测罐体1内的温度。

参照图1和图3，升温组件33设置在罐体1上且与螺旋套管31连接并用于对罐体1升温，升温组件33包括热水箱331、热水进水管332、热水出水管333和热水泵334；热水箱331固定安装在罐体1外侧壁上，热水箱331上表面上固定安装有添加水的热水管335，热水管335与热水箱331内连通；热水箱331内底壁上固定安装有用于对水进行加热的电热管336。

参照图1和图3，热水进水管332固定安装在水箱外侧壁上，热水进水管332与螺旋套管31顶端齐平，热水进水管332两端分别与热水箱331内和螺旋套管31连通，热水进水管332上安装有控制开闭的热水进水阀337；热水出水管333固定安装在远离热水箱331的螺旋套管31上，且热水出水管333与螺旋套管31顶端齐平并与螺旋套管31内连通，热水出水管333上安装有控制开闭的热水出水阀338；热水泵334固定安装在热水箱331上表面上，且热水泵334与热水箱331内连通，同时热水泵334与热水出水管333连通并用于将水抽吸到热水箱331中。

参照图1和图3，降温组件34设置在罐体1上且与螺旋套管31连接并用于对罐体1降温，降温组件34包括冷水箱341、冷水进水管342、冷水出水管343和冷水泵344，冷水箱341固定安装在罐体1外侧壁上，且冷水箱341与热水箱331位于罐体1两侧，冷水箱341上表面上固定安装有用于添加冷水的冷水管345；冷水箱341上表面上固定安装有用于对水进行降温的风扇346。

参照图1和图3，冷水进水管342固定安装在冷水箱341外侧壁上，冷水进水管342与螺旋套管31顶端齐平，且冷水进水管342与远离热水箱331的螺旋套管31连通，同时冷水进水管342上安装有控制开闭的冷水进水阀347；冷水出水管343固定安装在远离冷水箱341的螺旋套管31上，且冷水出水管343与螺旋套管31顶端齐平并与螺旋套管31内连通，冷水出水管343上安装有控制开闭的冷水出水阀348；冷水泵344固定安装在冷水箱341外侧壁上，且冷水泵344与冷水箱341内连通，同时冷水泵344与冷水出水管343连通并用于将水抽吸到冷水箱341中。

参照图1和图3，当罐体1内温度太低不满足菌种的发酵温度时，打开热水进水阀337和热水出水阀338，热水箱331中的热水通过热水进水管332进入螺旋套管31中对罐体1进行加热，热水通过螺旋套管31后进入热水出水管333中，热水泵334对水流进行抽吸，使得热水出水管333中的水回流到热水箱331中，电热管336对热水箱331中的水进行加热。

参照图1和图3，当罐体1内温度太高时，关闭热水进水阀337和热水出水阀338，打开冷水进水阀347和冷水出水阀348，冷水通过冷水进水管342进入螺旋套管31中对罐体1进行降温，水流在冷水泵344的抽吸作用下回流到冷水箱341中；以此对罐体1内的温度进行调节，从而使得罐体1内的温度满足微生物菌种适宜的发酵温度，从而提高微生物发酵的效率。

参照图1和图4，罐体1上还设置有用于对罐体1内的气体进行交换的气体交换机构4，气体交换机构4包括排气管41和进气组件42，排气管41固定安装在罐体1上表面上且与罐体1内连通，排气管41呈向下弯折形，且排气管41上安装有使得气体只能从罐体1内流出的单向阀411。

参照图1和图4，进气组件42设置在罐体1上且用于向罐体1内输送无菌空气，进气组件42包括压缩机421、进气管422和微孔滤膜423，压缩机421固定安装在罐体1外侧壁上，且压缩机421位于螺旋套管31上方并用于对空气进行初步除杂和过滤。

参照图1和图4，进气管422固定安装在压缩机421的排气口上，且进气管422伸至罐体1内并伸至发酵液中；微孔滤膜423固定安装在进气管422内壁上，微孔滤膜423用于对压缩机421排出的空气进行二次过滤形成无菌空气，进气管422用于将无菌空气输送到罐体1内。

本申请实施例的工作原理为：

将菌种和培养液加入到罐体1内，搅拌电机23启动带动搅拌桨22对菌种和培养液进行搅拌，使得菌种和培养液混合均匀，同时消泡桨211对泡沫进行消除，从而降低泡沫过多使得菌种与培养液脱离的概率，以此提高微生物菌种的发酵效率。

当罐体1内温度太低不满足菌种的发酵温度时，打开热水进水阀337和热水出水阀338，热水箱331中的热水进入螺旋套管31中对罐体1进行加热，热水通过螺旋套管31后进入热水出水管333中，热水泵334对水流进行抽吸，使得水流回流到热水箱331中，电热管336对热水箱331中的水进行加热，以此对罐体1升温，使得罐体1内的温度满足微生物菌种适宜的发酵温度，从而提高微生物菌种的发酵效率。

当罐体1内温度太高时，关闭热水进水阀337和热水出水阀338，打开冷水进水阀347和冷水出水阀348，冷水进入螺旋套管31中对罐体1进行降温，水流在冷水泵344的抽吸作用下回流到冷水箱341中，风扇346对冷水箱341中水进行降温，以此对罐体1内的降温，从而使得罐体1内的温度满足微生物菌种适宜的发酵温度，从而提高微生物发酵的效率。

微生物发酵产生的气体通过排气管41排出罐体1外，当发酵的菌种为好氧型微生物时，压缩机421对空气进行初步过滤后将空气运输到进气管422中，微孔滤膜423对气体进行二次过滤，过滤后的气体为无菌空气，无菌空气通过进气管422进入罐体1内对菌种进行供气，以此满足微生物菌种适宜的发酵条件，从而提高微生物发酵的效率。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高效微生物菌种发酵罐，包括罐体（1）以及设置在罐体（1）上的搅拌组件（2），其特征在于：所述罐体（1）上设置有用于调节罐体（1）内温度的温度调节机构（3），所述温度调节机构（3）包括：

螺旋套管（31），所述螺旋套管（31）设置在罐体（1）上；

温度传感器（32），所属温度传感器（32）设置在罐体（1）上且用于检测罐体（1）内的温度；

升温组件（33），所述升温组件（33）设置在罐体（1）上且与螺旋套管（31）连接并用于对罐体（1）升温；

降温组件（34），所述降温组件（34）设置在罐体（1）上且与螺旋套管（31）连接并用于对罐体（1）降温。

2.根据权利要求1所述的一种高效微生物菌种发酵罐，其特征在于：所述升温组件（33）包括：

热水箱（331），所述热水箱（331）设置在罐体（1）上，所述热水箱（331）上设置有用于对水加热的电热管（336）；

热水进水管（332），所述热水进水管（332）设置在热水箱（331）上且与螺旋套管（31）连通，所述热水进水管（332）上设置有控制开闭的热水进水阀（337）；

热水出水管（333），所述热水出水管（333）设置在螺旋套管（31）上，所述热水出水管（333）上设置有控制开闭的热水出水阀（338）；

热水泵（334），所述热水泵（334）设置在热水箱（331）上且与热水出水管（333）连通并用于将水抽吸到热水箱（331）中。

3.根据权利要求1所述的一种高效微生物菌种发酵罐，其特征在于：所述降温组件（34）包括：

冷水箱（341），所述冷水箱（341）设置在罐体（1）上；

冷水进水管（342），所述冷水进水管（342）设置在冷水箱（341）上且与螺旋套管（31）连通，所述冷水进水管（342）上设置有控制开闭的冷水进水阀（347）；

冷水出水管（343），所述冷水出水管（343）设置在螺旋套管（31）上，所述冷水出水管（343）上设置有控制开闭的冷水出水阀（348）；

冷水泵（344），所述冷水泵（344）设置在冷水箱（341）上且与冷水出水管（343）连接并用于将水抽吸到冷水箱（341）中。

4.根据权利要求1所述的一种高效微生物菌种发酵罐，其特征在于：所述罐体（1）上设置有用于对罐体（1）内的气体进行交换的气体交换机构（4），所述气体交换机构（4）包括：

排气管（41），所述排气管（41）设置在罐体（1）上，且所述排气管（41）上设置有使得气体只能从罐体（1）内流出的单向阀（411）；

进气组件（42），所述进气组件（42）设置在罐体（1）上且用于向罐体（1）内输送无菌空气。

5.根据权利要求4所述的一种高效微生物菌种发酵罐，其特征在于：所述进气组件（42）包括：

压缩机（421），所述压缩机（421）设置在罐体（1）上；

进气管（422），所述进气管（422）设置在压缩机（421）上且与罐体（1）内连通并用于输送无菌空气；

微孔滤膜（423），所述微孔滤膜（423）设置在进气管（422）上且用于对空气进行过滤。

6.根据权利要求1所述的一种高效微生物菌种发酵罐，其特征在于：所述搅拌组件（2）包括：

搅拌轴（21），所述搅拌轴（21）转动设置在罐体（1）上；

搅拌桨（22），所述搅拌桨（22）设置在搅拌轴（21）上且用于对培养液进行搅拌；

搅拌电机（23），所述搅拌电机（23）设置在罐体（1）上且输出轴与搅拌轴（21）连接并用于驱动搅拌轴（21）转动。

7.根据权利要求6所述的一种高效微生物菌种发酵罐，其特征在于：所述搅拌轴（21）上设置有用于消除泡沫的消泡桨（211）。

8.根据权利要求1所述的一种高效微生物菌种发酵罐，其特征在于：所述罐体（1）上设置有用于出料的出料管（14），所述出料管（14）上设置有控制开闭的出料阀（141），所述出料管（14）上设置有用于取样的取样管（15），所述取样管（15）上设置有控制开闭的取样阀（151）。

9.根据权利要求3所述的一种高效微生物菌种发酵罐，其特征在于：所述冷水箱（341）上设置有用于对水进行降温的风扇（346）。

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