TWM507428U - 常壓液態發酵槽結構改良 - Google Patents

Description

常壓液態發酵槽結構改良

     本創作係有關於一種常壓液態發酵槽結構改良，尤其是指一種能達到更佳的混合攪拌功效，不會有產生死角積料現象，相對即能避免發酵不完全的情況發生，且能更增加曝氣面積、二次加強曝氣效果，連帶增加發酵的效率，同時能減少電能的使用，達到節能減碳之功效，而在其整體施行使用上更增實用功效特性的常壓液態發酵槽結構改良創新設計者。

     按，於市面上，充斥的許許多多利用發酵方式所生產製作出來的產品，如：如農業上使用的肥料等，使得該類發酵產品被廣泛的應用於人們日常生活之間。

     而該類發酵產品於生產過程中，其皆須使用發酵槽進行發酵作業，該發酵槽即如公開於１０２年１月１６日之第２０１３０３００９號「合成氣發酵的生物反應器」所示，包括選自於由具攪拌式與非攪拌式反應槽、滴流床反應器［ＴＢＲ］、並流接觸器［ＣＣＣ］、移動床生物反應器［ＭＢＢＲ］，以及氣泡塔式反應器組成族群之構造。該生物反應器亦包括一生長反應器，與該主要反應器相連並具有選自於由攪拌式與非攪拌式反應槽、滴流床反應器［ＴＢＲ］並流接觸器［ＣＣＣ］、移動床生物反應器［ＭＢＢＲ］，以及氣泡塔式反應器組成族群之結構。係提供一種方法，其中產乙酸菌係於反應器容器之生長發酵器區段中與合成氣接觸，該反應器容器之生長發酵器係與該反應器容器之主要發酵器區段相連。

     然而，上述「合成氣發酵的生物反應器」雖可達到讓有機材料於筒體內進行發酵之預期功效，但也在其實際施行使用上發現，其具有下列缺點：

     1.該結構係於反應器容器內設有混合葉輪進行攪伴作業，使得其攪拌範圍有所限制，容易於該反應器容器底部及內部周緣形成死角，造成有機材料無法被攪拌到的積料現象產生，且若操作人員無法將反應器容器內各死角清洗消毒完全，會將上一批製程的菌種殘留，污染到下一批不同菌種，會導致整個反應器容器內發酵液全部廢棄。

     2.該結構之混合葉輪，其係以驅動元件經驅動軸帶動轉動進行攪伴作業，使得驅動元件需具有較大之扭力，相對極為耗費電力，連帶即會造成製作成本的增加。

     緣是，創作人有鑑於此，秉持多年該相關行業之豐富設計開發及實際製作經驗，針對現有之結構及缺失予以研究改良，提供一種常壓液態發酵槽結構改良，以期達到更佳實用價值性之目的者。

     本創作之主要目的在於提供一種常壓液態發酵槽結構改良，其主要係利用氣舉式原理將空氣幫浦產生空氣於循環管路與待發酵之微生物與液態培養基液體及原料進行混合，同時藉由氣舉式原理將空氣與待發酵之微生物與液態培養基液體及原料混合後之循環流動，使得能達到更佳的混合攪伴功效，不會有產生死角積料現象，相對即能避免發酵不完全的情況發生，且能更增加曝氣面積、加強液態培養基之溶氧效果，連帶增加發酵的效率，同時能減少電能的使用，達到節能減碳之功效，而在其整體施行使用上更增實用功效特性者。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良之主要目的與功效，係由以下具體技術手段所達成：

     其主要係包括有筒體及空氣幫浦；其中：

     該筒體，其底部設有傾斜部，於該傾斜部中央底端連接導通設有出料管，且於該出料管外端連接設有出料閥門，於該出料管連接有循環管路，該循環管路向該筒體側邊連接導通設有回料管，該回料管於筒體內則連接設有導流噴口；

     該空氣幫浦，其連接設有輸氣管，該輸氣管與該筒體之該循環管路相連接，而於該輸氣管上設有空氣過濾器及分流件，該分流件內部係形成有數孔洞。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良的較佳實施例，其中，該筒體設有蓋體供將該筒體進行封閉。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良的較佳實施例，其中，該循環管路係向該筒體側邊不同高度處分別連接導通設有數該回料管，各該回料管於該筒體內皆連接設有該導流噴口。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良的較佳實施例，其中，該筒體外側連接設有液位計，利用該液位計供觀測該筒體內之液體高度。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良的較佳實施例，其中，該筒體設有具逆止閥之排氣口，該排氣口供將該筒體內在發酵過程中所產生的氣體向外排出，並防止筒體外之污染源空氣進入筒體內。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良的較佳實施例，其中，對應該筒體設有相接觸之加熱器，利用該加熱器對該筒體進行恆溫溫度控制作業。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良的較佳實施例，其中，該筒體連接有已滅菌之無菌入水口及饋料口，以經由該入水口將發酵所須之液體及該饋料口將發酵所須已滅菌完成之微生物與培養基等原料導入該筒體內。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良的較佳實施例，其中，該饋料口連接設有饋料單元，該饋料單元裝設發酵過程所須的原料，該空氣幫浦以該輸氣管與該饋料單元連接，利用該空氣幫浦產生空氣經該輸氣管輸送至該饋料單元，藉由空氣將該饋料單元內之原料推送至該饋料口以進入該筒體內。

     本創作常壓液態發酵槽結構改良的較佳實施例，其中，該回料管於該筒體內所連接設置之該導流噴口，其係向下傾斜４５度角並偏向一側。

     為令本創作所運用之技術內容、創作目的及其達成之功效有更完整且清楚的揭露，茲於下詳細說明之，並請一併參閱所揭之圖式及圖號：

     首先，請參閱第一圖本創作之架構示意圖所示，本創作主要係包括有筒體（１）、空氣幫浦（２）、加熱器（３）及饋料單元（４）；其中：

     該筒體（１），其設有蓋體（１１）供將筒體（１）進行封閉，於該筒體（１）底部設有傾斜部（１９），於該傾斜部（１９）中央底端連接導通設有出料管（１２），且於該出料管（１２）外端連接設有出料閥門（１２１），以經由出料閥門（１２１）控制發酵後之產物由出料管（１２）導出，並於該出料管（１２）連接有循環管路（１３），該循環管路（１３）向筒體（１）側邊連接導通設有回料管（１４），該回料管（１４）於筒體（１）內則連接設有導流噴口（１４１），該導流噴口（１４１）向下傾斜４５度角並偏向一側，並能令該循環管路（１３）向筒體（１）側邊不同高度處分別連接導通設有數回料管（１４）及導流噴口（１４１），另於筒體（１）外側連接設有液位計（１５），以利用液位計（１５）供觀測筒體（１）內之液體高度，又於該筒體（１）設有具逆止閥（１６１）之排氣口（１６），該排氣口（１６）可供將筒體（１）內在發酵過程中所產生的氣體向外排出，並防止筒體（１）外之汙染源空氣進入筒體（１）內，復於該筒體（１）連接有已滅菌之無菌入水口（１７）及饋料口（１８），以經由入水口（１７）將發酵所須之液體及饋料口（１８）將發酵所須已滅菌完成之微生物與培養基等原料導入筒體（１）內。

     該空氣幫浦（２），其連接設有輸氣管（２１），該輸氣管（２１）與筒體（１）之循環管路（１３）相連接，而於該輸氣管（２１）上設有空氣過濾器（２１１）與逆止閥（２１２）及分流件（２２），該分流件（２２）內部係形成有數孔洞（２２１）［請再一併參閱第二圖本創作之局部放大剖視結構示意圖所示］。

     該加熱器（３），其與筒體（１）相接觸設置，以能利用該加熱器（３）對筒體（１）進行恆溫溫度控制作業。

     該饋料單元（４），其供裝設各種進行發酵過程所須的原料，令該饋料單元（４）之出料端與筒體（１）之饋料口（１８）相連接，並亦由該空氣幫浦（２）以輸氣管（２１）與饋料單元（４）連接，以能利用空氣幫浦（２）產生空氣經輸氣管（２１）及空氣過濾器（２１１）將殺菌後之空氣輸送至饋料單元（４），藉由空氣將饋料單元（４）內之原料推送至饋料口（１８）以進入筒體（１）內。

     如此一來，請再一併參閱第三圖本創作之使用狀態示意圖所示，使得本創作於操作使用時，其係由入水口（１７）將發酵所須之液體及饋料口（１８）將發酵所須已滅菌完成之微生物與培養基等原料導入筒體（１）內，且由該饋料口（１８）所導入的原料可為利用空氣幫浦（２）產生空氣經輸氣管（２１）輸送至饋料單元（４）後，藉由空氣將饋料單元（４）內之原料推送至饋料口（１８）以進入筒體（１）內，利用蓋體（１１）將該筒體（１）進行密封，且筒體（１）內液體變化狀況可由筒體（１）外側所連接設置的液位計（１５）觀測得知，即可利用空氣幫浦（２）所連接之輸氣管（２１）經由空氣過濾器（２１１）過濾滅菌後持續對筒體（１）之循環管路（１３）輸送空氣，所輸入之空氣會經由回料管（１４）連接之導流噴口（１４１）向下偏斜噴進入筒體（１）內，而將筒體（１）內部待發酵之液體及原料產生螺旋轉動推動混合液往傾斜部（１９）經由出料管（１２）流動，於該待發酵之液體及原料由出料管（１２）流動至循環管路（１３）時，會與輸氣管（２１）所持續輸入之空氣進行混合，且由於該輸氣管（２１）上設有分流件（２２），令空氣經由該分流件（２２）內部之各孔洞（２２１）切割，於循環管路（１３）相連接的分流件（２２）出口處，形成空氣微粒的氣流與發酵原料液體混合、分割發酵液體大分子為小分子，構成流體加速推力，作第一次的發酵液溶氧，使氣液體混合後構成更大的推動力，能更增加與待發酵之液體及原料之曝氣溶氧面積、加強曝氣效果，連帶能增加發酵的效率，且在空氣混合帶動待發酵之液體及原料在筒體（１）出料管（１２）、循環管路（１３）及回料管（１４）間流動時，及經由回料管（１４）所連接之導流噴口（１４１）向下傾斜４５度角並偏向一側，以在筒體（１）內令混合液產生螺旋轉動攪拌功能的過程中，構成第二次攪拌作用能達到更佳的混合攪伴功效，不會有產生死角、發酵不完全的情況發生［請再一併參閱第四圖本創作之混合攪拌狀態示意圖所示］，使得空氣混合帶動待發酵之液體及原料流動過程中，能形成一氣流浮力加速之推力、具有止逆效果，以防止空氣混合帶動待發酵之液體及原料由出料管（１２）逆流入筒體（１）內的情況發生，而於發酵過程中，所產生的氣體能經由該排氣口（１６）與逆止閥（１６１）向外排出，並防止筒體（１）外污染源空氣進入筒體（１）內，並可防止筒體（１）內部壓力過大；另，在發酵時，可利用該加熱器（３）對筒體（１）進行恆溫溫度控制作業，以加快發酵之速度。

    藉由以上所述，本創作結構之組成與使用實施說明可知，本創作與現有結構相較之下，本創作主要係具有下列優點：

    1.本創作利用氣舉式原理將空氣幫浦所產生的空氣混合帶動待發酵之液體及原料在筒體出料管、循環管路及回料管往阻力最小的管路流動，使得其能達到更佳的混合攪伴功效，不會有產生死角積料現象，因筒體內無任何死角，可使工作人員有完成單一菌種的發酵菌種擴菌純化培養製程後，易於對筒體內進行消毒滅工作而無須擔心前一製程的菌種消毒不完全的殘留因而污染下一製程的菌種純化擴菌的損失，相對即能避免發酵不完全的情況發生。

    2.本創作係利用空氣幫浦產生的空氣帶動待發酵之液體及原料流動攪拌，該空氣幫浦僅須少量電能即能產生強力空氣氣流，使得本創作在操作使用上能減少電能的使用，以達到節能減碳之功效。

    3.本創作於空氣幫浦之輸氣管上設有分流件，令空氣經由該分流件內部之各孔洞切割，能更增加與待發酵之液體及原料之曝氣溶氧面積、作第一次微粒氣體與發酵液體混合，構成液體加速推力的流體，加強曝氣效果，而連帶即能增加發酵的效率。

    4.本創作係用空氣幫浦輸入強力氣流，經由空氣過濾器過濾滅菌後，持續對筒體之循環管路輸送微粒空氣強力氣流，空氣幫浦連接之輸氣管與循環管路相連接處對發酵液體作衝擊式混合，將發酵混合液由大分子衝擊為小分子的分割作用，構成大浮力氣液體之混合強力流體，其強力流體會經由回料管之導流噴口向下偏斜45度噴進入筒體內，並在筒體內的發酵混合液再次衝擊混合，而使筒體內部待發酵之液體及原料產生轉動螺旋推動作第二次攪拌功能，混合液往傾斜部經由出料管流動，於該待發酵之液體及原料由出料管再流向循環管路構成對混合液流體形成拉力作用，使得空氣混合帶動待發酵之液體及原料流動過程中，能形成一推力、具有止逆效果，防止空氣混合帶動待發酵之液體及原料由出料管逆流入筒體內的情況發生。

    前述之實施例或圖式並非限定本創作之結構樣態，任何所屬技術領域中具有通常知識者之適當變化或修飾，皆應視為不脫離本創作之專利範疇。

    綜上所述，本創作實施例確能達到所預期之使用功效，又其所揭露之具體構造，不僅未曾見於同類產品中，亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求，爰依法提出新型專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。

（１）‧‧‧筒體
（１１）‧‧‧蓋體

（１２）‧‧‧出料管
（１２１）‧‧‧出料閥門

（１３）‧‧‧循環管路
（１４）‧‧‧回料管

（１４１）‧‧‧導流噴口
（１５）‧‧‧液位計

（１６）‧‧‧排氣口
（１６１）‧‧‧逆止閥

（１７）‧‧‧入水口
（１８）‧‧‧饋料口

（１９）‧‧‧傾斜部
（２）‧‧‧空氣幫浦

（２１）‧‧‧輸氣管
（２１１）‧‧‧空氣過濾器

（２１２）‧‧‧逆止閥
（２２）‧‧‧分流件

（２２１）‧‧‧孔洞
（３）‧‧‧加熱器

（４）‧‧‧饋料單元

    第一圖：本創作之架構示意圖

    第二圖：本創作之局部放大剖視結構示意圖

    第三圖：本創作之使用狀態示意圖

    第四圖：本創作之混合攪拌狀態示意圖

(1)‧‧‧筒體

(11)‧‧‧蓋體

(12)‧‧‧出料管

(121)‧‧‧出料閥門

(13)‧‧‧循環管路

(14)‧‧‧回料管

(141)‧‧‧導流噴口

(15)‧‧‧液位計

(16)‧‧‧排氣口

(161)‧‧‧逆止閥

(17)‧‧‧入水口

(18)‧‧‧饋料口

(19)‧‧‧傾斜部

(2)‧‧‧空氣幫浦

(21)‧‧‧輸氣管

(211)‧‧‧空氣過濾器

(212)‧‧‧逆止閥

(22)‧‧‧分流件

(3)‧‧‧加熱器

(4)‧‧‧饋料單元

Claims (9)

1. 一種常壓液態發酵槽結構改良，其主要係包括有筒體及空氣幫浦；其中： 該筒體，其底部設有傾斜部，於該傾斜部中央底端連接導通設有出料管，且於該出料管外端連接設有出料閥門，於該出料管連接有循環管路，該循環管路向該筒體側邊連接導通設有回料管，該回料管於筒體內則連接設有導流噴口； 該空氣幫浦，其連接設有輸氣管，該輸氣管與該筒體之該循環管路相連接，而於該輸氣管上設有空氣過濾器及分流件，該分流件內部係形成有數孔洞。
2. 如申請專利範圍第１項所述常壓液態發酵槽結構改良，其中，該筒體設有蓋體供將該筒體進行封閉。
3. 如申請專利範圍第１項所述常壓液態發酵槽結構改良，其中，該循環管路係向該筒體側邊不同高度處分別連接導通設有數該回料管，各該回料管於該筒體內皆連接設有該導流噴口。
4. 如申請專利範圍第１項所述常壓液態發酵槽結構改良，其中，該筒體外側連接設有液位計，利用該液位計供觀測該筒體內之液體高度。
5. 如申請專利範圍第１項所述常壓液態發酵槽結構改良，其中，該筒體設有具逆止閥之排氣口，該排氣口供將該筒體內在發酵過程中所產生的氣體向外排出，並防止筒體外之污染源空氣進入筒體內。
6. 如申請專利範圍第１項所述常壓液態發酵槽結構改良，其中，對應該筒體設有相接觸之加熱器，利用該加熱器對該筒體進行恆溫溫度控制作業。
7. 如申請專利範圍第１項所述常壓液態發酵槽結構改良，其中，該筒體連接有已滅菌之無菌入水口及饋料口，以經由該入水口將發酵所須之液體及該饋料口將發酵所須已滅菌完成之微生物與培養基等原料導入該筒體內。
8. 如申請專利範圍第７項所述常壓液態發酵槽結構改良，其中，該饋料口連接設有饋料單元，該饋料單元裝設發酵過程所須的原料，該空氣幫浦以該輸氣管與該饋料單元連接，利用該空氣幫浦產生空氣經該輸氣管輸送至該饋料單元，藉由空氣將該饋料單元內之原料推送至該饋料口以進入該筒體內。
9. 如申請專利範圍第１項所述常壓液態發酵槽結構改良，其中，該回料管於該筒體內所連接設置之該導流噴口，其係向下傾斜４５度角並偏向一側。