液体菌剂发酵罐及液体菌剂发酵系统的制作方法

本实用新型涉及发酵设备技术领域，尤其是涉及一种液体菌剂发酵罐及液体菌剂发酵系统。

背景技术：

目前，人类的工业活动造成了环境的破坏，生物赖以生存的水体、土壤、空气等环境要素都受到了不同程度的污染。随着人类对该问题认识的不断深入，环境保护和环境治理成为研究和关注的热点。环保领域是菌剂应用的一个新兴领域。与传统的物理和化学修复技术和方法相比，微生物修复具有很多独特的优势。

液体菌剂与固体菌剂相比具有接种方便快捷，菌龄一致性好，生长速度快以及培植成本低廉的优势。用于环境保护的液体菌剂在工厂化以及规模化生产当中逐步取得广泛的使用，但目前工厂中液体发酵罐大都采用局部固定位置调控发酵罐内的相关状态，例如，仅在罐底或罐壁设置加热或冷却装置，而温度作为影响微生物的生命活动的主要因素之一，对微生物的生长起到至关重要的作用，如果温度过高，生物活性物质发生变性，细胞功能下降，甚至死亡，温度过低，则会影响生长活性，所以局部固定位置的热源或冷源会对邻近菌种造成伤害，导致菌种生长受到不利影响；或者仅在罐盖处设置pH调节孔或进气孔，当加入酸碱调节剂或通入空气时，上半部分的菌种短时间内呈调节过度的状态，而下半部分的菌种短时间内未受到调节，则也会导致菌种的生长受到不利影响，进而导致液体菌剂发酵率低，间接增加了发酵成本。

因此，开发一种能够均匀同步地调控发酵罐内温度、pH及溶氧量的液体菌剂发酵罐日益成为研究的热点。

有鉴于此，特提出本实用新型。

技术实现要素：

本实用新型的第一个目的在于提供一种液体菌剂发酵罐，以缓解了现有技术中存在的以局部固定位置调控发酵罐内的条件，导致条件变化不均匀同步的技术问题。

本实用新型的第二个目的在于提供一种液体菌剂发酵系统。

本实用新型提供的一种液体菌剂发酵罐，所述液体菌剂发酵罐包括：

所述罐体中部设有搅拌装置，所述搅拌装置包括：

旋转部，与动力源连接，驱动所述罐体内部的搅拌部运动；

搅拌部，在所述旋转部的驱动下搅拌所述罐体内部的液体菌剂使之混合均匀；

调节机构，用于调节所述液体菌剂的温度、pH及溶氧量；

所述调节机构设于所述搅拌部内部；

所述调节机构包括pH调节管及溶氧量调节管。

进一步地，所述旋转部为旋转轴，所述旋转轴上端伸出所述罐体，与设于所述罐盖上的电机的输出端相连。

进一步地，所述搅拌部由至少四根内部中空的弧形杆体组成，所述弧形杆体的下端与所述旋转部的下端连接，所述弧形杆体的上端与所述旋转部的上端连接并伸出所述罐体，所述弧形杆体均匀环绕分布于所述旋转部外周。

进一步地，所述弧形杆体包括相对设置的第一弧形杆体和第二弧形杆体，所述第一弧形杆体的下端和所述第二弧形杆体的下端相连通；所述第一弧形杆体的上端为冷源进口，所述第二弧形杆体的上端为冷源出口，所述冷源进口上设有冷源控制阀门；所述第一弧形杆体和所述第二弧形杆体外周设有用于加热的电热片。

进一步地，所述弧形杆体还包括第三弧形杆体，所述pH调节管设于所述第三弧形杆体内部；所述第三弧形杆体上设有pH调节剂出口，所述pH调节管的一端与所述pH调节剂出口相连接，另一端沿所述第三弧形杆体伸出所述罐体与滤液泵相连。

进一步地，所述弧形杆体还包括与所述第三弧形杆体相对设置的第四弧形杆体，所述溶氧量调节管设于所述第四弧形杆体内部；所述第四弧形杆体上设有出气口，所述溶氧量调节管的一端与所述出气口相连接，另一端沿所述第四弧形杆体伸出所述罐体并设有进气阀门，所述进气阀门上设有空气过滤器。

进一步地，所述第一弧形杆体与所述第二弧形杆体位于第一平面，所述第三弧形杆体与所述第四弧形杆体位于第二平面，所述第一平面与所述第二平面相垂直。

进一步地，所述罐体的内壁设有用于实时采集所述液体菌剂发酵罐内容物状态的传感器单元。

进一步地，所述冷源控制阀门，所述滤液泵和所述进气阀门均与电动执行机构相连，所述传感器单元和所述电动机构均与PLC控制器相连。

另外，本实用新型还提供了一种液体菌剂发酵系统，包括上述的液体菌剂发酵罐。

本实用新型提供的液体菌剂发酵罐，包括设有调节机构的搅拌装置，用于调节罐体内部液体菌剂的温度、pH及溶氧量，在搅拌部转动，搅拌液体菌剂的同时，输入冷源、热源、加入pH调节剂或通入空气，能够保证均匀同步地调控发酵罐内温度、pH及溶氧量，避免了在局部固定位置进行调控时，对邻近菌种造成的不良影响，从而提高了液体菌剂的生产质量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1提供的液体菌剂发酵罐的整体示意图；

图2为本实用新型实施例1提供的液体菌剂发酵罐的向视图A－A；

图3为表示图2的A－A剖视图；

图4为本实用新型实施例1提供的液体菌剂发酵罐的向视图B－B；

图5为表示图4的B－B剖视图；

图6为本实用新型实施例1提供的液体菌剂发酵罐的控制原理示意图。

图标：1－罐体；2－罐盖；21－进料口；22－压力表；23－排气口；3－旋转轴；41－第一弧形杆体；411－冷源进口；412－冷源控制阀门；42－第二弧形杆体；421－冷源出口；43－第三弧形杆体；431－pH调节剂出口；44－第四弧形杆体；441－出气口；442－进气阀门；5－电机；6－pH调节管；7－溶氧量调节管；8－传感器单元；10－电热片；11－视镜；12－出种口。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

液体菌剂在工厂化以及规模化生产当中逐步取得广泛的使用，但目前工厂中液体发酵罐大都采用局部固定位置调控发酵罐内的相关条件，对调控发生部位的邻近菌种造成不良影响，进而导致液体菌剂发酵率低。为了能够均匀同步地调控发酵罐内的各项条件，避免局部固定位置进行调控对邻近菌种造成不良影响，本实用新型提供了一种液体菌剂发酵罐，该液体菌剂发酵罐包括：

罐体1和罐盖2；

罐体1中部设有搅拌装置，搅拌装置包括：

旋转部，与动力源连接，驱动罐体1内部的搅拌部运动；

搅拌部，在旋转部的驱动下搅拌罐体1内部的液体菌剂使之混合均匀；

调节机构，用于调节液体菌剂的温度、pH及溶氧量；

调节机构设于搅拌部内部；

调节机构包括pH调节管6及溶氧量调节管7。

在搅拌部转动，搅拌液体菌剂的同时，输入冷源、热源、加入pH调节剂或通入空气，能够保证均匀同步地调控发酵罐内温度、pH及溶氧量，避免了在局部固定位置进行调控时，对邻近菌种造成的不良影响，从而提高了液体菌剂的生产质量。

其中，冷源可以是冷水或者冷气。

在本实用新型中，罐盖2上还设有进料口21，压力表22和排气口23。罐体1上还设有视镜11，罐体1下部设有出种口12。

在本实用新型中，旋转部为旋转轴3，旋转轴3上端伸出罐体1，与设于罐盖2上的电机5的输出端相连。

在本实用新型中，搅拌部由至少四根内部中空的弧形杆体组成，弧形杆体的下端与旋转部的下端连接，弧形杆体的上端与旋转部的上端连接并伸出罐体1，弧形杆体均匀环绕分布于旋转部外周。

其中，弧形杆体的数量例如可以为，但不限于四根，五根，六根，七根或八根。

在一个优选的实施方式中，搅拌部由四根弧形杆体组成。

在本实用新型中，弧形杆体包括相对设置的第一弧形杆体41和第二弧形杆体42，第一弧形杆体41的下端和第二弧形杆体42的下端相连通，用于冷源的输送；第一弧形杆体41的上端为冷源进口411，第二弧形杆体42的上端为冷源出口421，冷源进口411上设有冷源控制阀门412；第一弧形杆体41和第二弧形杆体42上还设有用于加热的电热片10。

电热片10设于第一弧形杆体41和第二弧形杆体42上，可以随着搅拌部的转动，均匀地为发酵罐的内容物加热，避免局部加热对邻近的菌种造成不良影响，同时，电热片10设于输送冷源的第一弧形杆体41和第二弧形杆体42上，使热源产生装置与冷源产生装置直接接触，可以达到快速降温或快速升温的目的。

第一弧形杆体41和第二弧形杆体42的下端相连通，使冷源能够从冷源进口411进入，通过第一弧形杆体41进入第二弧形杆体42，并通过冷源出口421排出。保证了冷源与发酵罐内容物的接触面积，能够实现快速降温。

在本实用新型中，弧形杆体还包括第三弧形杆体43，pH调节管6设于第三弧形杆体43内部；第三弧形杆体43上设有pH调节剂出口431，pH调节管6的一端与pH调节剂出口431相连接，另一端沿第三弧形杆体43伸出罐体1与滤液泵相连。

pH调节剂通过pH调节剂出口431进入液体菌剂发酵罐中，可以随着搅拌部的转动，均匀地加入发酵罐的内容物中，避免局部加入pH调节剂对邻近的菌种造成偏酸或偏碱的不良影响。

在一个优选的实施方式中，pH调节剂出口431设于第三弧形杆体43背向搅拌方向的一侧，避免搅拌过程中发酵罐内容物进入pH调节剂出口431中。

在本实用新型中，pH调节剂为生理酸性物质如硫酸铵，和生理碱性物质如氨水来控制，不仅调节了pH，还补充了氮源。当pH和氮含量低时，补充氨水；pH较高和氮含量低时，补充硫酸铵，进入一般采用少量间歇或少量自动流加。在pH调节剂进入pH调节管6前，通过滤液泵过滤，避免将pH调节剂中的杂菌带入液体菌剂发酵罐中而引起污染。

在本实用新型中，弧形杆体还包括与第三弧形杆体43相对设置的第四弧形杆体44，溶氧量调节管7设于第四弧形杆体44内部；第四弧形杆体44上设有出气口441，溶氧量调节管7的一端与出气口441相连接，另一端沿第四弧形杆体44伸出罐体1并设有进气阀门442，进气阀门442上设有空气过滤器。

压缩空气通过出气口441进入液体菌剂发酵罐中，可以随着搅拌部的转动，均匀地加入发酵罐的内容物中，避免局部通入压缩空气过量而对邻近的菌种造成不良影响。

在压缩空气进入溶氧量调节管7前，通过空气过滤器过滤，避免将压缩空气中的杂菌带入液体菌剂发酵罐中而引起污染。

在一个优选的实施方式中，出气口441设于第四弧形杆体44背向搅拌方向的一侧，避免搅拌过程中发酵罐内容物进入出气口441中。

在本实用新型中，第一弧形杆体41与第二弧形杆体42位于第一平面，第三弧形杆体43与第四弧形杆体44位于第二平面，第一平面与第二平面相垂直。

在本实用新型中，罐体1的内壁设有用于实时采集液体菌剂发酵罐内容物状态的传感器单元8。

在本实用新型中，传感器单元8包括温度传感器，pH传感器和溶氧量传感器。

温度传感器用于实时监测液体菌剂发酵罐内的温度，pH传感器用于实时监测液体菌剂发酵罐内的pH值，溶氧量传感器用于实时监测液体菌剂发酵罐内的溶氧量。温度、pH值、溶氧等的优化控制，依据不同的发酵而有所不同。同时，微生物在生长的不同阶段、生产目的代谢产物的不同时期，对环境条件可能会有不同的要求。因此，应该在液体菌剂发酵罐内，使温度、pH值、溶氧等不断变换，始终为其提供最佳的环境条件，以提高目的产物的得率。

在本实用新型中，冷源控制阀门412，滤液泵和进气阀门442均与电动执行机构相连，传感器单元8和电动机构均与PLC控制器相连。

另外，本实用新型还提供了一种液体菌剂发酵系统，包括上述的液体菌剂发酵罐。

实施例1

如图1所示，本实施例提供了一种液体菌剂发酵罐，包括：

罐体1和罐盖2；

罐体1中部设有搅拌装置，搅拌装置包括：

与动力源连接，驱动罐体1内部的搅拌部运动的旋转轴3；

套设于旋转轴3上的用于搅拌罐体1内部的液体菌剂使之混合均匀搅拌部；

设于搅拌部的用于调节液体菌剂的温度、pH及溶氧量的调节机构。

在本实施例中，罐盖2上还设有进料口21，压力表22和排气口23。罐体1上还设有视镜11，罐体1下部设有出种口12。

在本实施例中，旋转轴3上端伸出罐体1，与设于罐盖2上的电机5的输出端相连。

在本实施例中，搅拌部由四根内部中空的弧形杆体组成，弧形杆体的下端与旋转部的下端连接，弧形杆体的上端与旋转部的上端连接并伸出罐体1，弧形杆体均匀环绕分布于旋转部外周。

如图2和图3所示，在本实施例中，弧形杆体包括相对设置的第一弧形杆体41和第二弧形杆体42，第一弧形杆体41的下端和第二弧形杆体42的下端相连通，用于冷水或冷气的输送；第一弧形杆体41的上端为冷源进口411，第二弧形杆体42的上端为冷源出口421，冷源进口411上设有冷源控制阀门412；第一弧形杆体41和第二弧形杆体42上还设有用于加热的电热片10。

如图4和图5所示，在本实施例中，弧形杆体还包括第三弧形杆体43，pH调节管6设于第三弧形杆体43内部；第三弧形杆体43上背向搅拌方向的一侧设有pH调节剂出口431，pH调节管6的一端与pH调节剂出口431相连接，另一端沿第三弧形杆体43伸出罐体1与滤液泵相连。

在本实施例中，弧形杆体还包括与所述第三弧形杆体43相对设置的第四弧形杆体44，溶氧量调节管7设于第四弧形杆体44内部；第四弧形杆体44上背向搅拌方向的一侧设有出气口441，溶氧量调节管7的一端与出气口441相连接，另一端沿第四弧形杆体44伸出罐体1并设有进气阀门442，进气阀门442上设有空气过滤器。

在本实施例中，第一弧形杆体41与第二弧形杆体42位于第一平面，第三弧形杆体43与第四弧形杆体44位于第二平面，第一平面与第二平面相垂直。

在本实施例中，罐体1内壁设有用于实时采集液体菌剂发酵罐内容物状态的传感器单元8。

在本实施例中，传感器单元8包括温度传感器，pH传感器和溶氧量传感器。

如图6所示，在本实施例中，冷源控制阀门412，滤液泵和进气阀门442均与电动执行机构相连，传感器单元8和电动机构均与PLC控制器相连。

当使用本实施例提供的液体菌剂发酵罐时，首先通过进料口21向液体菌剂发酵罐中加入液体菌种，启动电机5，使电机5带动旋转轴3旋转，搅拌部可以有效地起到搅拌均匀的效果。通过设置于罐体1的内壁的传感器单元8，对发酵罐内的温度、pH及溶氧量的信息进行采集，并将采集到的信息传输到PLC控制器。当发酵罐内温度过低时，PLC控制器根据接收到的信息，通过电动机构控制电热片10进行加热，从而提高发酵罐内温度；当发酵罐内温度过高时，PLC控制器根据接收到的信息，通过电动机构控制冷源控制阀门412打开，由本实施例提供的液体菌剂发酵管外的制冷装置制取冷水或冷气，所制得的冷水或冷气通过冷源进口411进入第一弧形杆体41，并通过下端相连通的部位进入第二弧形杆体42，通过冷源出口421完成一次冷源循环；随着搅拌部的转动，均匀地为发酵罐的内容物加热或降温，可以有效避免局部过热或过冷对邻近的菌种造成不良影响。当发酵罐内pH过低时，PLC控制器根据接收到的信息，通过电动机构控制滤液泵打开，使本实施例提供的液体菌剂发酵管外的容器内的氨水通过滤液泵进入pH调节管6，并从pH调节剂出口431释放入发酵罐中；当发酵罐内pH过高时，PLC控制器根据接收到的信息，通过电动机构控制滤液泵打开，使本实施例提供的液体菌剂发酵管外的容器内硫酸铵通过滤液泵进入pH调节管6，并从pH调节剂出口431释放入发酵罐中；pH调节剂通过pH调节剂出口431进入液体菌剂发酵罐中，可以随着搅拌部的转动，均匀地加入发酵罐的内容物中，避免局部加入pH调节剂对邻近的菌种造成偏酸或偏碱的不良影响。当发酵罐内溶氧量过低时，PLC控制器根据接收到的信息，通过电动机构控制进气阀门442打开，使本实施例提供的液体菌剂发酵管外的空气压缩机制得的压缩空气由空气过滤器进行过滤后，通过进气阀门442进入溶氧量调节管7，并从出气口441释放入发酵罐中；压缩空气通过出气口441进入液体菌剂发酵罐中，可以随着搅拌部的转动，均匀地加入发酵罐的内容物中，避免局部通入压缩空气过量而对邻近的菌种造成不良影响。

本实施例提供的液体菌剂发酵罐，在搅拌部转动，搅拌液体菌剂的同时，输入冷源、热源、加入pH调节剂或通入空气，能够保证均匀同步地调控发酵罐内温度、pH及溶氧量，避免了在局部固定位置进行调控时，对邻近菌种造成的不良影响，从而提高了液体菌剂的生产质量。

实施例2

本实施例提供了一种液体菌剂发酵系统，包括外部混料器，设置于外部混料器上的集气罩，粉尘净化系统，气体净化系统气液分离器和实施例1提供的液体菌剂发酵罐。

当使用本实施例提供的液体菌剂发酵系统时，先将水加入外部混料器，打开搅拌，然后投入固体原料，通过外部混料器进行混合灭菌。投入固体原料所产生的少量粉尘由设置于外部混料器上的集气罩收集后汇入总管道，进入粉尘净化系统的袋式中效空气过滤网处理，再经过光催化氧化和活性炭处理后排出。待水和原料在外部混料器中混合灭菌后，移入实施例1提供的液体菌剂发酵罐，通过进料口21向液体菌剂发酵罐中加入液体菌种后，进行发酵。发酵罐发酵过程产生的发酵异味接入气液分离器后，液体回收作为原料送入发酵罐使用，气体经排风设施送入“过滤+光催化氧化+活性炭”气体净化系统处理后排放。

本实施例提供的液体菌剂发酵系统，应用了实施例1提供的液体菌剂发酵罐和净化系统，在均匀同步地调控发酵罐内温度、pH及溶氧量的同时，保证环境不被污染。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。