本发明属于发酵技术领域，具体涉及一种基于动态温度补偿的控温发酵装置及其应用。
背景技术：
目前控温发酵主要有两种方式，一种是恒定温度控温发酵；一种按照既定的升温曲线进行控温发酵。
恒定温度控温发酵，即当物料中的温度低于设定温度，进行加热升温；当物料中的温度高于设定温度，进行冷却降温；该发酵容器可以保持发酵容器内的温度稳定。适合于纯种发酵，不适用于多菌协同发酵。多菌协同发酵往往涉及到微生物生态系统的演替，发酵过程伴随着温度的变化。
按照既定的升温曲线进行控温发酵，该发酵方式为恒温发酵的升级版，可以按照既定的温度曲线进行控温发酵。当物料中的温度低于设定温度，进行加热升温；当物料中的温度高于设定温度，进行冷却降温；发酵过程有温度的变化，但这种变化是基于设定值。不是微生物自身产热而导致温度上升的真实反应。
技术实现要素：
针对上述现有技术，本发明提供一种基于动态温度补偿的控温发酵装置，以达到根据发酵物料中心温度对发酵装置进行动态温度补偿的目的。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：提供一种基于动态温度补偿的控温发酵装置，包括不锈钢发酵槽和温控系统；不锈钢发酵槽顶部设置有不锈钢盖，绕不锈钢发酵槽外壁顶部一周设置有环形水槽，不锈钢盖的边缘与注满水的环形水槽密封配合；温控系统包括温度调节箱、若干温度传感器和中央处理器；温度调节箱的截面呈“凹”形，其内部为供温度交换介质流通的介质通道，两侧分别设置有介质入口和介质出口，介质入口与介质温度调节部件相连接；温度传感器设置于不锈钢发酵槽内部，分别位于不锈钢发酵槽的中央、底板的中部以及侧壁的上部和下部；温度传感器与中央处理器信号连接；不锈钢发酵槽位于温度调节箱的凹槽内，且不锈钢发酵槽的外壁紧贴温度调节箱的凹槽内壁。
在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。
进一步，介质温度调节部件包括介质舱，介质舱两端分别设置有入口和出口，出口处设置有程控阀门一，并与介质入口相连接；程控阀门一的上游设置有温度传感器，温度传感器和程控阀门一与中央处理器信号连接；介质舱内部设置有电加热丝，电加热丝的工作状态受遥控开关控制，遥控开关与中央处理器信号连接。
进一步，位于不锈钢发酵槽中央的温度传感器用撑杆支撑，撑杆以可拆卸的方式连接于不锈钢发酵槽底部中央，其长度为不锈钢发酵槽深度的一半，温度传感器设置于撑杆顶部；位于不锈钢发酵槽底板中部以及侧壁上部和下部的温度传感器通过螺钉与不锈钢发酵槽固定连接。
进一步，温度传感器为无线温度传感器，温度传感器以wifi、433总线或zigbee通讯制式与中央处理器连接。
进一步，介质入口位于温度调节箱的下端，介质出口位于温度调节箱的上端，且介质出口处设置有程控阀门二，并通过管件与介质温度调节部件相连接。
进一步，不锈钢盖底部设置有保温层。
进一步，温度交换介质为导热油。
本发明的有益效果是：
1.在固态发酵中，物料中心的温度往往高于边缘的温度，不同的发酵温度，其发酵产物是有所不同的，边缘温度不同于中心温度，其发酵产物的量和种类就会存在差异。本发明在发酵槽中的不同位置设置温度传感器，根据检测到的物料中心温度，再通过温控系统对整个发酵装置进行动态温度补偿，实现了整个发酵容器内的温度均一。使用本发明的装置进行发酵，解决了容器内边缘温度与中心温度不同的问题，降低了边缘效应对发酵的影响。
2.使用本发明的装置进行发酵，有利于发酵物料中的微生物生态的演替，且这种演替是微生物按照自然规律所形成的，有利于发酵产物的形成和研究固态发酵模式下的发酵动力学。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2为不锈钢发酵槽的剖视图；
图3为温度调节箱的剖视图；
图4为介质温度调节部件的局剖视图；
其中，1、不锈钢发酵槽；11、不锈钢盖；12、环形水槽；13、保温层；14、撑杆；15、温度传感器；
2、温度调节箱；21、介质入口；22、介质出口；23、介质通道；24、程控阀门二；
3、介质温度调节部件；31、入口；32、出口；33、程控阀门一；34、电加热丝；35、遥控开关；
4、中央处理器；5、管件。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
本发明的实施例中，如图1～4所示，提供一种基于动态温度补偿的控温发酵装置，该控温发酵装置包括不锈钢发酵槽1和温控系统。其中，不锈钢发酵槽1呈圆桶状，如图2所示，其顶部设置有不锈钢盖11，为了保证不锈钢发酵槽1内温度恒定，在不锈钢盖11的底部设置有保温层13，保温层采用常见的保温材料制成。另外，为了使不锈钢发酵槽1保持良好的密闭性，本发明采用水封方式进行密封，具体方法为：在不锈钢发酵槽1外壁顶部设置有环形水槽12，环形水槽12绕不锈钢发酵槽1外壁一周，不锈钢盖11边缘设置有与环形水槽12相配合的环状凸缘，不锈钢盖11扣盖到不锈钢发酵槽1上后，环状凸缘与环形水槽12间隙配合，发酵时，在间隙中注水，对不锈钢发酵槽1进行水封。为了对不锈钢发酵槽1内的发酵物料的温度进行实时监控，在不锈钢发酵槽内部设置有若干温度传感器15，温度传感器15至少设置有四个，分别位于不锈钢发酵槽1的底板中部、不锈钢发酵槽1的侧壁上部和下部以及不锈钢发酵槽1的空腔中央。位于不锈钢发酵槽1空腔中央的温度控制器15用来对发酵物料中部的温度进行检测，其通过撑杆14固定，撑杆14栓接或插接在不锈钢发酵槽1的底板中央，且其长度为不锈钢发酵槽1深度的一半，温度控制器15固定在撑杆14的顶部。为了避免撑杆14对发酵结果产生影响，撑杆14最好采用对温度反应不敏感的材料制成。不锈钢发酵槽1内的其余温度传感器15利用螺丝固定在不锈钢发酵槽1的内壁上。由于发酵时需要保持良好的密闭效果，因此，本发明中的温度传感器15为无线温度传感器，如bm100型温度传感器、hj534型温度传感器等，它们以wifi、433总线或zigbee通讯制式与中央处理器4连接。
温控系统包括温度调节箱2、介质温度调节部件3和中央处理器4。如图3所示，温度调节箱2的截面呈“凹”形，其内部为供温度交换介质流通的介质通道23，温度调节箱2两侧分别设置有与介质通道23相通的介质入口21和介质出口22。为了保证温度交换介质能够充满介质通道23，将介质入口21设置于温度调节箱2的下端，而将介质出口22设置于温度调节箱2的上端，并在介质出口处设置有程控阀门二24，程控阀门二24与中央处理器4信号连接，中央处理器4根据不锈钢发酵槽1内的温度控制器15检测到的温度，判断是否打开程控阀门二24。介质温度调节部件3包括介质舱，介质舱用来盛装温度交换介质，并对温度交换介质的温度进行调节。介质舱两端分别设置有入口31和出口32，入口31用来添加温度交换介质，出口32与介质入口21相连接，并在出口32处设置有程控阀门一33，程控阀门一33与中央处理器4信号连接。为了监控进入温度调节箱2的温度交换介质的温度，在程控阀门一33的上游设置有温度传感器15，温度传感器15与中央处理器4信号连接。介质舱内部设置有电加热丝34，电加热丝34的工作状态受遥控开关35控制，遥控开关35与中央处理器4信号连接。温度交换介质应当具有传热效率好、热稳定性好、散热快等优点，因此，本发明中的交换介质优先采用导热油。
本发明中的基于动态温度补偿的控温发酵装置主要用于固态发酵，发酵方法包括以下步骤：
(1)组装好不锈钢发酵槽1和温控系统，将待发酵的物料放入不锈钢发酵槽1内，扣装好不锈钢盖11，在环形水槽12内注水进行水封；
(2)打开中央处理器4，中央处理器4接收不锈钢发酵槽1内的温度传感器15传回的温度信号，并对其进行对比分析，判断不锈钢发酵槽1中心与边缘的温度差值；然后控制遥控开关35，使电加热丝34开始工作，对温度交换介质进行加热，将其加热至与发酵物料中心温度相同，程控阀门一33上游的温度传感器15检测到温度交换介质的温度达到发酵物料中心温度后，程控阀门一33打开，加热后的温度交换介质进入温度调节箱2，对不锈钢发酵槽1的边缘进行温度补偿。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。