一种自动控温型固体发酵罐的制作方法

本实用新型涉及生物发酵设备技术领域，具体涉及一种自动控温型固体发酵罐。

背景技术：

发酵技术是生物技术的重要组成部分，具有广阔的应用前景，发酵工程已经从过去简单的生产酒精类饮料、生产醋酸和发酵面包发展到今天成为生物工程的一个极其重要的分支。发酵工程不但生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，生产天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子、酶、维生素和单细胞蛋白等，发酵技术与人们的生活密切相关。发酵设备是发酵工业的心脏，是连接原料和产物的桥梁，发酵罐是发酵设备中最重要的设备之一，发酵罐是其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其溶剂在1m³-数百m³,在对原料进行发酵时，需要将物料放置在发酵罐内，通过搅拌装置进行搅拌。固态发酵是指没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水下溶性固体基质中，用一种或多种微生物的一个生物反应过程，但是现有的固体发酵罐存在以下缺点：一是搅拌器水平布置，采用单一的搅拌叶，搅拌能力有限，搅拌不均匀，底部原料沉积，从而造成发酵物料不充分，发酵效果不佳；二是固体发酵罐的温度控制效果不佳，尤其是冷却、保温效果不好，自动化程度低。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型提供了一种自动控温型固体发酵罐，具有搅拌均匀，冷却保温效果好的特点。

本实用新型解决上述问题的技术方案为：一种自动控温型固体发酵罐，包括罐体、搅拌装置、酸罐、碱罐、PLC控制器、液晶触摸控制显示屏；

罐体顶端设有进料口、测压口，进料口与进料管相连，测压口上设有气压计；罐体底端设有出料口，出料口与出料管相连；罐体上部设有补酸口、补碱口，补酸口通过补酸管道与酸罐相连，补酸管道上设有第一电磁阀，补碱口通过补碱管道与碱罐相连，补碱管道上设有第二电磁阀；罐体上部设有出气口，出气口与出气管相连，出气管上设有第三电磁阀；罐体外设有一圈夹套，夹套内设有真空层、控温层，控温层内设有多个加热区，加热区沿罐体中心轴线方向均匀分布，相邻两个加热区之间设有冷却区，相邻两个冷却区之间通过多个冷凝管相连；加热区内充满导热油，导热油内设有电加热器；位于最下方的冷却区通过出水管与循环水降温系统进水口相连，位于最上方的冷却区通过进水管与循环水降温系统出水口相连，出水管上设有第四电磁阀，进水管上设有第五电磁阀；罐体内设有压力传感器、温度探头pH计探头，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀、第五电磁阀分别与PLC控制器之间电连接，电加热器与PLC控制器之间电连接，压力传感器、温度探头、pH计探头分别与PLC控制器之间电连接；液晶触摸控制显示屏与PLC控制器之间电连接；罐体内设有搅拌装置；

搅拌装置包括电机、安装轴、第一齿轮，安装轴一端与电机轴相连，另一端与传动轴相连；第一齿轮通过滚动轴承与安装轴相连，第一齿轮为锥齿轮，第一齿轮齿廓分布在内圆上；第二齿轮位于安装轴上，第二齿轮为锥齿轮；第三齿轮为锥齿轮，第三齿轮上设有支杆，支杆远离第三齿轮的一端与驱动轴相连，支杆通过连杆与安装轴相连，连杆与安装轴转动连接，连杆与支杆固定连接；

传动轴上设有多个第一搅拌器，第一搅拌器沿传动轴中心轴线方向均匀分布，第一搅拌器半径为R1，R1沿传动轴中心轴线方向从上到下逐渐增大；第一搅拌器包括安装盘，安装盘圆柱面上设有多个主搅拌叶，主搅拌叶围绕安装盘中心轴线环形阵列，主搅拌叶包括直叶片、曲叶片，两个曲叶片分别位于直叶片的上下两端，两个曲叶片关于直叶片中心对称，相邻两个主搅拌叶之间设有一个副搅拌叶；副搅拌叶包括搅拌杆、折叶片，折叶片中心位置处弯折形成第一折叶、第二折叶，第一折叶、第二折叶均为三角形结构，折叶片沿搅拌杆中心轴线方向均匀分布，折叶片在搅拌杆上交错设置，相邻两个折叶片关于搅拌杆对称；

驱动轴上设有多个第二搅拌器，第二搅拌器沿驱动轴中心轴线方向均匀分布，第二搅拌器位于两个相邻的第一搅拌器之间，第二搅拌器半径为R2，R2沿驱动轴中心轴线方向从上到下逐渐减小；第二搅拌器包括安装柱、搅拌架，搅拌架围绕安装柱中心轴线环形阵列，搅拌架与安装柱之间通过多个副搅动片相连，搅拌架包括内搅拌架、外搅拌架，内搅拌架、外搅拌架均为“L”形，内搅拌架位于外搅拌架内，外搅拌架与内搅拌架之间通过多个副搅动片相连，外搅拌架远离内搅拌架的一侧设有主搅动片。

所述第一齿轮中心轴线与第二齿轮中心轴线重合。

所述第三齿轮中心轴线与第一齿轮中心轴线所成夹角为15-30°。

所述主搅拌叶长度为L1，副搅拌叶长度为L2，L1<L2。

所述第一折叶与第二折叶之间夹角为30-150°。

本实用新型具有有益效果：

（1）本实用新型搅拌充分，发酵效率高，自动化程度高；冷却、加热速度快，通过PLC控制器、液晶触摸控制显示屏实现发酵罐内温度、压力、pH值的自动调节控制，对发酵罐内的发酵情况实现跟踪与控制；

（2）本实用新型通过设有多种搅拌结构的搅拌装置，避免原料堆积在发酵罐底部，第一搅拌器与第二搅拌器的配合使用，保证原料的充分搅拌，利用第一搅拌器与第二搅拌器尺寸的同时变化，既避免第一搅拌器与第二搅拌器转动过程中发生干涉，同时实现发酵罐内的无死角搅拌；通过第一搅拌器的副搅拌叶将原料引入主搅拌叶，在引入过程中副搅拌叶对原料进行搅拌，引入后主搅拌叶对原料进行搅拌，利用曲叶片增大主搅拌叶的搅拌面积；利用第二搅拌器在搅拌原料的同时保证了气体流通，将气体通入原料之间，使原料发酵更加均匀。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型未安装夹套时的结构示意图。

图3为图2中A部分的放大图。

图4为本实用新型第一搅拌器结构示意图。

图5为本实用新型主搅拌叶结构示意图。

图6为本实用新型折叶片结构示意图。

图7为本实用新型第二搅拌器结构示意图。

图8为本实用新型控制原理图。

图中：1-罐体，2-搅拌装置，3-进料口，4-测压口，5-进料管，6-气压计，7-出料口，8-出料管，9-出气口，10-出气管，12-电机，13-安装轴，14-第一齿轮，15-第二齿轮，16-第三齿轮，17-支杆，18-连杆，19-驱动轴，20-传动轴，21-第一搅拌器，22-安装盘，23-主搅拌叶，24-直叶片，25-曲叶片，26-副搅拌叶，27-搅拌杆，28-折叶片，29-第一折叶，30-第二折叶，31-第二搅拌器，32-安装柱，33-搅拌架，34-主搅动片，35-副搅拌片，36-内搅拌架，37-外搅拌架，101-补酸口，102-补碱口，103-补酸管道，104-补碱管道，105-夹套，106-真空层，107-控温层，108-加热区，109-冷却区，110-冷凝管，111-进水管，112-出水管，113-循环水降温系统出水口，114-循环水降温系统进水口，115-循环水降温系统，116-第一电磁阀，117-第二电磁阀，118-第三电磁阀，119-第四电磁阀，120-第五电磁阀，121-温度探头，122-pH计探头，123-液晶触摸控制显示屏，124-PLC控制器，125-酸罐，126-碱罐，127-电加热器，128-压力传感器。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本实用新型作进一步的说明。

一种自动控温型固体发酵罐，包括罐体1、搅拌装置2、酸罐125、碱罐126、PLC控制器124、液晶触摸控制显示屏123；

罐体1顶端设有进料口、测压口4，进料口与进料管5相连，测压口4上设有气压计6；罐体1底端设有出料口73，出料口73与出料管8相连；罐体1上部设有补酸口101、补碱口102，补酸口101通过补酸管道103与酸罐125相连，补酸管道103上设有第一电磁阀116，补碱口102通过补碱管道104与碱罐126相连，补碱管道104上设有第二电磁阀117；罐体1上部设有出气口9，出气口9与出气管10相连，出气管10上设有第三电磁阀118；罐体1外设有一圈夹套105，夹套105内设有真空层106、控温层107，控温层107内设有多个加热区108，加热区108沿罐体1中心轴线方向均匀分布，相邻两个加热区108之间设有冷却区109，相邻两个冷却区109之间通过多个冷凝管110相连；加热区108内充满导热油，导热油内设有电加热器127；位于最下方的冷却区109通过出水管112与循环水降温系统115进水口114相连，位于最上方的冷却区109通过进水管111与循环水降温系统115出水口113相连，出水管112上设有第四电磁阀119，进水管111上设有第五电磁阀120；罐体1内设有压力传感器128、温度探头121、pH计探头122，第一电磁阀116、第二电磁阀117、第三电磁阀118、第四电磁阀119、第五电磁阀120分别与PLC控制器124之间电连接，电加热器127与PLC控制器124之间电连接，压力传感器128、温度探头121、pH计探头122分别与PLC控制器124之间电连接；液晶触摸控制显示屏123与PLC控制器124之间电连接；罐体1内设有搅拌装置2；

搅拌装置2包括电机12、安装轴13、第一齿轮14，安装轴13一端与电机12轴相连，另一端与传动轴20相连；第一齿轮14通过滚动轴承与安装轴13相连，第一齿轮14为锥齿轮，第一齿轮14齿廓分布在内圆上；第二齿轮15位于安装轴13上，第二齿轮15为锥齿轮；第三齿轮16为锥齿轮，第三齿轮16上设有支杆17，支杆17远离第三齿轮16的一端与驱动轴19相连，支杆17通过连杆18与安装轴13相连，连杆18与安装轴13转动连接，连杆18与支杆17固定连接；

传动轴20上设有多个第一搅拌器21，第一搅拌器21沿传动轴20中心轴线方向均匀分布，第一搅拌器21半径为R1，R1沿传动轴20中心轴线方向从上到下逐渐增大；第一搅拌器21包括安装盘22，安装盘22圆柱面上设有多个主搅拌叶23，主搅拌叶23围绕安装盘22中心轴线环形阵列，主搅拌叶23包括直叶片24、曲叶片25，两个曲叶片25分别位于直叶片24的上下两端，两个曲叶片25关于直叶片24中心对称，相邻两个主搅拌叶23之间设有一个副搅拌叶26；副搅拌叶26包括搅拌杆27、折叶片28，折叶片28中心位置处弯折形成第一折叶29、第二折叶30，第一折叶29、第二折叶30均为三角形结构，折叶片28沿搅拌杆27中心轴线方向均匀分布，折叶片28在搅拌杆27上交错设置，相邻两个折叶片28关于搅拌杆27对称；

驱动轴19上设有多个第二搅拌器31，第二搅拌器31沿驱动轴19中心轴线方向均匀分布，第二搅拌器31位于两个相邻的第一搅拌器21之间，第二搅拌器31半径为R2，R2沿驱动轴19中心轴线方向从上到下逐渐减小；第二搅拌器31包括安装柱32、搅拌架33，搅拌架33围绕安装柱32中心轴线环形阵列，搅拌架33与安装柱32之间通过多个副搅动片相连，搅拌架33包括内搅拌架36、外搅拌架37，内搅拌架36、外搅拌架37均为“L”形，内搅拌架36位于外搅拌架37内，外搅拌架37与内搅拌架36之间通过多个副搅动片相连，外搅拌架37远离内搅拌架36的一侧设有主搅动片。

所述第一齿轮14中心轴线与第二齿轮15中心轴线重合。

所述第三齿轮16中心轴线与第一齿轮14中心轴线所成夹角为15-30°。

所述主搅拌叶23长度为L1，副搅拌叶26长度为L2，L1<L2。

所述第一折叶29与第二折叶30之间夹角为30-150°。

使用时，原料由进料口3进入罐体1内，启动电机12，电机12带动安装轴13转动，第一齿轮14静止，第二齿轮15转动，从而传动轴20及第一搅拌器21转动；第二齿轮15与第三齿轮16啮合，第三齿轮16与第一齿轮14啮合，第三齿轮16围绕第一齿轮14中心轴线做圆周运动，从而驱动轴19及第二搅拌器31围绕第一齿轮14中心轴线做圆周运动；第一搅拌器21与第二搅拌器31的配合使用，保证原料充分搅拌，利用第一搅拌器21与第二搅拌器31尺寸的同时变化，避免第一搅拌器21与第二搅拌器31转动过程中发生干涉；副搅拌叶26将原料引入主搅拌叶23，在引入过程中副搅拌叶26对原料进行搅拌，引入后主搅拌叶23对原料进行搅拌，利用曲叶片25增大主搅拌叶23的搅拌面积；利用第二搅拌器31在搅拌原料的同时保证了气体流通，将气体通入原料之间，使原料发酵更加均匀。

通过MCGS液晶触摸显示屏123显示罐体1内的pH值、温度、压力，可以直接用手点击屏幕执行操作，输入pH值、温度、压力的预先设定值；当罐体1内压力过高，超过压力传感器128预先设定值时，压力传感器128将压力信号传递给西门子PLC控制器124，西门子PLC控制器124控制第三电磁阀118开启，罐体1实现泄压；当罐体1内pH值过高，超过预先设定值时，pH计探头122将pH信号传递给西门子PLC控制器124，西门子PLC控制器124控制第一电磁阀116开启，向罐体1内补充酸液；当罐体1内pH值过低，低于预先设定值时，pH计探头122将pH信号传递给西门子PLC控制器124，西门子PLC控制器124控制第二电磁阀117开启，向罐体1内补充碱液；当罐体1内温度过高，高于预先设定值时，温度探头121将温度信号传递给西门子PLC控制器124，西门子PLC控制器124控制第四电磁阀119、第五电磁阀120开启，向冷却区109添加冷源；当罐体1内温度过低，低于预先设定值时，温度探头121将温度信号传递给西门子PLC控制器124，西门子PLC控制器124控制电加热器127工作。

不脱离本实用新型的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本实用新型不限于特定的实施方式，本实用新型的范围由所附权利要求限定。