一种结冷胶发酵系统及结冷胶发酵环境监控方法与流程

1.本发明涉及结冷胶生产技术领域，具体为一种结冷胶发酵系统及结冷胶发酵环境监控方法。


背景技术：

2.结冷胶是一种高分子线性多糖，由4个单糖分子组成的基本单元重复聚合而成。天然或称高酰基结冷胶可形成高弹性低硬度凝胶，乙酰化结冷胶通过碱处理除去o—酰基后生成低酰基结冷胶，再经过滤可得到纯化低酰基结冷胶，即商品结冷胶。
3.结冷胶可作为增稠剂、稳定剂，具有良好的稳定性，耐酸解、耐酶解，制成的凝胶即使在高压蒸煮和烘烤条件下都很稳定，在酸性产品中亦很稳定，而以ph值在4.0~7.5条件下性能最好，贮藏时其质构不受时间与温度的变化。由于结冷胶优越的凝胶性能，目前已逐步取代琼脂、卡拉胶的使用，广泛的应用在食品中，如布丁、果冻、饮料、奶制品、果酱制品中等，也用在非食品产业中，如微生物培养基，药物的缓慢释放，牙膏等。
4.结冷胶的常规生产方法是采用结冷胶生产菌种在含有碳源、有机氮源、无机氮源、磷酸盐等适量微量元素的介质中，通过通风发酵进行生产，发酵在消毒的条件下严格控制通入氧气量、搅拌速率、温度、湿度、酸碱度以及发酵时间，发酵完成后，用物理、化学方法分离菌丝蛋白得到结冷胶产品。
5.但是，在现有结冷胶的生产环节中，难以对结冷胶生产菌种的发酵环境进行准确及时的把控，无法直观得知发酵罐中的各项参数，易导致发酵长时间在非适宜条件下进行，影响产品的产量和质量。


技术实现要素：

6.本发明针对上述背景技术中存在的问题，提出一种结冷胶发酵系统，对发酵装置进行优化改进的同时，增设监控装置，用于在发酵工序中实时监控发酵罐中的各项参数，并在检测到异常时能够直观地、及时地提醒和警告工作人员。
7.为了实现上述发明目的，本发明采用了以下技术方案：一种结冷胶发酵系统，包括发酵装置和监控装置，发酵装置：包括发酵罐、换热管、热水管、ph调节剂管和送氧机构，发酵罐内部为结冷胶生产菌的发酵室，发酵罐底部设有底座，换热管螺旋包围设置于发酵罐外周，热水管包括进水管和出水管，进水管和出水管分别连通换热管两端；ph调节剂管由发酵罐外部连通至发酵室，用于调整发酵罐中的酸碱度；监控装置：用于实时检测所述发酵室中的发酵环境参数，监控装置包括监测主机、温度检测机构、酸碱度检测机构和氧含量检测机构，温度检测机构、酸碱度检测机构和氧含量检测机构均与监测主机电连接，监测主机独立于发酵罐设置；监测主机还配备有输入机构和报警机构，通过所述输入机构可输入对应温度、酸碱度和氧含量的阈值范围，当所检测到任意一项参数的实际值未落入其对应的阈值范围时，所述报警机构发出报警信息。
8.优选的，送氧机构包括输氧管道和底吹结构，底吹结构设于发酵罐内部底端，输氧管道连通底吹结构，底吹结构用于将氧气从底部吹入发酵室。
9.优选的，发酵装置还包括有用于调整发酵室中湿度的湿度调节机构；监控装置中还包括有湿度检测机构。
10.优选的，湿度调节机构包括雾化器和用于在发酵室底部营造雾气氛围的环管，雾化器独立于发酵罐设置，且雾化器接入蒸馏水水源；环管一体化设于发酵罐内壁下缘，环管内侧设有用于喷出雾气的喷口，且环管位于底吹结构上方。
11.优选的，温度检测机构包括有至少三个温度传感器，温度传感器均位于发酵室中，且在发酵室的底部、中部和上部均分别设有至少一个温度传感器；酸碱度检测机构采用ph检测仪，所述ph检测仪设有至少一个检测探头，检测探头位于发酵室中；氧含量检测机构采用氧含量测定仪，氧含量测定仪的检测探头位于发酵室中；湿度检测机构采用湿度检测仪，湿度检测仪的检测探头位于发酵室中。
12.优选的，报警机构包括吊杆、安装基座和五个提示灯，安装基座上分为五个区域，五个区域分别对应温度、酸碱度、湿度、氧含量和时间设有相应的区分标记，五个提示灯分被设于安装基座的五个区域中，安装基座通过吊杆可吊设于天花板；输入机构包括有输入面板，输入面板设于发酵罐的底座上。
13.优选的，安装基座中还设有扩音报警器，输入面板上设有显示屏，显示屏用于显示各参数的设定阈值和所测得的当前值。
14.优选的，换热管包括四个螺旋管，四个螺旋管依次等距排列且共同螺旋分布于发酵罐外壁。
15.与现有技术相比，采用了上述技术方案的结冷胶发酵系统具有如下有益效果：一、通过针对温度、酸碱度、湿度、氧含量的多种检测装置，实时检测发酵室内部各项参数是否处于正常范围内，一旦检测到某项参数异常，便可以通过声光报警的方式直观地、及时地通知工作人员，以及时调节发酵室的异常参数，如检测到酸性过大时，通过加入一定量的碱性剂调节ph值，因此可有效避免发酵长时间在异常条件下进行，提高产品的产量和合格率。
16.二、通过监测主机中集成的计时模块，能够对发酵时间进行监控，现场提示工作人员是否存在发酵时间不足或发酵时间过长，保证发酵工序可以达到最适宜的发酵时间，从而提升产品质量。
17.三、安装有提示灯的安装基座可吊设于生产厂房的天花板上，可以降低工作人员的视野阻碍，方便观察；且将温度、酸碱度、湿度、氧含量和时间进行分区，使得每项参数各对应一个提示灯，工作人员可根据亮起提示灯的位置快速、准确地确定具体哪一项参数异常，无需花费较长时间找技术人员或去控制室确认。
18.四、监测主机相对于发酵罐独立设置，监测主机可以根据现场环境或实际需要安装在合适、安全的位置，避免监测主机被生产物料、机械或人为活动所损坏。
19.五、湿度调节机构中，通过环管可以使雾气在发酵室底部聚集形成雾气氛围，结合送氧机构中的底吹结构，使得氧气从发酵室底部上吹时经过雾气氛围，从而将雾气中的细小水珠带入发酵室中，并使细小水珠均匀分散在发酵室中；同时，氧气具有强易燃性，而雾气对氧气具有润湿效果，能够提升发酵罐的安全性。
20.本发明除公开了上述的结冷胶发酵系统外，还公开了一种结冷胶发酵环境监测方法，该方法基于上述的结冷胶发酵系统，包括如下步骤：步骤1：在发酵工序开始前启动监测主机；步骤2：输入参照阈值范围，所述参照阈值范围包括温度阈值范围、湿度阈值范围、酸碱度阈值范围、氧含量阈值范围和时间阈值范围；步骤3：在发酵工序开始时，计时模块开始计时；步骤4：获取发酵室中的当前参数，所述当前参数包括当前温度、当前酸碱度、当前湿度和当前氧含量；步骤5：监测主机中将当前参数与步骤二中所输入的阈值范围作对比计算；步骤5.0：若当前温度落入温度阈值范围，判定发酵室中温度正常，温度对应的提示灯显示为绿灯；若当前温度未落入温度阈值范围，判定发酵室中温度异常，温度对应的提示灯显示为红灯，同时扩音报警器发出警报；步骤5.1：若当前酸碱度落入酸碱度阈值范围，判定发酵室中酸碱度正常，酸碱度对应的提示灯显示为绿灯；若当前酸碱度未落入酸碱度阈值范围，判定发酵室中酸碱度异常，酸碱度对应的提示灯显示为红灯，同时扩音报警器发出警报；步骤5.2：若当前湿度落入湿度阈值范围，判定发酵室中湿度正常，湿度对应的提示灯显示为绿灯；若当前湿度未落入湿度阈值范围，判定发酵室中湿度异常，湿度对应的提示灯显示为红灯，同时扩音报警器发出警报；步骤5.3：若当前氧含量落入氧含量阈值范围，判定发酵室中氧含量正常，氧含量对应的提示灯显示为绿灯；若当前氧含量未落入氧含量阈值范围，判定发酵室中氧含量异常，氧含量对应的提示灯显示为红灯，同时扩音报警器发出警报；步骤5.4：若发酵时间落入时间阈值范围，判定发酵处于正常时间内，时间对应的提示灯显示为绿灯；若发酵时间未落入时间阈值范围，判定发酵时间过短或超时，时间对应的提示灯显示为红灯，同时扩音报警器发出警报。
21.优选的，在上面步骤2中，所输入的参照阈值范围在输入面板的显示屏中显示；在步骤3中，计时信息在输入面板的显示屏中显示；在步骤4中，所获取的当前温度、当前酸碱度、当前湿度和当前氧含量在输入面板的显示屏中显示。
附图说明
22.图1为本发明结冷胶发酵系统实施例的结构示意图。
23.图2为本实施例的局部放大示意图。
24.图3为本实施例中发酵罐的底部剖视图。
25.图4为本实施例中湿度调节机构的工作方式示意图。
26.图5为本实施例中报警机构的结构示意图。
27.图6为本发明结冷胶发酵环境监测方法实施例的结构示意图。
28.附图标记：1、发酵罐；10、底座；11、发酵室；2、换热管；3、热水管；30、进水管；31、出水管；4、ph调节剂管；5、送氧机构；50、输氧管道；51、底吹结构；6、湿度调节机构；60、雾化器；61、环管；610、喷口；7、监测主机；8、温度传感器；9、ph检测仪；12、氧含量测定仪；13、湿度检测仪；14、输入面板；140、显示屏；15、报警机构；150、吊杆；151、安装基座；152、提示灯；
153、扩音报警器。
具体实施方式
29.下面结合附图对本发明做进一步描述。
30.如图1至图5所示的结冷胶发酵系统，包括发酵装置和监控装置。
31.其中发酵装置包括发酵罐1、换热管2、热水管3、ph调节剂管4、湿度调节机构6和送氧机构5，发酵罐1底部设有底座10，换热管2用于为发酵罐1加热，换热管2包括四个螺旋管，四个螺旋管依次等距排列且共同螺旋分布于发酵罐1外壁以将发酵罐1包围，热水管3包括进水管30和出水管31，四个螺旋管的底端部位共同连通至进水管30，四个螺旋管的顶端部位共同连通至出水管31。
32.发酵罐1内部为结冷胶生产菌的发酵室11，ph调节剂管4由发酵罐1的顶盖连通至发酵室11中，通过向发酵室11中输入碱性剂或酸性剂调整发酵罐1中的酸碱度。
33.送氧机构5包括输氧管道50和底吹结构51，底吹结构51设于发酵罐1内部底端，底吹结构51的吹风口朝向正上方且正对发酵室11，输氧管道50连通底吹结构51，底吹结构51用于将氧气从底部吹入发酵室11中，用于维持发酵室11中的氧环境。
34.湿度调节机构6用于调整发酵室11中湿度，湿度调节机构6包括雾化器60和用于在发酵室11底部营造雾气氛围的环管61，雾化器60独立于发酵罐1设置，且雾化器60接入蒸馏水水源，环管61一体化设于发酵罐1内壁下缘，环管61内侧设有用于喷出雾气的喷口610，且环管61位于底吹结构51上方，通过环管61可以使雾气在发酵室11底部聚集形成雾气氛围，结合送氧机构5中的底吹结构51，使得氧气从发酵室11底部上吹时经过雾气氛围，从而将雾气中的细小水珠带入发酵室11中，并使细小水珠均匀分散在发酵室11中。
35.监控装置用于实时检测发酵室11中的发酵环境参数，监控装置包括监测主机7、温度检测机构、酸碱度检测机构、湿度检测机构、氧含量检测机构，监测主机7独立于发酵罐1设置，监测主机7可安装于生产厂房的墙壁或天花板上；温度检测机构包括有三个温度传感器8，三个温度传感器8均位于发酵室11中，在发酵室11的底部、中部和上部均分别设有一个温度传感器8，三个温度传感器8均与监测主机7电连接。
36.酸碱度检测机构采用ph检测仪9，ph检测仪9设有至少一个检测探头，检测探头位于发酵室11中，ph检测仪9与监测主机7电连接；氧含量检测机构采用氧含量测定仪12，氧含量测定仪12的检测探头位于发酵室11中，氧含量测定仪12与监测主机7电连接；湿度检测机构采用湿度检测仪13，湿度检测仪13的检测探头位于发酵室11中，湿度检测仪13与监测主机7电连接。
37.监测主机7还配备有输入机构和报警机构15，输入机构包括有输入面板14，输入面板14设于发酵罐1的底座10侧壁上，输入面板14上设有显示屏140，显示屏140采用触控屏，通过该触控屏可输入对应温度、酸碱度、湿度、氧含量以及时间的阈值范围，显示屏140用于显示各参数的设定阈值以及各个检测机构所测得的当前值。
38.报警机构15包括吊杆150、安装基座151和五个提示灯152，安装基座151中还设有扩音报警器153，安装基座151上分为五个区域，五个区域分别对应温度、酸碱度、湿度、氧含量和时间设有相应的区分标记，五个提示灯152分被设于安装基座151的五个区域中，安装基座151通过吊杆150可吊设于天花板。
39.当所检测到任意一项参数的实际值未落入其对应的阈值范围时，报警机构15发出报警信息，扩音报警器153发出警报声，同时未在阈值范围中的参数对应的提示灯152亮起红色灯光；当某项参数的实际值落入其对应的阈值范围时，该项参数对应的提示灯152亮起绿色灯光，同时扩音报警器153不发出警报声。
40.如图6所示，一种结冷胶发酵环境监测方法，该方法基于上述的结冷胶发酵系统，包括如下步骤：步骤1：在发酵工序开始前启动监测主机7；步骤2：在输入面板14的触控屏中输入参照阈值范围，参照阈值范围包括温度阈值范围、湿度阈值范围、酸碱度阈值范围、氧含量阈值范围和时间阈值范围；步骤3：在发酵工序开始时，计时模块开始计时，计时信息在输入面板14的触控屏中显示；步骤4：获取发酵室11中的当前参数，当前参数包括当前温度、当前酸碱度、当前湿度和当前氧含量，同时，当前参数在输入面板14的触控屏中显示；步骤5：监测主机7中将当前参数与步骤二中所输入的阈值范围作对比计算；步骤5.0：若当前温度落入温度阈值范围，判定发酵室11中温度正常，温度对应的提示灯152显示为绿灯；若当前温度未落入温度阈值范围，判定发酵室11中温度异常，温度对应的提示灯152显示为红灯，同时扩音报警器153发出警报；步骤5.1：若当前酸碱度落入酸碱度阈值范围，判定发酵室11中酸碱度正常，酸碱度对应的提示灯152显示为绿灯；若当前酸碱度未落入酸碱度阈值范围，判定发酵室11中酸碱度异常，酸碱度对应的提示灯152显示为红灯，同时扩音报警器153发出警报；步骤5.2：若当前湿度落入湿度阈值范围，判定发酵室11中湿度正常，湿度对应的提示灯152显示为绿灯；若当前湿度未落入湿度阈值范围，判定发酵室11中湿度异常，湿度对应的提示灯152显示为红灯，同时扩音报警器153发出警报；步骤5.3：若当前氧含量落入氧含量阈值范围，判定发酵室11中氧含量正常，氧含量对应的提示灯152显示为绿灯；若当前氧含量未落入氧含量阈值范围，判定发酵室11中氧含量异常，氧含量对应的提示灯152显示为红灯，同时扩音报警器153发出警报；步骤5.4：若发酵时间落入时间阈值范围，判定发酵处于正常时间内，时间对应的提示灯152显示为绿灯；若发酵时间未落入时间阈值范围，判定发酵时间过短或超时，时间对应的提示灯152显示为红灯，同时扩音报警器153发出警报。
41.以上所述的技术方案是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干变型和改进，这些也应视为本发明的保护范围。