专利名称：一种多功能生物固体发酵罐的制作方法
技术领域：
本发明涉及生物发酵机械加工制造领域，具体为一种多功能生物固体发酵罐。
背景技术：
固体发酵发源于中国，具有几千年的悠久历史。固体发酵可用于生产生物饲料，生 物肥料，生物农药，酶制剂，有机酸，功能食品等众多产品，具有生产效率高，设备投资少，对 环境无污染等优点。固体发酵由不溶于水的固体、少量的水分及空气组成，发酵过程微生物 产热导致水分蒸发，使发酵体系具有气液固不均勻三相，存在严重的浓度梯度及传热、传质 困难，这样很难控制PH、水分、发酵温度等，使发酵产量大大下降。较大规模的固体发酵装 置，目前主要有浅盘发酵，厚层通风发酵池，圆盘式固体发酵，立式锥形固体发酵罐等。但浅 盘发酵存在用工量大，接种培养环节容易染菌，无法规模化生产等缺点；厚层通风发酵池， 存在进料出料无法自动化，接种及发酵过程容易染菌，无法混合等缺点；圆盘式固体发酵存 在装料系数低，混合不均勻，接种困难，出料不干净等缺点，只有单一的发酵功能，无法实现 灭菌、真空低温干燥等功能；立式锥形固体存在发酵罐物料混合不均勻，能耗大，接种困难， 发酵过程中对物料无法均勻混合，温度不均勻等问题。因此已有的固体发酵设备存在诸多 缺点，使固体发酵的生产应用几乎处于停滞状态，无法实现固体发酵的工业化规模生产。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以对固体物料发酵所需 的灭菌、冷却、液体接种、控温、发酵、控湿、通气、真空烘干等功能在固体发酵罐内同时完 成，使固体物料在罐体内形成循环流动，并可实现自动出料且出料干净完全的多功能生物 固体发酵罐。按照本发明提供的技术方案，所述多功能生物固体发酵罐，包括圆柱状横卧的发 酵罐主体，在发酵罐主体上设有进料口与排气口，在发酵罐主体上设有温度探头、喷雾管 套、压力表、视镜口与视镜灯，喷雾管套内具有喷雾头，在发酵罐主体的轴线上安装有转动 主轴，在主轴上固定安装有搅拌桨叶，所述的搅拌桨叶的端部与发酵罐主体内壁呈弹性接 触，在发酵罐主体上一体连接有圆柱状横卧的出料罐主体，出料罐主体与发酵罐主体的内 部空腔连通，在出料罐主体上设有出料口，在出料罐主体的轴线上转动安装有螺旋绞龙；所 述的螺旋绞龙的半径与搅拌桨叶的半径之和与发酵罐主体的轴线至出料罐主体的轴线之 间距离相适应；在出料罐主体的下方设有蒸汽、空气主管，蒸汽、空气主管上设有蒸汽、空气 分流管，蒸汽、空气主管与出料罐主体通过蒸汽、空气分流管相连接。在所述发酵罐主体的外壁固定安装有保温夹套，在保温夹套上设有夹套进水口与 夹套出水口。在所述发酵罐主体的排气口上安装有气压帽，气压帽通过管道连接有真空缓冲 罐，在气压帽与真空缓冲罐之间的管道上安装有空气减压电子阀；在真空缓冲罐上连接有 真空汽水分离器，在真空汽水分离器上连接有真空冷却塔。
本发明有益效果是可使固体发酵所有操作均可在本发明的多功能生物固体发酵 罐中完成，彻底解决了传统固体发酵设备功能单一，易染菌，劳动量大，装料系数低，无法控 制混合搅拌、温度、湿度等难题，实现了工业化规模生产，降低了生产成本和设备投资。
图1是本发明的整体结构示意图。图2是图1的A— A剖视图。
具体实施例方式下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。如图所示，本发明主要由出料口 1、螺旋绞龙2、温度探头3、轴套4、喷雾头5、喷雾 管套6、压力表7、气压帽8、进料口 9、保温夹套层10、轴承封套11、轴承座12、主轴13、蒸汽、 空气分流管14、蒸汽、空气主管15、空气减压电子阀16、真空缓冲罐17、真空汽水分离器18、 真空冷却塔19、冷却水泵20、真空泵21、视镜口 22、搅拌桨叶23、夹套进水口 24、夹套出水 口 25、视镜灯沈、发酵罐主体27与出料罐主体28等部件构成。该多功能生物固体发酵罐，包括圆柱状横卧的发酵罐主体27，在发酵罐主体27上 设有进料口 9与排气口，在发酵罐主体27上设有温度探头3、喷雾管套6、压力表7、视镜口 22与视镜灯沈，喷雾管套6内具有喷雾头5，在发酵罐主体27的轴线上通过轴套4、轴承封 套11与轴承座12转动安装有主轴13，在主轴13上固定安装有搅拌桨叶23，所述的搅拌桨 叶23的端部与发酵罐主体27内壁呈弹性接触，在发酵罐主体27上一体连接有圆柱状横卧 的出料罐主体28，出料罐主体观与发酵罐主体27的内部空腔连通，在出料罐主体观上设 有出料口 1，在出料罐主体观的轴线上转动安装有螺旋绞龙2 ；在出料罐主体观的下方设 有蒸汽、空气主管15，蒸汽、空气主管15上设有蒸汽、空气分流管14，蒸汽、空气主管15与 出料罐主体观通过蒸汽、空气分流管14相连接。所述的螺旋绞龙2的半径与搅拌桨叶23的半径之和与发酵罐主体27的轴线至出 料罐主体观的轴线之间距离相适应，即所述的螺旋绞龙2的半径与搅拌桨叶23的半径之 和略小于发酵罐主体27的轴线与出料罐主体观的轴线之间距离；
在所述发酵罐主体27的外壁固定安装有保温夹套10，在保温夹套10上设有夹套进水 口 M与夹套出水口 5。在所述发酵罐主体27的排气口上安装有气压帽8，气压帽8通过管道连接有真空 缓冲罐17，在气压帽8与真空缓冲罐17之间的管道上安装有空气减压电子阀16 ；在真空缓 冲罐17上连接有真空汽水分离器18，在真空汽水分离器18上连接有真空冷却塔19，在真 空冷却塔19的对应法兰通过管道连接有冷却水泵20与真空泵21。搅拌桨叶23连接在主轴13上，电机驱动主轴13，物料由进料口 9加入后，搅拌桨 叶^搅拌并推动物料向前移动。出料罐主体观与发酵罐主体27相连，由发酵罐主体27内的物料自动下落到下方 的出料罐主体观内。出料罐主体观内的螺旋绞龙2由电机驱动，推动出料罐主体观内物料反方向移 动，达到罐内物料循环良好混合的效果。发酵结束，改变出料罐主体观内螺旋绞龙2的转动方向，可达到自动出料目的。蒸汽、空气分流管道14与出料罐主体观相连，蒸汽、空气分流管道14与蒸汽、空 气主管道15相连，蒸汽或空气可通过蒸汽、空气主管道15进入罐内，可实现物料的灭菌、冷 却、通风目的。喷雾管套6与固体发酵罐体相连，喷雾管套6内装喷雾头5，通过无菌空气压力把 液体菌种由喷雾管套6压进发酵罐主体27内，实现自动均勻接种、调节湿度功能。发酵罐主体27外焊接保温夹套10，恒温水通过夹套进水口 24，夹套出水口 25，达 到控制发酵温度目的。 气压帽8下方与发酵罐主体27连接，气压帽8上方与真空缓冲罐17相连，真空缓 冲罐17上方与真空汽水分离器18相连，真空汽水分离器18上方与真空冷却塔19相连，实 现发酵罐主体27内物料真空干燥的功能。空气减压电子阀16与真空缓冲罐17主管相连，实现发酵过程中气流脉冲和调节 温度的目的。发酵原料从进料口 9，通过机械或人工加料到发酵罐主体27内，加料量为罐总体 积50%左右，加入适当水分；起动调速主电机和出料罐主体28的绞龙电机，搅拌桨叶23与 螺旋绞龙2反方向运动搅拌，对发酵罐主体27、出料罐主体观内物料进行搅拌，使物料达 到均勻；封闭加料口 9，通过出料罐主体观下方的下部蒸汽主管15及蒸汽分流管14通入 12(T125°C蒸气对物料进行高温灭菌；通过夹套进水口 24、夹套出水口 25向保温夹套10通 入冷却水内进行冷却，冷却到预定发酵温度；发酵罐主体27上部有多个喷雾头5用无菌压 缩空气把种子罐内的液体种子喷入固体发酵罐内；通过出料罐主体观下部的蒸汽、空气分 流管14与蒸汽、空气主管15通无菌空气保压；在罐体上部有排气口气压帽8和空气减压 电子阀16控制排气量；发酵罐主体27内压力表7压力达到预先设定压力时，通过排气管上 空气减压电子阀16自动打开排气阀，对发酵罐主体27内物料进行动态调温，调湿及脉冲混 合；发酵结束，关闭蒸汽、空气主管15上的阀门，在保温夹套10内通热水或直接通蒸气对 发酵罐主体27内物料进行加热；到了一定温度后，在排气口管道上拉真空，使在物料水份 拉出发酵罐主体27外达到低温干烘目的，低温干烘到预定水分；打开出料口 1，起动调速电 机，搅拌桨叶23与螺旋绞龙2将自动完全干净出料。发酵罐主体27结构为卧式，在发酵罐主体27内安装搅拌桨叶23，发酵罐主体27 下方一体安装了出料罐主体观，在出料罐主体观内设置螺旋绞龙推进桨叶片，材质不锈钢 或碳钢，保温夹套10和蒸汽、空气主管15保温冷却；在工作时发酵罐主体27内的搅拌桨叶 23为正转与出料罐主体观内的螺旋绞龙2反转为一体，出料罐主体观内的螺旋绞龙2把 物料向反方向均衡推进；出料时打开出料口 1，开动出料罐主体观内的螺旋绞龙2自动出 料，罐内无结料，清洗方便。自动控温、通风、自动无级调速控制搅拌桨叶和螺旋绞龙2转 速、采用下部无菌蒸汽、空气分流管14通风，对不同固体物料可采用多种通风方式，如可以 采用气流脉冲方式使罐内料上下翻滚来控制罐内温度、水份和氧气量，通过螺旋桨叶转动， 使物料在发酵罐主体27内运动时上下、左右翻滚使物料在发酵罐主体27内不转死和粘合 在一起，使物料在发酵罐主体27内分散均衡。本发明采用在出料罐主体观下的蒸汽、空气主流管15切换为蒸汽，使发酵罐主体 27内物料高温灭菌，达到无菌要求；保温夹套10通冷却水和出料罐主体观下的蒸汽、空气分流管14、蒸汽、空气主管15通无菌空气快速冷却；采用发酵罐主体27上部喷雾管接入液 体种子，由于发酵罐主体27内的搅拌桨叶23为正转与出料罐主体观内的螺旋绞龙2反转， 物料在罐内循环翻滚，因此种子与物料混合非常均勻；发酵过程中蒸汽、空气主流管15切 换为无菌空气，或采用气流脉冲方式使发酵罐主体27与出料罐主体观内物料抛泄，及保温 夹套10通水等措施，控制发酵罐温度和通气量；由于发酵在密闭的罐内进行，实现了无污 染发酵；发酵结束后，保温夹层10加温，用水环式真空泵拉真空干燥，使物料中达到所要求 的水分；开动出料罐主体观内的螺旋绞龙2自动出料，罐内几乎无残余物料。因此本发明 的多功能生物固体发酵罐，可完成固体物料发酵所需的灭菌、冷却、液体接种、控温、发酵、 控湿、通气、真空烘干等操作过程，而且由于采用保温夹套10冷却和蒸汽、空气分流管14、 蒸汽、空气主管15或脉冲通风两种控温方式，避免了物料厚度过高产生大量发酵热造成的 烧曲问题，因此本发明的生物固体发酵罐体积和装料系数均有很大提高，可实现工业化规 模生产。 本发明采用独特的双搅拌系统，即在发酵罐主体27内安装搅拌桨叶23、与出料罐 主体观内设置螺旋绞龙2相配合，使固体物料在发酵罐主体27与出料罐主体观内形成循 环流动，充分混合，避免反复使用电机进行正转反转造成的搅拌不均勻性及物料结死问题； 从出料罐主体观下直接通蒸汽灭菌，通空气冷却，通气发酵；采用罐体上部有多个喷雾头5 喷洒接种，也可喷水调湿，实现均勻接种和控制湿度；在发酵过程中可对物料进行低剪切力 充分混合，且可自动出料。
权利要求
1.一种多功能生物固体发酵罐，包括圆柱状横卧的发酵罐主体(27)，在发酵罐主体 (27)上设有进料口(9)与排气口，在发酵罐主体(27)上设有温度探头(3)、喷雾管套(6)、压 力表(7)、视镜口(22)与视镜灯(26)，喷雾管套(6)内具有喷雾头(5)，在发酵罐主体(27) 的轴线上转动安装有主轴(13)，在主轴(13)上固定安装有搅拌桨叶(23)，所述的搅拌桨叶 (23)的端部与发酵罐主体(27)内壁呈弹性接触，其特征是在发酵罐主体(27)上一体连接 有圆柱状横卧的出料罐主体(28)，出料罐主体(28)与发酵罐主体(27)的内部空腔连通，在 出料罐主体(28)上设有出料口(1)，在出料罐主体(28)的轴线上转动安装有螺旋绞龙(2); 所述的螺旋绞龙(2)的半径与搅拌桨叶(23)的半径之和与发酵罐主体(27)的轴线至出料 罐主体(28)的轴线之间距离相适应；在出料罐主体(28)的下方设有蒸汽、空气主管(15)， 蒸汽、空气主管(15)上设有蒸汽、空气分流管(14)，蒸汽、空气主管(15)与出料罐主体(28) 通过蒸汽、空气分流管(14 )相连接。
2.如权利要求1所述的多功能生物固体发酵罐，其特征是在所述发酵罐主体(27) 的外壁固定安装有保温夹套(10)，在保温夹套(10)上设有夹套进水口(24)与夹套出水口 (5)。
3.如权利要求1所述的多功能生物固体发酵罐，其特征是在所述发酵罐主体(27)的 排气口上安装有气压帽(8)，气压帽(8)通过管道连接有真空缓冲罐(17)，在气压帽(8)与 真空缓冲罐(17)之间的管道上安装有空气减压电子阀(16)；在真空缓冲罐(17)上连接有 真空汽水分离器(18)，在真空汽水分离器(18)上连接有真空冷却塔(19)。
全文摘要
本发明涉及一种多功能生物固体发酵罐，包括圆柱状横卧的发酵罐主体，在发酵罐主体上设有进料口与排气口，在发酵罐主体上设有温度探头、喷雾管套、压力表、视镜口与视镜灯，在发酵罐主体的轴线上转动安装有主轴，在主轴上固定安装有搅拌桨叶，在发酵罐主体上连接有圆柱状横卧的出料罐主体，在出料罐主体上设有出料口，在出料罐主体的轴线上转动安装有螺旋绞龙，螺旋绞龙的半径与搅拌桨叶的半径之和与发酵罐主体的轴线至出料罐主体的轴线之间距离相适应；在出料罐主体的下方设有蒸汽、空气主管，蒸汽、空气主管上设有蒸汽、空气分流管。本发明可使固体发酵所有操作均可在多功能生物固体发酵罐中完成，彻底解决了传统固体发酵设备功能单一等问题。
文档编号C12M1/00GK102093949SQ20101057931
公开日2011年6月15日 申请日期2010年12月8日 优先权日2010年12月8日
发明者余晓斌, 冯岩 申请人:江南大学