专利名称：生物活性孢子粉贯流式旋风—布袋联合式除尘器系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种固体微粒物料的分离机械，尤其涉及一种带有贯流式旋风一布袋联合式除尘器系统的生物活性孢子粉分离收集装置，属于生物加工机械领域。
背景技术：
真菌杀虫剂(Mycoinsecticides)是近年来国际上发展十分迅速、以生防真菌(Fungal biocontrol agents)的有效侵染体(通常为气生分生孢子)作为活性成份的一类微生物杀虫剂；其中分生孢子粉的纯度和质量直接关系到孢子制剂(如油剂、悬乳剂等) 的质量、货架寿命及田间应用效果(是否堵喷头和杀虫效果好)。另外由于孢子粉生产过程中混有多种杂质，有必要进行分离提取和收集。含杂质过多导致我国真菌杀虫剂产业化进展比较缓慢；因此需要高效地分离出高纯度和高质量的孢子粉，才能全面推进真菌杀虫剂产业的快速发展。现有的分离固体微粒物料的方法通常以旋风分离为主。由于真菌孢子粒径微小(直径往往不到10微米)，在分离过程中孢子粉易悬浮在空气中，难于沉降和收集，因此需要利用气流的离心力来达到分离的效果。筛网分离方法具有筛分时劳动强度大、分离后杂质多等缺点。离心分离方法由于孢子与固体发酵培养基颗粒未完全脱离，故会使分离的效率低下。而过滤分离方法对滤料的性能要求都比较高，分离过程中很容易引起过滤阻力过大影响分离效果。中国专利ZL87107268的分离装置中真菌孢子的气粉分离采用滤料方法，但其气固两相流通阻力大，能耗也较大。中国专利ZL01275732. 2的真菌孢子分离器中，公开了先将固体培养基颗粒在分离室内粉碎，然后用循环气流将悬浮于分离室上方的孢子粉导入旋风分离器中，再利用旋转离心分离和布袋除尘器相结合的技术进行气固两相流分离。该设备的优点是结构简单，对微细粉尘的分离性能较好，但容易出现搅拌的死角、加料量大时搅拌能耗高、布袋阻力大以及难于清洗布袋的问题。中国专利申请号200510047737. x的真菌孢子分离器，先将固体颗粒物料在分离前期循环流动，使真菌孢子和培养基充分分离，再利用旋风分离器从引入的含孢气流中分离收集孢子。其结构简单，分离速度快，对微细粉尘的分离也较彻底。现有技术中，国外其它的旋风分离装置一般利用流化床将固体发酵培养基颗粒与其表面的孢子分离，然后用气流将孢子导入到多个并联的旋风分离器中，以提高工作效率，但是通常也不能解决孢子的逃逸问题，仍需增设保护装置。因此，现有技术中的分离装置均仅仅具有将孢子从固体培养基中进行分离的功能，而由于孢子本身对温度、湿度高度敏感，上述现有的分离装置均不具备调节分离过程中孢子环境条件的功能，使得在分离过程中，孢子的生存环境条件恶劣，严重影响了孢子粉的活性，因此仅仅能够用于分离一些对生存环境条件要求不高(即在正常室内环境条件下可存活)的孢子粉，从而不能满足实际生产中上游工艺中对孢子粉活性质量的要求
发明内容
本发明的目的是解决某些对温度、湿度高度敏感的物料(如生物农药中的有效成分真菌孢子粉)在较低的温度和湿度的条件下进行粉尘回收的技术问题，以便在工艺过程中尽可能地保持它们的生物活性，用于再加工使用。同时还可以净化尾气，也减少了粉尘等对环境的污染。为了解决上述技术问题，本发明提供一种带有贯流式旋风一布袋联合式除尘器系统的生物活性孢子粉分离收集装置，其通过如下技术方案实现一种生物活性孢子粉分离收集装置，其特征在于，所述分离收集装置包括并列连通的活性孢子粉回收器和控制装置，其中所述回收器包括分离器和收集器，分离器的底部连接收集器；所述控制装置包括相互电连接的检测装置、控制器以及调节装置，其中控制器接受检测装置的检测信号以将物料气流的环境条件控制在活性条件范围内。根据本发明，控制装置接受来自干燥分离机的物料气流并与分离器的内腔相连 通。根据本发明，所述控制装置与分离器之间的连通通道带有调节阀。根据本发明，所述环境条件下，温度控制在34±0. 5度，工艺气流的相对湿度控制在15%以下。根据本发明，所述分离器为旋风分离器，包括用于旋风分离的筒形壳体，在筒形壳体的侧壁上设置有进风通道，在筒形壳体的顶面设置有出风通道，在筒形壳体的底部连接有孢子粉的收集器。根据本发明，所述分离器的进风通道为前窄后宽的通道，进风通道的窄端与筒形本体的侧壁切向相连。根据本发明，所述分离器进一步包括设置在筒形壳体内的用于过滤吸附粉尘的除尘袋。所述分离器还进一步包括用于清洗除尘袋的袋反吹气流系统及其控制系统当检测到布袋中的阻力达到预设值时，暂停孢子分离回收作业，通过反吹气流对布袋进行清洁。根据本发明，对进入活性孢子粉回收器的气流，通过电脑程序进行温/湿度的高精度控制，以确保脆弱的分生孢子能够保持其生物活性。根据本发明，所述筒形壳体上还设置有除尘袋更换门。根据本发明，所述收集器包括用于回收孢子粉的集粉器以及放料阀，其中集粉器通过锥体与筒形壳体底部连接，所述锥体为上大下小的倒置形锥体，锥体的上端与筒形壳体相连。根据本发明，所述控制装置用于对温度/湿度进行控制，其中所述检测装置为多套温度/湿度探头，所述控制器为在线的温/湿度控制仪，所述调节装置包括串联设置在管道上的换热器，换热器连接有外部冷源及冷水排放管；以及敷设到管道上的保温材料层。根据本发明，所述控制装置上还带有气体排出口，以用于排出干燥分离机中的非工艺尾气。根据本发明，所述的分离收集装置中的筒形壳体、管道、阀门均采用304号不锈钢制作，且对壳体、管道内壁进行抛光处理。根据本发明，所述的分离收集装置在单台设置时，采用间歇运行的方式运行。根据本发明，所述的分离收集装置在进行连续化生产时，采用双套并联式运行。本发明可用于分离金龟子绿僵菌(Metarhizium anisopliae)、绿色木霉(Trichoderma viride)、球抱白僵菌(Beauveria bassiana)等发酵后产生的真菌抱子粉。本发明还提供一种生物活性孢子粉的分离方法，其特征在于，包括如下步骤(I)将生物活性孢子培养基辗散成颗粒后置于干燥机内进行干燥；(2)将干燥机干燥后的气流通入到环境调节控制装置中，利用环境调节控制装置调整含孢子粉气流的环境条件；(3)将所述孢子粉气流送入连通的回收器中进行分离回收作业；
(4)分离回收作业结束后，关闭风机。根据本发明的分离方法，其特征在于，所述的环境条件为温度控制在34±0. 5度，湿度控制在15%以下。根据本发明的分离方法，其特征在于所述活性孢子粉为选自由金龟子绿僵菌、绿色木霉、球孢白僵菌所组成的组中的一种或多种。根据本发明的分离方法，其特征在于所述颗粒的大小为< 10mm。根据本发明，所述回收器和控制装置如前所述。本发明的孢子粉分离收集装置具有以下有益效果孢子回收率达到90%以上，减少了孢子的损失及对环境的污染。(I)本发明能够在分离工艺过程中对环境条件进行全程的调节，以在全过程中保持孢子粉的生物活性，以满足上游生产工艺的需要；(2)结构简单，便于制造组装；本发明中采用分离器与控制装置的联通，有效实现了孢子粉的有效分离，减少了孢子的损失及对环境的影响；(3)安全低耗整个系统密闭，分离彻底，净化过滤完全，操作环境安全。采用本发明的孢子粉分离收集装置进行固体发酵真菌孢子分离，具有以下优点高效分离，分离速度快通过设置带有环境控制装置，可以针对不同种类、不同环境条件要求的孢子粉进行分离和收集，并确保孢子粉的生物活性，使其可以完全满足上游工艺的生产要求。下面结合附图对本发明的具体实施方式
作进一步详细说明。
图I是本发明孢子粉分离收集装置的结构示意图。其中各附图标记的含义如下I.活性孢子粉回收器主体；1. I除尘袋；1. 2除尘袋更换门；1. 3集粉器；1. 4回收的孢子粉；1. 5布袋反吹气流；2.高效率换热器；2. I低温加热源及自动阀；2. 2冷水排放；3.高精度温湿度控制仪；3. I高精度温、湿度探头；3. 2传感线；4.干燥分离机排出含孢子粉的尾气；5.净化后排放的尾气；6.干燥分离机非工艺尾气排口
具体实施例方式本发明通过如下实施例对发明做出详细描述。但是，本发明不限于所述实施例，还可以有许多变形。本领域技术人员从本发明公开的内容直接导出或联想到的所有改变或变化，均落入本发明的保护范围。参见附图1，具体结构如下一种带有贯流式旋风一布袋联合式除尘器系统的生物活性孢子粉分离收集装置，包括活性孢子粉回收器主体1，回收器包括用于旋风分离的筒形壳体，在壳体内设置用于吸附粉尘的除尘袋1.1，在筒形壳体的侧壁上设置有进风通道，在筒形壳体的顶面设置有出风通道，在筒形壳体的底部连接有回收孢子粉的集粉器I. 3及放料阀；以及用于控制分离收集装置中环境条件的控制装置，控制装置设置在干燥分离机出口和进风通道之间并将二者连通起来，控制装置包括检测装置、控制器以及调节装置，其中控制器接受检测装置的检测信号以对物料气流的环境条件进行闭环反馈控制在活性条件范围。其中控制装置用于对温度和/或湿度进行控制，其中所述检测装置包括温度和/或湿度探头3. I和传感线3. 2，所述控制器为在线的温/湿度控制仪3，所述调节装置包括串联设置在管道上的换热器2，换热器连接有外部冷源2. I及冷水排放管2. 2 ;以及在管道上敷设的保温材料层，控制装置上还带有干燥分离机非工艺尾气排口 6，以用于排出干燥分离机中的非工艺尾气，控制装置下部还带有尾气出口，以用于排出干燥分离机排出含孢子粉的尾气。孢子粉回收器主体I的进风通道为前窄后宽的通道，进风通道的窄端与筒形本体 的侧壁切向相连，其中集粉器通过锥体与筒形壳体底部连接，所述锥体为上大下小的倒置形锥体，锥度较大，椎体高度较高，锥体的上端与筒形壳体相连，通过该收集器I. 3下部的放料阀排出回收的孢子粉I. 4，同时通过回收器的上部出口排出净化后排放的尾气5。所述回收器还包括布袋反吹气流I. 5，当检测到布袋中的阻力达到预设值时，暂停孢子分离回收作业，通过反吹气流入口吹入布袋反吹气流I. 5对布袋进行清洁。所述筒形壳体上还设置有除尘袋更换门1.2。本发明的分离收集装置中的筒形壳体、管道、阀门均采用304号不锈钢制作，且对壳体、管道内壁进行抛光处理。利用本发明的孢子分离收集装置进行固体发酵真菌孢子分离，其工作过程具体如下I、将含孢固体培养基通过干燥分离机烘干并将其粉碎成颗粒；颗粒大小一般控制在4_以内。通过干燥分离机将含有孢子粉颗粒的气体输送到生物活性孢子粉分离收集装置的控制装置中。2、通过温/湿度探头，检测出输入到控制装置中的气体的温度和湿度，根据预设在在线温/湿度控制仪中的设定值，控制自动阀的开闭，以使换热器中通入冷源，含有孢子粉颗粒的气体通过与换热器进行热交换后，保持低的温度，且气体中包含的水蒸气也在低温环境下部分冷凝，从而对气体的湿度进行调节，冷凝后的水通过排放管排出，探头不间断地检测温度和湿度信号并输入控制仪中进行闭环反馈控制，直至将温度和湿度控制在能够保证孢子粉生物活性的环境条件范围内，通过在管道和设备外侧敷设防潮的保温材料，进一步确保环境条件的稳定。3、含孢子粉颗粒的气体以切线方向进入筒形本体内作进一步分离，具体如下含孢子粉的气流在壳体中获得旋转运动的同时，气流上下分开形成双旋涡运动，形成上下两个气流环。在双旋涡分界处产生强烈的分离作用，较粗的粉尘颗粒随漩涡气流分离至筒形本体的上部，经布袋的阻挡作用后沉积在防尘袋中。绝大多数的孢子粉由向下的气流通过锥体带入集粉器。极少部分的孢子粉随着气流经出风通道和经过过滤器的过滤后被作为净化后的尾气排出。过滤器的作用是避免进入外界的气流中夹杂着孢子粉。
4、当检测到布袋中的气体阻力达到预设值时，需要对布袋进行清洁，此时暂停孢子粉的分离作业，关闭设置在进风通道上的阀门，并通过控制系统将反吹气流引入到布袋中，在反吹气流的作用下，布袋上沉积的粉尘全部积聚在集粉器底部，此时打开除尘袋的更换门，倒掉残余的颗粒或者更换新的除尘袋。当仅设置单台分离收集装置，优选间歇式运行，具体地所述分离收集装置连接到干燥分离机的出口，当干燥后的物料气流通过时，控制装置控制流入控制装置以及分离器内腔中的孢子粉的环境条件以保证孢子粉的生物活性，物料气流经过旋风分离后，孢子粉落入分离器下部的收集器中，而粉尘沉积在除尘袋中，当粉尘沉积到一定程度时，使得布袋中的气体阻力达到预设值，此时需要暂停孢子粉的分离作业，关闭设置在进风通道上的阀门，并通过控制系统将反吹气流引入到布袋中，在反向气流的作用下，布袋上沉积的粉尘全部积聚在集粉器I. 3的底部，当过滤袋长期使用，过滤阻力过大时予以更换，此时打开除尘袋更换门I. 2，倒掉残余的颗粒，更换新的除尘袋，在清洁完毕后，再次打开进风通道上的阀门，继续进行孢子粉的分离作业。当并联设置两套分离收集装置时，可以实现不间断运行以满足连续化生产的需 要，具体地两套分离收集装置A和B通过并联的管路连接到干燥分离机的出口，经干燥分离机干燥后的物料气流可选择地通入两套分离收集装置A和B中的一套或者二套，例如，开始时，仅使物料气流通入到分离收集装置A中进行孢子粉的分离作业，当间隔一段时间例如I小时后，同时将物料气流通入到分离收集装置A和B中进行分离作业，由于分离收集装置A的布袋的气体阻力会较早的达到预设值，此时仅暂停分离收集装置A的分离作业，进行除尘袋的清洁作业，而由分离收集装置B供给上游工艺孢子粉，待清洁作业完成后，分离收集装置A恢复孢子粉的分离作业，待分离收集装置B的布袋的气体阻力达到预设值时，仅暂停分离收集装置B的分离作业，进行除尘袋的清洁作业，而由分离收集装置A供给上游工艺孢子粉，如此交替地进行停机清洁作业，从而连续地进行孢子粉的分离作业，以满足连续化生产的需要。实验一、从大麦固体培养基中分离金龟子绿僵菌将金龟子绿僵菌ARSEF 576大麦固体发酵培养基，按工艺条件培养后，产生大量的分生孢子，称取324. 4克的该物料，经低温初步干燥后，置入干燥分离机内(干燥后含水量为8% ± I % )将物料粉碎成直径小于4mm的颗粒，并经气流(空气流速为20米/秒)使分生孢子粉与培养物基料分离，含有分生孢子的气流进入活性孢子粉回收器主体，进行孢子在限定工艺条件下的分离和回收，从而得到较纯的分生孢子。在集粉器I. 3得到12. 7克绿僵菌孢子粉(含孢量为0· 72±O. 15 X IO11/克粉)，采用悬浮后用血球计数板法检测。将上述分离后的高纯度孢子粉用O. 02% TweenSO溶液稀释成高、中、低三个孢子剂量孢子悬浮液，以仅含O. 02% Tween80的水溶液为空白对照，试验采用Potter喷塔法按从低至高的顺序,在O. 7Kg/cm2的压力下将2ml的孢子水悬液喷雾到直径Ilcm的载物台的载满叶螨雌成螨或者螨卵的叶片上。接种后将雌成螨或螨卵至于25度12L 12D的培养箱中培养观察7 9天，所获数据进行统计分析，计算获得供试生防真菌对朱砂叶螨雌成螨和螨卵的杀灭活性。其中，所述绿僵菌菌株对朱砂叶螨卵和成螨的半致死剂量分别为179 (99 — 325)和135 (75 — 224)个孢子/mm2。上述实验说明分离后的孢子粉的生物活性情况非常良好。
实验二 从稻米固体培养基中分离绿色木霉将绿色木霉CICC 40495稻米固体发酵培养基，按工艺条件培养后(含水量70%±5% )，产生大量的分生孢子，称取832克的该物料，经低温初步干燥后，置入干燥分离机内(干燥后含水量为7. 5% ± I % )将物料粉碎成直径小于4_的颗粒，并经气流使分生孢子粉与培养物基料分离，含有分生孢子的气流进入活性孢子粉回收器主体，进行孢子在限定工艺条件下的分离和回收，从而得到较纯的分生孢子。在集粉器I. 3得到15克绿色木霉孢子粉(含孢量为0· 53±0· 01 X IO11/克粉)，采用悬浮后用血球计数板法检测。将上述分离后的高纯度孢子粉用O. 02% TweenSO溶液稀释成高、中、低三个孢子剂量孢子悬浮液，以仅含O. 02% Tween80的水溶液为空白对照，试验采用Potter喷塔法按从低至高的顺序,在O. 6Kg/cm2的压力下将2ml的孢子水悬液喷雾到直径Ilcm的载物台的载满叶螨雌成螨或者螨卵的叶片上。接种后将雌成螨或螨卵至 于25度12L 12D的培养箱中培养观察7 9天，所获数据进行统计分析，计算获得供试生防真菌对朱砂叶螨雌成螨和螨卵的杀灭活性。其中，所述绿色木霉菌株对朱砂叶螨卵和成螨的半致死剂量分别为163 (79 — 285)和125 (70 — 214)个孢子/mm2。上述实验说明分离后的孢子粉的生物活性情况非常良好。实验三从稻米固体培养基中分离球孢白僵菌将球孢白僵菌ARSEF 734稻米固体发酵培养基，按工艺条件培养后(含水量70%±5% )，产生大量的分生孢子，称取354. 2克的该物料，经低温初步干燥后，置入干燥分离机内(干燥后含水量为7. 4% ± I % )将物料粉碎成直径小于4_的颗粒，并经气流使分生孢子粉与培养物基料分离，含有分生孢子的气流进入活性孢子粉回收器主体，进行孢子在限定工艺条件下的分离和回收，从而得到较纯的分生孢子。在集粉器I. 3得到5. 8克绿僵菌孢子粉(含孢量为1.73±0. 01父1011/克粉)，采用悬浮后用血球计数板法检测。将上述分离后的高纯度孢子粉用O. 02% TweenSO溶液稀释成高、中、低三个孢子剂量孢子悬浮液，以仅含O. 02% Tween80的水溶液为空白对照，试验采用Potter喷塔法按从低至高的顺序,在O. 6Kg/cm2的压力下将2ml的孢子水悬液喷雾到直径Ilcm的载物台的载满叶螨雌成螨或者螨卵的叶片上。接种后将雌成螨或螨卵至于25度12L 12D的培养箱中培养观察7 9天，所获数据进行统计分析，计算获得供试生防真菌对朱砂叶螨雌成螨和螨卵的杀灭活性。其中，所述球孢白僵菌株对朱砂叶螨卵和成螨的半致死剂量分别为191 (80 - 450)和42 (22 一 82)个孢子/mm2。上述实验说明分离后通过检测得知，上述孢子粉的生物活性情况非常良好。
权利要求
1.一种生物活性孢子粉分离收集装置，其特征在于，所述分离收集装置包括并列连通的活性孢子粉回收器和控制装置，其中回收器包括分离器和收集器，分离器的底部连接收集器；控制装置接受来自干燥分离机的物料气流并与分离器的内腔相连通，所述控制装置包括相互电连接的检测装置、控制器以及调节装置，其中控制器接受检测装置的检测信号以将物料气流的环境条件控制在活性条件范围内。
2.根据权利要求I所述的孢子粉分离收集装置，其特征在于，对进入活性孢子粉回收器的气流，通过电脑程序进行温/湿度的高精度控制。
3.根据权利要求I或2所述的孢子粉分离收集装置，其特征在于，所述分离器为旋风分离器，包括用于旋风分离的筒形壳体，在筒形壳体的侧壁上设置有进风通道，在筒形壳体的顶面设置有出风通道，在筒形壳体的底部连接有孢子粉的收集器。
4.根据权利要求1-3任一项所述的孢子粉分离收集装置，所述分离器进一步包括设置在筒形壳体内的用于吸附粉尘的除尘袋，以及用于清洗除尘袋的袋反吹气流系统及其控制系统，当检测到布袋中的阻力达到预设值时，暂停孢子分离回收作业，通过反吹气流对布袋进行清洁，所述筒形壳体上还设置有除尘袋更换门。
5.根据权利要求1-4任一项所述的孢子粉分离收集装置，其特征在于，所述收集器包括用于回收孢子粉的集粉器以及放料阀，其中集粉器通过锥体与筒形壳体底部连接，所述锥体为上大下小的倒置形锥体，锥体的上端与筒形壳体相连。
6.根据权利要求1-5任一项所述的孢子粉分离收集装置，其特征在于，所述控制装置用于对温度和/或湿度进行控制，其中所述检测装置为温度和/或湿度探头，所述控制器为在线的温/湿度控制仪，所述调节装置包括串联设置在管道上的换热器，换热器连接有外部冷源及冷水排放管；以及敷设到管道上的保温材料层。
7.根据权利要求1-6任一项所述的孢子粉分离收集装置，其特征在于所述控制装置上还带有气体排出口，以用于排出干燥分离机中的非工艺尾气。
8.根据权利要求1-7任一项所述的孢子粉分离收集装置，其特征在于所述的分离收集装置在单台设置时，采用间歇运行的方式运行。
9.根据权利要求1-8任一项所述的孢子粉分离收集装置，其特征在于所述的分离收集装置在进行连续化生产时，采用双套并联式运行。
10.一种生物活性孢子粉的分离方法，其特征是包括以下步骤 (1)将生物活性孢子培养基辗散成颗粒后置于干燥机内进行干燥； (2)将干燥机干燥后的气流通入到环境调节控制装置中，利用环境调节控制装置调整含孢子粉气流的环境条件； (3)将所述孢子粉气流送入连通的回收器中进行分离回收作业； (4)分离回收作业结束后，关闭风机。
全文摘要
本发明公开了一种生物活性孢子粉分离收集装置，包括依靠通道相连通的活性孢子粉回收器和用于控制分离收集装置中环境条件的控制装置，其中控制装置包括检测装置、控制器以及调节装置，其中控制器接受检测装置的检测信号以将物料气流的环境条件进行闭环反馈控制在活性条件范围。采用本发明的孢子粉分离收集装置适用于满足某些对温度、湿度高度敏感的物料(如生物农药中的有效成分真菌孢子粉)要在较低的温度和湿度的条件下进行分生孢子回收的要求，以便在工艺过程中尽可能地保持它们的生物活性，用于再加工使用。净化尾气，也减少了粉尘等对环境的污染。
文档编号C12M1/36GK102965277SQ20121049171
公开日2013年3月13日 申请日期2012年11月27日 优先权日2012年11月27日
发明者梁洪柱, 田会鹏, 陈倩, 李学燕, 孙东元 申请人:北京市西山试验林场