基质快速杀菌消毒装置及其应用的制作方法

本发明涉及设施农业栽培基质及农作物秸秆消毒技术领域，特别是涉及一种基质快速消毒装置及其应用。

背景技术：

高强度利用下的设施农业在土壤健康、生态环境污染和食品安全方面的弊端日益突出，特别是土壤连作障碍和次生盐渍化尤为重要。利用无土基质栽培可以很好解决集约化设施种植土壤障碍的问题。另外，栽培基质的生产可消纳大量的农业废弃物，比如，农作物秸秆、木薯渣、菇渣、畜禽粪便等，这可以达到废弃物资源化利用的目的。基于此双重优势，栽培基质的开发与应用技术必将是设施农业发展的重要方向。

虽然利用基质栽培在农作物产品产量和品质方面有着极其丰富的优势，但是，栽培基质的大面积推广应用同样有一定的技术瓶颈，本研究室前期研究发现，基质栽培番茄、西甜瓜等连作障碍严重的作物，重茬基质再生利用必须预先进行消毒处理，杀死其中的大量的有害病原菌、虫卵，进而防止病虫害的滋生与扩散，改善栽培基质状态。

目前在实际生产中基质消毒的方法应用最广泛的是药剂消毒。药剂消毒主要利用高制毒性药剂对基质中病原生物进行消毒，比如敌克松，敌敌畏等。但通过化学药剂消毒的方法不容易杀灭基质中的杂草种子，且高制毒药剂存在严重的环境污染问题，有些药剂甚至已被国家明令禁止使用，因而利用高制毒药剂消毒的方法必将逐渐被淘汰，而专业高效的消毒杀菌设备必将是未来发展趋势。

但是，当前基质消毒设备仍存在严重的市场空白。少量的产品主要有利用臭氧消毒器、太阳能消毒器、蒸汽消毒器、高温热风消毒器等。太阳能消毒受气候、阳光天然限制条件；臭氧消毒、蒸汽与高温消毒成本较高，并且对消毒物料性质要求严格，需疏松、干燥，否则容易消毒不完全，同时存在单次消毒量较小、操作繁琐等弊端。这些问题确实是本领域需要解决的实际问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于，针对目前采用的各种基质灭菌消毒方法存在的诸多弊端，提供一种基质快速杀菌消毒装置及其应用。

本发明的目的是这样实现的：一种基质快速杀菌消毒装置，包括卧式罐体，其特征在于，卧式罐体中设有进料口、出料口、透气帽，螺带式搅拌装置、油加热装置和控制机构，其中：

所述的进料口和透气帽设在卧式罐体的上方，出料口位于卧式罐体的下方；

所述的螺带式搅拌装置包括中心轴、螺带、刮板和驱动电机，中心轴通过轴承支撑于卧式罐体的中轴线上，螺带以等螺距缠绕在中心轴上，所述的刮板由中心轴指向八个均匀分布的方向，且固定位置位于相邻螺带的中央，驱动电机位于罐体一端的，其输出轴与伸出卧式罐体的中心轴对接；

所述的油加热装置包括包裹在卧式罐体上的夹层，夹层上部设有进油口，底部设有放油口，夹层中注满导热油，夹层的下部导热油中至少设有一组电加热器；

所述的控制机构包括由程控模块控制的驱动电机正反向开关电路、电加热器开关电路、罐内温度传感和导热油温度传感器，以及针对驱动电机开关电路、各温度传感器和电加热器开关电路的工况指示灯。

在本发明中：所述的夹层的下部导热油中设有三组电加热器，其中一组为20KW，另外两组均为40KW。

在本发明中：所述的卧式罐体的夹层外包裹有保温层。

在本发明中：卧式罐体固定安装在底座上，或支撑底脚支撑于地面，卧式罐体的顶部为活动盖板拼接后全覆盖，进料口和透气帽设在活动盖板上；卧式罐体还配有履带输送机构，进料口与履带输送机构对接。

在本发明中：所述的驱动电机在驱动电机开关电路的控制下交替改变驱动方向；所述的控制机构还设有手动/自动切换开关，当选择手动时，电加热器开关电路人工控制选择加热器的组合，当选择自动时，电加热器开关电路根据罐内温度传感和导热油温度传感器获得的数据由人工设定的温控开关工作参数自动选择加热器的组合。

一种上述基质快速杀菌消毒装置的应用，其特征在于：将所述基质快速杀菌消毒装置用于对基质高温消毒，具体步骤如下：

设置程控模块的工作模式，确定导热油目标温度、卧式罐体内的目标温度及驱动电机驱动方向模式和模式间换向切换时间；通过手动/自动切换开关在对应模式下手动或自动启动电加热器开关电路，对卧式罐体进行预热；

将重茬基质或者携带连作障碍病原菌的作物秸秆使用履带输送机构通过进料口投放到卧式罐体内，同时启动驱动电机开关电路；

重茬基质或者携带连作障碍病原菌的作物秸秆在卧式罐体内的目标温度下处理1-2小时，即完成灭菌消毒；

在对应模式下手动或自动关闭电加热器开关电路，打开出料口，通过手动或自动锁定驱动电机驱动方向，螺带式搅拌装置将灭菌消毒的基质或秸杆驱向出料口排出，直到清空卧式罐体的内仓。

在所述基质快速杀菌消毒装置的应用中，确定的导热油目标温度比卧式罐体内的目标温度高30-50℃。

本发明的优点在于：由于本发明采用卧式罐体，卧式罐体中设有进料口、出料口、透气帽，螺带式搅拌装置、导热油加热装置和控制机构，卧式罐体还配有履带输送机构，进料口与履带输送机构对接，结构紧凑，机械化程度较高。由于导热油加热装置包括包裹在卧式罐体上的夹层，夹层上部设有进油口，底部设有放油口，夹层中注满导热油，夹层的下部导热油中电加热器，尤其是采用螺带式搅拌装置，确保灭菌消毒过程受热均匀，此外，高温处理不仅能够将病原菌与草种等问题解决，而且可以快速促进待处理物料中难被利用的有机物质的矿化和腐殖化过程，从而提高基质或秸秆的养分有效性。由于卧式罐体的顶部为活动盖板拼接后全覆盖，进料口和透气帽设在活动盖板上，利于对设备内部的维护保养。由于下部导热油中设有三组电加热器，其中一组为20KW，另外两组均为40KW，可以组合形成20kw、40kw、60kw、80kw、100kw等多种组合模式。由于控制其控制机构设有手动/自动切换开关，可以具有两种操作模式，同时针对驱动电机开关电路、各温度传感器和电加热器开关电路的工况指示灯，可以通过操作面板直观了解设备的工作状态。本发明在实际应用中，操作方便，灭菌消毒的效果明显。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图2为本发明实施例的截面示意图。

图3为本发明实施例的俯视效果示意图。

图4为本发明实施例的一种控制面板示意图。

图5为灭菌消毒效果对照1，图中，A为灭菌消毒前，B为灭菌消毒后。

图6为灭菌消毒效果对照2，图中，A为灭菌消毒前，B为灭菌消毒后。

图中，1、消毒罐体，2、导热油加热装置，3、螺带式搅拌系统，4、控制机构，5、支撑底脚，6、电加热器，7、夹层，8、保温层，9、中心轴，10、螺带,11、刮板，12、履带输送机构，13、进油口，14、放油口，15、活动盖板，16、透气帽，17、进料口，18、出料口，19、驱动电机，20、电加热器开关电路，21、罐内温度传感的指示灯，22、驱动电机正反向开关电路，23、导热油温度传感器的指示灯。

具体实施方式

附图1-4非限制性的公开了本发明实施例的具体结构，图5和图6揭示了本发明的技术效果，下面结合附图对本发明作进一步的描述。

由图1-图4可见，本发明包括卧式罐体1，卧式罐体1中设有进料口17、出料口18、透气帽16，螺带式搅拌装置3、导热油加热装置2和控制机构4，其中：

进料口17和透气帽16设在卧式罐体1的上方，出料口18位于卧式罐体1的下方。

螺带式搅拌装置3包括中心轴9、螺带10、一组刮板11和驱动电机19，中心轴9通过轴承支撑于卧式罐体1的中轴线上，螺带10等螺距缠绕在中心轴9上，一组刮板中的刮板11分别由中心轴9指向八个均匀分布的方向，且固定点位于相邻螺带10的中央，驱动电机19位于卧式罐体1一端的，其输出轴与伸出卧式罐体1的中心轴9对接。

导热油加热装置2包括包裹在卧式罐体上的夹层7，夹层7上部设有进油口13，底部设有放油口14，夹层7中注满导热油，夹层7的下部导热油中至少设有一组电加热器6。

控制机构4包括由程控模块控制的驱动电机正反向开关电路22、电加热器开关电路20、罐内温度传感和导热油温度传感器，以及针对驱动电机开关电路22、各温度传感器和电加热器开关电路20的工况指示灯，针对罐内温度传感的指示灯21和导热油温度传感器的指示灯23。

在本发明中：所述的夹层7的下部导热油中设有三组电加热器6，其中一组的功率为20KW，另外两组的功率均为40KW。卧式罐体1的夹层7外包裹有保温层8。

卧式罐体1的可以固定安装在底座上，也可以通过支撑底脚5支撑于地面，卧式罐体1的顶部为活动盖板15拼接后全覆盖，进料口17和透气帽16设在活动盖板15上；卧式罐体1还配有履带输送机构12，进料口17与履带输送机构12对接。

本发明工作中，驱动电机19在驱动电机开关电路22的控制下交替改变驱动方向；所述的控制机构4设有手动/自动切换开关，当选择手动时，电加热器开关电路20人工控制选择加热器的组合，当选择自动时，电加热器开关电路20根据罐内温度传感和导热油温度传感器获得的数据由人工设定的温控开关工作参数自动选择加热器的组合。

本发明可以将所述基质快速杀菌消毒装置用于对基质高温消毒，具体步骤如下：

首先设置程控模块的工作模式，确定导热油目标温度、卧式罐体1内的目标温度及驱动电机19驱动方向模式和模式间换向切换时间；通过手动/自动切换开关在对应模式下手动或自动启动电加热器开关电路20，对卧式罐体1进行预热，

然后将重茬基质或者携带连作障碍病原菌的作物秸秆使用履带输送机构12通过进料口17投放到卧式罐体1内，同时启动驱动电机开关电路22。重茬基质或者携带连作障碍病原菌的作物秸秆在卧式罐体1内的目标温度下处理1-2小时，即完成灭菌消毒。最后在对应模式下手动或自动关闭电加热器开关电路20，打开出料口18，通过手动或自动锁定驱动电机19的驱动方向，螺带式搅拌装置3将灭菌消毒的基质或秸杆驱向出料口18排出，直到清空卧式罐体1的内仓。

在所述基质快速杀菌消毒装置的应用时，确定的导热油目标温度比卧式罐体1内的目标温度高30-50℃为宜。

下面通过两个实际例子对本装置的应用作进一步的描述。

实施例1：

冬季低温（室外温度低于10℃）状况下，对种植一茬西瓜的基质进行消毒处理。

（1）设置自动程序：设定导热油目标温度120℃，罐体内目标温度为75℃，驱动电机19驱动方向的模式间换向切换时间为20秒。系统自动启动电加热器开关电路20，由于卧式罐体内温度较低，将3组电加热器6同时启动，此时最大功率100kw，大约15分钟后，导热油温度达到或接近罐体内目标温度，预热结束。关闭两组加热组件。

（2）进料：使用履带输送机构12将2.5立方种植过西瓜后的基质投放到卧式罐体1中，系统自动启动同时驱动电机19。

（3）系统根据罐体内目标温度，自动选择关闭两组或两组电加热器6，或保留一组电加热器6（冬季室外温度低，需开启40kw,其他季节仅开启20 kw即可），以维持导热油温度在120℃的目标温度。

（4）驱动电机19转动方向为正反转自动循环模式，同方向转动时间为20秒，转动速度为10转/分钟。根据温度数字显示器，当罐体温度超70℃维持2个小时，完成灭菌消毒工序。系统将自动关闭所有电加热器6和正反转自动循环模式。

（5）出料：打开卧式罐体1上的出料口18，将驱动电机的转动方向锁定为往出料口18推料的方向开始出料，直到清空罐体，停止关闭搅拌系统。

试验结果显示参见图5：为进料前(图中A)基质可培养真菌（孟加拉红培养基）数为1.05×10⁴ CFU/g，经消毒过程后，出料中（图中B）可培养真菌数未在孟加拉红培养基中发现。

实施例2：

冬季低温（室外温度低于10℃）状况下，对番茄秸秆进行消毒处理

实施例2与实施例1的技术方案基本相同，区别仅在于：番茄秸秆的进料量可达3立方，而在卧式罐体1中的消毒时间可以缩短至1小时。

由图试验结果显示参见图6,：进料前（图中A）番茄秸秆中可培养真菌（孟加拉红培养基）数为9.06×10³ CFU/g，经消毒后（图中B）可培养真菌数未在孟加拉红培养基中发现。

以上所述仅为本发明的较佳实施案例而已，并不用限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同设置、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。