技术领域本实用新型属于生物发酵设备，具体涉及一种微生物培养罐装置。
背景技术：
包括各种饲料、食品添加剂以及原料药在内的许多重要产品，主要通过发酵生产获得。发酵生产的主要设备是培养罐装置。在绝大多数发酵生产过程中，微生物会分泌出有机酸或碱性代谢物，导致发酵液pH值呈现波动，发酵生产过程中需适时补充中和剂，以维持合适的发酵酸碱度环境。现有培养罐装置，主要包括罐体、搅拌器、温控列管、进气管、出气管、进料管、排料管、温度电极、pH电极和溶氧电极。现有培养罐一般通过单根管道将液体或粉末中和剂加入培养罐，由于培养罐往往体积庞大，导致中和剂不能在培养罐中迅速分散开来，引起局部pH值过高或过低，不利于微生物发酵的进行。此外某些固体中和剂添加不易，易导致管道堵塞，也不利于生产的进行。以乳酸发酵生产为例，目前多数厂家采用氢氧化钙作为中和剂，而氢氧化钙有两种添加方式，一种是以悬浊液形式流加，另一种是以固体粉末形式加入。以悬浊液形式加入存在氢氧化钙容易结垢、堵塞管道的问题；而以固体粉末形式加入会导致pH值控制的延迟和不均匀，pH值不易控制。
技术实现要素：
本实用新型提供一种微生物培养罐装置，解决现有培养罐装置所存在的pH值控制不均的问题，以优化中和剂添加方式、提高发酵生产效率。本实用新型所提供的一种微生物培养罐装置，包括培养罐、中和剂储罐、循环泵和可编程逻辑控制器(PLC)；所述培养罐包括罐体和多个搅拌器，所述多个搅拌器在罐体内部沿罐体中轴线分布，罐体顶部具有进气管、出气管、进料管，罐体底部具有排料管，罐体的侧壁插入pH电极；所述中和剂储罐底部通过管道与循环泵进口连接，循环泵出口通过管道分别连接控制阀门一端和中和剂送料管，中和剂送料管连通所述中和剂储罐的顶部；所述pH电极通过导线连接可编程逻辑控制器(PLC)的输入端，可编程逻辑控制器(PLC)的输出端通过导线连接控制阀门的控制端；其特征在于：其还包括呼吸器以及多个中和剂分布器，所述呼吸器为微孔过滤器，装于罐体顶部，用于进料和排料时罐体与大气相通；所述控制阀门另一端通过管道分别连接多个中和剂分布器，所述中和剂分布器为由不锈钢管构成的闭合圆圈，圆圈底面具有均匀分布的小孔，多个中和剂分布器在罐体内部沿罐体中轴线分布，且与所述多个搅拌器交叉间隔排列，各中和剂分布器的圆圈所在平面与罐体中轴线垂直。所述的微生物培养罐装置，其特征在于：构成所述中和剂分布器的闭合圆圈直径为罐体直径的1/4～3/4，不锈钢管的内径为0.5cm～30cm。所述的微生物培养罐装置，其特征在于：所述中和剂储罐为2个，2个中和剂储罐并联，分别用于储备酸性中和剂和碱性中和剂。pH电极位于罐体合适的位置实时测量发酵液pH值，并提供数据给可编程逻辑控制器(PLC)；可编程逻辑控制器(PLC)通过数据线与远程监控中心相连接,进行数据处理并控制控制阀门的开关；中和剂储罐，罐体采用坚固耐腐蚀的材质，如不锈钢材质或塑料材质，以防中和剂腐蚀、泄露；循环泵依据实际工艺需要选择，以便将中和剂压入培养罐内并使中和剂流动防止沉淀。当发酵生产开始后，启动循环泵，使中和剂在管道内循环流动，随着发酵进行，发酵液的pH值改变，通过pH电极、可编程逻辑控制器(PLC)及控制阀门组成的自控系统，控制种子或发酵液的pH值为设定参数，根据设定的pH值参数，控制阀门开启或关闭，向培养罐中泵入中和剂，以中和不断产生的有机酸或碱性物质，实现发酵液pH值自动调节至设定参数。许多大吨位的发酵生产产品主要依靠产量取胜，生产装置和生产工艺只有做到精细化才能将降低生产成本，产生较好的经济效益。本实用新型在培养罐中设置多层中和剂分布器，可通过循环流动系统将中和剂随时均匀送入罐内各个部位，提高了中和剂加入精度，避免氢氧化钙等中和剂转化为碳酸钙而在管道中结垢堵塞管道，保证罐内pH值在可控范围内波动，提高了发酵生产水平，适用于采用细菌和酵母等单细胞微生物为生产菌的发酵生产。附图说明图1是本实用新型发酵装置组成结构示意图。具体实施方式以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。如图1所示，本实用新型包括培养罐100、中和剂储罐200、循环泵300和可编程逻辑控制器(PLC)400；所述培养罐100包括罐体110和多个搅拌器130，所述多个搅拌器130在罐体110内部沿罐体中轴线分布，罐体110顶部具有进气管111、出气管112、进料管113，罐体110底部具有排料管114，罐体110的侧壁插入pH电极410；所述中和剂储罐200底部通过管道与循环泵300进口连接，循环泵300出口通过管道分别连接控制阀门310一端和中和剂送料管320，中和剂送料管320连通所述中和剂储罐200的顶部；所述pH电极410通过导线连接可编程逻辑控制器(PLC)400的输入端，可编程逻辑控制器(PLC)400的输出端通过导线连接控制阀门310的控制端；其还包括呼吸器140以及多个中和剂分布器150，所述呼吸器为微孔过滤器，装于罐体110顶部，用于进料和排料时罐体110与大气相通；所述控制阀门310另一端通过管道分别连接多个中和剂分布器150，所述中和剂分布器150为由不锈钢管构成的闭合圆圈，圆圈底面具有均匀分布的小孔，多个中和剂分布器150在罐体110内部沿罐体中轴线分布，且与所述多个搅拌器130交叉间隔排列，各中和剂分布器的圆圈所在平面与罐体中轴线垂直。实施例1，如图1所示，罐体容积500m3，所述罐体110的内壁均匀分布有温控列管120，用于通入热介质或冷介质，对罐体升温或降温，呼吸器140为0.2μm的微孔过滤器；中和剂储罐200为1个，储备碱性中和剂；构成所述中和剂分布器的闭合圆圈直径为罐体110直径的1/4，不锈钢管的内径为30cm。使用该装置采用乳酸细菌进行乳酸发酵生产，采用耐高温厌氧乳酸细菌(干酪乳酸杆菌LactobacilluscaseiB9232)进行发酵培养。将培养罐用蒸汽灭菌消毒后加入已灭菌的培养基，使用温控列管将培养基温度控制在40℃；再将种子加入到培养罐100中，在中和剂储罐200中加入已消毒灭菌的氢氧化钙悬浊液，打开循环泵300，使氢氧化钙悬浊液在中和剂送料管320内循环流动以免沉降结垢。使用可编程逻辑控制器(PLC)400依据pH电极410检测数据，通过控制阀门310控制中和剂氢氧化钙的添加，最终使发酵培养过程中的pH值稳定在6.5。约37小时左右，发酵结束放罐，放罐乳酸浓度178g/L，发酵时间缩短，乳酸产量提高。实施例2，罐体容积8L，所述罐体110的侧壁具有环绕的空心夹层，用于通入热介质或冷介质，对罐体升温或降温，呼吸器140为0.2μm的微孔过滤器；中和剂储罐200为2个，2个中和剂储罐200并联，分别用于储备酸性中和剂和碱性中和剂；构成所述中和剂分布器的闭合圆圈直径为罐体110直径的3/4，不锈钢管的内径为0.5cm。使用该装置采用酵母菌进行发酵生产活性酵母菌丝体，使用无糖酵母菌株(面包酵母SaccharomycescerevisiaeCICC1525)进行发酵培养。将培养罐用蒸汽灭菌消毒后加入已灭菌的培养基，使用空心夹层将培养基温度控制在32℃；再将种子加入到培养罐100中，采用流加糖蜜的方式补料培养。在两套并联的中和剂储罐200中，分别加入已灭菌的30％的硫酸和30％的碳酸钠溶液。在发酵前期，发酵液pH值有下降趋势，打开循环泵300，先使30％的碳酸钠溶液在中和剂送料管320内循环流动，使用可编程逻辑控制器(PLC)400依据pH电极410检测数据，通过控制阀门310控制中和剂碳酸钠溶液的添加，使发酵培养过程中的pH值稳定在4.3；发酵后期，发酵液pH值有上升趋势，将中和剂送料管320内碳酸钠溶液排出，将30％的硫酸加入到中和剂送料管320内，使发酵培养过程中的pH值稳定在4.3。约20小时左右，发酵液湿重达到200g/L，酵母的发酵活力达到预定指标650结束发酵放罐，发酵时间缩短，酵母产量提高。