一种发酵装置及发酵系统的制作方法

本发明涉及生物发酵技术领域，具体而言，涉及一种发酵装置及发酵系统。

背景技术：

白酒、酱油、醋都是固体物料经蒸煮、摊凉后加曲药搅拌均匀，堆积发酵后在装入发酵容器在室内或室外自然发酵，发酵完毕后通过蒸馏或液淋浓缩后获得成品。

自然发酵除加进去的曲药中的微生物外，还有很多环境中自然存在的微生物也参与其发酵。这些微生物中有好氧微生物或有厌氧微生物，并对发酵过程中的温度和湿度的要求各不相同。自然发酵方式不能根据各种微生物的特性满足其所需条件，因而四季的变化及其它环境的影响，都会造成产品的风味波动，需要经过勾调、混匀来达到产品的一致性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种发酵装置，旨在改善发酵过程中温度调节不及时，不能适应不同种微生物发酵需求的问题。

本发明的另一目的在于提供一种发酵系统，其能够快速调节发酵温度，并针对不同种物料的随时调整发酵罐内氧气浓度。

本发明是这样实现的：

一种发酵装置，包括发酵罐、温控管路、发酵液输送装置，温控管路包括控温液进液管路、内部循环管路和控温液出液管路，控温液进液管路通过内部循环管路与控温液出液管路相连通，发酵液输送装置包括设置于发酵罐顶部的发酵液进液管、设置于发酵罐底部且用于输出发酵液的发酵液输出管和用于存放同种原料发酵液的第一存储器，发酵液进液管的进口与第一存储器相连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，发酵罐的罐体上设置有用于排出气体或吸入气体的呼吸阀。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，内部循环管路包括依次相连的底部温控管路、第一输送管路、顶部温控管路和第二输送管路，第一输送管路和第二输送管路均从发酵罐的底部延伸至发酵罐的顶部，底部温控管路的进口与控温液进液管路相连，第二输送管路的出口与控温液出液管路相连。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，第一输送管路的数量为多个，底部温控管路的出口数量与第一输送管路相对应。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，发酵装置还包括用于存储同种原料发酵液的第二存储器，发酵罐的罐体内设置有用于分离固体发酵物料和发酵液的发酵液滤网，发酵液滤网对应的发酵罐的侧壁上设置有发酵液自流管，发酵液自流管和发酵液输出管均与第二存储器的进口相连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，发酵装置还包括喷头，发酵液进液管向发酵罐的罐体内部延伸，发酵液进液管的出口与喷头的进口相连通。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，喷头包括喷头输入管、喷头固定帽和多个喷头支管，喷头输入管一端与发酵液进液管相连通，喷头输入管的另一端与喷头固定帽转动连接，喷头固定帽内形成用于输送发酵液的输送空腔，输送空腔与发酵液进液管相连通，多个喷头支管的输入端与输送空腔相连通，每个喷头支管上均设置有多个喷水孔，且喷水孔的朝向一致。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，喷头还包括轴承，喷头输入管通过轴承与喷头固定帽转动连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，发酵装置还包括自循环管路，自循环管路的输入端与发酵液输出管相连通，自循环管路的输出端与发酵液进液管相连通。

一种发酵系统，包括上述发酵装置。

本发明的有益效果是：本发明通过上述设计得到的发酵装置，通过温控管路向发酵罐中引入冷水进行冷却，引入热水进行升温；还可以通过发酵液输送装置将外部的同种原料发酵液引入发酵罐中，能够快速地带走物料产热并起到调节湿度的作用。因此，本发明提供的发酵装置通过温控管路和发酵液输送装置配合进行温度调控，当产热量较大需要及时降温时如发酵开始阶段，采用引入发酵液的方式进行降温；当发酵过程中，尤其是超过大量产热阶段后，设备温度较为稳定，可以采用温控管路进行温度调节。该发酵装置可以适应不同的发酵阶段，很好地调控发酵过程中的温度。本发明还提供了一种发酵系统，其包括上述发酵装置，能够在发酵过程中快速有效地进行温度调节。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施方式提供的发酵装置的第一结构示意图；

图2是本发明实施方式提供的发酵装置的第二结构示意图；

图3是图1中发酵液滤网的结构示意图；

图4是图1中喷头的第一结构示意图；

图5是图1中喷头的第二结构示意图。

图标：100-发酵装置；110-发酵罐；111-物料进口；112-发酵液滤网；113-发酵液自流管；114-呼吸阀；115-气压差值监测装置；116-打气泵；117-发酵液循环泵；120-温控管路；121-控温液进液管路；122-底部温控管路；123-第一输送管路；124-顶部温控管路；125-第二输送管路；126-控温液出液管路；127-内部循环管路；130-发酵液输送装置；131-发酵液出口；132-发酵液输出管；133-自循环管路；134-发酵液进口；135-发酵液进液管；136-喷头；140-第一存储器；150-第二存储器；1362-喷头输入管；1363-输送空腔；1364-喷头固定帽；1366-喷头支管；1367-喷水孔；1368-轴承。

具体实施方式

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

请参照图1，本发明实施例提供了一种发酵装置100，包括发酵罐110、温控管路120、发酵液输送装置130，温控管路120包括控温液进液管路121、内部循环管路127和控温液出液管路126，控温液进液管路121通过内部循环管路127与控温液出液管路126相连通，发酵液输送装置130包括设置于发酵罐110顶部的发酵液进液管135、设置于发酵罐110底部且用于输出发酵液的发酵液输出管132和用于存放同种原料发酵液的第一存储器140，发酵液进液管135的进口与第一存储器140相连通。

需要说明的是，本发明实施例提供的发酵装置100通过温控管路120和发酵液输送装置130二者结合进行温度调节，能够适应不同的发酵情况，快速有效地进行温度调控。在发酵物料产热较多时如刚加入物料的发酵开始阶段，单纯采用温控管路120不能快速有效地进行控温，将第一存储器140中储存的同种原料发酵液引入到发酵罐110中，在与罐中物料充分接触过程中，快速地降温和增湿。在通常发酵进行中温度较为稳定的情况下，采用温控管路120通入热水或冷水分别进行升温和降温，可以有效地调控发酵罐110中物料的温度。

具体地，发酵液进液管135与第一存储器140的底部出口相连通，且发酵液进液管135对应发酵液进口134进入发酵罐110中，在发酵液进液管135与第一存储器140的连接管路上可以设置泵等设备提供输送动力，发酵液从发酵罐110的顶部进入后，和物料接触后从发酵罐110的底部发酵液出口131对应的发酵液输出管132排出。

具体地，第一存储器140的形状不限，可以为常用的用于存储发酵液的设备或正在进行同种物料发酵的发酵容器中。具体地，内部循环管路127的结构不限，能够达到与发酵罐110中的发酵物料充分接触，有效进行温度调控。

具体地，控温液进液管路121可以设置为发酵罐110的底部或顶部，控温液出液管路126设置位置也不限制，以实现控温液有效地流动即可。控温液一般采用循环水，成本较低且水的比热大，有利于快速调节温度。

进一步地，内部循环管路127包括依次相连的底部温控管路122、第一输送管路123、顶部温控管路124和第二输送管路125，第一输送管路123和第二输送管路125均从发酵罐110的底部延伸至发酵罐110的顶部，底部温控管路122的进口与控温液进液管路121相连，第二输送管路125的出口与控温液出液管路126相连。

需要说明的是，温控液从控温液进液管路121进入后依次经过底部温控管路122、第一输送管路123、顶部温控管路124和第二输送管路125，再由控温液出液管路126输出。温控液运行过程中经历了从底部到顶部，再由顶部返回底部的过程，很好地调控了整个发酵罐110中的温度。

具体地，底部温控管路122和顶部温控管路124的形状不限，可以根据需要设计为环形，增大与物料的接触面积。

进一步地，第一输送管路123的数量为多个，底部温控管路122的出口数量与第一输送管路123相对应。将底部温控管路122和顶部温控管路124之间的第一输送管路123设计为多个可以有效地增大与物料的接触面积，有利于使发酵罐110中的温度较为均衡。

具体地，第二输送管路125作为从顶部返回底部的管路，可以根据需要设置在发酵罐110的中部，且将第二输送管路125的直径设计为大于第一输送管路123直径的形式。

进一步地，发酵装置100还包括用于存储同种原料发酵液的第二存储器150，发酵罐110的罐体内设置有用于分离固体发酵物料和发酵液的发酵液滤网112，发酵液滤网112对应的发酵罐110的侧壁上设置有发酵液自流管113，发酵液自流管113和发酵液输出管132均与第二存储器150的进口相连通。

需要说明的是，发酵罐110用于固体物料发酵，将固体物料从物料进口111加入，在发酵过程中由发酵液滤网112进行固液分离，发酵液存放在发酵液滤网112下方的发酵罐110的空间中，当发酵液的高度达到发酵液滤网112的位置后，由发酵液自流管113溢出，流入第二存储器150。发酵液自流管113能够很好地起到调节发酵物料湿度的作用，防止物料被完全浸泡而湿度过大的情况。

具体地，第二存储器150可以设置于发酵罐110的底部，发酵液输出管132和发酵液自流管113的出口端正对第二存储器150的进口。减少整个装置的占用空间，使存放和利用更加方便。

在其他实施方式中，第二存储器150也可以为独立的罐体，其位置不进行限定。

进一步地，发酵装置100还包括自循环管路133，自循环管路133的输入端与发酵液输出管132相连通，自循环管路133的输出端与发酵液进液管135相连通。将发酵罐110中的发酵液通过自循环的方式，通入顶部的发酵液输出管132和物料充分接触，可以带走顶部物料发酵残留热，达到内部温度和湿度一致的效果。自循环的过程也同时调整了微生物的种类和含量，实现了微生物控制的过程。

具体地，在自循环管路133上还要设置泵等动力机械，提供输送动力。

在其他实施方式中，自循环管路133的输出端也可以为发酵罐110上的其他特定进口。

进一步地，发酵罐110的罐体上设置有用于排出气体或吸入气体的呼吸阀114。在发酵罐110内补充发酵液时，呼吸阀114可以控制排出罐内气体，在发酵罐110内导出发酵液时，呼吸阀114可以控制吸入空气补充氧气。因此，呼吸阀114可以有效地对罐体内的含氧量进行控制，满足好氧和厌氧微生物的发酵需求。

需要说明的是，呼吸阀114需要一定压力才能打开，低于该压力将无法打开，发酵罐110可以创造高于长压，低于打开呼吸阀114的压力。

进一步地，发酵罐110上还设置有用于检测发酵罐110罐体内外气压的气压差值监测装置115。对于厌氧发酵时将罐体密闭，气压差值监测装置115检测到罐体内外的压差较大时，将呼吸阀114打开，使压差回到可接受的范围内，再关闭呼吸阀114。

具体地，呼吸阀114和气压差值监测装置115为现有的设备，在此不做过多赘述。

请结合图2，发酵罐110底部还可以设置打气泵116，在进行好氧发酵时每天定时为发酵罐110打入空气，适应微生物对氧气的需求。呼吸阀114、发酵液循环泵117的安装位置也请参照图2。

进一步地，在发酵罐110上设置用于加入其他特定微生物的加料口，待容器内传统微生物发酵完毕后，从容器上口加入新的特定微生物，通过罐内液体的上下循环，使新的微生物进入容器内发酵物料，创造新微生物创造新进微生物繁殖条件，进行再次发酵。通过加入不同的新微生物，产生不同风味产品，从而生产出适应个性化消费需求的产品。

进一步地，请结合图1和图3，发酵液滤网112的形状适应发酵罐110的罐体形状，能够使物料位于发酵液滤网112的上方。发酵液滤网112的孔径根据发酵物料的颗粒大小进行选择，大致为3mm。

进一步地，请结合图1、图4和图5，发酵装置100还包括喷头136，发酵液进液管135向发酵罐110的罐体内部延伸，发酵液进液管135的出口与喷头136的进口相连通。通过喷洒的方式可以使罐体内部发酵液分布更加均匀，有利于实现温度和湿度的一致。

具体地，发酵液进液管135可以向发酵罐110的罐体内部延伸至罐体的中轴位置，使发酵液进液管135的出口位于罐体顶部的中心，便于对物料进行均匀地喷洒。

进一步地，喷头136包括喷头输入管1362、喷头固定帽1364和多个喷头支管1366，喷头输入管1362一端与发酵液进液管135相连通，喷头输入管1362的另一端与喷头固定帽1364转动连接，喷头固定帽1364内形成用于输送发酵液的输送空腔1363，输送空腔1363与发酵液进液管135相连通，多个喷头支管1366的输入端与输送空腔1363相连通，每个喷头支管1366上均设置有多个喷水孔1367，且喷水孔1367的朝向一致。

需要说明的是，发酵液从发酵液进液管135进入喷头输入管1362后，由喷头固定帽1364上的输送空腔1363进入多个喷头支管1366，并从多个喷水孔1367喷出，由于喷水孔1367的朝向一致，发酵液的反作用方向也一致，可以驱动喷头固定帽1364转动，使喷洒的效果更加均匀。

具体地，喷头输入管1362为中空的管道，可以通过一般的连接阀的形式与发酵液进液管135连接。具体地，喷头136还包括轴承1368，喷头输入管1362通过轴承1368与喷头固定帽1364转动连接。在转动过程中进行喷洒，防止由于部分喷头支管1366上的喷水孔1367堵塞而导致的喷洒不均匀的情况。

本发明实施例还提供了一种发酵系统，包括上述发酵装置和其他配料等用于辅助发酵的设备。在发酵过程中可以快速有效地进行温度调节，适应不同微生物的发酵需求。

综上所述，本发明提供了一种发酵装置，其通过温控管路和发酵液输送装置二者结合进行温度调节，能够适应不同的发酵情况，快速有效地进行温度调控；在发酵物料产热较多时，将第一存储器中储存的同种原料发酵液引入到发酵罐中，在与罐中物料充分接触过程中，快速地降温和增湿；将发酵罐中的发酵液通过自循环的方式，通入顶部的发酵液输出管和物料充分接触，可以带走顶部物料发酵残留热，达到内部温度和湿度一致的效果。

本发明还提供了一种发酵系统，包括上述发酵装置，能够快速有效地进行温度调节，根据发酵情况配合选择调温方式，达到快速调温调湿的目的。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。