一种固定化乳酸菌生物反应器的制作方法

1.本实用新型涉及，具体涉及一种固定化乳酸菌生物反应器。


背景技术：

2.乳酸菌是一类能发酵利用糖类物质而产生大量乳酸的细菌，它是一类对人体有益的菌群。乳酸菌发酵能产生大量的有机酸、醇类及各种氨基酸等代谢物，具有抑制腐败菌、提高消化率、防癌等生理功效。乳酸菌的应用历史非常悠久，但真正科学的研究和利用是始于19世纪中叶。如今，人们已经认识到乳酸菌的生理功能，乳酸菌发酵在食品加工中得到了广泛的应用。
3.目前乳酸菌饮料生产时主要采用直投式菌种进行发酵，乳酸菌只能使用一次，菌种所占成本较高，且发酵过程是间歇式的，不能连续生产。使用固定化乳酸酶进行发酵有以下优势：极易将固定化乳酸菌与底物、产物分开；可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱连续反应；在大多数情况下能过提高乳酸菌的稳定性；可以增加产物的收率，提高乳化产物质量。
4.固定化乳酸菌的最适发酵温度就是30-45℃，温度高可以加快代谢，但同时加快衰老，温度过低会导致固定化乳酸菌发酵不起来，在固定化乳酸菌发酵过程中，由于温度不能百分百恒定而影响乳酸菌的活性以及乳酸菌的活性会随着发酵次数的增多而降低，在经历正常的发酵时长后，会导致乳酸产物发酵不充分，需要进行重复发酵。


技术实现要素：

5.针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在提供一种固定化乳酸菌生物反应器，实现乳酸菌的重复使用，降低生产成本。
6.为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
7.一种固定化乳酸菌生物反应器，包括反应壳体、主控板和外部输送装置，所述主控板安装在反应壳体外部且用于控制外部输送装置，所述反应壳体上安装有ph检测系统和温度控制系统，所述反应筒上端口与上盖连接，所述反应筒下端口与下盖连接，所述上盖顶端开设有出料口，所述下盖底端开设有进料口，所述反应筒内且靠近反应筒上端口处设置有第一多孔板，靠近反应筒下端口处设置有第二多孔板，第一多孔板与第二多孔板之间分布有固定化乳酸菌。
8.进一步地，所述外部输送装置包括进料管、进料管和循环管，所述出料管(2)一端和所述循环管一端共同通过管道与所述出料口连接，所述进料口通过管道与恒流泵出口连接，所述进料管一端和所述循环管另一端共同通过管道与所述恒流泵进口连接。
9.进一步地，所述出料管设置有出料阀，进料管上设置有进料阀，所述循环管靠近出料口一端设置有第一循环阀，所述循环管靠近进料口一端设置有第二循环阀。
10.进一步地，所述出料阀、进料阀、第一循环阀和第二循环阀为电动单向阀。
11.进一步地，所述ph检测系统包括ph测试计所述ph测试计安装在上盖内壁。
12.进一步地，所述温度控制系统包括温度测试计，所述温度测试计安装在所述反应筒内壁。
13.进一步地，所述所述主控板分别与温度测试计、ph测试计、出料阀、进料阀、第一循环阀、第二循环阀电性连接。
14.进一步地，所述温度控制系统还包括保温夹套，所述保温夹套围绕在所述反应筒外壁一周，所述保温夹套上端设置有出水口，下端设置有进水口。
15.本实用新型的有益效果在于：
16.1、利用固定化乳酸菌制备出生物反应器，使乳酸菌可以重复使用，使乳酸发酵过程实现连续化，降低生产成本，提高效益。
17.2、本实用新型设置有ph检测系统和循环装置，有利于监控乳酸产物的发酵质量。
18.3、本实用新型设置有温控系统及保温夹套，有利于固定化乳酸菌发酵温度的稳定，进而保证固定化乳酸菌的活性，保证乳酸产物的产量以及提高了生产效率。
附图说明
19.附图1为本实用新型一种固定化乳酸菌生物反应器整体结构示意图。
20.附图标记：1、出料阀；2、出料管；3、出料口；4、ph测试计；5、出水口；6、保温夹套；7、温度测试计；8、固定化乳酸菌；9、进水口；10、进料口；11、恒流泵；12、进料管；13、第一循环阀；14、第一多孔板；15、循环管；16、第二多孔板；17、第二循环阀；18、进料阀；19、上盖；20、反应筒；21、下盖。
具体实施方式
21.下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：
22.一种固定化乳酸菌生物反应器，如图1所示，包括反应壳体、主控板和外部输送装置，主控板安装在反应壳体外部且用于控制外部输送装置，反应壳体上安装有ph检测系统和温度控制系统，反应筒20上端口与上盖19连接，反应筒20下端口与下盖21连接，上盖19顶端开设有出料口3，下盖21底端开设有进料口10，反应筒20内且靠近反应筒20上端口处设置有第一多孔板14，靠近反应筒20下端口处设置有第二多孔板16，第一多孔板14与第二多孔板16之间分布有固定化乳酸菌8。
23.当需要加入获更换固定化乳酸菌8时，通过打开上盖19以及掀开多孔板往反应筒20内注入固定化乳酸菌8。反应筒20、第一多孔板14、第二多孔板16所围成的区域为固定化乳酸菌8的活动与进行发酵的区域，第一多孔板14与第二多孔板16可阻挡固定化乳酸菌8脱离发酵区域，有效阻止固定化乳酸菌8流失。第一多孔板14和第二多孔板16上设置有多个微小的孔，保证使发酵前的物料能够穿过第二多孔板16进入发酵区域，并且使发酵后的物料穿过第一多孔板14在出料口3输出。
24.进一步地，外部输送装置包括进料管12、进料管12和循环管15，出料管2一端和循环管15一端共同通过管道与出料口3连接，进料口10通过管道与恒流泵11出口连接，进料管12一端和循环管15另一端共同通过管道与恒流泵11进口连接。出料口3的另一端与物料收集装置连接，物料收集装置上设置有收集泵。进料口10的另一端与物料承装容器连接。
25.进一步地，出料管2设置有出料阀1，进料管12上设置有进料阀18，循环管15靠近出
料口3一端设置有第一循环阀13，循环管15靠近进料口10一端设置有第二循环阀17。
26.进一步地，出料阀1、进料阀18、第一循环阀13和第二循环阀17为电动单向阀。
27.恒流泵11用于提供稳定的压力使物料稳定得以一定速度从进料管12或者循环管15进入反应壳体，物料进入发酵区域时，应来自恒流泵11的压力以及物料的流速带动固定化乳酸菌8上下翻滚，使物料与固定乳酸菌充分接触进行发酵，改善物料交换效果。
28.外部输送装置的工作原理为：
29.当新的物料需从进料管12输入时，进料阀18打开、第二循环阀17关闭，出料阀1关闭，第一循环阀13打开，恒流泵11启动，物料从进料管12一的速度稳定进入且充满整合反应壳体时，物料接着通过第一循环阀13进入循环管15内，此时控制进料阀18关闭，停止进料，控制第二循环阀17打开，使反应壳体内的物料进行循环发酵。当位于上盖19的ph测试计4测得的ph值到达设定值时，关闭第一循环阀13，打开出料阀1，使发酵好的物料从出料管2排出，待循环管15内的物料也进入到反应壳体后，关闭恒流泵11，启动位于物料收集装置中的收集泵，使发酵好的物料通过出料管2从反应壳体完全排出后，重新打开进料阀18进行进料。
30.进一步地，ph检测系统包括ph测试计4ph测试计4安装在上盖19内壁。ph测试计4能够连续性对流向上盖19的物料的ph进行测试，当物料的ph值到达一定值时，ph测试计4发送电信号给主控板，由主控板控制出料阀1打开和第一循环阀13关闭。
31.进一步地，温度控制系统包括温度测试计7，温度测试计7安装在反应筒20内壁。
32.进一步地，主控板分别与温度测试计7、ph测试计4、出料阀1、进料阀18、第一循环阀13、第二循环阀17电性连接。
33.进一步地，温度控制系统还包括保温夹套6，保温夹套6围绕在反应筒20外壁一周，保温夹套6上端设置有出水口5，下端设置有进水口9。
34.可以通过保温夹套6通入热水或者冷水对反应筒20进行加热或者冷却，进而控制反应筒20内的温度。温度测试计7与电路板电性连接，测温计所测得的温度值低于正常值时，温度测试计7将加热信号传递给主控板，由主控板控制给保温夹套6从入水口注入热水进行升温，保温夹套6内温度较低的水从出水口5排出，温计所测得的温度值高于正常值时，温度测试计7将冷却信号传递给主控板，由主控板控制给保温夹套6从入水口处注入冷水进行降温，保温夹套6内温度较高的水从出水口5排出。有利于固定化乳酸菌8发酵温度的稳定，进而保证固定化乳酸菌8的活性，保证乳酸产物的产量以及提高了生产效率。
35.一种固定化乳酸菌生物反应器的工作原理为：
36.物料从反应器下方进入，在反应器中与固定化乳酸菌8充分混合，乳酸菌开始发酵，在反应器上部设置ph测试计4对反应后的料液进行测试，若料液的ph值未达到设定目标，则通过循环管15重新从进料口10进入反应器内部继续发酵，直至料液ph值达到设定目标，通过出料口3出料。
37.应用一种固定化乳酸菌生物反应器进行发酵的实施例如下：
38.利用固定化乳酸菌8生物反应器发酵水蜜桃汁，然后利用发酵水蜜桃汁和复配发酵乳配制出水蜜桃乳酸菌饮料产品。在发酵水蜜桃汁过程中，固定化乳酸菌8可以使用5次以上，乳酸菌使用成本降为原来的1/5。且可连续发酵，提高了生产效率。
39.对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种
相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。