一种山药益生菌饮料恒温发酵装置的制作方法

1.本实用新型属于发酵罐技术领域，具体涉及一种山药益生菌饮料恒温发酵装置。


背景技术：

2.益生菌通俗来说就是指对人体有益的细菌，主要作用是可以调理胃肠道的环境，益生菌常被制成药片，近年来，益生菌饮料制品悄然兴起，深受消费者喜爱。目前，市面上的益生菌饮料品类越来越多，如各种口味的益生菌乳饮料和益生菌果汁饮料，以及燕窝益生菌饮料、银耳益生菌饮料等功能性中药益生菌饮料。山药作为日常生活中比较常见的中药材，在河南、山东等地都有大量种植，尤其是河南温县铁棍山药，具有良好的补脾养胃、生津益肺、补肾涩精之功效，为了进一步丰富益生菌饮料品类和药用功效，研发人员开发出了山药益生菌饮料。山药益生菌饮料的关键生产环节是发酵工序，山药益生菌饮料使用的抗过敏益生菌主要以双歧杆菌和乳杆菌为菌种，其中双歧杆菌属于厌氧菌，最适宜的生长存活温度为37-41℃，ph值6.5-7.0之间；乳杆菌属于微厌氧菌，最适宜的生长存活温度为30-40℃，ph值5.5-6.2之间。益生菌对生存环境(如温度、含氧量、酸碱度等)要求苛刻，尤其是发酵温度要求较为严苛，温度偏高很快就会造成益生菌的死亡，山药的主要活性成分为山药多糖，也对发酵温度有一定要求，因此，为了保证益生菌的良好生长和存活，以及山药多糖的良好功效和形态，发酵过程中要求相对严格的恒温控制。现有的发酵罐多为普通的双层夹套桨叶搅拌罐，主要就是靠夹层导热介质的热交换配合罐内搅拌实现对罐内发酵物料的温度调控，然而现有发酵罐主要存在夹层热交换速度慢，桨叶搅拌效率低，物料纵向搅拌速度慢且不均匀，进而导致发酵中的山药益生菌饮料温度调控响应速度慢，且物料温度不均匀，不利于保持益生菌的存活率，而且罐顶搅拌电机与搅拌轴之间的轴封发生泄漏的故障率较高，维修很不方便，严重影响发酵罐的使用率和生产效率，还会给发酵饮料产品带来质量隐患。


技术实现要素：

3.针对上述情况，本实用新型设计了一种山药益生菌饮料恒温发酵装置，改善了发酵罐的热交换速度和搅拌效率，有利于保证发酵罐的恒温控制，提高发酵效率，并且消除了搅拌轴封泄漏隐患，保证饮料品质安全。
4.为了实现以上目的，本实用新型采用如下技术方案：
5.一种山药益生菌饮料恒温发酵装置，包括立式发酵罐，其罐顶设有进料口，罐底设有出料口，罐内同轴设有搅拌轴，罐顶上方设有搅拌电机，发酵罐顶部还设有菌种添加口，发酵罐外侧套设有米勒板式夹层，夹层上连接有用于蒸汽进出的进汽管和出汽管，以及用于冰水进出的进水管和出水管，米勒板式夹层呈现蜂窝状的夹套结构，与普通的平板式夹套结构相比，具有优异的机械性能，有利于降低夹套壁厚和内筒壁厚的厚度，其夹套间隙比普通的夹套间隙要小，能够增加流体在夹套间隙内的流速，并且大量的蜂窝在夹套内起着扰流件的作用，流体在流经蜂窝点时不断改变流动方向和流动速度，形成紊流涡流使热
(冷) 交换加速，具有优异的热传导性能，有利于提高热交换效果，发酵罐顶部内、外侧分别同轴设置有内耦合盒和外耦合盒，内、外耦合盒内分别设置有超导从动盘和永磁主动盘，搅拌轴上端与超导从动盘同轴固接，搅拌电机的电机轴与永磁主动盘固定连接，永磁主动盘与超导从动盘之间磁耦合传动连接，发酵罐罐体为奥氏体不锈钢材质，如可采用304不锈钢或316不锈钢，不会影响磁耦合传动，超导从动盘朝向永磁主动盘的一侧间隔设置有多个扇形的超导体板，永磁主动盘朝向超导从动盘的一侧设置有多个永磁体块，且相邻两永磁体块磁极相反，搅拌轴上配合设置有螺旋叶片和搅拌桨叶，螺旋叶片主要起纵向搅拌作用，搅拌桨叶主要起横向搅拌作用，发酵罐底部内侧还设有曝气器，曝气器的进气端连接有保护气管，保护气管上设置有热交换器，发酵罐的罐底和罐壁中部分别设置有第一温度计和第二温度计，罐底还设置有单法兰压力式液位计，用于检测罐内液位，罐壁还设置有ph计，用于检测料液ph值。
6.进一步地，发酵罐的罐顶还设置有压力表、呼吸帽和人孔盖，人孔盖上还设置有带灯视镜。压力表用于检测罐内气压，呼吸帽用于罐内气压调节进出气，人孔盖主要为方便检修，带灯视镜主要用于罐内发酵情况巡查。
7.进一步地，发酵罐的罐顶内部设置有清洗喷淋球，发酵罐的罐壁下部设置有取样口，取样口上设置有取样阀。清洗喷淋球主要用于罐内cip清洗及清水冲洗，取样阀用于定时对罐内山药益生菌饮料发酵料液取样检测。
8.进一步地，所述内耦合盒下方固定连接有上转动套，发酵罐的罐底内侧通过支撑架固定架设有下转动套，搅拌轴上端可转动地穿过上转动套与超导从动盘固定连接，搅拌轴下端与下转动套可转动连接。
9.进一步地，所述上转动套和下转动套均为聚四氟乙烯材料制作，搅拌轴下端设置有球头部，下转动套上部配合设置有用于可转动容纳所述球头部的凹槽。搅拌轴采用磁耦合传动替代传统的轴封结构，搅拌轴无需穿过罐顶，可以避免罐顶开孔，进而消除搅拌轴轴封泄漏的风险。聚四氟乙烯材料安全无毒，机械强度高，摩擦系数低，耐磨，耐高温。
10.进一步地，所述热交换器为管式换热器，所述保护气管外接有二氧化碳气源。管式换热器主要用于给通过的二氧化碳气体进行热(冷)交换，管式换热器上设置有导热媒介的进出口，加热时通入蒸汽，制冷时通入冰水。
11.进一步地，发酵罐外侧设置有现场控制箱，蒸汽进汽管、出汽管，冰水进水管、出水管，以及二氧化碳保护气管上各自配合设置有电动阀门，各电动阀门及第一温度计和第二温度计均与现场控制箱电连接。两个温度计可同时检测罐内不同部位的料液温度，当检测到山药益生菌饮料料液温度偏高时，控制夹层通入冰水进行降温，当检测到山药益生菌饮料料液温度偏低时，控制夹层通入蒸汽进行升温，米勒板夹层导热性能好，调温速度快，并且还可以配合着给曝气器通入热(冷)二氧化碳辅助控温，能够确保发酵罐内基本保持恒温环境，同时也能够保证罐内极低氧含量。
12.进一步地，所述现场控制箱与远程中控系统通讯连接，现场控制箱可方便现场控制和现场巡查，同时也可以通过中控系统实现远程监控。
13.本实用新型还包括能够使其正常使用的其它组件，均为本领域的常规手段，另外，本实用新型中未加限定的装置或组件，如：米勒板式夹层结构、磁耦合传动组件、曝气器、螺旋叶片、搅拌桨叶、进料阀、出料阀、菌种添加阀各管道阀门及仪表等，均采用本领域的现有
技术。
14.本实用新型的有益效果如下：
15.本实用新型提供的一种山药益生菌饮料恒温发酵装置，采用米勒板夹层罐结构，有利于提高发酵罐的热交换速度，纵向螺旋搅拌和横向桨式搅拌相结合，提高了搅拌效率和搅拌均匀度，进一步缩短山药益生菌饮料发酵料液温度调节的响应时间，提高温度调控的速率和及时性，更好地实现山药益生菌饮料恒温发酵环境；该发酵罐还设置有保护气体通入装置，可实现对山药益生菌饮料发酵环境中含氧量的控制；并且，该发酵罐采用免穿孔磁耦合动力传动方式，替代了传统的搅拌轴穿孔轴封结构，彻底消除了搅拌轴封泄漏造成的设备故障和产品质量隐患。
附图说明
16.图1为实施例中山药益生菌饮料恒温发酵装置的结构示意图。
17.图2为图1中沿a-a线的剖视结构示意图。
18.图3为图1中沿b-b线的剖视结构示意图。
具体实施方式
19.下面将结合具体的实施例，对本实用新型的技术方案进行清晰完整地描述，显然，所描述实施例仅仅是本实用新型的部分实施例，而非全部实施例。
20.需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等所指示的方位或位置关系均为基于附图所示，仅为便于描述。
21.实施例
22.如图1所示，一种山药益生菌饮料恒温发酵装置，包括立式发酵罐1，罐底下方设置有支腿2及地脚3，罐顶设有进料口4，罐底设有出料口5，罐内同轴设有搅拌轴6，罐顶上方设有搅拌电机7，发酵罐顶部还设有菌种添加口8，发酵罐外侧套设有米勒板式夹层9，夹层上连接有用于蒸汽进出的进汽管10和出汽管11，以及用于冰水进出的进水管12和出水管13，米勒板式夹层呈现蜂窝状的夹套结构，发酵罐顶部内、外侧分别同轴设置有内耦合盒14和外耦合盒 15，内、外耦合盒内分别设置有超导从动盘16和永磁主动盘17，搅拌轴上端与超导从动盘同轴固接，搅拌电机的电机轴与永磁主动盘固定连接，永磁主动盘与超导从动盘之间磁耦合传动连接，发酵罐罐体为316l不锈钢材质，不会影响磁耦合传动，如图2所示，超导从动盘朝向永磁主动盘的一侧均匀间隔设置有六片扇形的超导体板18，如图3所示，永磁主动盘朝向超导从动盘的一侧对应设置有六个永磁体块19，且相邻两永磁体块磁极相反，搅拌轴上配合设置有螺旋叶片20和搅拌桨叶21，实现料液纵向搅拌和横向搅拌，发酵罐底部内侧还设有曝气器22，曝气器的进气端连接有保护气管23，保护气管上设置有热交换器24，发酵罐的罐底和罐壁中部分别设置有第一温度计25和第二温度计26，罐底还设置有单法兰压力式液位计27，罐壁还设置有ph计28。
23.发酵罐的罐顶还设置有压力表29、呼吸帽30和人孔盖31，人孔盖上还设置有带灯视镜32。
24.发酵罐的罐顶内部设置有清洗喷淋球33，发酵罐的罐壁下部设置有取样口，取样口上设置有取样阀34。
25.所述内耦合盒下方固定连接有上转动套35，发酵罐的罐底内侧通过支撑架 36固定架设有下转动套37，搅拌轴上端可转动地穿过上转动套与超导从动盘固定连接，搅拌轴下端与下转动套可转动连接。
26.所述上转动套和下转动套均为聚四氟乙烯材料制作，搅拌轴下端设置有球头部38，下转动套上部配合设置有用于可转动容纳所述球头部的凹槽39。
27.所述热交换器为管式换热器，所述保护气管外接有二氧化碳气源。管式换热器设有导热媒介的进口40和出口41，加热时通入蒸汽，制冷时通入冰水。
28.发酵罐外侧设置有现场控制箱42，蒸汽进汽管、出汽管，冰水进水管、出水管，以及二氧化碳保护气管上各自配合设置有电动阀门，各电动阀门及第一温度计和第二温度计均与现场控制箱电连接。并且现场控制箱与远程中控系统通讯连接，方便远程监控。
29.本实用新型的技术方案并不限于上述具体实施例的限制，在不偏离所说明实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何技术变形，均落入本实用新型的保护范围之内。