模块化固态生物原料发酵系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生物原料发酵技术领域，尤其是涉及适于工业化生产的模块化固态生物原料发酵系统。
【背景技术】
[0002]固态发酵技术历史由来已久，但发酵工艺及发酵设备滞后，大多采用人工配以简易设备，生产工艺过程相互脱节，不能实现工业化流水线自动生产，更不能适应目前发酵行业规模化发展需要。传统的生物原料固态发酵工艺(如生物有机肥，生物蛋白饲料)，一般采用发酵池发酵，即将人工配制、机械混合的物料用人工推车或机动翻斗车运填在发酵池中发酵，发酵过程中间隔一段时间用人工或翻料机翻料，中途用人工检测温度，湿度和PH值，发酵基本达到要求后采用人工或推料机转入下道工序。此发酵池发酵，占地面积大，生产环境差，机械翻料存在死角，即物料发酵温度不均匀，发酵过程难掌控，物料发酵品质不稳定，且劳动强度大，消耗人力多，难实现规模化工业生产。
[0003]近些年来发酵技术经过不断的发展，出现了一此新的发酵工艺及设备，如立式发酵罐，卧式转鼓式发酵罐，卧式搅拌式发酵罐，固态流化发酵床等。部分发酵设备不同程度上采用了辅助通风、增温、增湿及温湿度检测装置，采用了 PLC (可编程控制器)控制器控制技术，提高了适用性和控制技术水平，一定程度上适应了小规模工业化生产需要。但也存在不足，翻料要消耗较大动力且物料温度均匀性差，发酵室内物料残留难清除，受容积限制产量小，制造成本和使用成本相对生产量较高，不能适应年产5000吨以上至几万吨、几十万吨规模化的生物发酵生产需要。中国专利申请公布号:CN101914432A公开设一种《塔式固体发酵装置》，但其公开的内容仅是一种思路而未给出可实施的技术手段，按照该公开的内容不能够实现固态发酵的规模化工业生产。
【发明内容】
[0004]本实用新型目的在于提供一种模块化固态生物原料发酵系统，以实现固态生物原料发酵的规模化工业自动化生产。
[0005]为实现上述目的，本实用新型采取下述技术方案:
[0006]本实用新型所述的模块化固态生物原料发酵系统，包括由工控机控制的原料处理单元、配料混合单元和发酵单元；所述发酵单元由自下而上沿横向设置在塔架上的多层发酵室、设置在所述顶层发酵室上部的刮板布料器、设置在底层发酵室下部的缓冲出料斗和出料刮板输送机组成；所述刮板布料器进料口通过摆式布料器与垂直设置在塔架一侧的第二提升机出料口相衔接；所述的每层发酵室均由多个结构相同的箱体单元沿横向排列组成；上、下相邻层发酵室中的箱体单元沿竖向叠加布置；
[0007]所述箱体单元由底板为翻板结构的上开口箱体和翻板执行机构组成；所述翻板结构的箱体底板由至少两组下翻式翻板门组成，所述每组下翻式翻板门的门轴两端分别与固定在上开口箱体前、后侧板上的轴承体转动连接，在每个上开口箱体内均安装有用于工控机检测的温湿度传感器；所述翻板执行机构由设置在上开口箱体前侧板或后侧板外部塔架上由工控机控制的气缸或液压缸、连杆机构和固定在每组下翻式翻板门门轴端部的拐臂组成；所述连杆机构由水平设置的第一连杆、倾斜设置的第二连杆和摆臂组成，所述摆臂上设置有用于限制气缸或液压缸活塞杆行程的限位座；所述每个拐臂均与所述第一连杆铰接，第一连杆通过第二连杆、摆臂与所述气缸或液压缸的活塞杆铰接；
[0008]塔架的一侧设置有进风通道而相对的另一侧设置有排风通道，位于顶层以下各层发酵室的箱体单元分别通过管道与所述进风通道、排风通道相连通；所述进风通道上设置有进风温湿度调节装置，所述进风温湿度调节装置由设置在管体内的加湿段和换热段构成；所述加湿段由沿轴向间隔设置的多层水帘构成，所述换热段由列管式换热器构成；加湿段与所述列管式换热器的管程相连通，列管式换热器的壳程通过电控三通阀分别与外部热源和冷源相连通；每个水帘的顶部通过管道与外部水源相连通。
[0009]所述每组下翻式翻板门的门轴由方形钢管和焊接于所述方形钢管两端部的实心轴头组成，所述两实心轴头分别与对应固定在上开口箱体前、后侧板上的轴承体转动连接，下翻式翻板门通过螺栓与方形钢管固定连接，在方形钢管上沿轴向固定有导风管，所述导风管的管壁沿轴向开设有1mm?40mm的缝隙用于导入气流穿透物料。
[0010]所述每组下翻式翻板门的门轴由方形钢管和焊接于所述方形钢管两端的实心轴头组成，所述两实心轴头分别与对应固定在上开口箱体前、后侧板上的轴承体转动连接，所述下翻式翻板门通过螺栓与方形钢管固定连接；位于方形钢管上方沿轴向间隙设置有由两斜板组成的“人”字形结构的减压板，所述两斜板之间的夹角小于60°，所述减压板的两端分别与所述上开口箱体前、后侧板固定连接。
[0011]位于顶层发酵室的各箱体单元中设置有用于工控机检测的料位检测传感器。
[0012]所述原料处理单元由投料斗、与所述投料斗出料口衔接的螺旋输送机、与所述螺旋输送机进料口衔接的气爆机组成；所述气爆机出料口排出的物料通过第一提升机进入所述配料混合单元中的圆筒或圆锥筛分机内。
[0013]所述配料混合单元包括圆筒或圆锥筛分机，所述圆筒或圆锥筛分机的过筛物料出口通过旋转分配器与配料仓进料口衔接，所述配料仓出料口通过出仓机、配料秤斗与混合机进料口衔接；所述混合机卸料口通过缓冲斗和输送机与所述第二提升机进料口相衔接；混合机内腔通过管道与菌液添加装置出液口相连通。
[0014]所述发酵单元中的出料刮板输送机出料口通过第三提升机与物料干燥单元相衔接。
[0015]本实用新型优点在于可以根据生产规模、产品品种及投资能力对发酵单元的发酵容积进行模块化组合。物料通过刮板布料器完成顶层发酵室各箱体单元中的布料后，工控机发出指令给各箱体单元中的翻板执行机构打开下翻式翻板门，物料通过重力撒落到相邻下层发酵室对应的各箱体单元内后，工控机发出指令给各箱体单元中的翻板执行机构关闭下翻式翻板门，物料在撒落过程中完成了翻料操作，因此不存在翻料不均匀现象，进入下层发酵室对应各箱体单元内的物料，在密闭的环境中进行发酵，发酵的温、湿度通过温湿度传感器进行检测并将数据传输给工控机，工控机将检测到的数据与设定的发酵参数比较后，通过进风通道和排风通道进行调节，当发酵时间达到设定值后，工控机发出指令给该层各箱体单元中的翻板执行机构打开下翻式翻板门卸料后关闭，之后依次重复上述过程，直至完成发酵的物料自塔架底部缓冲出料斗输送到出料刮板输送机输出。物料自上而下由多层发酵室依次间歇发酵、重力流动翻料完成发酵和翻料，因此满足了酿造、生物饲料、生物制药、生物肥料等固态发酵的大规模工业化生产的需要。
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型的结构示意图。
[0017]图2是本实用新型所述箱体单元的第一种结构示意图。
[0018]图2.1是图2中A部放大结构示意图。
[0019]图3是本实用新型所述箱体单元的第二种结构示意图。
[0020]图3.1是图3中B部放大结构示意图。
[0021]图4是本实用新型所述进风温湿度调节装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]如图1-4所示，本实用新型所述的模块化固态生物原料发酵系统，包括由工控机I控制的原料处理单元2、配料混合单元3和发酵单元4 ;所述发酵单元4由自下而上沿横向设置在塔架上的十层发酵室、和设置在顶层发酵室上部的刮板布料器5、以及设置在底层发酵室下部的缓冲出料斗6和出料刮板输送机7组成；刮板布料器5进料口通过摆式布料器8与垂直设置在塔架一侧的第二斗式提升机9出料口相衔接；每层发酵室均由八个结构相同的箱体单元10沿横向排列组成；上、下相邻层发酵室中的箱体单元10沿竖向叠加布置；
[0023]如图2和图2.1所示，箱体单元10由底板为翻板结构的上开口箱体和翻板执行机构组成；所述翻板结构的箱体底板由五组下翻式翻板门11组成，每组下翻式翻板门11的门轴均由方形钢管12和焊接于方形钢管12两端部的实心轴头13组成，两实心轴头13分别与对应固定在上开口箱体前、后侧板上的轴承体14转动连接，下翻式翻板门11通过螺栓与方形钢管12固定连接，在方形钢管12上沿轴向固定有导风管15，导风管15的管壁沿轴向开设有1mm?40mm的缝隙16用于导入气流穿透物料，同时，当下翻式翻板门11向下翻转卸料时，导风管15以实心轴头13为轴心向上转动，起到翻料和推动卸料作用；在每个上开口箱体内均安装有用于工控机I检测的温湿度传感器17 ο翻板执行机构由设置在上开口箱体前侧板外部塔架上由工控机I控制的气缸18、连杆机构和固定连接在每组下翻式翻板门11实心轴头13上的拐臂19组成；连杆机构由水平设置的第一连杆20、倾斜设置的第二连杆21和摆臂22组成，摆臂22上设置有用于限制气缸18活塞杆行程的限位座23 ;每个拐臂19均与第一连杆20铰接，第一连杆20通过第二连杆21、摆臂22与气缸18的活塞杆铰接；在箱体单元10的上开口箱体前侧板上设置有观测窗24 ;每层发酵室相邻箱体单元10的上开口箱体左、右侧板均通过螺栓相连接。
[0024]箱体单元10也可采取如图3和3.1所示的结构，每组下翻式翻板门11的实心轴头13和翻板执行机构与图2和图2.1所示的结构相同，不再重复；其不同点是在位于方形钢管12上方沿轴向间隙设置有由两斜板组成的“人”字形结构的减压板25，两斜板之间的夹角a在50-55°之间选择，减压板25的两端分别与上开口箱体前、后侧板固定连接。
[0025]塔架的一侧设置有进风通道26而相对的另一侧设置有排风通道27，位于顶层发酵室(第十层发酵室)以下的各层发酵室的箱体单元10分别通过由工控机I控制的电动阀和管道与进风通道26、排风通道27相连通；在进风通道26上设置有进风温湿度调节装置28 ;顶层发酵室箱体单元10的上开口箱体内设置有由工控机I控制的料位检测传感器。
[0026]如图4所述，进风温湿度调节装置28由设置在管体内的加湿段和换热段构成；加湿段由沿轴向间隔设置的五层水帘29构成，换热段由列管式换热器构成；加湿段与列管式换热器的管程30相连通，列管式换热器的壳程31通过由工控机I控制的电控三通阀32分别与外部热源和冷源相连通；每个水帘29顶部通过管道33和由工控机I控制的电控阀34与外部水源相连通。
[0027]如图1所示，原料处理单元2由投料斗35、与投料斗35出料口衔接的螺旋输送机36、与螺旋输送机36进料