一种生物发酵所用空气加热连锁反馈自动调节装置的制作方法

本实用新型涉及一种生物发酵所用空气加热连锁反馈自动调节装置。

背景技术：

传统生物发酵反应器的排气，不论是常规生物发酵过程中产生的废气，还是培养基湿热灭菌过程中产生的二次蒸汽，都是通过一支装有阀门的直通排气管道将生物发酵反应器内的各种气体直接排出，既浪费能源又造成二次蒸汽排空过程中的冷凝液四处飘逸，对环境造成不良影响。

针对上述技术问题，本申请人已提交专利名称为《一种生物发酵反应器二次蒸汽回收装置》（申请号：2019212224302）的专利申请，但是该申请中存在以下技术问题：现有装置不在发酵操作层，且由于二次蒸汽及新添加蒸汽压力波动范围较大，需要员工经常在发酵操作层与该装置操作层间往返巡查手工调节蒸汽阀门、冷水阀门及热水输送泵出水阀门的开启与关闭，员工劳动强度大且不易精准调节，使得生物发酵使用的压缩空气温度及空气相对湿度波动范围较大，不利于空气过滤器进行有效的空气除菌，无法稳定获得生物发酵使用的无菌空气，不利于生物发酵生产稳定。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供了一种生物发酵所用空气加热连锁反馈自动调节装置，结构新颖、操作简便，能实时监控和调节空气换热器和冷凝收集池的温度。

本实用新型的技术方案是：一种生物发酵所用空气加热连锁反馈自动调节装置，包括冷凝收集池，所述冷凝收集池一侧设置有经第一管路与冷凝收集池连接的生物发酵反应器，所述冷凝收集池另一侧设置有空气换热器，所述空气换热器经第二管路与冷凝收集池连接，第二管路上设置有位于空气换热器下方与冷凝收集池之间的热水泵，所述空气换热器上方设置有延伸至冷凝收集池内的回流管，在冷凝收集池中部上方设置有延伸至冷凝收集池内底部的蒸汽管和延伸至冷凝收集池内部的进水管，还包括用以反馈和调节空气换热器输出温度的第一调节机构以及用以反馈和调节冷凝收集池内水温的第二调节机构。

进一步的，所述第一调节机构包括设置于空气换热器出气口的第一温度传感器和用以调节热水泵流量的变频器。

进一步的，所述第二调节机构包括设置于冷凝收集池内的第二温度传感器和设置于进水管上的第一电磁阀以及设置于蒸气管上的第二电磁阀。

进一步的，所述空气换热器上方设置有用于供压缩空气进入的上管道，所述空气换热器下方设置有用于压缩空气排出的下管道。

进一步的，所述生物发酵反应器上方设置有排气管，所述排气管上设有第一阀门，所述第一管路上设有第二阀门。

进一步的，所述第二管路上还设置有位于空气换热器与热水泵之间的第三阀门。

进一步的，所述蒸汽管上还设置有第四阀门。

进一步的，所述进水管上还设置有第五阀门。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型结构新颖、操作简便，能实时监控和调节空气换热器和冷凝收集池的温度。

为使得本实用新型的上述目的、特征和优点能够更明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细说明。

附图说明

图1为本实用新型实施例结构示意图。

图中：1-第一阀门，2-第二阀门，3-第四阀门，4-生物发酵反应器，5-冷凝收集池，6-热水泵，7-空气换热器，8-蒸汽管，9-上管道，10-排气管，11-第三阀门，12-第五阀门，13-进水管，14-下管道，15-回流管，16-第一管路，17-第二管路，18-第一电磁阀，19-第二电磁阀，20-变频器，21-第一温度传感器，22-第二温度传感器，23-控制器，24-绿色警示灯，25-黄色警示灯，26-红色警示灯，27-蜂鸣器。

具体实施方式

实施例1：如图1所示，一种生物发酵所用空气加热连锁反馈自动调节装置，包括冷凝收集池5，所述冷凝收集池5一侧设置有经第一管路16与冷凝收集池5连接的生物发酵反应器4，所述冷凝收集池5另一侧设置有空气换热器7，所述空气换热器7经第二管路17与冷凝收集池5连接，第二管路17上设置有位于空气换热器7下方与冷凝收集池5之间的热水泵6，所述空气换热器7上方设置有延伸至冷凝收集池5内的回流管15，在冷凝收集池5中部上方设置有延伸至冷凝收集池5内底部的蒸汽管8和延伸至冷凝收集池5内部的进水管13，还包括用以反馈和调节空气换热器7输出温度的第一调节机构以及用以反馈和调节冷凝收集池5内水温的第二调节机构。热水泵6能将冷凝池内的热水抽入空气换热器7中，对空气换热器7内的空气进行加热，第一调节机构能检测和调节空气换热器7出气口空气的温度，第二调节机构能检测和调节冷凝收集池5内水温的第二调节机构。

本实施例中，所述第一调节机构包括设置于空气换热器7出气口的第一温度传感器21和用以调节热水泵6流量的变频器20。

本实施例中，所述第二调节机构包括设置于冷凝收集池5内的第二温度传感器22和设置于进水管13上的第一电磁阀18以及设置于蒸气管上的第二电磁阀19。

本实施例中，所述空气换热器7上方设置有用于供压缩空气进入的上管道9，所述空气换热器7下方设置有用于压缩空气排出的下管道14。

本实施例中，所述生物发酵反应器4上方设置有排气管10，所述排气管10上设有第一阀门1，所述第一管路16上设有第二阀门2。

本实施例中，所述第二管路17上还设置有位于空气换热器7与热水泵6之间的第三阀门11。

本实施例中，所述蒸汽管8上还设置有第四阀门3。

本实施例中，所述进水管13上还设置有第五阀门12。

本实施例中，还包括控制器23，在控制器23上设置有红色警示灯26、黄色警示灯25、绿色警示灯24及蜂鸣器27，第一温度传感器21、第二温度传感器22、变频器20、热水泵6、第一电磁阀18、第二电磁阀19均与控制器23电性连接。

工作时，当进行二次蒸汽回收时，按照业内公知的间歇灭菌方法进行培养基灭菌，生物发酵反应器4内的培养基等内容物进行湿热灭菌时，开启第一阀门1，关闭第二阀门2，生物发酵反应器内的空气排出；当生物发酵反应器4内的培养基温度上升到40℃左右时，关闭第一阀门，开启第二阀门2，生物发酵反应器4内培养基等内容物的温度逐渐上升直至121℃，并且在121℃维持30分钟后开始冷却降温生物发酵反应器4内培养基至40℃左右，生物发酵反应器4内培养基等内容物灭菌过程中产生的二次蒸汽通过第二阀门2、第一管路源源不断地进入进行二次蒸汽交换的冷凝收集池5内，将冷凝收集池5内的水加热至≥85℃，生物发酵反应器4内培养基等内容物的冷却温度降到40℃以下时，关闭第二阀门2并开启第一阀门1，生物发酵反应器4通过第一阀门1进行正常发酵培养模式排气。

当进行热水循环加热时，将冷凝收集池5内被二次蒸汽加热至≥85℃的热水，通过热水泵6从冷凝收集池5底部抽出，从空气换热器7夹套的下方泵入，热水经过空气换热器7从空气换热器夹套的上方回流管15流回冷凝收集池5内，同时，压缩空气从空气换热器7的上管道9进入，通过空气换热器从下管道14排出，管外的热水与管内的压缩空气在换热器间成逆流状态，使得经过空气换热器7的空气加热达到60℃左右排出并通过下管道14进入生物发酵反应器4附属的空气除菌过滤器系统，该空气经过除菌过滤器除菌后获得无菌空气供生物发酵反应器4内微生物发酵使用；在工作过程中，通过控制第三阀门11的开启度大小，达到控制≥85℃热水流量，最终控制空气换热器空气出口温度在60℃左右。

当进行蒸汽补充时，生物发酵反应器4生产过程中产生的所有二次蒸汽全部收集进入冷凝收集池5内，保证冷凝收集池5内的热水温度≥85℃；在当天所有生物发酵反应器4内的二次蒸汽使用结束，冷凝收集池5内热水温度降至低于85℃时，开启蒸汽管8的阀门3，引入蒸汽进行加热冷凝收集池5内的热水，确保该收集池热水温度≥85℃；当重新有生物发酵反应器4产生二次蒸汽时，关闭蒸汽管8的第四阀门3，关闭第一阀门1，开启第二阀门2，收集二次蒸汽冷凝水并加热冷凝收集池5内的热水。

所述生物发酵反应器4产生的二次蒸汽全部可以收集入冷凝收集池5内作为热源对生物发酵过程中需要使用的压缩空气进行加热除湿，进而通过空气过滤器除菌获得无菌空气供生物发酵使用，改变了长期直接使用蒸汽进行加热压缩空气的现状，节约了能源并且减少了生物发酵培养基灭菌过程中产生的二次蒸汽直排造成的蒸汽冷凝液飘逸的环保问题，冷凝收集池5内的水温可控，温度低于85℃时，可以开启第四阀门3进行加温；温度太高时，可以开启第五阀门12加入饮用水进行调节，确保加热压缩空气的循环热水的温度稳定，从而确保进入除菌过滤器的压缩空气温度及相对湿度稳定，确保空气除菌效果及发酵工艺稳定。

实施例2：（1）当第一温度传感器21检测到空气换热器7出气口的温度高于工艺设定范围时，接着控制器23通过变频器20进而控制热水泵6的输出功率，降低热水泵6的输出功率，使进入空气换热器7内部的热水量减少，进而降低空气换热器7内部的温度，使空气换热器7出气口的温度处于工艺设定范围；当第一温度传感器21检测到空气换热器7出气口的温度处工艺设定范围时，接着控制器23通过变频器20进而控制热水泵6的维持不变，使空气换热器7出气口的温度处于工艺设定范围；当第一温度传感器21检测到空气换热器7出气口的温度低于工艺设定范围时，接着控制器23通过变频器20进而控制热水泵6的输出功率，提高热水泵6的输出功率，使进入空气换热器7内部的热水量增加，进而提高空气换热器7内部的温度，使空气换热器7出气口的温度处于工艺设定范围；（2）当第二温度传感器22检测到冷凝收集池5内的水温高于工艺设定范围时，接着控制器23控制进水管13上的第一电磁阀18打开，引入冷水对冷凝收集池5进行降温，将冷凝收集池5内的水温调节到工艺设定范围；当第二温度传感器22检测到冷凝收集池5内的水温处于工艺设定范围时，控制器23维持控制状态不变，使冷凝收集池5内的水温处于工艺设定范围内；当第二温度传感器22检测到冷凝收集池5内的水温低于工艺设定范围时，接着控制器23控制蒸气管上的第二电磁阀19打开，引入蒸气对冷凝收集池5进行升温，将冷凝收集池5内的水温调节到工艺设定范围；（3）当第一温度传感器21检测到空气换热器7出气口的温度处于工艺设定范围时，控制器23的绿色警示灯24长明，红色警示灯26与黄色警示灯25熄灭；当第一温度传感器21检测到空气换热器7出气口的温度偏离工艺设定范围时，控制器23的黄色警示灯25闪烁，红色警示灯26与绿色警示灯24熄灭；当第二温度传感器22检测到冷凝收集池5内的温度处于工艺设定范围时，控制器23的绿色警示灯24长明，红色警示灯26与黄色警示灯25熄灭；当空气换热器7出气口的温度偏离工艺设定范围超过3分钟时，控制器23的红色警示灯26长明，绿色警示灯24与黄色警示灯25熄灭；当第二温度传感器22检测到冷凝收集池5内的温度偏离工艺设定范围时，控制器23的黄色警示灯25闪烁，红色警示灯26与绿色警示灯24熄灭，并通过蜂鸣器27发出警报声；当冷凝收集池5的温度偏离工艺设定范围超过3分钟时，控制器23的红色警示灯26长明，绿色警示灯24与黄色警示灯25熄灭，并通过蜂鸣器27发出警报声。

上述操作流程及软硬件配置，仅作为本实用新型的较佳实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。