一种用于固体发酵的前处理系统的制作方法

本发明涉及固体发酵技术领域，特别是涉及一种用于固体发酵的前处理系统。

背景技术：

固体发酵是将菌种均匀的分布固体培养基上，并且给予一定的含水量，在现有技术中用混合罐进行固体发酵，一方面，传统的混合罐不能很好地将固体料、菌液和无菌水混合均匀，以充分利用固体物料，且菌种容易受到固体物料中杂菌的污染，另一方面，发酵完成后需要进行出料，而出料需要时间，存放在罐内的料，因接有菌种很容易进行发酵；同时罐内发酵热无法散发出，会致使罐内局部温度过高，导致此处的菌种被烧死，造成后面无法发酵，同时罐体的密闭无法提供菌种生长所需要的氧气，很容易使菌体活性降低，甚至衰亡，因此传统的混合罐需要在很短的时间内将拌有菌种的料转移出来。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于固体发酵的前处理系统，以解决上述现有技术存在的问题，使固体料、菌液和无菌水可以混合均匀，消除杂菌的影响，且使物料可以在罐体内长时间存放。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种用于固体发酵的前处理系统，包括蒸料球、蒸汽发生装置、种子罐、无菌水罐、冷水机、预过滤器、精过滤器、蒸汽过滤器和空气压缩机；

所述蒸料球为罐体结构，所述蒸料球一端设有出料口，所述出料口处设置有出料盖，另一端设置有排水口，所述蒸料球中部一侧设置有与所述蒸料球内部连通的第一双层管道，另一侧设置有第二双层管道，所述第一双层管道包括有第一内层管道和套设于所述第一内层管道外部的第一外层管道，所述第二双层管道包括有第二内层管道和套设于所述第二内层管道外部的第二外层管道，所述空气压缩机、所述预过滤器和所述精过滤器依次通过管道连通，所述精过滤器通过管道与所述第一内层管道连通，所述预过滤器与所述精过滤器之间的管道通过管道与所述蒸汽过滤器连通，所述蒸汽过滤器通过管道与所述蒸汽发生装置连通，所述精过滤器与所述第一内层管道之间的管道与所述蒸汽发生装置通过管道连通，所述精过滤器与所述第一内层管道之间的管道还通过另一管道分别与所述种子罐和所述无菌水罐连通，所述蒸料球的罐壁中设置有盘管，所述盘管的一端与所述第二内层管道一端相连通，另一端与所述第二外层管道一端相连通，所述蒸汽发生装置、冷水机分别通过管道与所述第二内层管道另一端相连通，所述第二外层管道另一端分别连通有排水管道和排污管道，所述排水管道与所述冷水机相连通，各所述管道上均设置有阀门，所述精过滤器与所述第一内层管道之间的管道上还设置有止回阀。

优选地，所述第一内层管道延伸至所述蒸料球的中心位置，所述第一外层管道为排气管道，所述第一外层管道延伸至所述蒸料球内部，所述第一外层管道延伸至所述蒸料球内部的管道一侧设置有延伸管道，另一侧设置有缺口，所述延伸管道底部开有小孔，所述第一外层管道与所述第一内层管道之间设置有过滤网，所述过滤网位于所述缺口与所述蒸料球内壁之间。

优选地，所述预过滤器、精过滤器和蒸汽过滤器上设有排污管，所述蒸汽发生装置与所述第二内层管道之间的管道上、所述精过滤器和所述第一内层管道之间的管道上及所述精过滤器和所述第一内层管道之间的管道与所述蒸汽发生装置连通的管道上也分别设有排污管，各所述排污管上均设置有阀门。

优选地，所述盘管与所述蒸料球的外壁间存在空隙，所述空隙中填充有保温材料，所述盘管与所述蒸料球的内壁直接接触。

优选地，所述冷水机与所述第二外层管道之间的管道上设置有抽水机。

优选地，所述用于固体发酵的前处理系统还包括下料管，所述下料管通过管道分别与所述精过滤器、所述蒸汽发生装置连通。

优选地，所述用于固体发酵的前处理系统还包括支架，所述蒸料球经所述第一双层管道和所述第二双层管道并分别通过一轴承转动设置在所述支架上。

优选地，所述蒸料球的出料盖通过紧固装置固定在所述出料口处，所述蒸料球的排水口通过球阀连通有排水管。

优选地，所述蒸料球的侧壁上穿设有一温度计，所述侧壁处的内壁上设置有一套管，所述温度计的温度探头设于所述套管中，所述套管远离所述侧壁的一端通过支架与所述蒸料球的内壁固定连接。

优选地，所述用于固体发酵的前处理系统还包括三相电机和刹车轮，所述第一外层管道上设置有齿轮盘，所述三相电机通过链条与所述齿轮盘连接，所述刹车轮设置于所述第一外层管道上。

本发明与现有技术相比，取得了以下有益效果：

1、通过蒸汽通入盘管对蒸料球加热，可使蒸料球内部温度达到150摄氏度，高温蒸煮可以使固体料更好的被菌体利用，同时可以灭除培养基内携带的杂菌，确保固体料的无菌洁净，同时在灭菌过程中将罐体内产生的水蒸气排出来，让蒸出来的培养基更加干爽，更好的吸收后面工序加进来的菌液和无菌水；

2、将蒸料球设计为球形罐体，使其可以进行360度旋转，蒸料球内部的物料随罐体一起进行翻转混合时，蒸料球内部的延伸管道会将其打散，使固体物料、菌液和无菌水更加充分的混合均匀，使加热更均匀；

3、一方面在蒸料球翻滚的同时，在盘管内通入冷却水，可实现蒸料球内部的降温，从而使蒸料球内部达到设定的温度，另一方面向罐内通入无菌空气，打开排气阀，形成一个空气循环途径，使蒸料球的内部环境不再闭塞，使混合好的物料可以存放在蒸料球内部。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明用于固体发酵的前处理系统的结构示意图；

图2为本发明蒸料球的部分结构示意图；

图3为本发明蒸料球的另一部分结构示意图；

其中，1-冷水机，2-种子罐和无菌水罐部门，3-蒸汽发生装置，4-空气压缩机，5-压缩空气总阀，6-预过滤器，7-预过滤器排污阀，8-预过滤器后阀，9-蒸汽过滤器后阀，10-蒸汽过滤器，11-蒸汽过滤器前阀，12-精过滤器，13-止回阀，14-精过滤器排污阀，15-下料管空气阀，16-下料管蒸汽灭菌阀，17-蒸汽进气1号阀，18-液体移加阀，19-通气阀，20-蒸汽排水1号阀，21-蒸汽进气2号阀，22-蒸汽排水2号阀，23-精过滤器后阀，24-第一内层管道，25-排气阀，26-第一外层管道，27-出料口，28-排水口，29-蒸料球，30-盘管蒸汽备用阀，31-盘管进蒸汽阀，32-盘管进冷却水阀，33-盘管出冷却水阀，34-第二内层管道，35-第二外层管道，36-盘管疏水器前阀，37-盘管疏水器旁通阀，38-盘管，39-延伸管道，40-过滤网，41-缺口，42-温度计，43-温度探头，44-套管，45-支架，46-蒸汽过滤器排污阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种用于固体发酵的前处理系统，以解决现有技术存在的问题，使固体料、菌液和无菌水可以混合均匀，消除杂菌的影响，且使物料可以在罐体内长时间存放。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，本发明提供一种用于固体发酵的前处理系统，包括蒸料球29、蒸汽发生装置3、种子罐和无菌水罐部门2、冷水机1、预过滤器6、精过滤器12、蒸汽过滤器10和空气压缩机4；

蒸料球29为罐体结构，蒸料球29一端设有出料口27，出料口27处设置有出料盖，出料盖通过紧固装置固定在出料口27处，另一端设置有排水口28，排水口28通过球阀连通有排水管，蒸料球29中部一侧设置有与蒸料球29内部连通的第一双层管道，另一侧设置有第二双层管道，第一双层管道包括有第一内层管道24和套设于第一内层管道24外部的第一外层管道26，第二双层管道包括有第二内层管道34和套设于第二内层管道34外部的第二外层管道35，空气压缩机4、预过滤器6和精过滤器12依次通过管道连通，精过滤器12通过管道与第一内层管道24连通，预过滤器6与精过滤器12之间的管道通过管道与蒸汽过滤器10连通，蒸汽过滤器10通过管道与蒸汽发生装置3连通，精过滤器12与第一内层管道24之间的管道与蒸汽发生装置3通过管道连通，精过滤器12与第一内层管道24之间的管道还通过另一管道分别与种子罐和无菌水罐部门2连通(种子罐的输出管道和无菌水罐的输出管道合一)，蒸料球29的罐壁中设置有盘管38，盘管38的一端与第二内层管道34一端相连通，另一端与第二外层管道35一端相连通，蒸汽发生装置3、冷水机1分别通过管道与第二内层管道34另一端相连通，冷水机1与第二外层管道35之间的管道上设置有抽水机(图中未示出)，第二外层管道35另一端分别连通有排水管道和排污管道，排污管道上设置有盘管疏水器前阀36和盘管疏水器旁通阀37，排水管道与冷水机1相连通，精过滤器与12第一内层管道24之间的管道上还设置有止回阀13。

预过滤器6、精过滤器12和蒸汽过滤器10上均设有排污管，蒸汽发生装置3与第二内层管道34之间的管道上、精过滤器12和第一内层管道24之间的管道上及精过滤器12和第一内层管道24之间的管道与蒸汽发生装置3连通的管道上也分别设有排污管，各排污管上均设置有阀门；用于固体发酵的前处理系统还包括下料管，下料管通过管道分别与精过滤器12、蒸汽发生装置3连通；用于固体发酵的前处理系统还包括支架，蒸料球29经第一双层管道和第二双层管道并分别通过一轴承转动设置在支架上。

该用于固体发酵的前处理系统还包括三相电机和刹车轮，第一外层管道26上设置有齿轮盘，三相电机通过链条与齿轮盘连接，刹车轮设置于第一外层管道26上。

如图2所示，第一内层管道24延伸至蒸料球29的中心位置，第一外层管道26为排气管道，第一外层管道26延伸至蒸料球29内部，第一外层管道26延伸至蒸料球29内部的管道一侧设置有延伸管道39，另一侧设置有缺口41，延伸管道39底部开有小孔，第一外层管道26与第一内层管道24之间设置有过滤网40，过滤网40位于缺口41与蒸料球29内壁之间。盘管38与蒸料球29的内壁直接接触，盘管38与蒸料球29的外壁间存在空隙，空隙中填充有保温材料，该保温材料的设置可以提高蒸料球的保温性能，减少蒸料球内部热量的散失，同时对操作人员也起到间接的保护作用。

如图3所示，蒸料球29的侧壁上穿设有一温度计42，侧壁处的内壁上设置有一套管44，温度计42的温度探头43设于套管中，套管44远离侧壁的一端通过支架45与蒸料球29的内壁固定连接，温度计42可以准确地检测到蒸料球内部的温度。

参考图1，当其它设备均关闭，只打开蒸汽发生装置3时：

1)只打开蒸汽过滤器前阀11和蒸汽过滤器排污阀46，可以对蒸汽过滤器10进行高温灭菌，高温蒸汽经蒸汽过滤器10的排污管排出；

2)只打开蒸汽过滤器前阀11、蒸汽过滤器后阀9、预过滤器后阀8和预过滤器排污阀7，可以对预过滤器6进行高温灭菌，高温蒸汽经预过滤器6的排污管排出；

3)只打开蒸汽过滤器前阀11、蒸汽过滤器后阀9和精过滤器排污阀14，可以对精过滤器12进行高温灭菌，高温蒸汽经精过滤器12的排污管排出。

在系统开始工作前还需要打开蒸汽排水1号阀、蒸汽排水2号阀、盘管蒸汽备用阀30将各管道中的冷凝水排尽，以避免冷凝水的存在对系统的正常工作造成不良影响。

将固体物料通过出料口27加入到蒸料球中，然后关闭出料口27，开启三相电机使蒸料球29转动，同时开启蒸汽发生装置3，并打开盘管进蒸汽阀31、盘管疏水器前阀36、排气阀25，使高温蒸汽进入到盘管38中，对蒸料球29罐体进行加热，同时打开液体移加阀18和通气阀19，使种液和无菌水通过第一内层管道24流入到蒸料球内部，与固体物料混合，高温蒸汽对蒸料球29罐体加热，使罐内的温度保持在150℃，在这个过程中蒸料球29一直旋转，蒸料球29设计为球形可以使混合物料的受热均匀，也使蒸料球29内部无死角，减少了物料在翻滚时的阻力，且便于在出料时对放料速度进行控制。混合物料被高温蒸汽加热灭菌的过程中所产生的水蒸汽通过过滤网40和第一外层管道26排出蒸料球29，使混合物料更加干爽，能够更好的吸收菌液和无菌水，过滤网40可以避免在排水蒸汽的时候将罐内的物料带出，使得排出去的只有水蒸汽，在蒸料球转动的过程中延伸管道、套管44以及支架45会将具有一定黏性的混合物料打散，起到搅拌作用。观察温度计42并计时，在蒸料球29罐内温度维持150℃达1.5小时后，关闭蒸汽发生装置3、盘管进蒸汽阀31和盘管疏水器前阀36，同时开启冷水机1、盘管进冷却水阀32和盘管出冷却水阀33，使冷却水进入到盘管38中将蒸料球29罐体内部的温度降低，通过观察温度计42，当蒸料球内部温度降到30℃时，关闭三相电机，并通过刹车轮使蒸料球29停止旋转并关闭冷水机1、盘管进冷却水阀32和盘管出冷却水阀33。

当因操作人员操作失误，比如因在蒸料球29内加水忘记关阀门，而导致混合物料中的水分过多时，通过打开排水口28处的球阀将蒸料球29罐体内多余的水分排出。

接下来首先打开蒸汽发生装置3和下料管蒸汽灭菌阀16，在下料管中通入高温蒸汽，对下料管进行高温灭菌，然后关闭蒸汽发生装置3和下料管蒸汽灭菌阀16，并打开空气压缩机4、压缩空气总阀5、预过滤器后阀8和下料管空气阀15，在下料管中通入无菌空气进行降温。

然后进行出料工序，使蒸料球29的出料口27正对下料管，打开出料口27，将混合均匀的物料排出蒸料球29，出料是需要一定时间的，存放在蒸料球29罐内的混合物料因含有菌种很容易进行发酵，又由于罐内发酵产生的热量无法散出，会导致罐内温度过高而将菌种烧死，如果在出料的过程中检测到蒸料球29罐内温度升高，则应立即停止出料，关闭出料口27，并打开三相电机、空气压缩机4、冷水机1、盘管进冷却水阀32、盘管出冷却水阀33、压缩空气总阀5、预过滤器后阀8、精过滤器后阀23、通气阀19和排气阀25，使蒸料球29旋转并在罐内通入无菌空气，同时冷却水通入盘管38对蒸料球29内部进行降温，当检测到蒸料球罐内温度稳定到30℃时，关闭三相电机、空气压缩机4、冷水机1和所有阀门，使蒸料球的出料口正对下料管，打开出料口，继续进行出料。

本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。