一种固态发酵装置的制作方法

本实用新型涉及一种固态发酵装置，属于生物发酵机械加工制造领域。

背景技术：

固体发酵源于中国，具有几千年的悠久历史。固体发酵可用于生产生物饲料，生物肥料，生物农药，酶制剂，有机酸，功能食品等众多产品，具有生产效率高，设备投资少，对环境无污染等优点。固体发酵由不溶于水的固体、少量的水分及空气组成，发酵过程微生物产热导致水分蒸发或烧曲，使发酵体系具有气液固不均匀三相，存在严重的浓度梯度及传热、传质困难，这样很难控制pH、水分、发酵温度等，使发酵产量大大下降。较大规模的固体发酵装置，目前主要有浅盘发酵，厚层通风发酵池，圆盘式固体发酵，立式锥形固体发酵罐等。但浅盘发酵存在劳动量大，接种培养环节容易染菌，无法规模化生产等缺点；厚层通风发酵池，存在进料出料无法自动化，接种及发酵过程容易染菌，无法混合均匀等缺点；圆盘式固体发酵存在装料系数低，混合不均匀，接种困难，出料不干净等缺点，只有单一的发酵功能，无法实现灭菌、真空低温干燥等功能；立式锥形固体存在发酵罐物料混合不均匀，能耗大，接种困难，发酵过程中对物料无法均匀混合，温度不均匀等问题。现有的固体发酵设备存在诸多缺点，使固体发酵的生产应用几乎处于停滞状态，无法实现固体发酵的工业化规模生产。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种可以对固体物料发酵所需的灭菌、冷却、液体接种、控温、发酵、控湿、通气、真空烘干等功能全部在固体发酵罐内完成，并使固体物料在罐体内形成循环流动，克服混合不匀和曲料发热的问题，并可实现自动出料且出料干净完全的多功能固态发酵装置。

本实用新型的一种固态发酵装置，包括发酵罐主体，电机，内套筒、搅拌装置，水环真空泵、真空冷却器和汽水分离器；所述发酵罐顶部设置电机，所述搅拌装置包括搅拌轴、主搅拌叶和涡桨叶；所述搅拌轴设置在发酵罐中轴线处，顶端与电机连接，底端设置涡桨叶，涡桨叶上方设置同轴的主搅拌叶，所述主搅拌叶呈螺旋状，与内套筒的内侧壁弹性接触；所述内套筒设置在发酵罐主体内部，结构为不封顶且不封底的筒状结构，底部与涡桨叶预留间隙；所述真空冷却器、汽水分离器和水环真空泵依次通过管道与发酵罐主体连接。

在本实用新型的一种实施方式中，所述发酵罐是顶部和底部为弧形的筒状罐体结构，发酵罐主体侧壁与弧形底部连接处所在的平面设置有孔底层板；所述有孔底层板中央有孔，孔内设置过滤装置使气体可以通过。

在本实用新型的一种实施方式中，涡桨叶为三弯涡桨叶，在发酵罐底部的投影呈将发酵罐罐体截面三等分的三个圆弧状。

在本实用新型的一种实施方式中，所述搅拌轴顶端插入连接器与电机连接。

在本实用新型的一种实施方式中，所述内套筒直径为发酵罐主体的1/3～1/2，高度为发酵罐主体的1/2～2/3，所述间隙≤涡桨叶叶片竖直方向的高度。

在本实用新型的一种实施方式中，内套筒沿顶部直径或沿三等分线设置钢丝或片钢结构将内套筒与搅拌轴固定。

在本实用新型的一种实施方式中，发酵罐主体顶部与真空冷却器通过管道连接，所述管道上还设置空气流量计和排气阀。

在本实用新型的一种实施方式中，发酵罐主体顶部设置加料口，弧形顶部区域横向设置接种分布管；所述接种分布管一端伸入至发酵罐主体内部，另一端位于发酵罐主体外部。

在本实用新型的一种实施方式中，发酵罐主体侧壁设置夹套，夹套的上部和下部分别设置气/水进出口，用于通入或排除冷凝水或热蒸汽；罐体侧壁上还设置温湿度计，用于监测罐体内部的温度和湿度。

在本实用新型的一种实施方式中，发酵罐主体的弧形底部设置通气口、排气水口；发酵罐主体的弧形底部还与液压器连接。

本实用新型的有益效果是：本实用新型能够实现蒸气在线灭菌，真空干燥，在线温湿度控制，自动出料，从在线灭菌，接种，发酵，烘干成品一次完成，是一种多功能一体罐，可使固体发酵所有操作均可在本实用新型的多功能生物固体发酵罐中完成，彻底解决了传统固体发酵设备功能单一，易染菌，劳动量大，装料系数低，无法控制混合搅拌、温度、湿度等难题，实现了工业化规模生产，降低了生产成本和设备投资。

附图说明

图1为本实用新型的整体结构示意图。示意图；1，电机；2，加料口；3，连接器；4，发酵罐主体；5，接种分布管；6，保温夹套；7，夹套气水进出口；8，内套筒；9，涡浆叶；10，有孔底层板；11，蒸气接口；12，排气水口；13，液压器；14，主搅拌叶；15，温湿度计；16，搅拌轴；17，水环真空泵；18，真空冷却器；19，排气阀；20，空气流量计；21，汽水分离器；

图2为本实用新型的发酵罐罐内结构俯视图。

具体实施方式

为使得本实用新型实现上述目的、特征和优点且能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1所示，本实用新型的固态发酵装置，包括发酵罐主体4，电机1，内套筒8、搅拌装置、水环真空泵17、真空冷却器18和汽水分离器21，所述发酵罐是顶部和底部为弧形的筒状罐体结构，顶部设置电机1；所述搅拌装置包括搅拌轴16、主搅拌叶14和涡桨叶9；所述搅拌轴16设置在发酵罐中轴线处，顶端插入连接器3与电机1连接，底端设置涡桨叶9，涡桨叶9的叶片为三弯涡桨叶，在发酵罐底部的投影呈将发酵罐罐体截面三等分的三个圆弧状；涡桨叶9上方设置同轴的主搅拌叶14，所述主搅拌叶14呈螺旋状，与内套筒8的内侧壁弹性接触；所述内套筒8设置在发酵罐主体4内部，结构为不封顶且不封底的筒状结构，直径为发酵罐主体4的1/3～1/2，高度为发酵罐主体的1/2～2/3，底部与涡桨叶9预留间隙；所述间隙≤涡桨叶9叶片竖直方向的高度；内套筒8沿顶部直径或沿三等分线设置钢丝或片钢结构将内套筒8与搅拌轴16固定；所述真空冷却器18、汽水分离器21和水环真空泵17依次通过管道与发酵罐主体4连接。

发酵罐主体4顶部与真空冷却器18通过管道连接，所述真空冷却器为冷却塔；所述管道上还设置空气流量计20和排气阀19；真空冷却器18前端设置空气减压阀，后端通过管道和真空汽水分离器21、水环真空泵17依次连接；所述真空汽水分离器21还可连接真空冷却塔。发酵罐主体顶部还设置加料口2，用于投加物料。接种分布管5横向设置在发酵罐顶部区域；所述接种分布管5一端伸入至发酵罐主体4内部，深度为筒径的1/2～2/3，另一端位于发酵罐主体4外部；伸入发酵罐主体4内部的管壁有孔。

发酵罐主体4侧壁设置夹套6，夹套的上部和下部分别设置气/水进出口7，用于通入或排除冷凝水或热蒸汽；发酵罐主体4还在罐体侧壁上设置温湿度计15，用于监测罐体内部的温度和湿度；在顶部设置正负压力表，用于监测罐体内部压力。

发酵罐主体4的弧形底部设置通气口11、排气水口12，通气口11、排气水口12可外接管道，与管道之间采用耐高压且耐热的软管连接。发酵罐主体4的弧形底部还与液压器13连接，液压器13可将发酵罐主体4的底部圆弧区域向内压紧，也可将底部圆弧区域向下打开；发酵罐主体4侧壁与底部圆弧连接处所在的平面设置有孔底层板10；所述有孔底层板10中央有孔，孔内设置过滤装置使气体可以通过；所述有孔底层板10可作为发酵罐主体4的弧形底部的顶盖，将其与所述弧形底部区域形成一体结构，向下打开，与发酵罐主体4分离。

本实用新型的固态发酵罐设计压力-1～0.3Mpa，电机转速0-500r/min，容量为200L。

本实用新型的工作原理为：起动电机1，控制搅拌装置工作，并打开加料口2进行加料，同时封闭罐体其它与外接连通的孔道，通过通气口11向罐体内部通入蒸汽，对罐内进行高温灭菌。物料自加料口2进入至发酵罐内部，在涡桨叶9的作用下将落入发酵罐主体4底部的物料向内套筒8内部推进，并随着主搅拌叶14的搅拌在内套筒8里向上运动，物料运动至8内套筒上方时向内套筒8外部下落，再在涡桨叶9的作用下向内套筒8内部推进，如此往复运动，使物料在发酵罐主体4内上下循环翻动。高温灭菌结束后夹套7通入冷却水对罐内物料进行冷却。冷却至所需温度后，由接种分布管5向发酵罐内部进种子接种，接种完成后由通气口11通入无菌空气，控制罐压，根据空气流量计20调节流量数，可以设定排气阀19的排气压力使之达到设定压力后自动排气，温湿度计15用于显示罐内温湿度，通过调节夹套温度调整罐内温度。发酵结束后打开水环真空泵17，抽出罐内气体或/并向夹套7通入蒸汽对罐体加温干燥物料。真空冷却器18可将水环真空泵17抽出的气体进行冷却，并在汽水分离器21的作用下进一步将水、气分离。出料时，起动液压器13，打开有孔底层板10和发酵罐底部圆弧区域形成的罐底结构，使罐体内部的物料自动下料。

本实用新型能够实现蒸气灭菌，真空干燥，温湿度控制，自动出料等工序在同一个发酵罐内部一次完成，是一种多功能一体罐，

本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡是在本实用新型构思的精神和原则之内，本领域的专业人员能够做出的任何修改、等同替换和改进等均应包含在本实用新型的保护范围之内。