散气搅拌一体装置的制作方法

1.本实用新型涉及发酵工业技术领域，具体涉及一种用于好氧固态发酵散气搅拌一体装置。


背景技术：

2.目前，固态发酵工业化设备的开发工作呈现出如火如荼的发展态势，在实践生产中已经应用了多种的大型化、机械化、自动化的发酵设备，能不断提升我国的生物发酵技术水平。在实践的应用过程中，有效解决传质和传热的问题则是设计和制造研发固态发酵的反应器产品中应该重视的问题，只有这样才能实现产品的质量过硬，性能符合使用要求，解决当前的工业化发展的需要。当前，在我国制造业技术不断发展的背景下，随着固态发酵理论的不断深入，通过广大科研工作者的努力，大批的先进的固态发酵工业化设备将会出现在社会生产中，这样才能进一步有效提升我国的发酵工业的发展速度。
3.目前的工业化好氧固态发酵工艺，都在为实现固态发酵物的固相、液相和气相的均匀分布、空气供给充足方面进行不断的探索和努力，但现有的解决方案如内部通风发酵，蛟龙翻转发酵等，不仅设备能耗大，设备投资高，且实际工业生产效果并不理想，且并没有在一个固态好氧发酵过程中同时解决搅拌和供气的问题。
4.中国专利“一种生物肥发酵补气输液搅拌装置”(公开号cn201611232544.6)公开了一种发酵搅拌装置，包括机架、搅拌罐、搅拌杆和搅拌桨和电机，其在搅拌罐上设有单向进气阀和出气阀，用于在生物发酵搅拌过程中提供气体；该专利通过单向阀设置了被压和进排气路径，以提高空气与物料接触，但是由于搅拌罐中空间各处的气流不一致，所以空气与物料接触不均匀。


技术实现要素：

5.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种结构简单并适用于好氧固态发酵的散气搅拌一体装置，能够对好氧固态发酵细菌提供充足的空气，又能将固态发酵物进行均匀搅拌，解决了由于物料长时间堆积，水分下沉，发酵物上下水分不均，最终导致发酵产品品质偏差较大的问题。
6.本实用新型所述的一种散气搅拌一体装置，包括驱动装置、空心旋转主轴、散气搅拌管、侧板轴架；所述空心旋转主轴支承在侧板轴架上，空心旋转主轴一端通过传动机构与驱动装置连接；散气搅拌管安装在空心旋转主轴上并与其连通，散气搅拌管上设有排气孔。
7.空心旋转主轴由驱动装置带动旋转，随着空心旋转主轴再带动散气搅拌管的旋转，散气搅拌管的作用，一是起搅拌作用，一是通过外界空气经空心旋转主轴、散气搅拌管路径，最后由排气孔排出，进入固态发酵物中，通过散气搅拌结合的方式，可使好氧固态发酵物料各个部分物质分散均匀，且保证供气充足并均匀分散。
8.进一步的，在散气搅拌管外缘设有突出的减阻带；所述减阻带可以是沿散气搅拌管轴向延伸成刀片状，当然也可以是其他可以将物料“劈开”的形状。就种设计是因为在整
个物料传送和散气搅拌过程在，散气管或者搅拌管都是圆柱形的，直接接触物料面较大，本身具有阻碍物料通过的阻力，加上物料比较粘，导致传送阻力过大，输送物料不通畅。所以在跟物料有接触的部分就需要有一个将物料劈开的设计把物料分开，减少阻力。
9.进一步的，所述散气搅拌管包括但不限于刮刀式，螺旋桨式，耙式。散气搅拌管的形态结构及大小不受限，但其功能均为能够同时满足散气和搅拌的作用。散气搅拌管上的散气孔为单排或多排，根据其好氧固态发酵的氧气需求进行按需设定。
10.进一步的，空心旋转主轴通过旋转气接头与外界的空气管道连接。空气管道连接无菌空气供应设备，并且供气设备配有开关控制，能够实现间歇供气和连续供气两种供气方式，也可对风压的大小，温度进行设定，可用于工业化好氧固态发酵供气最优方案的调整。
11.进一步的，所述散气搅拌管、空心旋转主轴表面设有防粘层。散气搅拌一体机与物料接触部分做设备表面防粘黏处理，包含但不只限于“特氟龙处理”，固态好氧发酵过程中，由于物料本身或者微生物作用会产生的粘性物质；设备与物料接触部分做防粘黏处理后，能有效避免物料与设备粘黏的可能，减少搅拌阻力，使物料能够更为顺畅的通过，同时又提高了设备的耐腐蚀性，更方便于设备清洗。
12.进一步的，所述散气搅拌管通过安装支架固定在空心旋转主轴上。为了防止物料泄漏，在侧板轴架与空心旋转主轴连接处设有密封圈。
13.本实用新型在搅拌物料的同时可以给物料均匀输入空气，既能保证好氧固态发酵在整个发酵过程中其内部的“固相”、“气相”和“液相”始终保持均匀的状态，同时也能保证好氧微生物的氧气需求，提高发酵产品最终品质。所述散气搅拌一体装置，驱动设备、旋转气接头、空心旋转主轴、散气搅拌管以及供气管等部件，都可进行拆卸、维修、更换和清洗等操作。
附图说明
14.图1为本实用新型散气搅拌一体装置的结构示意图。
15.图2为本实用新型散气搅拌一体装置中散气搅拌管及减阻带示意图。
16.图3为本实用新型刮刀式散气搅拌一体装置，
17.图4为本实用新型耙式散气搅拌一体装置。
18.图5为对比实施例的采样示意图。
19.图6为对比实施例的使用本实用新型b组处的粗蛋白增加量高于未使用本实用新型的a组的粗蛋白增加量的对比图。
20.图7为对比实施例的使用本实用新型b组处的细菌数略高于普通挡板a处的细菌数的对比图。
21.图8为对比实施例的使用本实用新型b组处的发酵物水分低于普通挡板a处的发酵物水分的对比图。
22.图9为水分差值对比图，可见对比实施例的使用本实用新型b组处的表面发酵物水分和底部发酵物水分相差较小，而未使用本实用新型a组处的表面发酵物水分和底部发酵物水分相差较大。
具体实施方式
23.以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
24.如图1所示，本实用新型散气搅拌一体装置包括：
25.驱动装置1：其用于带动空心旋转主轴3，从而带动散气搅拌管4，实现搅拌的目的。驱动装置由电机、减速机、传动机构组成，电机可根据工艺需要选择是否需要变频器。
26.旋转气接头2：其用于将空气管道7与空心旋转主轴3紧密进行连接，使外部有效进入空心旋转主轴3，然后从散气搅拌管4排放到固态发酵物中；所述的供气管的空气，是由外部空气供给设备进行供应的如：空压机、鼓风机等供气设备，要保证一定的风压，才能保证散气搅拌管的空气补给量，供气设备使用变频设备，可以根据工艺需求进行供气量的调节，最终达到最优发酵供气条件。
27.空心旋转主轴3：其用于带动散气搅拌管4旋转搅拌，并将其中空气通过散气搅拌管4排出。
28.散气搅拌管4：其随着空心旋转主轴3的旋转，对固态发酵物进行搅拌，搅拌同时，进入空心旋转主轴3的空气会通过散气搅拌管4上的单排或多排气孔进入固态发酵物中，保证固态发酵细菌对空气的需求。图3和图4为本实用新型散气搅拌一体装置的两种搅拌形式，即刮刀式及耙式。
29.侧板轴架5：其用于支承空心旋转主轴3，且在与主轴连接处有密封圈，防止物料从缝隙中漏出。
30.减阻带6(如图2所示)：其位于散气搅拌管4外缘的一条突出带，散气搅拌管4对固态发酵进行搅拌时，当其接触物料时，减阻带6会先将物料分开，减少搅拌阻力的作用，不设置减阻带将极大可能出现发酵物无法通过传送装置上的散气装置；从而保证发酵产品品质。
31.供气管7：其用于散气搅拌一体装置供气的管道。
32.表面防粘黏处理：其用于防止设备于物料粘连，减低搅拌阻力，不进行表面防粘黏处理将同样极大可能出现发酵物无法穿过传送装置上的散气装置；因发酵过程中菌种产生的大量粘性物质，如多聚谷氨酸等，使物料粘稠性增加，对大规模工业化发酵生产造成了较大的阻碍，减阻带与防粘黏处理是是否可用传送设备进行物料大规模传送生产的关键之一，否则一切供气与搅拌装置的设置效果将大大折扣。
33.本实用新型的散气搅拌一体装置能在好氧固态发酵的整个过程中保证发酵体系内部各个组分的均一性，并能将空气均匀分散的供给于好氧发酵细菌，从而直接的保证了发酵物体系内产品品质的均一性，发酵产品无偏差，进而发酵成绩提高。为了验证效果，本实用新型进行了相关实验。
34.实施例：
35.该实施例将本实用新型的散气搅拌一体装置，应用于现有的固态发酵盘之中进行豆粕好氧发酵，分别对使用本实用新型的发酵和未使用本实用新型的发酵进行发酵最终成绩对比。
36.如图5，为了本次实验，所选用的固态发酵设备为固态发酵盘进行对比实验，本次实验一共准备两个长宽高均相同的发酵盘，一个是不使用本实用新型进行发酵的a组，一个是使用本实用新型进行发酵的b组，将最终的发酵产品进行数据对比。
37.为了该实验，使用粗蛋白含量为48％大豆粕作为本次实验发酵原料，共用大豆粕量为200kg，为了保证豆粕能达到细菌作用的环境，需要对豆粕进行加水水分40～50％水平，然后为了保证发酵过程不收杂菌的影响，对加水后的豆粕原料进行75～95℃维持15～30min的蒸煮杀菌处理，经冷却后接种用于该发酵的细菌。植菌数为固态发酵物的8
±
1％质量比，确保初始菌数为1*10^6cfu/ml～1*10^7cfu/ml，将接种后的豆粕安重量分别分装在a组合b组的发酵盘中进行发酵。
38.发酵过程每4小时分别两组发酵盘进行取样，由此测量各样品的活菌数cfu/g、发酵物内水分含量％及粗蛋白％变化，其中未使用本实用新型发酵盘取样采用分层多点取样混合的方式，使得分析结果能充分代表其整体发酵品质。
39.如图6所示，可确认与未使用本实用新型相比，使用本实用新型散气搅拌一体装置b组的粗蛋白增加量高于未使用本实用新型a组粗蛋白增加量。
40.如图7所示，确认与未使用本实用新型相比，使用本实用新型散气搅拌一体装置b组细菌数高于未使用本实用新型a组的细菌数。
41.如图8所示，可确认与未使用本实用新型相比，使用本实用新型散气搅拌一体装置b组的发酵结束时水分低于未使用本实用新型a组发酵技术时水分。
42.如图9所示，可确认与未使用本实用新型相比，使用本实用新型散气搅拌一体装置b组的发酵结束时发酵盘中表面发酵物的水分与底部发酵物水分几乎相同，而未使用本实用新型的a组的发酵盘中表面发酵物的水分与底部发酵物水分相差较大，说明本实用新型能保证固态发酵时发酵物内部各个物质组分始终保持均匀分散的状态。
43.综合结果对比，可得知本实用新型散气搅拌一体装置在好氧固态发酵中，不但能起到对发酵物料进行搅拌的作用，还能均匀并分散的向发酵体系内供给充足的空气，解决好氧固体发酵因固相、液相和气相在固态发酵时分散不均而发生最终发酵产品品质不良的问题。
44.以上对本实用新型的实施案例进行说明，但本实用新型并不限定与上述特定的实施例。即，本实用新型所属技术领域的技术人员在不脱离所附的权利要求书的思想范畴的情况下能够进行关于本实用新型的多种变更修改，并且应当认为这种所有适当的变更及修改的等同物也属于本实用新型的范围内。