多菌种混合发酵装置及方法与流程

本发明涉及一种多菌种混合发酵装置及方法。

背景技术：

1、多菌种混合发酵前期需要进行大量的实验，验证各个菌种之间的协调性， 避免代谢产物之间相互产生不利的影响。通过不断大量地筛选最终确定几种生长繁殖既不会互相抑制，代谢产物又可以优势互补，使发酵终产物发酵完全可以达到营养丰富全面、 具有诸多保健作用的发酵培养物。

2、多菌种发酵主要应用于动物饲料、制酒等众多领域。

3、多菌种发酵与常规的发酵方式一致，均是在发酵罐内进行发酵，根据发酵顺序和温度，确定菌种的添加顺序和时间，通过发酵罐轴心的桨叶的旋转进行发酵液的混合。

4、我们在实际操作中发现，现有技术中的发酵罐，其使用的桨叶为刚性结构，其搅拌的高度是固定的，因此每个桨叶所能搅拌的面积也是固定的，这就使得，菌种与发酵液的混合均匀度不能得到有效的提高，其次当发酵液的液位高度较低时，会出现部分桨叶未浸泡至发酵液中的情况出现，而这部分处于空转状态，因此利用率也相对较低。

5、为此，我们设计了一种可以实现立体搅拌，让发酵液和菌种混合更加均匀的多菌种混合发酵装置及方法。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是提供一种可以实现立体搅拌，让发酵液和菌种混合更加均匀的多菌种混合发酵装置及方法。

2、为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：

3、一种多菌种混合发酵装置，包括罐体，罐体的上端设置有罐盖，下端设置有罐底，在所述罐盖的外侧安装有喂料管，在所述罐盖的轴心处穿插有一竖管，竖管与所述罐盖之间配合有直线轴承，竖管的轴心处穿插有一空心轴，竖管的内底部与所述空心轴之间转动配合且形成密封，空心轴的下端穿过所述竖管后延伸至罐体内，该端处安装有气浮搅拌装置，空心轴的上端安装有进出气装置，通过进出气装置向着所述气浮搅拌装置送气后，所述气浮搅拌装置在发酵液中的高度上浮升高，当所述进出气装置抽排掉所述气浮搅拌装置内的空气时，所述气浮搅拌装置在发酵液中的高度下降，所述竖管外壁的靠近顶部位置处安装有驱动电机，驱动电机与所述空心轴之间配合有传动单元；在所述罐底的底部设置有导出管，导出管的下端设置有阀门，所述气浮搅拌装置下降至最低位时，封堵所述导出管，在所述罐底的外侧设置有支架系统，在所述罐体的外侧设置有换热装置。

4、优选地，所述气浮搅拌装置包括壳体，所述壳体的底部设置有凹槽，在凹槽内转动配合有一安装座，安装座与所述凹槽之间配合有第二轴承和第二轴封，在所述安装座内固定安装有浮囊，所述浮囊的底部具有一个球形的密封面，在所述壳体的外侧环形分布有多个连接孔，通过连接孔可拆卸的连接端子，通过所述连接端子配合有气浮柱，所述壳体的上端对接所述空心轴，所述进出气装置输入的气体进入至壳体内，使得所述气浮柱膨胀后伸直，伸直后的气浮柱的末端接触所述罐体的内壁。

5、优选地，所述气浮柱具有气腔，所述气浮柱的壁厚向着远离所述连接端子的方向逐渐减薄，所述气浮柱具有配合所述连接端子的环形卡槽，所述连接端子与连接孔螺纹连接，连接端子具有环形卡板，所述环形卡板卡入至所述环形卡槽内，随着所述连接端子旋入至所述连接孔，所述气浮柱的端面被挤压于所述环形卡板和所述壳体之间，并在环形卡板和壳体之间形成密封。

6、优选地，所述气浮柱的内部，靠近所述连接端子的位置处内置有弹簧，在所述气浮柱内气体被抽排时，在所述弹簧的作用下，气浮柱靠近连接端子的位置处保持原状，而气浮柱的末端则缺气后收缩。

7、优选地，在所述气浮柱的外壁处均布有搅拌颗粒。

8、优选地，所述竖管的下端设置有管盖，所述空心轴穿过所述管盖，并与管盖间隙配合，间隙小于1mm，在所述竖管的内底部位置处安装有轴承和轴封，所述轴承转动支撑于所述空心轴和所述竖管之间，所述轴封密封在所述轴承的下方，且在所述空心轴和所述竖管之间形成密封。

9、优选地，所述进出气装置包括端头，所述端头安装于所述空心轴的上端，端头与空心轴之间配合有第一轴承和第一轴封，所述端头与所述竖管之间安装有连接支架，所述端头的上端安装有三通阀，三通阀的一个通路处安装有泄压阀，所述三通阀剩余的一个通路处安装有高压气管，通过高压气管连接气泵，在所述连接支架的外侧安装有侧支架，在所述罐盖的外侧处设置有下支架，在所述下支架上安装有导向轴，所述导向轴向上穿过所述侧支架，在所述导向轴上安装有第一弹簧，所述第一弹簧支撑于所述侧支架的底部。

10、优选地，所述支架系统包括c形支架，所述c支架的内侧焊接有一集液槽，所述阀门对应所述集液槽。

11、优选地，所述换热装置包括水箱，所述水箱贴合所述罐体的外壁安装，所述水箱的上端安装有进水管和排汽阀，在进水管的管口处安装有第一管盖，在所述水箱的内部安装有电热器。

12、一种多菌种混合发酵装置的发酵方法，包括以下步骤：

13、第一步：首先通过进出气装置对气浮搅拌装置内的空气进行抽排，使得气浮搅拌装置下降至罐底并对导出管进行封堵；

14、第二步：将液体原料注入至罐体内，通过换热装置对液体原料进行升温，升温至初步发酵所需的温度，再进行菌种的添加，根据发酵的温度来选择菌种添加的顺序，根据发酵温度由高到低添加，例如a菌种的添加温度为20℃，b菌种的添加温度为24℃，c菌种的添加温度为26℃，则添加顺序为c菌种、b菌种和a菌种，首先达到c菌种的发酵温度，初步发酵后降低发酵温度，再添加b菌种，初步发酵后降低发酵温度，再添加a菌种，以确保菌种的存活和活性；

15、第三步：菌种添加完成后，启动驱动电机，驱动电机带动空心轴回转，气浮搅拌装置对液体原料和菌种进行混合搅拌，搅拌5~10分钟后，降低驱动电机的转速，再通过进出气装置对气浮搅拌装置进行充气，使得气浮搅拌装置的高度升高，保持该高度，提高驱动电机的转速，搅拌5~10分钟，重复上述步骤，直至气浮搅拌装置悬浮至液体原料的顶部，此时通过进出气装置对气浮搅拌装置进行排气，排气的过程中保持驱动电机低速运行，转速控制在20~60转/分钟，随着持续的排气，气浮搅拌装置重新回落至罐底位置处，再降低发酵温度，添加下一种菌种，并重复上述搅拌方法，直至所有菌种添加完成。

16、本发明的有益效果是：

17、优点一，本装置采用了气浮搅拌装置，可以根据发酵液的液位来进行悬浮，避免出现空转现象，确保能有效的搅拌发酵液。

18、优点二，可以在搅拌的过程中，通过充放气的方式，改变气浮搅拌装置所处的高度，进而实现立体搅拌，让发酵液和菌种的混合更加的均匀。

19、优点三，气浮柱在充气之后，其能搅拌的面积增加，可以减少搅拌死角的出现。

20、优点四，在添加发酵液和菌种的时候，可以将气浮搅拌装置下降至罐底的底部，对导出管进行封堵，避免发酵液进入至导出管内，在添加发酵液完成之后，先进行气浮搅拌装置的旋转，确保发酵液和菌种初步混合之后，再上浮气浮搅拌装置的高度，确保菌种与发酵液的充分混合。

技术特征：

1.一种多菌种混合发酵装置，其特征在于：包括罐体（1），罐体（1）的上端设置有罐盖（2），下端设置有罐底（3），在所述罐盖（2）的外侧安装有喂料管（21），在所述罐盖（2）的轴心处穿插有一竖管（4），竖管（4）与所述罐盖（2）之间配合有直线轴承（232），竖管（4）的轴心处穿插有一空心轴（5），竖管（4）的内底部与所述空心轴（5）之间转动配合且形成密封，空心轴（5）的下端穿过所述竖管（4）后延伸至罐体（1）内，该端处安装有气浮搅拌装置（6），空心轴（5）的上端安装有进出气装置（7），通过进出气装置（7）向着所述气浮搅拌装置（6）送气后，所述气浮搅拌装置（6）在发酵液中的高度上浮升高，当所述进出气装置（7）抽排掉所述气浮搅拌装置（6）内的空气时，所述气浮搅拌装置（6）在发酵液中的高度下降，所述竖管（4）外壁的靠近顶部位置处安装有驱动电机（77），驱动电机（77）与所述空心轴（5）之间配合有传动单元（771）；在所述罐底（3）的底部设置有导出管（31），导出管（31）的下端设置有阀门（32），所述气浮搅拌装置（6）下降至最低位时，封堵所述导出管（31），在所述罐底（3）的外侧设置有支架系统（8），在所述罐体（1）的外侧设置有换热装置（9）。

2.根据权利要求1所述的多菌种混合发酵装置，其特征在于：所述气浮搅拌装置（6）包括壳体（61），所述壳体（61）的底部设置有凹槽（62），在凹槽（62）内转动配合有一安装座（63），安装座（63）与所述凹槽（62）之间配合有第二轴承（6661）和第二轴封（6662），在所述安装座（63）内固定安装有浮囊（64），所述浮囊（64）的底部具有一个球形的密封面（65），在所述壳体（61）的外侧环形分布有多个连接孔，通过连接孔可拆卸的连接端子（67），通过所述连接端子（67）配合有气浮柱（66），所述壳体（61）的上端对接所述空心轴（5），所述进出气装置（7）输入的气体进入至壳体（61）内，使得所述气浮柱（66）膨胀后伸直，伸直后的气浮柱（66）的末端接触所述罐体（1）的内壁。

3.根据权利要求1所述的多菌种混合发酵装置，其特征在于：所述气浮柱（66）具有气腔（661），所述气浮柱（66）的壁厚向着远离所述连接端子（61）的方向逐渐减薄，所述气浮柱（66）具有配合所述连接端子（67）的环形卡槽（662），所述连接端子（67）与连接孔螺纹连接，连接端子（67）具有环形卡板（671），所述环形卡板（671）卡入至所述环形卡槽（662）内，随着所述连接端子（67）旋入至所述连接孔，所述气浮柱（66）的端面被挤压于所述环形卡板（671）和所述壳体（61）之间，并在环形卡板（671）和壳体（61）之间形成密封。

4.根据权利要求3所述的多菌种混合发酵装置，其特征在于：所述气浮柱（66）的内部，靠近所述连接端子（67）的位置处内置有弹簧（663），在所述气浮柱（66）内气体被抽排时，在所述弹簧（663）的作用下，气浮柱（66）靠近连接端子（67）的位置处保持原状，而气浮柱（66）的末端则缺气后收缩。

5.根据权利要求3所述的多菌种混合发酵装置，其特征在于：在所述气浮柱（66）的外壁处均布有搅拌颗粒（664）。

6.根据权利要求1所述的多菌种混合发酵装置，其特征在于：所述竖管（4）的下端设置有管盖（41），所述空心轴（5）穿过所述管盖（41），并与管盖（41）间隙配合，间隙小于1mm，在所述竖管（4）的内底部位置处安装有轴承（42）和轴封（43），所述轴承（42）转动支撑于所述空心轴（5）和所述竖管（4）之间，所述轴封（43）密封在所述轴承（42）的下方，且在所述空心轴（5）和所述竖管（4）之间形成密封。

7.根据权利要求1所述的多菌种混合发酵装置，其特征在于：所述进出气装置（7）包括端头（71），所述端头（71）安装于所述空心轴（5）的上端，端头（71）与空心轴（5）之间配合有第一轴承和第一轴封，所述端头（71）与所述竖管（4）之间安装有连接支架（72），所述端头（71）的上端安装有三通阀（73），三通阀（73）的一个通路处安装有泄压阀（74），所述三通阀（73）剩余的一个通路处安装有高压气管（75），通过高压气管（75）连接气泵，在所述连接支架（72）的外侧安装有侧支架（76），在所述罐盖（2）的外侧处设置有下支架（221），在所述下支架（221）上安装有导向轴（222），所述导向轴（222）向上穿过所述侧支架（76），在所述导向轴（222）上安装有第一弹簧（223），所述第一弹簧（223）支撑于所述侧支架（76）的底部。

8.根据权利要求1所述的多菌种混合发酵装置，其特征在于：所述支架系统（8）包括c形支架（81），所述c支架（81）的内侧焊接有一集液槽（82），所述阀门（32）对应所述集液槽（82）。

9.根据权利要求1所述的多菌种混合发酵装置，其特征在于：所述换热装置（9）包括水箱（91），所述水箱（91）贴合所述罐体（1）的外壁安装，所述水箱（91）的上端安装有进水管（92）和排汽阀（93），在进水管（92）的管口处安装有第一管盖（94），在所述水箱（91）的内部安装有电热器（95）。

10.一种如权利要求1-9中任一项所述的多菌种混合发酵装置的发酵方法，其特征在于：包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种多菌种混合发酵装置及方法，包括罐体，罐体的上端设置有罐盖，下端设置有罐底，在所述罐盖的外侧安装有喂料管，在所述罐盖的轴心处穿插有一竖管，竖管与所述罐盖之间配合有直线轴承，竖管的轴心处穿插有一空心轴，竖管的内底部与所述空心轴之间转动配合且形成密封，空心轴的下端穿过所述竖管后延伸至罐体内，该端处安装有气浮搅拌装置，空心轴的上端安装有进出气装置，通过进出气装置向着所述气浮搅拌装置送气后，所述气浮搅拌装置在发酵液中的高度上浮升高；本设备可以实现立体搅拌，让发酵液和菌种混合更加均匀。

技术研发人员：乔晓琳,袁梅,魏祥圣,李鹏
受保护的技术使用者：山东爱福地生物股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15