一種自動化酒精發酵罐的制作方法

本發明涉及發酵罐技術領域，尤其涉及一種自動化酒精發酵罐。

背景技術：

每次添加營養鹽與活性酵母的時候都需要取下沉重的孔蓋才能完成，給操作人員帶來極大的不便，由于人孔蓋的打開，造成罐體內腔與外界的相通，使空氣中的細菌容易進入到發酵罐內，感染酵母，影響發酵效率，罐內的含有酒精成分的二氧化碳氣體會從人孔處溢流到大氣中，一方面造成產品的浪費，同時污染工作環境。

技術實現要素：

本發明旨在提供一種自動化酒精發酵罐，以解決上述提出問題。

本發明的實施例中提供了一種自動化酒精發酵罐，包括機架、發酵罐本體、溫度傳感器、上蓋、風機、壓力傳感器、攪拌裝置、乙醇檢測裝置、加熱管、乙醇承裝盒、電機和控制器，所述發酵罐本體通過螺栓固定在機架上，所述發酵罐本體的底部設有廢料出口，且肥料出口上設有控制閥，所述上蓋通過旋轉裝置安裝在發酵罐本體上，所述風機安裝在上蓋上，所述上蓋和發酵罐本體的接觸點上設有密封裝置，所述溫度傳感器和壓力傳感器安裝在發酵罐本體的內部側壁上，所述加熱管安裝在發酵罐本體的內部，所述電機安裝在機架上，所述攪拌裝置安裝在電機上，所述乙醇檢測裝置安裝在攪拌裝置上，所述乙醇承裝盒通過掛鉤放置在機架上，且乙醇承裝盒通過管道與發酵罐本體連接，所述管道上設有電磁控制閥，所述機架的桌腿底部設有減震裝置，所述控制器安裝在機架上；所述的乙醇檢測裝置為旁熱式結構，包括：由外表面自帶有2個平行且分立的環形金電極的氧化鋁陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿過陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成，每個金電極上連接有兩根鉑絲引腳；上述的敏感材料為靜電紡絲法制備的sno2復合納米纖維，該復合納米纖維中包括sno2多孔空心球、zno納米線，并且，該sno2多孔空心球摻雜有wo3。

本發明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

1.該自動化酒精發酵罐，安裝有密封裝置使其在打開上蓋的時候，不會輕易的使空氣中的細菌進入到發酵罐內，感染酵母，影響發酵效率，在攪拌軸的底部設有凸起的圓盤，可通過攪拌軸帶動圓盤轉動，使其快速的排出殘渣，不會存在一些衛生的死角，保證乙醇生產有著良好的衛生環境，控制器電性輸入連接攪拌軸和加熱管，壓力傳感器和乙醇檢測裝置電性輸入連接控制器，使其操作更加的簡單方便，實現了自動化操作；

2.該自動化酒精發酵罐，安裝有乙醇檢測裝置，該乙醇檢測裝置中的敏感材料為sno2復合納米纖維，具有靈敏性高、響應迅速的優點。

本發明附加的方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發明。

附圖說明

利用附圖對本發明作進一步說明，但附圖中的實施例不構成對本發明的任何限制，對于本領域的普通技術人員，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據以下附圖獲得其它的附圖。

圖1是本發明發酵罐的結構示意圖；

其中，1、機架，2、廢料出口，3、發酵罐本體，4、溫度傳感器，5、旋轉裝置，6、上蓋，7、風機，8、密封裝置，9、壓力傳感器，10、攪拌裝置，11、乙醇檢測裝置，12、加熱管，13、管道，14、乙醇承裝盒，15、電機，16、控制器，17、減震裝置。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

本發明的技術方案涉及一種自動化酒精發酵罐，參照圖1，該酒精發酵罐包括機架1、發酵罐本體3、溫度傳感器4、上蓋6、風機7、壓力傳感器9、攪拌裝置10、乙醇檢測裝置11、加熱管12、乙醇承裝盒14、電機15和控制器16，發酵罐本體3通過螺栓固定在機架1上，發酵罐本體3的底部設有廢料出口2，且肥料出口2上設有控制閥，上蓋6通過旋轉裝置5安裝在發酵罐本體3上，風機7安裝在上蓋6上，用于快速的給發酵罐本體3中降溫，所述上蓋6和發酵罐本體3的接觸點上設有密封裝置8，溫度傳感器4和壓力傳感器9安裝在發酵罐本體3的內部側壁上，用于檢測發酵罐本體3的內部溫度和壓力，保證生產的安全，加熱管12安裝在發酵罐本體3的內部，電機15安裝在機架1上，攪拌裝置10安裝在電機15上，乙醇檢測裝置11安裝在攪拌裝置10上，乙醇承裝盒14通過掛鉤放置在機架1上，且乙醇承裝盒14通過管道13與發酵罐本體3連接，管道13上設有電磁控制閥，機架1的桌腿底部設有減震裝置17，控制器16安裝在機架1上，控制器16上設有液晶控制屏，攪拌裝置10的底部設有凸起的圓盤，便于將廢料的徹底的從發酵罐本體3中排出，管道13上設有過濾裝置，機架1的桌腿上設有升降裝置，便與向發酵罐本體3中加入原料。

工作原理：使用時，先打開上蓋6，掀開密封裝置8的一角，向其加入相應的原料，并將密封裝置8密封好，在蓋上上蓋6，通過控制器16啟動電機15，并啟動加熱裝管12，通過溫度傳感器4傳出來的數據進行控制加熱管12的功率，使其穩定在相應的溫度，當乙醇檢測裝置11檢測到發酵罐本體3中不再生成乙醇時候，通過控制器16打開管道13上的電磁閥，將乙醇排放到乙醇承裝盒14中，最后打開廢料出口上2的控制閥，通過凸起的圓盤將廢料從發酵罐本體3中排出。

本發明技術方案中，所述的乙醇檢測裝置11為旁熱式結構，包括：由外表面自帶有2個平行且分立的環形金電極的氧化鋁陶瓷管、涂覆在陶瓷管表面的敏感材料、穿過陶瓷管的鎳鉻合金加熱線圈組成，每個金電極上連接有兩根鉑絲引腳；上述的敏感材料為靜電紡絲法制備的sno2復合納米纖維，該復合納米纖維中包括sno2多孔空心球、zno納米線，并且，該sno2多孔空心球摻雜有wo3，其中，wo3與sno2質量比為1:67。

靜電紡絲是一種實際應用的、制備一維納米材料的方法，其是一種制備納米材料的簡便方法，在傳感器領域，由電紡絲技術制備的敏感材料，具有大的比表面積而且纖維具備微孔結構，這些特征都有利于其作為敏感材料對于氣體的響應。而涉及到sno2基氣體傳感器，目前，采用靜電紡絲法制備sno2復合納米纖維作為敏感材料的技術方案不多；本發明的技術方案中，采用靜電紡絲技術，將sno2多孔空心球、zno納米線混合制備了一種sno2復合納米纖維，將該復合納米纖維作為傳感器的敏感材料，使得傳感器具有靈敏性高、響應迅速的優點。

所述sno2復合納米纖維是這樣制備的：將上述的sno2多孔空心球、zno納米線按比例混合后，加入到聚乙烯醇溶液中，得到紡絲溶液，進行靜電紡絲，得到復合纖維膜，將其煅燒去除聚乙烯醇后，得到復合納米纖維。

優選地，上述紡絲溶液中，聚乙烯醇質量百分比為9wt.％。

優選地，上述復合納米纖維中，sno2多孔空心球、zno納米線的質量比為5:1。

所述敏感材料中，該sno2多孔空心球是以碳膠球為模板制備的，該sno2多孔空心球的粒徑為300nm，其是由大量納米顆粒構成的多孔殼層結構。

sno2納米材料具有獨特的電學、光學性能，在太陽能電池、傳感器、鋰電池、催化劑及透明導電電極等領域具有廣泛應用；并且其是一種最早被開發的金屬氧化物氣體敏感材料，sno2因具有成本低、穩定性好、靈敏度高等優點而受到關注，隨著納米技術的發展，對各種納米結構的sno2材料研究增多。

本發明技術方案中，利用水熱法制備的碳膠球具有親水性，表面具有-oh和c-o功能團，這些功能團的存在使金屬離子很容易與碳膠球結合，形成金屬的氫氧化物并分布其表面，然后，經過高溫煅燒，碳膠球中的碳原子被氧化以二氧化碳的形式釋放，從而形成金屬氧化物空心球，即sno2多孔空心球，其多孔殼層結構有利于對氣體的吸附，增加了敏感材料的靈敏度。此外，該sno2多孔空心球摻雜有wo3，目前對各種納米結構的sno2材料研究增多，對該材料的研究主要是通過各種手段提高傳感器性能方面，摻雜的金屬或金屬氧化物主要有zn、pt、cuo、zno等，而摻雜wo3的技術方案不多；本發明中，通過摻雜，制備了wo3摻雜的sno2多孔空心球，該摻雜的wo3與zno納米線協同作用，對傳感器的靈敏度和響應時間起到積極作用。

所述敏感材料中，該zno納米線長度為600nm，直徑為50nm。

zno納米材料是一種半導體金屬氧化物材料，其在傳感器、太陽能電池、鋰電池、催化等領域都有著實際應用，本發明方案中，采用靜電紡絲法將上述的sno2多孔空心球和zno納米線結合制備復合納米纖維，由于一維納米結構，該zno納米線對分立的sno2多孔空心球能夠起到連接作用，從而形成一種載流子的導電通路，同時由于zno與sno2同樣都是n型寬禁帶半導體材料，兩者禁帶寬度相近，大大提高了復合納米纖維的電導率，使得傳感器的響應時間減小。

本發明還涉及所述sno2復合納米纖維的制備步驟：

步驟1，取葡萄糖9g、去離子水50ml，混合均勻，然后將混合溶液倒入水熱釜中，在180℃恒溫干燥箱中加熱8h，然后冷卻至室溫；然后用酒精和去離子水離心分離、洗滌，洗滌三遍，得到碳膠球，將其干燥后備用；

步驟2，取60ml乙醇與8ml水混合，向其中加入3.8mmol氯化錫和鎢酸，攪拌均勻，形成溶液a；

向溶液a中加入35mmol尿素，攪拌均勻形成溶液b；

向溶液b中加入32mmol碳膠球，超聲分散2h，然后靜置30h后離心分離，洗滌，在80℃干燥12h；

將干燥后的產物在580℃下干燥2h，得到wo3摻雜sno2多孔空心球；

將聚乙烯醇0.8g、蒸餾水10g混合裝入錐形瓶中，在保溫90℃下不斷攪拌，使之完全溶解，自然冷卻至室溫；

然后加入zno納米線和上述得到的wo3摻雜sno2多孔空心球，繼續攪拌6h，得到紡絲溶液；

步驟3，將上述紡絲溶液靜電紡絲，靜電紡絲時所加電壓為18kv，噴絲頭與接收板之間距離為17.5cm，得到wo3摻雜sno2多孔空心球/zno納米線/聚乙烯醇復合纖維膜；

步驟4，將上述復合纖維膜在700℃下退火處理5h，以去除高分子聚乙烯醇，得到sno2復合納米纖維。

然后，將上述sno2復合納米纖維配置成漿料后，涂覆在陶瓷管表面，制備電極后，即得本發明中所述的乙醇檢測裝置。

通過改變流過加熱線圈的電流來調控傳感器的工作溫度，通過測量傳感器處于不同氣體中時兩個金電極之間的電阻值可以獲得傳感器的靈敏度。傳感器對于乙醇氣體的靈敏度s定義為：s＝rg/ra，其中rg和ra分別為傳感器在乙醇氣體和空氣中時兩金電極間的電阻值，發現，本實施例中該傳感器的靈敏度為13.5。

以上所述僅為本發明的較佳方式，并不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。