液體菌劑發酵罐及液體菌劑發酵系統的制作方法

本實用新型涉及發酵設備技術領域，尤其是涉及一種液體菌劑發酵罐及液體菌劑發酵系統。

背景技術：

目前，人類的工業活動造成了環境的破壞，生物賴以生存的水體、土壤、空氣等環境要素都受到了不同程度的污染。隨著人類對該問題認識的不斷深入，環境保護和環境治理成為研究和關注的熱點。環保領域是菌劑應用的一個新興領域。與傳統的物理和化學修復技術和方法相比，微生物修復具有很多獨特的優勢。

液體菌劑與固體菌劑相比具有接種方便快捷，菌齡一致性好，生長速度快以及培植成本低廉的優勢。用于環境保護的液體菌劑在工廠化以及規模化生產當中逐步取得廣泛的使用，但目前工廠中液體發酵罐大都采用局部固定位置調控發酵罐內的相關狀態，例如，僅在罐底或罐壁設置加熱或冷卻裝置，而溫度作為影響微生物的生命活動的主要因素之一，對微生物的生長起到至關重要的作用，如果溫度過高，生物活性物質發生變性，細胞功能下降，甚至死亡，溫度過低，則會影響生長活性，所以局部固定位置的熱源或冷源會對鄰近菌種造成傷害，導致菌種生長受到不利影響；或者僅在罐蓋處設置pH調節孔或進氣孔，當加入酸堿調節劑或通入空氣時，上半部分的菌種短時間內呈調節過度的狀態，而下半部分的菌種短時間內未受到調節，則也會導致菌種的生長受到不利影響，進而導致液體菌劑發酵率低，間接增加了發酵成本。

因此，開發一種能夠均勻同步地調控發酵罐內溫度、pH及溶氧量的液體菌劑發酵罐日益成為研究的熱點。

有鑒于此，特提出本實用新型。

技術實現要素：

本實用新型的第一個目的在于提供一種液體菌劑發酵罐，以緩解了現有技術中存在的以局部固定位置調控發酵罐內的條件，導致條件變化不均勻同步的技術問題。

本實用新型的第二個目的在于提供一種液體菌劑發酵系統。

本實用新型提供的一種液體菌劑發酵罐，所述液體菌劑發酵罐包括：

所述罐體中部設有攪拌裝置，所述攪拌裝置包括：

旋轉部，與動力源連接，驅動所述罐體內部的攪拌部運動；

攪拌部，在所述旋轉部的驅動下攪拌所述罐體內部的液體菌劑使之混合均勻；

調節機構，用于調節所述液體菌劑的溫度、pH及溶氧量；

所述調節機構設于所述攪拌部內部；

所述調節機構包括pH調節管及溶氧量調節管。

進一步地，所述旋轉部為旋轉軸，所述旋轉軸上端伸出所述罐體，與設于所述罐蓋上的電機的輸出端相連。

進一步地，所述攪拌部由至少四根內部中空的弧形桿體組成，所述弧形桿體的下端與所述旋轉部的下端連接，所述弧形桿體的上端與所述旋轉部的上端連接并伸出所述罐體，所述弧形桿體均勻環繞分布于所述旋轉部外周。

進一步地，所述弧形桿體包括相對設置的第一弧形桿體和第二弧形桿體，所述第一弧形桿體的下端和所述第二弧形桿體的下端相連通；所述第一弧形桿體的上端為冷源進口，所述第二弧形桿體的上端為冷源出口，所述冷源進口上設有冷源控制閥門；所述第一弧形桿體和所述第二弧形桿體外周設有用于加熱的電熱片。

進一步地，所述弧形桿體還包括第三弧形桿體，所述pH調節管設于所述第三弧形桿體內部；所述第三弧形桿體上設有pH調節劑出口，所述pH調節管的一端與所述pH調節劑出口相連接，另一端沿所述第三弧形桿體伸出所述罐體與濾液泵相連。

進一步地，所述弧形桿體還包括與所述第三弧形桿體相對設置的第四弧形桿體，所述溶氧量調節管設于所述第四弧形桿體內部；所述第四弧形桿體上設有出氣口，所述溶氧量調節管的一端與所述出氣口相連接，另一端沿所述第四弧形桿體伸出所述罐體并設有進氣閥門，所述進氣閥門上設有空氣過濾器。

進一步地，所述第一弧形桿體與所述第二弧形桿體位于第一平面，所述第三弧形桿體與所述第四弧形桿體位于第二平面，所述第一平面與所述第二平面相垂直。

進一步地，所述罐體的內壁設有用于實時采集所述液體菌劑發酵罐內容物狀態的傳感器單元。

進一步地，所述冷源控制閥門，所述濾液泵和所述進氣閥門均與電動執行機構相連，所述傳感器單元和所述電動機構均與PLC控制器相連。

另外，本實用新型還提供了一種液體菌劑發酵系統，包括上述的液體菌劑發酵罐。

本實用新型提供的液體菌劑發酵罐，包括設有調節機構的攪拌裝置，用于調節罐體內部液體菌劑的溫度、pH及溶氧量，在攪拌部轉動，攪拌液體菌劑的同時，輸入冷源、熱源、加入pH調節劑或通入空氣，能夠保證均勻同步地調控發酵罐內溫度、pH及溶氧量，避免了在局部固定位置進行調控時，對鄰近菌種造成的不良影響，從而提高了液體菌劑的生產質量。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本實用新型的一些實施方式，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本實用新型實施例1提供的液體菌劑發酵罐的整體示意圖；

圖2為本實用新型實施例1提供的液體菌劑發酵罐的向視圖A－A；

圖3為表示圖2的A－A剖視圖；

圖4為本實用新型實施例1提供的液體菌劑發酵罐的向視圖B－B；

圖5為表示圖4的B－B剖視圖；

圖6為本實用新型實施例1提供的液體菌劑發酵罐的控制原理示意圖。

圖標：1－罐體；2－罐蓋；21－進料口；22－壓力表；23－排氣口；3－旋轉軸；41－第一弧形桿體；411－冷源進口；412－冷源控制閥門；42－第二弧形桿體；421－冷源出口；43－第三弧形桿體；431－pH調節劑出口；44－第四弧形桿體；441－出氣口；442－進氣閥門；5－電機；6－pH調節管；7－溶氧量調節管；8－傳感器單元；10－電熱片；11－視鏡；12－出種口。

具體實施方式

下面將結合附圖對本實用新型的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，術語“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內”、“外”等指示的方位或位置關系為基于附圖所示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本實用新型和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本實用新型的限制。此外，術語“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。

在本實用新型的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語“安裝”、“相連”、“連接”應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對于本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本實用新型中的具體含義。

液體菌劑在工廠化以及規模化生產當中逐步取得廣泛的使用，但目前工廠中液體發酵罐大都采用局部固定位置調控發酵罐內的相關條件，對調控發生部位的鄰近菌種造成不良影響，進而導致液體菌劑發酵率低。為了能夠均勻同步地調控發酵罐內的各項條件，避免局部固定位置進行調控對鄰近菌種造成不良影響，本實用新型提供了一種液體菌劑發酵罐，該液體菌劑發酵罐包括：

罐體1和罐蓋2；

罐體1中部設有攪拌裝置，攪拌裝置包括：

旋轉部，與動力源連接，驅動罐體1內部的攪拌部運動；

攪拌部，在旋轉部的驅動下攪拌罐體1內部的液體菌劑使之混合均勻；

調節機構，用于調節液體菌劑的溫度、pH及溶氧量；

調節機構設于攪拌部內部；

調節機構包括pH調節管6及溶氧量調節管7。

在攪拌部轉動，攪拌液體菌劑的同時，輸入冷源、熱源、加入pH調節劑或通入空氣，能夠保證均勻同步地調控發酵罐內溫度、pH及溶氧量，避免了在局部固定位置進行調控時，對鄰近菌種造成的不良影響，從而提高了液體菌劑的生產質量。

其中，冷源可以是冷水或者冷氣。

在本實用新型中，罐蓋2上還設有進料口21，壓力表22和排氣口23。罐體1上還設有視鏡11，罐體1下部設有出種口12。

在本實用新型中，旋轉部為旋轉軸3，旋轉軸3上端伸出罐體1，與設于罐蓋2上的電機5的輸出端相連。

在本實用新型中，攪拌部由至少四根內部中空的弧形桿體組成，弧形桿體的下端與旋轉部的下端連接，弧形桿體的上端與旋轉部的上端連接并伸出罐體1，弧形桿體均勻環繞分布于旋轉部外周。

其中，弧形桿體的數量例如可以為，但不限于四根，五根，六根，七根或八根。

在一個優選的實施方式中，攪拌部由四根弧形桿體組成。

在本實用新型中，弧形桿體包括相對設置的第一弧形桿體41和第二弧形桿體42，第一弧形桿體41的下端和第二弧形桿體42的下端相連通，用于冷源的輸送；第一弧形桿體41的上端為冷源進口411，第二弧形桿體42的上端為冷源出口421，冷源進口411上設有冷源控制閥門412；第一弧形桿體41和第二弧形桿體42上還設有用于加熱的電熱片10。

電熱片10設于第一弧形桿體41和第二弧形桿體42上，可以隨著攪拌部的轉動，均勻地為發酵罐的內容物加熱，避免局部加熱對鄰近的菌種造成不良影響，同時，電熱片10設于輸送冷源的第一弧形桿體41和第二弧形桿體42上，使熱源產生裝置與冷源產生裝置直接接觸，可以達到快速降溫或快速升溫的目的。

第一弧形桿體41和第二弧形桿體42的下端相連通，使冷源能夠從冷源進口411進入，通過第一弧形桿體41進入第二弧形桿體42，并通過冷源出口421排出。保證了冷源與發酵罐內容物的接觸面積，能夠實現快速降溫。

在本實用新型中，弧形桿體還包括第三弧形桿體43，pH調節管6設于第三弧形桿體43內部；第三弧形桿體43上設有pH調節劑出口431，pH調節管6的一端與pH調節劑出口431相連接，另一端沿第三弧形桿體43伸出罐體1與濾液泵相連。

pH調節劑通過pH調節劑出口431進入液體菌劑發酵罐中，可以隨著攪拌部的轉動，均勻地加入發酵罐的內容物中，避免局部加入pH調節劑對鄰近的菌種造成偏酸或偏堿的不良影響。

在一個優選的實施方式中，pH調節劑出口431設于第三弧形桿體43背向攪拌方向的一側，避免攪拌過程中發酵罐內容物進入pH調節劑出口431中。

在本實用新型中，pH調節劑為生理酸性物質如硫酸銨，和生理堿性物質如氨水來控制，不僅調節了pH，還補充了氮源。當pH和氮含量低時，補充氨水；pH較高和氮含量低時，補充硫酸銨，進入一般采用少量間歇或少量自動流加。在pH調節劑進入pH調節管6前，通過濾液泵過濾，避免將pH調節劑中的雜菌帶入液體菌劑發酵罐中而引起污染。

在本實用新型中，弧形桿體還包括與第三弧形桿體43相對設置的第四弧形桿體44，溶氧量調節管7設于第四弧形桿體44內部；第四弧形桿體44上設有出氣口441，溶氧量調節管7的一端與出氣口441相連接，另一端沿第四弧形桿體44伸出罐體1并設有進氣閥門442，進氣閥門442上設有空氣過濾器。

壓縮空氣通過出氣口441進入液體菌劑發酵罐中，可以隨著攪拌部的轉動，均勻地加入發酵罐的內容物中，避免局部通入壓縮空氣過量而對鄰近的菌種造成不良影響。

在壓縮空氣進入溶氧量調節管7前，通過空氣過濾器過濾，避免將壓縮空氣中的雜菌帶入液體菌劑發酵罐中而引起污染。

在一個優選的實施方式中，出氣口441設于第四弧形桿體44背向攪拌方向的一側，避免攪拌過程中發酵罐內容物進入出氣口441中。

在本實用新型中，第一弧形桿體41與第二弧形桿體42位于第一平面，第三弧形桿體43與第四弧形桿體44位于第二平面，第一平面與第二平面相垂直。

在本實用新型中，罐體1的內壁設有用于實時采集液體菌劑發酵罐內容物狀態的傳感器單元8。

在本實用新型中，傳感器單元8包括溫度傳感器，pH傳感器和溶氧量傳感器。

溫度傳感器用于實時監測液體菌劑發酵罐內的溫度，pH傳感器用于實時監測液體菌劑發酵罐內的pH值，溶氧量傳感器用于實時監測液體菌劑發酵罐內的溶氧量。溫度、pH值、溶氧等的優化控制，依據不同的發酵而有所不同。同時，微生物在生長的不同階段、生產目的代謝產物的不同時期，對環境條件可能會有不同的要求。因此，應該在液體菌劑發酵罐內，使溫度、pH值、溶氧等不斷變換，始終為其提供最佳的環境條件，以提高目的產物的得率。

在本實用新型中，冷源控制閥門412，濾液泵和進氣閥門442均與電動執行機構相連，傳感器單元8和電動機構均與PLC控制器相連。

另外，本實用新型還提供了一種液體菌劑發酵系統，包括上述的液體菌劑發酵罐。

實施例1

如圖1所示，本實施例提供了一種液體菌劑發酵罐，包括：

罐體1和罐蓋2；

罐體1中部設有攪拌裝置，攪拌裝置包括：

與動力源連接，驅動罐體1內部的攪拌部運動的旋轉軸3；

套設于旋轉軸3上的用于攪拌罐體1內部的液體菌劑使之混合均勻攪拌部；

設于攪拌部的用于調節液體菌劑的溫度、pH及溶氧量的調節機構。

在本實施例中，罐蓋2上還設有進料口21，壓力表22和排氣口23。罐體1上還設有視鏡11，罐體1下部設有出種口12。

在本實施例中，旋轉軸3上端伸出罐體1，與設于罐蓋2上的電機5的輸出端相連。

在本實施例中，攪拌部由四根內部中空的弧形桿體組成，弧形桿體的下端與旋轉部的下端連接，弧形桿體的上端與旋轉部的上端連接并伸出罐體1，弧形桿體均勻環繞分布于旋轉部外周。

如圖2和圖3所示，在本實施例中，弧形桿體包括相對設置的第一弧形桿體41和第二弧形桿體42，第一弧形桿體41的下端和第二弧形桿體42的下端相連通，用于冷水或冷氣的輸送；第一弧形桿體41的上端為冷源進口411，第二弧形桿體42的上端為冷源出口421，冷源進口411上設有冷源控制閥門412；第一弧形桿體41和第二弧形桿體42上還設有用于加熱的電熱片10。

如圖4和圖5所示，在本實施例中，弧形桿體還包括第三弧形桿體43，pH調節管6設于第三弧形桿體43內部；第三弧形桿體43上背向攪拌方向的一側設有pH調節劑出口431，pH調節管6的一端與pH調節劑出口431相連接，另一端沿第三弧形桿體43伸出罐體1與濾液泵相連。

在本實施例中，弧形桿體還包括與所述第三弧形桿體43相對設置的第四弧形桿體44，溶氧量調節管7設于第四弧形桿體44內部；第四弧形桿體44上背向攪拌方向的一側設有出氣口441，溶氧量調節管7的一端與出氣口441相連接，另一端沿第四弧形桿體44伸出罐體1并設有進氣閥門442，進氣閥門442上設有空氣過濾器。

在本實施例中，第一弧形桿體41與第二弧形桿體42位于第一平面，第三弧形桿體43與第四弧形桿體44位于第二平面，第一平面與第二平面相垂直。

在本實施例中，罐體1內壁設有用于實時采集液體菌劑發酵罐內容物狀態的傳感器單元8。

在本實施例中，傳感器單元8包括溫度傳感器，pH傳感器和溶氧量傳感器。

如圖6所示，在本實施例中，冷源控制閥門412，濾液泵和進氣閥門442均與電動執行機構相連，傳感器單元8和電動機構均與PLC控制器相連。

當使用本實施例提供的液體菌劑發酵罐時，首先通過進料口21向液體菌劑發酵罐中加入液體菌種，啟動電機5，使電機5帶動旋轉軸3旋轉，攪拌部可以有效地起到攪拌均勻的效果。通過設置于罐體1的內壁的傳感器單元8，對發酵罐內的溫度、pH及溶氧量的信息進行采集，并將采集到的信息傳輸到PLC控制器。當發酵罐內溫度過低時，PLC控制器根據接收到的信息，通過電動機構控制電熱片10進行加熱，從而提高發酵罐內溫度；當發酵罐內溫度過高時，PLC控制器根據接收到的信息，通過電動機構控制冷源控制閥門412打開，由本實施例提供的液體菌劑發酵管外的制冷裝置制取冷水或冷氣，所制得的冷水或冷氣通過冷源進口411進入第一弧形桿體41，并通過下端相連通的部位進入第二弧形桿體42，通過冷源出口421完成一次冷源循環；隨著攪拌部的轉動，均勻地為發酵罐的內容物加熱或降溫，可以有效避免局部過熱或過冷對鄰近的菌種造成不良影響。當發酵罐內pH過低時，PLC控制器根據接收到的信息，通過電動機構控制濾液泵打開，使本實施例提供的液體菌劑發酵管外的容器內的氨水通過濾液泵進入pH調節管6，并從pH調節劑出口431釋放入發酵罐中；當發酵罐內pH過高時，PLC控制器根據接收到的信息，通過電動機構控制濾液泵打開，使本實施例提供的液體菌劑發酵管外的容器內硫酸銨通過濾液泵進入pH調節管6，并從pH調節劑出口431釋放入發酵罐中；pH調節劑通過pH調節劑出口431進入液體菌劑發酵罐中，可以隨著攪拌部的轉動，均勻地加入發酵罐的內容物中，避免局部加入pH調節劑對鄰近的菌種造成偏酸或偏堿的不良影響。當發酵罐內溶氧量過低時，PLC控制器根據接收到的信息，通過電動機構控制進氣閥門442打開，使本實施例提供的液體菌劑發酵管外的空氣壓縮機制得的壓縮空氣由空氣過濾器進行過濾后，通過進氣閥門442進入溶氧量調節管7，并從出氣口441釋放入發酵罐中；壓縮空氣通過出氣口441進入液體菌劑發酵罐中，可以隨著攪拌部的轉動，均勻地加入發酵罐的內容物中，避免局部通入壓縮空氣過量而對鄰近的菌種造成不良影響。

本實施例提供的液體菌劑發酵罐，在攪拌部轉動，攪拌液體菌劑的同時，輸入冷源、熱源、加入pH調節劑或通入空氣，能夠保證均勻同步地調控發酵罐內溫度、pH及溶氧量，避免了在局部固定位置進行調控時，對鄰近菌種造成的不良影響，從而提高了液體菌劑的生產質量。

實施例2

本實施例提供了一種液體菌劑發酵系統，包括外部混料器，設置于外部混料器上的集氣罩，粉塵凈化系統，氣體凈化系統氣液分離器和實施例1提供的液體菌劑發酵罐。

當使用本實施例提供的液體菌劑發酵系統時，先將水加入外部混料器，打開攪拌，然后投入固體原料，通過外部混料器進行混合滅菌。投入固體原料所產生的少量粉塵由設置于外部混料器上的集氣罩收集后匯入總管道，進入粉塵凈化系統的袋式中效空氣過濾網處理，再經過光催化氧化和活性炭處理后排出。待水和原料在外部混料器中混合滅菌后，移入實施例1提供的液體菌劑發酵罐，通過進料口21向液體菌劑發酵罐中加入液體菌種后，進行發酵。發酵罐發酵過程產生的發酵異味接入氣液分離器后，液體回收作為原料送入發酵罐使用，氣體經排風設施送入“過濾+光催化氧化+活性炭”氣體凈化系統處理后排放。

本實施例提供的液體菌劑發酵系統，應用了實施例1提供的液體菌劑發酵罐和凈化系統，在均勻同步地調控發酵罐內溫度、pH及溶氧量的同時，保證環境不被污染。

最后應說明的是：以上各實施例僅用以說明本實用新型的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述各實施例對本實用新型進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分或者全部技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本實用新型各實施例技術方案的范圍。