專利名稱：一種固態(tài)快速滅菌微生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及微生物反應(yīng)、發(fā)酵技術(shù)，具體涉及固態(tài)微生物反應(yīng)器。
背景技術(shù)：
微生物反應(yīng)器分為固態(tài)反應(yīng)器和液態(tài)反應(yīng)器，固態(tài)物料的原料大都是農(nóng)副產(chǎn)品的下腳料以及牲畜的糞便等，如玉米棒、麩皮、秸桿、豬糞等，資源豐富，價(jià)格便宜，有利于資源的綜合利用。目前，使用最多的固態(tài)反應(yīng)器是攪拌式固態(tài)反應(yīng)器，攪拌式固態(tài)反應(yīng)器在反應(yīng)罐中安裝攪拌裝置，將固態(tài)物料裝入反應(yīng)罐中，攪拌裝置混合攪拌，按照要求加水及其他輔料。這種攪拌式固態(tài)反應(yīng)器的缺陷是由于固態(tài)物料和液態(tài)物料的最大區(qū)別在于固體物 料沒(méi)有流動(dòng)性，因此，反應(yīng)罐中即使有攪拌裝置，其降溫過(guò)程也較慢，物料中間部分的熱量無(wú)法傳遞出來(lái)，物料與冷媒的接觸比表面積很小，熱交換量小，影響其接種效率。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種能迅速對(duì)固態(tài)物料進(jìn)行加溫和冷卻的微生物反應(yīng)器。本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是主體部分是圓筒狀的罐體，罐體上部設(shè)置減速電機(jī)，減速電機(jī)的輸出軸從罐體頂部正中間伸入罐體內(nèi)腔中且固定連接履帶式攪拌器，罐體頂壁上設(shè)有均與罐體內(nèi)腔相通的排氣口、頂口、真空排氣口和接種口，在罐體內(nèi)部，履帶式攪拌器的底部設(shè)置圓板狀的蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置，蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置的四周與罐體的內(nèi)壁固定連接，沿蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置的圓周方向布置有若干扇形通槽，蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置上還設(shè)有一個(gè)與其下部的出料口相連通的通孔，通孔處設(shè)有出料控制閥；真空排氣口通過(guò)管道和真空控制閥連接抽真空裝置，抽真空裝置上設(shè)置真空泵和真空壓力表；在罐體內(nèi)部的蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置的下部是一個(gè)氣體腔，罐體的底壁上開(kāi)有無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口及出料口，無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口與氣體腔相通，無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口處設(shè)置進(jìn)氣控制閥；罐體的內(nèi)腔設(shè)置多個(gè)溫、濕度傳感器，控制器分別連接溫、濕度傳感器、抽真空裝置、減速電機(jī)及各個(gè)控制閥；所述履帶式攪拌器包括攪拌軸、槳葉和推料板，攪拌軸的頂端連接減速電機(jī)的輸出軸，攪拌軸的底部固定連接沿?cái)嚢栎S的圓周方向均勻布置的三塊推料板，推料板呈弧形，弧形的開(kāi)口方向與攪拌軸的旋轉(zhuǎn)方向相反；推料板上部的攪拌軸上固定設(shè)置槳葉，槳葉沿?cái)嚢栎S的軸向螺旋式布置且與攪拌軸相交，自相交處至最遠(yuǎn)處，槳葉的寬度沿徑向逐漸變寬。本實(shí)用新型全過(guò)程采用傳感技術(shù)及控制技術(shù)，罐體中的固態(tài)物料在攪拌的過(guò)種中通入蒸汽或冷空氣，底部采用蒸汽、冷空氣發(fā)射裝置，同時(shí)上部采用抽真空裝置，使蒸汽或冷空氣充分地穿透物料，能在30分鐘以內(nèi)將物料由室溫25°C均勻提高到121°C以上，滅菌加熱時(shí)間整整縮短了 8. 5-9小時(shí)；并且能在30分鐘以內(nèi)由121°C以上均勻降到可接種的250C -30°C溫度，冷卻時(shí)間縮短了 16小時(shí)；整個(gè)工作周期僅為2小時(shí)，比現(xiàn)有的反應(yīng)器縮短了近10倍；節(jié)約了大量的能源，生產(chǎn)效率大大提高。
圖I是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖圖2是圖I中蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3的俯視圖；圖3是圖I中履帶式攪拌器5的主視圖；圖4是圖3中A-A向視圖圖中1.無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口 ；2.出料口 ；3.蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置；4.罐體；5.履帶式攪拌器；6.溫度傳感器；7.控制器；8.抽真空裝置；9.減速電機(jī)；10.真空排氣口；11.接種口 ；12.頂口 ；13.氣體腔。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型的主體部分是罐體4，罐體4為圓筒狀，在罐體4的上部設(shè)置減速電機(jī)9，減速電機(jī)9的輸出軸從罐體4頂部正中間伸入罐體4內(nèi)腔中，減速電機(jī)9輸出軸的中心與罐體4的中心共線。在罐體4內(nèi)腔中的減速電機(jī)9的輸出軸上固定連接履帶式攪拌器5。在罐體4的頂壁上開(kāi)有均與罐體4內(nèi)腔相通的排氣口(圖中未標(biāo)出)、頂口 12、真空排氣口 10和接種口 11，在排氣口處設(shè)置排氣閥，頂口 12作為固態(tài)物料進(jìn)口或作為觀察孔，真空排氣口 10通過(guò)管道和真空控制閥連接抽真空裝置8，抽真空裝置8上安裝真空泵和真空壓力表等。在罐體4內(nèi)部，在履帶式攪拌器5的底部設(shè)置蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3，蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3為一圓板，其四周與罐體4的內(nèi)壁緊密相連接。如圖2所示，蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3上開(kāi)有一個(gè)通孔3-1，在該通孔3-1處安裝了出料控制閥，通過(guò)管道與其下部的出料口 2相連通，罐體4內(nèi)部的物料通過(guò)該通孔3-1以及出料口 2排出。在蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3的其余部位開(kāi)有扇形通槽3-2，扇形通槽3-2沿蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3的圓周方向布置有若干個(gè)。在罐體4內(nèi)部，蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3的下部是一個(gè)氣體腔13，在罐體4的底壁上開(kāi)有無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口 I以及出料口 2，無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口 I處設(shè)置進(jìn)氣控制閥，無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口 I與氣體腔13相通，無(wú)菌空氣或蒸汽通過(guò)無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口 I進(jìn)入氣體腔13中，再經(jīng)蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3上的扇形通槽3-2呈發(fā)射狀向上向罐體4內(nèi)部發(fā)射。在罐體4的內(nèi)腔多處設(shè)置多個(gè)溫、濕度傳感器6，溫、濕度傳感器6連接控制器7，控制器7還分別連接抽真空裝置8、減速電機(jī)9以及各個(gè)控制閥。如圖3-4所示，履帶式攪拌器5包括攪拌軸5-3、槳葉5_1和推料板5_2，攪拌軸5-3的頂端連接減速電機(jī)9的輸出軸，攪拌軸5-3的底部固定連接三塊推料板5-2，推料板5-2沿?cái)嚢栎S5-3的圓周方向均勻布置，并且推料板5-2呈弧形，推料板5-2弧形的開(kāi)口方向與攪拌軸5-3的旋轉(zhuǎn)方向相反，這樣，攪拌軸5-3旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)槳葉5-1旋轉(zhuǎn)時(shí)，可使底部的物料被弧形的推料板5-2推至罐體4的側(cè)壁四周。在推料板5-2上部的攪拌軸5-3上固定設(shè)置槳葉5-1，槳葉5-1沿?cái)嚢栎S5-3的軸向螺旋式布置，并且與攪拌軸5-3相交，自相交處至最遠(yuǎn)處，槳葉5-1的寬度沿徑向逐漸變寬，即位于槳葉5-1與攪拌軸5-3相交處的槳葉5-1寬度最小，距離攪拌軸5-3最遠(yuǎn)處的槳葉5-1的寬度最寬，槳葉5-1整體呈DNA單鏈型式結(jié)構(gòu)。這樣，推料板5-2不僅能出料，還能將罐底部物料從中間向四周推動(dòng)，協(xié)助槳葉5-1將物料進(jìn)行翻動(dòng)和攪動(dòng)，槳葉5-1與物料接觸面成切線狀，物料在槳葉5-1的推動(dòng)下，達(dá)到軸向整體攪拌的目的，而非徑向局部攪拌。本實(shí)用新型工作時(shí)，控制器7先控制無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口 I處的控制閥打開(kāi)，將蒸汽從外部輸入氣體腔13內(nèi)，蒸汽經(jīng)蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3的扇形通槽3-2對(duì)著罐體4內(nèi)向上發(fā)射,蒸汽從罐體4頂部的排氣口排出，調(diào)整罐體4頂部的排氣閥，使罐體4內(nèi)壓力達(dá)到并保持O. 11—0. 15Mpa時(shí)停止，維持時(shí)間30— 40分鐘，進(jìn)行有效滅菌。將混合好的固態(tài)物料從頂口 12加入罐體4內(nèi)，密封頂口 12，控制器7控制真空排氣口 10的控制閥打開(kāi)，開(kāi)啟抽真空裝置8，由罐體4上部抽真空，并開(kāi)啟履帶式攪拌器5進(jìn)行攪拌，邊攪拌邊對(duì)罐體4內(nèi)抽真空7-8分鐘，當(dāng)罐體4內(nèi)的真空度達(dá)到-O. 9Mpa -O. 8Mpa時(shí)關(guān)閉抽真空裝置8以及控制真空排氣口 10的控制閥。通過(guò)蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3再次通入蒸汽，此時(shí)，履帶式攪拌器5繼續(xù)攪拌，蒸汽能穿透固體物料，使固體物料迅速加 溫。當(dāng)罐體4內(nèi)的真空壓力上升到+0. 08Mpa時(shí)，打開(kāi)抽真空裝置8對(duì)罐體4內(nèi)抽真空，使罐體4內(nèi)壓力控制在I. 5Mpa左右。直至罐體4內(nèi)固態(tài)物料的溫度達(dá)到121_126°C時(shí)?？刂破?通過(guò)溫、濕度傳感器6檢測(cè)到固態(tài)物料的溫度達(dá)到121-126°C，控制器7控制抽真空裝置8以及履帶式攪拌器5停止，使罐體4內(nèi)的固態(tài)物料處于保溫狀態(tài)，保溫時(shí)間控制在45分鐘。保溫時(shí)間到后，控制器7控制排氣口處的排氣閥打開(kāi)，當(dāng)壓力傳感器檢測(cè)到罐體4內(nèi)的壓力降低至Opa時(shí)，此時(shí)打開(kāi)無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口 I，使無(wú)菌冷空氣進(jìn)入罐體4，啟動(dòng)履帶式攪拌器5攪拌，控制器7啟動(dòng)抽真空裝置8，無(wú)菌冷空氣穿透固體物料，使固體物料迅速冷卻，固態(tài)物料溫度降至40°C以下，采取差壓接種方式通過(guò)接種口 11對(duì)固體物料進(jìn)行接種。裝料系數(shù)為O. 6，履帶式攪拌器5的攪拌功率均為11KW，攪拌速度均為lOrpm，抽
真空裝置8的真空泵功率為4KW。出料前，由控制器7控制蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置3的通孔3-1處的控制閥打開(kāi)，由通孔3-1經(jīng)出料口 12出料，此時(shí)，履帶式攪拌器5的攪拌轉(zhuǎn)速控制在2rpm左右即可。
權(quán)利要求1.一種固態(tài)快速滅菌微生物反應(yīng)器，主體部分是圓筒狀的罐體(4)，罐體(4)上部設(shè)置減速電機(jī)(9)，減速電機(jī)(9)的輸出軸從罐體(4)頂部正中間伸入罐體(4)內(nèi)腔中且固定連接履帶式攪拌器(5)，罐體(4)頂壁上設(shè)有均與罐體(4)內(nèi)腔相通的排氣口、頂口(12)、真空排氣口(10)和接種口(11)，其特征是在罐體(4)內(nèi)部，履帶式攪拌器(5)的底部設(shè)置圓板狀的蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置(3)，蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置(3)的四周與罐體(4)的內(nèi)壁固定連接，沿蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置(3)的圓周方向布置有若干扇形通槽(3-2)，蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置(3)上還設(shè)有一個(gè)與其下部的出料口(2)相連通的通孔(3-1)，通孔(3-1)處設(shè)有出料控制閥；真空排氣口( 10)通過(guò)管道和真空控制閥連接抽真空裝置(8)，抽真空裝置(8)上設(shè)置真空泵和真空壓力表；在罐體(4)內(nèi)部的蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置(3)的下部是一個(gè)氣體腔(13)，罐體(4)的底壁上開(kāi)有無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口(I)及出料口(2)，無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口( I)與氣體腔(13)相通，無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口( I)處設(shè)置進(jìn)氣控制閥；罐體(4)的內(nèi)腔設(shè)置多個(gè)溫、濕度傳感器(6)，控制器(7)分別連接溫、濕度傳感器(6)、抽真空裝置(8)、減速電機(jī)(9)及各個(gè)控制閥；所述履帶式攪拌器(5)包括攪拌軸(5-3)、槳葉(5-1)和推料板(5-2 )，攪拌軸(5-3 )的頂端連接減速電機(jī)(9 )的輸出軸，攪拌軸(5-3 )的底部固定連接沿?cái)嚢栎S(5-3)的圓周方向均勻布置的三塊推料板(5-2)，推料板(5-2)呈弧形，弧形的開(kāi)口方向與攪拌軸(5-3)的旋轉(zhuǎn)方向相反；推料板(5-2)上部的攪拌軸(5-3)上固定設(shè)置槳葉(5-1)，槳葉(5-1)沿?cái)嚢栎S(5-3)的軸向螺旋式布置且與攪拌軸(5-3)相交，自相交處至最遠(yuǎn)處，槳葉(5-1)的寬度沿徑向逐漸變寬。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種固態(tài)快速滅菌微生物反應(yīng)器，在罐體內(nèi)部履帶式攪拌器的底部設(shè)置圓板狀的蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置，真空排氣口通過(guò)管道和真空控制閥連接抽真空裝置，在罐體內(nèi)部的蒸汽和冷空氣發(fā)射裝置的下部是一個(gè)氣體腔，罐體的底壁上開(kāi)有與氣體腔相通的無(wú)菌空氣進(jìn)口和蒸汽進(jìn)口，固態(tài)物料在攪拌的過(guò)種中通入蒸汽或冷空氣，底部采用蒸汽、冷空氣發(fā)射裝置，同時(shí)上部采用抽真空裝置，使蒸汽或冷空氣充分地穿透物料，能在30分鐘以內(nèi)將物料由室溫25℃均勻提高到121℃以上，并且能在30分鐘以內(nèi)由121℃以上均勻降到25℃-30℃溫度，節(jié)約了大量的能源，生產(chǎn)效率大大提高。
文檔編號(hào)C12M1/02GK202626181SQ20122018480
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年4月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月27日
發(fā)明者李紅兵, 張立平, 李國(guó) , 魏燕舞, 吳伊光 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江江工生物工程成套設(shè)備有限公司