[发明专利]一种固态发酵生物反应器

权利要求书

1.一种固态发酵生物反应器，该反应器包括一反应箱体，其特征在于，所述反应箱体中部设置多孔的物料层隔板(5)，将反应箱体分成上层的发酵室(1)和下层的通气室(3)两部分；

所述反应器还包括发酵控制系统，用于对搅拌单元、温度控制单元、湿度控制单元、供气控制单元和发酵尾气检测处理单元进行控制，以实现温度、湿度、通气、搅拌及尾气实时监测和控制。

2.根据权利要求1所述的固态发酵生物反应器，其特征在于，所述供气控制单元包括外置空气压缩机、空气流量控制仪、空气过滤系统(13)、空气加热系统(15)、空气制冷系统(20)、超声雾化系统(14)以及无菌水入口(21)，所述空气过滤系统(13)经供气总管后分成并联三条支路，其中两支路分别经空气加热系统(15)和空气制冷系统(20)后与通气室(3)相连通，其中另一条支路经所述超声雾化系统(14)后与发酵室(1)连通，所述超声雾化系统(14)上部与无菌水入口(21)连通。

3.根据权利要求2所述的固态发酵生物反应器，其特征在于，

所述搅拌单元设置于发酵室(1)中，由驱动搅拌桨电机、驱动往复电机以及搅拌桨(10)组成，用于物料的搅拌、混匀；

所述温度控制单元包括红外测温传感器(9)、加热套和制冷压缩机，所述红外测温传感器(9)设置在搅拌桨的横梁中部，用于随搅拌系统的移动测定不同位置物料的温度，所述加热套和制冷压缩机分别用于通入空气的加热和冷却；

所述湿度控制单元包括湿度传感器，所述湿度传感器固定于发酵室侧壁，用于测量发酵室(1)内的湿度，并通过供气控制系统调节湿度；

所述供气控制单元空气加热系统中的空气经过滤之后加热或制冷达到设定温度后，空气进入通气室(3)；无菌水经超声雾化系统雾化后，直接进入发酵室(1)，分布于多孔的物料层隔板(5)上，以保持发酵物料的湿度；

所述发酵尾气检测处理单元包括红外传感器和电化学传感器，所述红外传感器和电化学传感器设置于反应箱体的后方，分别用于二氧化碳浓度和氧气浓度的测定。

4.根据权利要求3所述的固态发酵生物反应器，其特征在于，所述发酵控制系统包括：PLC主机、模拟量模块和触摸屏，

其中，所述模拟量模块包括搅拌控制单元模块、温度控制单元模块、湿度控制单元模块、供气控制单元模块以及发酵尾气检测处理单元模块，

所述搅拌控制单元模块，用于控制搅拌桨行程及行走方向、搅拌速度以及时间；

所述温度控制单元模块，通过红外测温传感器(9)检测发酵室(1)内的温度，当所述温度低于设定温度时，自动启动加热套进行加热，达到设定温度后进行恒温，当所述温度高于设定温度时，启动制冷压缩机进行降温，使检测发酵室(1)内的温度保持设定值；

所述湿度控制单元模块，通过湿度传感器检测发酵室内的湿度，当发酵室内的湿度过高或过低时，启动供气控制系统，以提高或降低测量发酵室(1)内的湿度，使其保持在设定值；

所述供气控制单元模块，对空气压缩机、空气流量控制仪、空气过滤系统、空气加热系统、空气制冷装置参数进行检测、调节，以实现对空气、水雾的流量控和尾气的排放的控制；

所述发酵尾气检测处理单元模块，通过红外传感器和电化学传感器对产生尾气中的二氧化碳浓度和氧气浓度进行测定，根据测量结果进行发酵参数的调整；

所述触摸屏用于对上述所需参数进行设定，所述PLC主机接受所述参数并通过模拟量模块进行控制，以实现固态发酵生物反应器内温度、湿度以及尾气的自动检测、控制。

5.根据权利要求1所述的固态发酵生物反应器，其特征在于，所述搅拌系统中包括搅拌桨(10)，所述搅拌桨(10)为滚筒式搅拌桨。

6.根据权利要求1所述的固态发酵生物反应器，其特征在于，所述发酵室(1)的后壁上设置保温层(6)，所述保温层(6)为方形保温水箱，采用加热装置升温、外接循环水降温，用于发酵室环境温度的恒定。

7.根据权利要求1所述的固态发酵生物反应器，其特征在于，所述物料层隔板上孔的形状为圆形或长方形，交错排列设置，以确保空气分布均匀。

8.根据权利要求1所述的固态发酵生物反应器，其特征在于，所述通气室(3)底部配置排污口，以便于发酵结束后设备冲洗。

9.根据权利要求1所述的固态发酵生物反应器，其特征在于，所述发酵室(1)的侧壁上设置侧开窗(19)。