[发明专利]一种固态快速灭菌微生物反应器及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及微生物反应、发酵技术，具体涉及固态微生物反应器。

背景技术

微生物反应器分为固态反应器和液态反应器，固态物料的原料大都是农副产品的下脚料以及牲畜的粪便等，如：玉米棒、麸皮、秸秆、猪粪等，资源丰富，价格便宜，有利于资源的综合利用。目前，使用最多的固态反应器是搅拌式固态反应器，搅拌式固态反应器在反应罐中安装搅拌装置，将固态物料装入反应罐中，搅拌装置混合搅拌，按照要求加水及其他辅料。这种搅拌式固态反应器的缺陷是：由于固态物料和液态物料的最大区别在于固体物料没有流动性，因此，反应罐中即使有搅拌装置，其降温过程也较慢，物料中间部分的热量无法传递出来，物料与冷媒的接触比表面积很小，热交换量小，影响其接种效率。 

发明内容

    本发明的目的是提供一种能迅速对固态物料进行加温和冷却的微生物反应器，同时提供该微生物反应器的控制方法。

本发明一种固态快速灭菌微生物反应器采用的技术方案是：主体部分是圆筒状的罐体，罐体上部设置减速电机，减速电机的输出轴从罐体顶部正中间伸入罐体内腔中且固定连接履带式搅拌器，罐体顶壁上设有均与罐体内腔相通的排气口、顶口、真空排气口和接种口，在罐体内部，履带式搅拌器的底部设置圆板状的蒸汽和冷空气发射装置，蒸汽和冷空气发射装置的四周与罐体的内壁固定连接，沿蒸汽和冷空气发射装置的圆周方向布置有若干扇形通槽，蒸汽和冷空气发射装置上还设有一个与其下部的出料口相连通的通孔，通孔处设有出料控制阀；真空排气口通过管道和真空控制阀连接抽真空装置，抽真空装置上设置真空泵和真空压力表；在罐体内部的蒸汽和冷空气发射装置的下部是一个气体腔，罐体的底壁上开有无菌空气进口和蒸汽进口及出料口，无菌空气进口和蒸汽进口与气体腔相通，无菌空气进口和蒸汽进口处设置进气控制阀；罐体的内腔设置多个温、湿度传感器，控制器分别连接温、湿度传感器、抽真空装置、减速电机及各个控制阀；所述履带式搅拌器包括搅拌轴、桨叶和推料板，搅拌轴的顶端连接减速电机的输出轴，搅拌轴的底部固定连接沿搅拌轴的圆周方向均匀布置的三块推料板，推料板呈弧形，弧形的开口方向与搅拌轴的旋转方向相反；推料板上部的搅拌轴上固定设置桨叶，桨叶沿搅拌轴的轴向螺旋式布置且与搅拌轴相交，自相交处至最远处，桨叶的宽度沿径向逐渐变宽。

本发明的固态快速灭菌微生物反应器的控制方法采用的技术方案是具有如下步骤：1）控制器控制进气控制阀打开，蒸汽输入气体腔内，经扇形通槽对罐体内向上发射，当罐体内压力达到并保持在0.11—0.15Mpa时停止输入蒸汽，维持30—40分钟；2）将混合好的固态物料加入罐体内，控制器控制抽真空装置开启，并开启履带式搅拌器，边搅拌边对罐体内抽真空7-8分钟，当罐体内的真空度达到-0.9Mpa～-0.8 Mpa时关闭抽真空装置，然后再次通入蒸汽，当罐体内的真空压力上升到+0.08Mpa时，打开抽真空装置，直至固态物料的温度达到121℃-126时，停止抽真空装置和履带式搅拌器，保温45分钟；3）打开排气口，当罐体内的压力降低至0pa时，启动抽真空装置、履带式搅拌器，无菌空气进口和蒸汽进口使无菌冷空气进入罐体，使固态物料温度降至40℃以下。

   本发明全过程采用传感技术及控制技术，罐体中的固态物料在搅拌的过种中通入蒸汽或冷空气，底部采用蒸汽、冷空气发射装置，同时上部采用抽真空装置，使蒸汽或冷空气充分地穿透物料，能在30分钟以内将物料由室温25℃均匀提高到121℃以上，灭菌加热时间整整缩短了8.5-9小时；并且能在30分钟以内由121℃以上均匀降到可接种的25℃-30℃温度，冷却时间缩短了16小时；整个工作周期仅为2小时，比现有的反应器缩短了近10倍；节约了大量的能源，生产效率大大提高。

附图说明

   图1是本发明的结构示意图：

   图2是图1中蒸汽和冷空气发射装置3的俯视图；

   图3是图1中履带式搅拌器5的主视图；

   图4是图3中A-A向视图：

图中：1.无菌空气进口和蒸汽进口；2.出料口；3.蒸汽和冷空气发射装置；4.罐体；5.履带式搅拌器；6.温度传感器；7.控制器；8.抽真空装置；9.减速电机；10.真空排气口；11.接种口；12.顶口；13.气体腔。

具体实施方式

如图1所示，本发明的主体部分是罐体4，罐体4为圆筒状，在罐体4的上部设置减速电机9，减速电机9的输出轴从罐体4顶部正中间伸入罐体4内腔中，减速电机9输出轴的中心与罐体4的中心共线。在罐体4内腔中的减速电机9的输出轴上固定连接履带式搅拌器5。