[实用新型]一种三频超声辅助发酵设备

说明书

技术领域：

本实用新型为一种三频超声辅助发酵设备，属于生物工程技术领域。 

技术背景：

近年来，超声波除了强化生物资源有效成分的提取、生物反应、化学反应、溶液的均质与乳化等领域外，开始被应用于强化生物发酵过程。 

已有的研究表明，低强度超声加载于微生物的发酵过程中，可以加速微生物细胞的生长，同时可以促进有益代谢产物的合成。邓毛程的研究证明（食品玉发酵工业，2008，34（3）：61-65）适宜的超声波处理对高纤椰果发酵有明显的促进作用，利用28 kHz的超声波从发酵48 h开始进行处理，每次处理180 s，每隔1.5 h处理1次，发酵240 h，发酵产物中纤维素干重比空白试验提高20.5%。该研究仅仅用超声波洗槽完成试验工作。于淑娟关于超声波催化米曲霉发酵生产酱油的应用研究表明（中国调味品，1999，（11）：18-20），在40 kHz、10 W的超声波作用下，酱油发酵速度是传统工艺的150 %，米曲霉孢子生长率增加310 %，孢子发芽率增加8 %。该试验将发酵罐置于超声波生化反应器的振荡槽内，没有真正的超声波发酵罐。 

日本大关、本多电子和服部等3 家公司（食品与科学（日），1995，（8）：26）在啤酒和清酒的发酵过程中，使用超声波照射，结果不仅缩短了一半的发酵时间，而且还提高酒的香气成分。发酵达到酒精浓度的时间可由34天缩短到19天，其酯类等香气成分含量可提高1 倍多。 

为了满足超声对发酵强化试验研究的需要，开发了一些简单的设备，例如实用新型专利ZL 94224593.8“超声波协同酶解发酵器”，该装置在一只旋转器的凹槽的底部贴上超声换能器，在凹槽上面放置发酵器。这种设备仅能用于简单的发酵试验。 

发明内容：

本实用新型为了克服上述现有技术的不足，设计一种三频超声辅助发酵设备，可以满足更为复杂的微生物发酵实验或者小规模发酵生产。 

本实用新型的目的是由以下技术方案来实现的： 

所述的设备由发酵罐1、在发酵罐1的下半部外壁均匀分布贴上三只发散式超声波换能器2、向换能器提供高频交流电信号的超声波发生器3、向发生器发出工作指令的程序控制器4组成。 

本实用新型三只超声波换能器的频率有不同和相同两类情况。 

对于三只不同频率的情况，程序控制器可以进行超声波工作模式的设定，工作模式包括三只不同频率的换能器同时连续工作与顺序工作、任意两只不同频率的换能器同时连续工作与交替工作的情况，可以设定的参数包括超声处理时间、顺序工作模式每只换能器的工作时间、超声波的功率。   

与现有的技术比较，本实用新型具有以下特点： 

（1）通过超声波对微生物活性的改善，提高发酵效率； 

（2）三只超声波换能器可以分别单只工作，可以三只按照顺序发出超声，也三只同时连续工作，作为一种试验研究机型，便于进行最佳频率的筛选，有利于对复杂发酵过程强化模式的筛选。 

附图说明：

附图是三频超声辅助发酵设备结构图，1为发酵罐、2为超声波换能器、3为超声波发生器、4为控制器。 

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述，但发明的实施方式不限于此。 

实施例1（单频工作模式） 

该设备在传统发酵罐的下半部外壁均匀分布贴上三只频率为16kHz、20kHz、28kHz的发散式超声波换能器，由超声波发生器向换能器提供高频交流电信号、程序控制器向发生器发出工作指令。在20kHz的超声波辐射下，发酵罐中微生物活性显著提高，发酵效率显著改善。 

实施例2（三频顺序工作模式） 

设备的构成同实施例1。超声波的工作模式为三只超声波换能器按照16kHz、 20kHz、28kHz的顺序，依次循环发出超声波。 

实施例3（三频同时连续工作模式） 

设备的构成同实施例1。超声波的工作模式为频率16kHz、20kHz和28kHz的三只超声波换能器同时连续工作。 

实施例4（双频同时连续工作模式） 

设备的构成同实施例1。超声波的工作模式为频率20kHz和28kHz的两只超声波换能器同时连续工作。 

实施例5（双频交替工作模式） 

设备的构成同实施例1。超声波的工作模式为频率16kHz和20kHz的两只超声波换能器交替工作。 

实施例6（同频同时连续工作模式） 

设备的构成同实施例1。三只超声波换能器的频率均为20kHz，它们同时连续工作。