一种连续高效微生物发酵罐及其使用方法

技术领域

本发明属于微生物发酵设备技术领域，具体涉及一种连续高效微生物发酵罐及其使用方法。

背景技术

随着基因工程的发展，越来越多的微生物菌种投入工业生产，现有微生物工业生产中，采用微生物发酵罐进行大量培养。微生物在适宜的环境条件下，不断地吸收营养物质，并按照自己的代谢方式进行代谢活动，如果同化作用大于异化作用，则细胞质的量不断增加，体积得以加大，有效代谢产物不断生成；微生物处于一定的物理、化学条件下，生长发育正常，繁殖速率也高；如果某一或某些环境条件发生改变，并超出了生物可以适应的范围时，就会对机体产生抑制乃至杀灭作用。

公开号为CN207294760U的中国专利公开了微生物发酵罐，其包括储存罐、罐盖和搅拌装置，所述罐盖配合所述储存罐盖接于其上并围成一收容空间，所述搅拌装置收容于所述储存罐内，其特征在于，所述搅拌装置包括与所述储存罐的内壁相连接的导流片，所述导流片包括与所述储存罐的内壁相连接的基座、贯穿所述基座的导流槽、自所述基座凸出设置的凸出部、以及多个贯穿所述凸出部的通孔，所述通孔与导流槽相连通；所述基座为长方体型，其包括与所述储存罐的内壁相连接的底壁、与所述底壁相对设置的顶壁、以及一对依次连接的长轴侧壁和短轴侧壁，所述凸出部为水波梭子状，自任一所述短轴侧壁的边缘延伸凸出并向另一所述短轴侧壁延伸形成；所述凸出部包括两相对设置的弧线侧壁，所述弧线侧壁呈波浪状并与所述长轴侧壁相对应；所述储存罐包括外壳、内壳、冷却盘管、加热盘管，所述内壳设于所述外壳内，所述冷却盘管和所述加热盘管交替间隔分布于所述内壳和外壳之间。

但是，仍然存在下列问题：

1.在微生物的生长过程中，会排出大量代谢产物或者次级代谢产物，而这部分代谢产物对微生物继续生长产生一定影响；

2.微生物生长过程中会需要氧气、氮气等气体，所以在培养过程中，需要不断搅拌，使得发酵罐内的物料不断混合，各部分物质比例、温度一致；

3.传统的微生物发酵罐使用的搅拌装置采用中心搅拌，会造成流动相运动方向固化，靠近中心的物料一直在运动，远离中心的物料不动或运动范围小；

4.物料从微生物发酵罐顶部运动到底部的纵向流动不强。

发明内容

针对现有技术中存在的上述不足之处，本发明提供了一种连续高效微生物发酵罐，用以解决现有技术在微生物的生长过程中，会排出大量代谢产物或者次级代谢产物，而这部分代谢产物对微生物继续生长产生一定影响；微生物生长过程中会需要氧气、氮气等气体，所以在培养过程中，需要不断搅拌，使得发酵罐内的物料不断混合，各部分物质比例、温度一致；传统的微生物发酵罐使用的搅拌装置采用中心搅拌，会造成流动相运动方向固化，靠近中心的物料一直在运动，远离中心的物料不动或运动范围小；物料从微生物发酵罐顶部运动到底部的纵向流动不强等问题，本发明还提供了该设备的使用方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种连续高效微生物发酵罐，包括主支架和储存罐，储存罐固定在主支架上，主支架上还固定有气泵，气泵和储存罐之间连通有连接管道，连接管道和储存罐之间连通有进气管和排气管，进气管连通在储存罐的上部，排气管连通在储存罐的下部，主支架上设置用于开启进气管时封闭排气管且用于封闭进气管时开启排气管的启动装置。

本方案的技术原理为：储存罐用于对微生物菌液进行发酵，将微生物培养基接种菌苗后，放入到密封的储存罐内，气泵用于对储存罐内通气空气，补充微生物需要的氧气，启动气泵，气泵将空气泵入到连接管道内，空气通过连接管道流入到进气管和排气管内，启动装置用于开启进气管时封闭排气管且用于封闭进气管时开启排气管，空气将交替在通过进气管和排气管分别从储存罐的上部和下部进行通入，当空气从储存罐的上部通入时，空气从储存罐的上部向下部流动，空气源源不断地向下流动，将可使储存罐下部的菌液长时间地与氧气接触，使得反应更加完全，但因为空气流入下部之后仍然会向上运动，所以储存罐下端的菌液与空气接触仍然不够完全；当空气从储存罐下部通入时，空气从储存罐的下部向上部流动，空气源源不断地从下部流入，将可与储存罐下端的菌液持续地接触，保证储存罐下端的菌液与氧气长时间地接触，使得储存罐下端的菌液反应更加完全。(值得说明的是，如果储存罐上部通气和下部通气同时进行，本身空气就会向上飘动，下部空气很容易就会将上部空气推动到储存罐的上部，容易出现下部菌液未能与氧气充分接触的情况，导致反应不完全。)与现有技术相比，本方案的有益效果为：本方案通过启动装置实现了对储存罐进行交替地上部和下部通气，并通过储存罐上部通气和下部通气的结合，可使储存罐内各个部分的菌液均能与氧气长时间地充分地接触，使得反应更加完全，提高了化肥的生产质量。

进一步，启动装置包括往复运动机构、单向转动机构和间歇启闭机构，往复运动机构用于驱动单向转动机构单向转动，单向转动机构用于驱动间歇启闭机构对进气管和排气管进行间歇地启闭，间歇启闭机构用于开启进气管时封闭排气管且用于封闭进气管时开启排气管。往复运动机构可实现单向转动机构的单向转动，并使单向转动机构驱动间歇启闭机构间歇地启闭进气管和排气管，并实现对储存罐上部和下部进行间隔地通气。

进一步，往复运动机构包括传动轮和固定杆，连接管道内转动连接有涡轮，传动轮与涡轮同轴相连，传动轮与固定杆相抵，固定杆滑动连接在主支架上，固定杆与主支架之间连接有第一弹簧。启动气泵，气泵将空气泵入到连接管道内，空气在连接管道内流动，并驱动涡轮进行转动，涡轮转动将驱动传动轮进行转动，传动轮与第一弹簧配合将驱动固定杆往复地运动，从而实现了往复运动的功能。

进一步，单向转动机构包括固定座、棘轮和单向轴承，固定座枢接在固定杆上，棘轮转动连接在主支架上，单向轴承固定在主支架上，棘轮的转轴固定在单向轴承内。固定杆带动固定座往复地滑动，固定座将带动棘轮朝着一个方向转动，单向轴承的设置，可防止棘轮反转。

进一步，间歇启闭机构包括摆杆、第一连接杆、传动杆、传动轴、第二连接杆和第三连接杆，摆杆固定连接在棘轮的转轴上，传动轴、第一连接杆和传动杆均滑动连接在主支架上，传动轴上开有用于第一连接杆插入的凹槽，传动轴和主支架之间连接有第二弹簧，传动杆与第一连接杆固定连接，传动杆和主支架之间连接有第三弹簧，摆杆用于与传动杆和传动轴间歇地相抵，第二连接杆滑动连接在进气管上且用于封闭进气管，第三连接杆滑动连接在排气管上且用于封闭排气管，第二连接杆和第三连接杆均固定在传动轴上。初始时，第二连接杆未封闭进气管，第三连接杆将排气管封闭，棘轮的转轴带动摆杆朝着一个方向进行不断地转动，摆杆将朝着一个方向不断地转动，摆杆将首先与传动轴接触，并推动传动轴向远离摆杆的方向运动，第一连接杆将插入到第一连接杆槽内，第三连接杆将向远离排气管的方向滑动，排气管通气，第二连接杆将向靠近进气管的方向滑动，第二连接杆将进气管封闭，第二弹簧将处于压缩状态；接着摆杆继续转动，运动一段时间后，摆杆将与传动杆接触，并推动传动杆向远离摆杆的方向运动，传动杆带动第一连接杆从第一连接杆槽内运动出，第二弹簧将推动传动轴复位，传动轴将带动第二连接杆和第三连接杆复位，接着进气管连通，排气管将封闭，第三弹簧处于压缩状态，如此循环，实现了在开启进气管时封闭排气管，在封闭进气管时开启排气管的功能。

进一步，气泵为压力泵。对压力泵通电，压力泵将自动地将空气泵入到连接管道内，从而实现泵气自动化。

本发明与现有技术相比，具有如下有益效果：

本方案通过启动装置实现了对储存罐进行交替地上部和下部通气，并通过储存罐上部通气和下部通气的结合，可使储存罐内各个部分的菌液均能与氧气长时间地充分地接触，使得反应更加完全，提高了化肥的生产质量。

本发明的方法操作方便，简单易懂，操作人员经过简单的培训，即可熟练掌握；通过启动装置实现了对储存罐进行交替地上部和下部通气，并通过储存罐上部通气和下部通气的结合，可使储存罐内各个部分的菌液均能与氧气长时间地充分地接触，使得反应更加完全，提高了化肥的生产质量。

附图说明

图1为本发明一种连续高效微生物发酵罐实施例的俯视结构示意图；

图2为本发明一种连续高效微生物发酵罐实施例的立体结构示意图；

图3为2中A处的局部放大结构示意图；

图4为2中B处的局部放大结构示意图。

说明书附图中的附图标记包括：

主支架1、储存罐2、压力泵3、传动轮4、连接管道5、固定杆6、固定座7、传动轴8、棘轮9、传动杆10、第一连接杆11、第一连接杆槽12、第二连接杆13、传动板件14、第三连接杆15、摆杆16、进气管17、排气管18。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员可以更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明技术方案进一步说明：

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

实施例一

如图1-4所示，一种连续高效微生物发酵罐，包括主支架1和储存罐2，储存罐2通过螺栓固定在主支架1上，主支架1上还通过螺栓固定有压力泵3，压力泵3和储存罐2之间连通有连接管道5，连接管道5和储存罐2之间连通有进气管17和排气管18，进气管17连通在储存罐2的上部，排气管18连通在储存罐2的下部，主支架1上设置用于开启进气管17时封闭排气管18且用于封闭进气管17时开启排气管18的启动装置，启动装置包括往复运动机构、单向转动机构和间歇启闭机构，往复运动机构包括传动轮4和固定杆6，连接管道5内转动连接有涡轮，传动轮4与涡轮同轴相连，传动轮4与固定杆6相抵，固定杆6滑动连接在主支架1上，固定杆6与主支架1之间焊接有第一弹簧，单向转动机构包括固定座7、棘轮9和单向轴承，固定座7枢接在固定杆6上，棘轮9转动连接在主支架1上，单向轴承安装在主支架1上，棘轮9的转轴安装在单向轴承内，间歇启闭机构包括摆杆16、第一连接杆11、传动杆10、传动轴8、第二连接杆13和第三连接杆15，摆杆16焊接在棘轮9的转轴上，传动轴8横向地滑动连接在主支架1上，第一连接杆11和传动杆10均竖向地滑动连接在主支架1上，传动轴8上开有用于第一连接杆11插入的凹槽，传动轴8和主支架1之间焊接有第二弹簧，传动杆10与第一连接杆11焊接，传动杆10和主支架1之间焊接有第三弹簧，摆杆16用于与传动杆10和传动轴8间歇地相抵，第二连接杆13滑动连接在进气管17上且用于封闭进气管17，第三连接杆15滑动连接在排气管18上且用于封闭排气管18，第二连接杆13和第三连接杆15均焊接在传动轴8上。

初始时，第二连接杆13未封闭进气管17，第三连接杆15将排气管18封闭，启动压力泵3，压力泵3将空气泵入到连接管道5内，空气在连接管道5内流动，并驱动涡轮进行转动，涡轮转动将驱动传动轮4进行转动，传动轮4与第一弹簧配合将驱动固定杆6往复地运动，固定杆6带动固定座7往复地滑动，固定座7将带动棘轮9朝着一个方向转动，单向轴承的设置，可防止棘轮9反转，棘轮9的转轴带动摆杆16朝着一个方向进行不断地转动，摆杆16将朝着一个方向不断地转动，摆杆16将首先与传动轴8接触，并推动传动轴8向远离摆杆16的方向运动，第一连接杆11将插入到第一连接杆槽12内，第三连接杆15将向右滑动，排气管18通气，第二连接杆13将向右滑动，第二连接杆13将进气管17封闭，第二弹簧将处于压缩状态；接着摆杆16继续转动，运动一段时间后，摆杆16将与传动杆10接触，并推动传动杆10向上运动，传动杆10带动第一连接杆11从第一连接杆槽12内运动出，第二弹簧将推动传动轴8复位，传动轴8将带动第二连接杆13和第三连接杆15复位，接着进气管17连通，排气管18将封闭，第三弹簧处于压缩状态，如此循环，实现了在开启进气管17时封闭排气管18，在封闭进气管17时开启排气管18的功能。

空气将交替地通过进气管17和排气管18分别从储存罐2的上部和下部进行通入，当空气从储存罐2的上部通入时，空气从储存罐2的上部向下部流动，空气源源不断地向下流动，将可使储存罐2下部的菌液长时间地与氧气接触；当空气从储存罐2下部通入时，空气从储存罐2的下部向上部流动，空气源源不断地从下部流入，将可与储存罐2下端的菌液持续地接触，保证储存罐2下端的菌液与氧气长时间地接触。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

本发明的使用方法：

S1，储存罐用于对微生物菌液进行发酵，将微生物培养基接种菌苗后，放入到密封的储存罐内，气泵用于对储存罐内通气空气，补充微生物需要的氧气，启动气泵，气泵将空气泵入到连接管道内，空气通过连接管道流入到进气管和排气管内。

S2，启动装置用于开启进气管时封闭排气管且用于封闭进气管时开启排气管，空气将交替在通过进气管和排气管分别从储存罐的上部和下部进行通入，当空气从储存罐的上部通入时，空气从储存罐的上部向下部流动，空气源源不断地向下流动，将可使储存罐下部的菌液长时间地与氧气接触，使得反应更加完全，但因为空气流入下部之后仍然会向上运动，所以储存罐下端的菌液与空气接触仍然不够完全。

S3，当空气从储存罐下部通入时，空气从储存罐的下部向上部流动，空气源源不断地从下部流入，将可与储存罐下端的菌液持续地接触，保证储存罐下端的菌液与氧气长时间地接触，使得储存罐下端的菌液反应更加完全。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述，所属领域普通技术人员知晓申请日或者优先权日之前发明所属技术领域所有的普通技术知识，能够获知该领域中所有的现有技术，并且具有应用该日期之前常规实验手段的能力，所属领域普通技术人员可以在本申请给出的启示下，结合自身能力完善并实施本方案，一些典型的公知结构或者公知方法不应当成为所属领域普通技术人员实施本申请的障碍。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。