[发明专利]一种转轴式固态发酵罐

说明书

技术领域

本发明属于生物反应器技术领域，具体涉及一种转轴式固态发酵罐。

背景技术

目前，根据发酵工艺过程中培养基物理性状的不同，将发酵方式分为液态发酵和固态发酵两大类。传统的固态发酵技术起源于中国，距今已有几千年前的历史，其发酵技术比较粗放，不要求严格的无菌条件，其所使用的设备构造简单，甚至只需开挖窖池即可进行发酵。现代固态发酵相比传统固态发酵已经发生了很大的变化，可以实现限定微生物的纯种集约化培养。现代发酵在具有密闭容器的固态发酵罐内进行，需要无菌处理发酵原料，采用单一菌株纯种或限定菌株混合发酵。

固态发酵所用培养基气固表面积大，微生物易于生长，而且因为微生物是在最接近自然状态的情况下生长，因此可以产生一些在液态发酵时不会产生的酶或者其他代谢产物，特别是许多丝状真菌，只有在固态发酵时才能达到最佳的生长和代谢水平。另外，固态发酵的产量较液态发酵高，而且后处理简便、污染少，基本无废水排放。由于具有这些特点，随着科学技术的发展以及可持续发展的影响，国内外越来越重视固态发酵技术的研究和开发，并且取得了很大进展。作为固态发酵技术的重要支撑平台，固态发酵设备对固态发酵技术的研发起着举足轻重的作用。现有固态发酵设备主要有浅盘式、柱塔式、传送带式、转鼓式、机械搅拌筒柱式等结构形式。对于现有固态发酵设备，固体培养基一般需要借助外部消毒设备进行灭菌（即离位灭菌）后再投入固态发酵设备中，为避免二次污染，对固态发酵设备所处环境的要求比较高，一般要求具备一定的洁净度。固态发酵所利用的固体培养基既是微生物生长代谢的碳源和能源，也是微生物生长的微环境。因为没有或几乎没有游离水的存在，固态发酵主要是依靠气体进行热量、营养物质和产物的传递的，交换效率非常低。因此，要为微生物固态发酵提供适宜的生长环境，固态发酵罐就需要具有良好的搅拌、通气、散热和冷却系统，要能够进行无菌操作。而固体培养基散热、传质困难的问题一直困扰着现有固态发酵罐，从而也制约了现代固态发酵技术的快速发展。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的不足，本发明的目的是提供一种转轴式固态发酵罐，以实现有效解决固态发酵罐散热、传质以及灭菌困难等问题。

技术方案：为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案为：

一种转轴式固态发酵罐，包括发酵罐体、支架、转动搅拌传质传热装置和驱动装置；发酵罐体和转动搅拌传质传热装置均固定在支架上，转动搅拌传质传热装置由驱动装置驱动；

所述的发酵罐体为卧式圆柱形罐体，包括内筒，在内筒上设有夹套，在内筒的一端设有端盖，另一端设有筒底；在罐体上还设有排气口、温度传感器接口、取样口、湿度传感器接口、进气口、补水口、带视镜手孔、灯镜和接种口；

所述的转动搅拌传质传热装置包括搅拌轴和设在内筒内的搅拌组件，以及设在内筒外的外接头、内气管和旋转接头；所述的搅拌轴为一端封闭的管体，由内管和外管组成，内管套装在外管内，形成内腔体和外腔体；所述的搅拌组件包括内接管、外接管和中空的搅拌桨叶，所述的内接管连通内腔体和搅拌桨叶，所述的外接管连通外腔体和搅拌桨叶；所述的内气管套装在旋转接头内，外接头连结旋转接头和外管，使外腔体与外设的蒸汽和冷却水管路连接，内气管与内管相连，通过内接头密封，使内腔体与外设排放管路连接；

在所述的外接头上设有从动齿轮或从动链轮，与驱动装置相连，在搅拌轴上设有轴承，所述的轴承由轴承座制成，所述的轴承座连接在筒底和支架之间。

所述的驱动装置为链条传动系统，包括减速电机、主动链轮、滚子链条和从动链轮，从动链轮设在外接头上，主动链轮与减速电机相连，减速电机通过固定板固定在支架的靠近底部位置，主动链轮和从动链轮以滚子链条连接。在所述的主动链轮、滚子链条和从动链轮外围设有护罩。

在所述的夹套底部设有夹套进口，在靠近夹套顶部位置设置夹套出口。所述的夹套包裹在内筒上，除内筒顶部及靠近顶部位置。所述的端盖通过法兰、轴耳和轴销的配合使用与内筒相连，在端盖上设有把手；所述的排气口、温度传感器接口和取样口均设在端盖上。所述的湿度传感器接口、进气口和补水口设在筒底上。所述的带视镜手孔、灯镜和接种口均设在内筒顶部或靠近顶部位置。

所述的搅拌桨叶与外接管成45°的角度连接。

所述的内接头为中空的柱体内接头，在其外周设有若干凹槽，内接头套装在内管和外管之间，通过密封圈与连通的内管和内气管密封。