CN110257238A - 固体物料好氧发酵装置 - Google Patents

固体物料好氧发酵装置 Download PDF

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陈影
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贾定洪
吴翔
许赢引
刘理旭
曹雪莲
冯仁才
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Abstract

本发明公开了一种好氧发酵装置，属于发酵设备领域，提供一种能够提高对物料加热均匀性的固体物料好氧发酵装置，包括搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌叶、转轴和支撑杆件，所述搅拌叶呈螺旋状地围绕在转轴的***，在转轴内部设置有进液流道和出液流道，所述进液流道从转轴的一端穿出并形成进液端口，所述出液流道从转轴的另一端穿出并形成出液端口，在搅拌叶内沿搅拌叶的走向设置有换热流道，位于搅拌叶两端的末端的支撑杆件内分别设置有连通流道。本发明可通过搅拌叶在搅拌翻动物料的同时与物料接触传热，保证了加热过程中物料受热的均匀性，进而能够有效地提高对物料的加热均匀性。

Description

固体物料好氧发酵装置
技术领域
本发明涉及发酵设备领域，尤其涉及一种固体物料好氧发酵装置。
背景技术
固体物料好氧发酵装置是发酵物料进行好氧发酵所用的装置，物料在发酵过程中往往需要提供足够的氧接触条件，同时还需要为发酵物料提供一定的发酵温度以进行发酵。目前常规的处理方式通常为在发酵槽的外周侧壁上设置相应的加热层结构，同时在发酵槽内部设置搅拌机构进行搅拌，以对发酵槽内部的发酵物料进行加热和搅拌，使其进行好氧发酵。然而当发酵槽较大时，仅在发酵槽外周侧壁对物料进行加热，容易出现内部物料受热不均匀的问题。另外，目前在进行对物料的加热的处理过程中未采取有效的温度控制，加热温度容易过高或者不足，影响发酵效果。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种能够提高对物料加热均匀性的固体物料好氧发酵装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：固体物料好氧发酵装置，包括搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌叶、转轴和支撑杆件，所述搅拌叶呈螺旋状地围绕在转轴的***，所述支撑杆件沿转轴的轴向间隔设置有多根，每根支撑杆件的一端与转轴连接，支撑杆件的另一端与搅拌叶连接，在转轴内部设置有进液流道和出液流道，所述进液流道从转轴的一端穿出并形成进液端口，所述出液流道从转轴的另一端穿出并形成出液端口，在搅拌叶内沿搅拌叶的走向设置有换热流道，位于搅拌叶两端的末端的支撑杆件内分别设置有连通流道，位于其中一端的支撑杆件内的连通流道将换热流道的相应端部与进液流道连通，位于另一端的支撑杆件内的连通流道将换热流道的相应端部与出液流道连通。
进一步的是：所述进液流道从进液端口处沿转轴轴向延伸至与靠近出液端口一端的连通流道连通，所述出液流道从出液端口处沿转轴轴向延伸至与靠近进液端口一端的连通流道连通，进液流道和出液流道在位于转轴中部的重叠部分设有隔板隔开。
进一步的是：还包括进液管道和出液管道，所述进液管道部分活动地***到进液端口内部，并且在进液端口处活动地套设有第一密封盒，在第一密封盒内填充有密封体；所述出液管道部分活动地套设到出液端口外部，并且在出液端口处活动地套设有第二密封盒，在第二密封盒内填充有密封体。
进一步的是：还包括换热介质循环供给***，所述换热介质循环供给***包括串联设置的介质泵和加热器，所述进液端口和所述出液端口通过管线与介质泵和加热器循环连接。
进一步的是：还包括发酵架和驱动机构，在发酵架内设置有顶部开口的搅拌槽，所述搅拌机构安装于所述搅拌槽内，并且搅拌机构的驱动端从搅拌槽的槽壁穿出后与驱动机构传动连接。
进一步的是：还包括控制***、第一温度传感器、第二温度传感器和第三温度传感器，所述第一温度传感器设置于进液端口处，所述第二温度传感器设置于出液端口处，所述第三温度传感器设置于搅拌槽内的底部，所述控制***分别与第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器、介质泵和加热器信号相连。
进一步的是：所述第三温度传感器设置有多个，多个第三温度传感器间隔地设置在搅拌槽内的底部；所述控制***为PLC控制***。
进一步的是：所述密封体为凡士林。
进一步的是：在搅拌槽的内壁设置有加热层，所述加热层为热流体加热层；在发酵架上位于搅拌槽的侧部设置有可开闭的侧门；在发酵架的底部设置有滚轮。
进一步的是：还包括挡板，所述挡板设置在搅拌槽顶部开口的正上方，所述挡板通过可拆卸的支撑杆安装在发酵架上；所述挡板呈水平设置或者倾斜设置。本发明的有益效果是：本发明通过在搅拌叶内沿搅拌叶的走向设置换热流道，同时通过设置相应的进液流道、出液流道和连通流道实现了对换热流道两端的连通，进而能够实现向换热流道内通入换热介质，这样一来即可通过搅拌叶实现对物料的加热作用，而借助搅拌叶随转轴的转动作用，能在搅拌翻动物料的同时与物料接触传热，保证了加热过程中物料受热的均匀性，能够有效地提高对物料的加热均匀性。另外，本发明中还通过设置相应的密封盒结构，确保在进液端口以及出液端口处的活动连接的密封性，防止换热介质的泄漏。另外，本发明中还通过设置相应的换热介质循环供给***，实现了对供给至搅拌叶内的换热介质的循环处理。另外，还通过进一步设置相应的温度传感器以及控制***，实现了对相应位置处的换热介质以及发酵物料的实时温度测量，进而能够根据所测得的温度情况利用控制***实现对发酵装置内部物料加热情况的自动化调节控制，确保发酵装置内部物料温度始终处于控制温度范围内，以确保发酵效果。
附图说明
图1为本发明所述的固体物料好氧发酵装置的结构及连接关系示意图；
图2为图1中A-A截面的剖视图；
图3为搅拌机构的立体示意图；
图4为搅拌机构的主视图的半剖视图；
图5为搅拌机构内部换热流道与进液管道和出液管道连通的第一种结构示意图；
图6为搅拌机构内部换热流道与进液管道和出液管道连通的第二种结构示意图；
图7为搅拌叶的横截面示意图；
图8为图1中局部区域B的放大示意图；
图9为图1中局部区域C的放大示意图；
图中标记为：发酵架1、搅拌机构2、驱动机构3、搅拌槽4、搅拌叶5、转轴6、支撑杆件7、进液流道8、出液流道9、进液端口10、出液端口11、换热流道12、连通流道13、进液管道14、出液管道15、第一密封盒16、第二密封盒17、密封体18、加热层19、侧门20、滚轮21、介质泵22、加热器23、管线24、挡板25、支撑杆26、隔板27、进出管28、第三温度传感器29、第一温度传感器30、第二温度传感器31。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步说明。
如图1至图9中所示，本发明所述的固体物料好氧发酵装置，包括搅拌机构2，所述搅拌机构2包括搅拌叶5、转轴6和支撑杆件7，所述搅拌叶5呈螺旋状地围绕在转轴6的***，所述支撑杆件7沿转轴6的轴向间隔设置有多根，每根支撑杆件7的一端与转轴6连接，支撑杆件7的另一端与搅拌叶5连接，在转轴6内部设置有进液流道8和出液流道9，所述进液流道8从转轴6的一端穿出并形成进液端口10，所述出液流道9从转轴6的另一端穿出并形成出液端口11，在搅拌叶5内沿搅拌叶5的走向设置有换热流道12，位于搅拌叶5两端的末端的支撑杆件7内分别设置有连通流道13，位于其中一端的支撑杆件7内的连通流道13将换热流道12的相应端部与进液流道8连通，位于另一端的支撑杆件7内的连通流道13将换热流道12的相应端部与出液流道9连通。支撑杆件7为用于连接搅拌叶5与转轴6并起到对搅拌叶5的支撑作用，其数量可根据搅拌叶5的长度尺寸进行合理设置，本发明中所述的多根支撑件7指的是不少于两根支撑件7。
不失一般性，本发明还包括发酵架1和驱动机构3等，在发酵架1内设置有顶部开口的搅拌槽4，所述搅拌机构2安装于所述搅拌槽4内，并且搅拌机构2的驱动端从搅拌槽4的槽壁穿出后与驱动机构3传动连接。搅拌槽4为用于堆放需要发酵的物料，驱动机构3为驱动搅拌机构2转动，以实现对搅拌槽4内物料的搅拌作用。
通过上述本发明所述的装置，可向搅拌机构2内通入相应的换热介质，并可使相应的换热介质沿进液端口10→进液流道8→连通流道13→换热流道12→连通流道13→出液流道9→出液端口11流通，进而使得换热介质可在流经换热流道12的过程中，通过搅拌叶5实现与位于搅拌槽4内的物料的接触传热，并且由于搅拌叶5能够随着转轴6转动，这样即可带来如下优点：一方面能够通过搅拌叶5的搅拌作用而使物料被搅拌，能提高物料与空气接触的效果，保证好氧发酵的氧环境；另一方面则可在搅拌过程中实现搅拌叶5与物料的搅拌接触传热，能够有效地提高物料加热的均匀性。具体的，为了确保搅拌叶5具有较好的加热作用，参照附图7中所示，可设置搅拌叶5包括设置于换热流道12上下侧的侧板结构。
另外，考虑到转轴6在实际运行过程中需要通过驱动机构3带动进行转动，因此在转轴6上的进液端口10和出液端口11处，应当采用相应的活动连接结构进行连接，以实现向转轴6内部引入、引出换热介质。具体可参照附图8和附图9中所示，本发明中进一步设置有进液管道14和出液管道15，所述进液管道14部分活动地***到进液端口10内部，并且在进液端口10处活动地套设有第一密封盒16，在第一密封盒16内填充有密封体18；所述出液管道15部分活动地套设到出液端口10外部，并且在出液端口11处活动地套设有第二密封盒17，在第二密封盒17内填充有密封体18。这样一来，相应的进液管道14和出液管道15则可被固定安装，而转轴6则能够相对于进液管道14和出液管道15自由转动。其中，第一密封盒16可套设在进液管道14上并与进液管道14固定连接，只要确保第一密封盒16与转轴6之间为间隙的活动配合即可；同理，第二密封盒17可套设在出液管道15上并与出液管道15固定连接，只要确保第二密封盒17与转轴6之间为间隙的活动配合即可。另外，填充于密封盒内的密封体18，其作用是用于实现对相应的活动配合结构之间的间隙的密封作用，以避免在管道内流经的换热介质泄漏，具体的本发明中优选设置密封体18为凡士林，其不但具有较好的密封效果，同时还有一定的润滑作用，能够起到相应的润滑效果。
不失一般性，为了进一步提高对搅拌槽4内物料的加热效果，本发明中也可进一步在搅拌槽4的内壁设置有加热层19，通过加热层19可实现对位于搅拌槽4内的物料的加热作用。其中所述加热层19可优选采用热流体加热层；例如附图中所示，其在搅拌槽4的底部内壁部分设置有一层夹层，与该夹层连通地设置有相应的进出管28，进而可通过进出管28向夹层内流通相应的热流体，进而能够实现对物料的加热作用。设置加热层19的结构与传统固体物料好氧发酵装置中设置的加热层结构一致，本专利不再详细赘述，本发明中进一步增加设置加热层19的结构，其目的是为了与通过搅拌叶5对物料的加热作用相结合，实现从搅拌槽4的外周侧壁和背部同时对物料进行加热，以进一步提高对物料的加热均匀性。
另外，参照附图1和附图2中所示，本发明进一步在发酵架1上位于搅拌槽4的侧部设置有可开闭的侧门20；通过开关侧门20能够更加方便地对搅拌槽4内物料进行加料和卸料处理。另外，本发明进一步可在发酵架1的底部设置有滚轮21，通过设置滚轮21能够更加方便地移动整个发酵架1。
另外，本发明进一步还包括挡板25，所述挡板25设置在搅拌槽4顶部开口的正上方，所述挡板25通过可拆卸的支撑杆26安装在发酵架1上；其中，挡板25距离搅拌槽4顶部开口应当留有一定的距离，以确保空气与搅拌槽4内物料的接触，并且更优选的是所述支撑杆26可采用可升降调节的伸缩杆结构，这样既可根据需要调节挡板25的安装高度。挡板25的作用是用于在搅拌槽4顶部开口上方起到一定的遮挡作用，例如实现遮挡雨水的作用。不失一般性，本发明中可选择设置所述挡板25呈水平设置或者倾斜设置，如附图中为呈水平设置的情况。
另外，本发明中的进液流道8和出液流道9是用于对换热介质的引流，以将换热介质从搅拌机构外部引入或者从搅拌机构内部引出；参照附图5和附图6中所示，本发明中在转轴6内的进液流道8和出液流道9至少具有图示中两种结构设置：如附图5中所示，所述进液流道8从进液端口10处沿转轴6轴向延伸至与靠近进液端口10一端的连通流道13连通，所述出液流道9从出液端口11处沿转轴6轴向延伸至与靠近出液端口11一端的连通流道13连通；即换热介质从进液端口10进入进液流道8后通过靠近进液端口10的连通流道13流入至换热流道12内，然后沿换热流道12流动并通过靠近出液端口11的连通流道13流入至出液流道9，并最后从出液端口11流出，以此实现换热介质的流通。而如附图6中所示，所述进液流道8从进液端口10处沿转轴6轴向延伸至与靠近出液端口11一端的连通流道13连通，所述出液流道9从出液端口11处沿转轴6轴向延伸至与靠近进液端口10一端的连通流道13连通，进液流道8和出液流道9在位于转轴6中部的重叠部分设有隔板27隔开；即换热介质从进液端口10进入进液流道8后通过远离进液端口10的连通流道13流入至换热流道12内，然后沿换热流道12逆流流动并通过远离出液端口11的连通流道13流入至出液流道9，并最后从出液端口11流出，以此实现换热介质的流通。通过图6所示的结构后，换热介质会同时流经搅拌叶5和转轴6，因此在该结构下，除了搅拌叶5可实现对物料的转动接触传热作用外，转轴6也可实现对物料的转动接触传热作用，因此可进一步提高对物料的加热分散效果。
另外，本发明中进一步还包括换热介质循环供给***，以实现向搅拌机构2循环供给换热介质，所述换热介质循环供给***包括串联设置的介质泵22和加热器23，所述进液端口10和所述出液端口11通过管线24与介质泵22和加热器23循环连接；即参照附图1中所示，相应的管线24将分别与进液端口10和出液端口11相连。通过将换热介质循环供给***与进液端口10和出液端口11连通后，能够实现换热介质的循环供给，以此实现持续地通过搅拌叶5对搅拌槽4内的物料进行换热。
更具体的，本发明中可进一步设置有控制***、第一温度传感器30、第二温度传感器31和第三温度传感器29，所述第一温度传感器30设置于进液端口10处，所述第二温度传感器31设置于出液端口11处，所述第三温度传感器29设置于搅拌槽4内的底部，所述控制***分别与第一温度传感器30、第二温度传感器31、第三温度传感器29、介质泵22和加热器23信号相连。这样一来，即可通过相应的温度传感器测量到对应部位的实时温度，例如可通过第一温度传感器30测量位于进液端口10处的换热介质的实时温度，通过第二温度传感器31测量位于出液端口11处的换热介质的实时温度，而通过第三温度传感器29则可测量位于搅拌槽4内的物料的实时温度；这样一来，即可根据所测得的物料的实时温度情况，判断是否需要调整换热介质的供给量或者调节换热介质从进液端口10进入时的初始温度等。例如当通过第三温度传感器29测量的物料的温度相对于设定值偏低时，可通过提高换热介质的初始温度，以提高多物料的加热作用，即此时可通过控制***控制相应的加热器23提高对加热后的换热介质的温度。
更具体的，本发明中可具体设置第三温度传感器29有多个，多个第三温度传感器29间隔地设置在搅拌槽4内的底部，例如参照附图1中所示的情况设置有四个第三温度传感器29，四个第三温度传感器29沿搅拌槽4的底部间隔设置；这样一来即可通过多个第三温度传感器29分散测量部位，进而提高测量结果的准确性。当然，当设置有多个第三温度传感器29时，可通过对各第三温度传感器29的测量温度取平均值后作为物料所测得的实时温度。另外，所述的控制***为用于收集并处理各温度传感器所测得的实时温度，然后根据所测的温度情况与设定的温度参考值进行判断，并能够根据判断结果控制相应的介质泵22以及加热器23的工作状态；具体的，所述控制***可采用PLC控制***。

Claims (10)

1.固体物料好氧发酵装置，包括搅拌机构(2)，其特征在于：所述搅拌机构(2)包括搅拌叶(5)、转轴(6)和支撑杆件(7)，所述搅拌叶(5)呈螺旋状地围绕在转轴(6)的***，所述支撑杆件(7)沿转轴(6)的轴向间隔设置有多根，每根支撑杆件(7)的一端与转轴(6)连接，支撑杆件(7)的另一端与搅拌叶(5)连接，在转轴(6)内部设置有进液流道(8)和出液流道(9)，所述进液流道(8)从转轴(6)的一端穿出并形成进液端口(10)，所述出液流道(9)从转轴(6)的另一端穿出并形成出液端口(11)，在搅拌叶(5)内沿搅拌叶(5)的走向设置有换热流道(12)，位于搅拌叶(5)两端的末端的支撑杆件(7)内分别设置有连通流道(13)，位于其中一端的支撑杆件(7)内的连通流道(13)将换热流道(12)的相应端部与进液流道(8)连通，位于另一端的支撑杆件(7)内的连通流道(13)将换热流道(12)的相应端部与出液流道(9)连通。
2.如权利要求1所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：所述进液流道(8)从进液端口(10)处沿转轴(6)轴向延伸至与靠近出液端口(11)一端的连通流道(13)连通，所述出液流道(9)从出液端口(11)处沿转轴(6)轴向延伸至与靠近进液端口(10)一端的连通流道(13)连通，进液流道(8)和出液流道(9)在位于转轴(6)中部的重叠部分设有隔板(27)隔开。
3.如权利要求1所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：还包括进液管道(14)和出液管道(15)，所述进液管道(14)部分活动地***到进液端口(10)内部，并且在进液端口(10)处活动地套设有第一密封盒(16)，在第一密封盒(16)内填充有密封体(18)；所述出液管道(15)部分活动地套设到出液端口(10)外部，并且在出液端口(11)处活动地套设有第二密封盒(17)，在第二密封盒(17)内填充有密封体(18)。
4.如权利要求1所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：还包括换热介质循环供给***，所述换热介质循环供给***包括串联设置的介质泵(22)和加热器(23)，所述进液端口(10)和所述出液端口(11)通过管线(24)与介质泵(22)和加热器(23)循环连接。
5.如权利要求1所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：还包括发酵架(1)和驱动机构(3)，在发酵架(1)内设置有顶部开口的搅拌槽(4)，所述搅拌机构(2)安装于所述搅拌槽(4)内，并且搅拌机构(2)的驱动端从搅拌槽(4)的槽壁穿出后与驱动机构(3)传动连接。
6.如权利要求4所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：还包括控制***、第一温度传感器(30)、第二温度传感器(31)和第三温度传感器(29)，所述第一温度传感器(30)设置于进液端口(10)处，所述第二温度传感器(31)设置于出液端口(11)处，所述第三温度传感器(29)设置于搅拌槽(4)内的底部，所述控制***分别与第一温度传感器(30)、第二温度传感器(31)、第三温度传感器(29)、介质泵(22)和加热器(23)信号相连。
7.如权利要求6所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：所述第三温度传感器(29)设置有多个，多个第三温度传感器(29)间隔地设置在搅拌槽(4)内的底部；所述控制***为PLC控制***。
8.如权利要求3所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：所述密封体(18)为凡士林。
9.如权利要求5所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：在搅拌槽(4)的内壁设置有加热层(19)，所述加热层(19)为热流体加热层；在发酵架(1)上位于搅拌槽(4)的侧部设置有可开闭的侧门(20)；在发酵架(1)的底部设置有滚轮(21)。
10.如权利要求5所述的固体物料好氧发酵装置，其特征在于：还包括挡板(25)，所述挡板(25)设置在搅拌槽(4)顶部开口的正上方，所述挡板(25)通过可拆卸的支撑杆(26)安装在发酵架(1)上；所述挡板(25)呈水平设置或者倾斜设置。
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