CN212833725U - 一种节能型微生物反应发酵控制*** - Google Patents

Abstract

本申请提供一种节能型微生物反应发酵控制***，包括搅拌罐、设备操作台和总控制平台。搅拌罐上设置的进料管、pH进料管和加热装置等均设有控制器；搅拌罐的外部设有变频电机。控制器和变频电机均分别连接设备操作台和总控制平台。进料管、pH进料管、氧气进料管、排气管、出料管以及加热装置上分别设有控制器，通过控制器能够分别控制单个部件。控制器以及变频电机还分别与设备操作台和总控制平台，且设备操作台和总控制平台还均分别连接进料管等部件上的调节阀，由此，通过设备操作台和总控制平台可以单独实现对进料管等部件的控制，进而实现微生物发酵反应的自动化控制。本申请中的控制***能够节省能源消耗、提高资源利用率、降低生产成本。

Description

一种节能型微生物反应发酵控制***

技术领域

本实用新型涉及控制技术领域，尤其涉及一种节能型微生物反应发酵控制***。

背景技术

微生物发酵是指在适宜的条件下，利用微生物将原料经过特定代谢途径转化为所需产物的过程。微生物发酵根据发酵条件的不同划分为好氧发酵和厌氧发酵两种，其中，好氧发酵主要有液体表面培养发酵、多孔或颗粒状固体培养基表面发酵以及通氧深层发酵等。厌氧发酵主要包括不通氧的深层发酵。

微生物发酵是一种复杂的生化反应过程，发酵的好坏涉及到培养基的配比、原料的质量、灭菌条件、菌种质量、发酵条件以及过程控制等，尤其是菌种本身的遗传特性以及培养条件。随着发酵过程的推进，若发酵条件改变不及时，则会严重影响发酵效果。随着人工智能化的发展，微生物发酵逐渐倾向于自动化控制发酵。目前，微生物的自动化控制发酵主要是通过控制室内的计算机集中进行控制。当采用计算机集中控制微生物发酵时，若计算机出现卡机现象，则无法及时通过计算机控制微生物发酵条件的改变，进而影响微生物发酵生产。

发明内容

本实用新型提供一种节能型微生物反应发酵控制***，以解决现有微生物发酵控制***无法及时监控的问题。

本实用新型提供一种节能型微生物反应发酵控制***，包括：搅拌罐、位于所述搅拌罐外侧壁上的设备操作台以及总控制平台；

所述搅拌罐的顶部设有进料管、pH进料管、氧气进料管以及排气管；所述搅拌罐的底部设有出料管以及加热装置；所述搅拌罐的外部设有变频电机，所述搅拌罐的内部设有搅拌器，且所述变频电机和所述搅拌器固定连接；所述变频电机分别连接所述设备操作台和所述总控制平台；

所述进料管、所述pH进料管、所述氧气进料管、所述排气管、所述出料管以及所述加热装置上分别设有控制器；所述控制器分别连接所述设备操作台和所述总控制平台。

优选地，所述进料管内部设有进料调节阀和进料流量计，所述进料管外部设有进料控制器，所述进料控制器、所述设备操作台和所述总控制平台均分别连接所述进料调节阀、所述进料流量计。

优选地，所述pH进料管内部设有pH调节阀和pH流量计，所述pH进料管外部设有pH控制器；所述搅拌罐内侧壁上设有pH检测仪；所述pH控制器、所述设备操作台和所述总控制平台均分别连接所述pH检测仪、所述pH调节阀、所述pH流量计。

优选地，所述氧气进料管内部设有进氧调节阀和进氧流量计，所述氧气进料管外部设有进氧控制器；所述搅拌罐内侧壁上设有溶解氧测量仪；所述进氧控制器、所述设备操作台和所述总控制平台均分别连接所述溶解氧测量仪、所述进氧调节阀、所述进氧流量计。

优选地，所述排气管内部设有排气调节阀，所述排气管外部设有排气控制器；所述搅拌罐内侧壁上设有压力检测仪；所述排气控制器、所述设备操作台和所述总控制平台均分别连接所述压力检测仪、所述排气调节阀。

优选地，所述出料管内部设有出料调节阀，所述出料管外部设有出料控制器；所述出料控制器、所述设备操作台和所述总控制平台均分别连接所述出料调节阀。

优选地，所述加热装置包括电连接的加热器以及加热层，所述加热层位于所述搅拌罐内部的底部，所述加热器上设有加热控制器；所述搅拌罐内侧壁上设有温度检测仪；所述加热控制器、所述设备操作台和所述总控制平台均分别连接所述加热器、所述温度检测仪。

优选地，所述搅拌罐外侧壁上设有玻璃观察条窗。

优选地，所述微生物发酵控制***还包括移动终端，所述移动终端分别连接所述控制器、所述变频电机、所述设备操作台和所述总控制平台。

本实用新型的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本实用新型提供一种节能型微生物反应发酵控制***，包括：搅拌罐、位于所述搅拌罐外侧壁上的设备操作台以及总控制平台；所述搅拌罐的顶部设有进料管、pH进料管、氧气进料管以及排气管；所述搅拌罐的底部设有出料管以及加热装置；所述搅拌罐的外部设有变频电机，所述搅拌罐的内部设有搅拌器，且所述变频电机和所述搅拌器固定连接；所述变频电机分别连接所述设备操作台和所述总控制平台；所述进料管、所述pH进料管、所述氧气进料管、所述排气管、所述出料管以及所述加热装置上分别设有控制器；所述控制器分别连接所述设备操作台和所述总控制平台。本申请提供的微生物发酵控制***中，进料管、pH进料管、氧气进料管、排气管、出料管以及加热装置上分别设有控制器，通过上述控制器能够分别控制单个部件。另外，上述控制器以及变频电机还分别与设备操作台和总控制平台连接，且设备操作台和总控制平台还均分别连接进料管等部件上的调节阀，由此，通过设备操作台和总控制平台也可以单独实现对进料管等部件的控制，进而实现微生物发酵反应的自动化控制。在设备操作台和总控制平台的控制下，搅拌罐内的物料能够得到最大程度的发酵，提高资源的利用率，降低成本。在微生物发酵反应过程中，当中途需要添加物料时，不需要停机添加物料，仅需要通过控制器便能够实现物料的添加以及反应条件的改变，这能够减少停机及再启动过程中所需要的能量，达到节能的作用。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本实用新型。

附图说明

为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的微生物发酵控制***的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的微生物发酵控制***的电连接示意图；

符号表示：

1-搅拌罐，2-设备操作台，3-总控制平台，4-进料管，5- pH进料管，6-氧气进料管，7-排气管，8-出料管，9-加热装置，901-加热器，902-加热层，10-变频电机，11-搅拌器，12-进料调节阀，13-进料流量计，14-进料控制器，15-pH调节阀，16-pH流量计，17-pH控制器，18-pH检测仪，19-进氧调节阀，20-进氧流量计，21-进氧控制器，22-溶解氧测量仪，23-排气调节阀，24-排气控制器，25-压力检测仪，26-出料调节阀，27-出料控制器，28-加热控制器，29-温度检测仪，30-玻璃观察条窗，31-移动终端。

具体实施方式

请参考附图1、2，附图1示出了本申请实施例提供的微生物发酵控制***的结构示意图，附图2示出了本申请实施例提供的微生物发酵控制***的电连接示意图。由附图1、2可知，本申请实施例提供的微生物发酵控制***包括搅拌罐1、设备操作台2、总控制平台3以及控制器。其中，设备操作台2以及控制器设置在搅拌罐1上，且控制器分别连接设备操作台2和总控制平台3。

具体的，搅拌罐1为微生物发酵控制***的主体部件，反应物料以及pH调节剂等均加入到搅拌罐1中，以提供发酵条件。搅拌罐1的顶部设有进料管4、pH进料管5、氧气进料管6以及排气管7。其中，进料管4内部填充物料，用于将反应物料添加入搅拌罐1中。由于反应物料可能会存在多种，因而为防止物料之间在搅拌罐1外部的混合，进料管4设置有多个。多个进料管4的设置能够有效避免各种物料之间的污染，避免资源浪费。pH进料管5用于根据搅拌罐1内的pH向搅拌罐1内加入酸性调节剂或碱性调节剂，因此，pH进料管5至少设置两个。由于微生物发酵反应与搅拌罐1的溶氧量有关，因而需要实时控制搅拌罐1的溶氧量，由此，搅拌罐1的顶部设有氧气进料管6，以便及时向搅拌罐1内填充氧气。在微生物发酵反应过程中，会产生二氧化碳等气体，导致搅拌罐1内压力升高，不利于微生物发酵反应的进行，由此，需要将产生的多余的二氧化碳等气体排出。基于此，搅拌罐1的顶部设有排气管7。

搅拌罐1的底部设有出料管8以及加热装置9。其中，出料管8用于排出微生物发酵反应后的反应产物；加热装置9用于给微生物发酵反应提供适宜的反应温度。搅拌罐1的外部设有变频电机10，搅拌罐1的内部设有搅拌器11，且变频电机10和搅拌器11固定连接。在变频电机10的带动下，搅拌器11发生旋转，进而搅动位于搅拌罐1的反应物料，加速微生物发酵反应过程。

本申请实施例中，为便于控制进料管4、pH进料管5以及出料管8等装置中物料的进入以及排出，进料管4、pH进料管5、氧气进料管6、排气管7、出料管8以及加热装置9上均分别设有控制器，以便于通过控制器单独控制每个部件。基于此，在微生物发酵反应过程中，当中途需要添加物料时，不需要停机添加物料，仅需要通过控制器便能够实现物料的添加以及反应条件的改变，这能够减少停机及再启动过程中所需要的能量，达到节能的作用。

另外，为便于集中控制上述控制器以及变频电机10，搅拌罐1的外侧壁上设有设备操作台2，且搅拌罐1外的监控室内设有总控制平台3。上述控制器以及变频电机10均分别连接设备操作台2和总控制平台3，由此，通过设备操作台2和总控制平台3均可以实现对上述控制器以及变频电机10的控制，进而实现微生物发酵反应的自动化控制。

具体的，进料管4内部设有进料调节阀12和进料流量计13，且进料流量计13位于进料管4的出口处。进料管4外部设有进料控制器14。进料控制器14、设备操作台2和总控制平台3均分别连接进料调节阀12、进料流量计13。在微生物发酵反应初始加入物料或反应过程中加入物料时，可以分别通过进料控制器14、设备操作台2和总控制平台3控制进料调节阀12打开。物料在进入搅拌罐1的过程中，进料流量计13能够检测进料流量，从而精确控制物料用量，避免原料浪费，提高了物料利用率，同时还能够降低物料损耗。当达到物料进料量时，可以分别通过进料控制器14、设备操作台2和总控制平台3控制进料调节阀12关闭，由此实现物料的添加。

pH进料管5内部设有pH调节阀15和pH流量计16，且pH流量计16位于pH进料管5的出口处。pH进料管5外部设有pH控制器17，且搅拌罐1内侧壁上设有pH检测仪18。pH控制器17、设备操作台2和总控制平台3均分别连接pH检测仪18、pH调节阀15、pH流量计16。搅拌罐1内部的pH检测仪18能够实时检测搅拌罐1内部反应物料的pH值，并将检测到的数据信息发送给pH控制器17，以便于pH控制器17与设定的pH值对比后判断是否加入pH调节剂。若需要调节pH值，则pH控制器17控制加入pH调节剂。本申请实施例中，在微生物发酵反应初始加入pH调节剂或反应过程中加入pH调节剂时，可以分别通过pH控制器17、设备操作台2和总控制平台3控制pH调节阀15打开。pH调节剂进入搅拌罐1的过程中，pH流量计16能够检测pH调节剂的进料量，从而精确控制pH调节剂的用量，避免原料浪费，提高了物料利用率。当达到pH调节剂的进料量时，可以分别通过pH控制器17、设备操作台2和总控制平台3控制pH调节阀15关闭，由此能够实现pH调节剂的初始添加以及中途添加。

氧气进料管6内部设有进氧调节阀19和进氧流量计20，且进氧流量计20位于氧气进料管6的出口处。氧气进料管6外部设有进氧控制器21，搅拌罐1内侧壁上设有溶解氧测量仪22。进氧控制器21、设备操作台2和总控制平台3均分别连接溶解氧测量仪22、进氧调节阀19、进氧流量计20。搅拌罐1内部的溶解氧测量仪22能够实时检测搅拌罐1内部反应物料的溶解氧值，并将检测到的数据信息发送给进氧控制器21，以便于进氧控制器21与设定的溶解氧值对比后判断是否加入氧气。若需要调节溶解氧值，则进氧控制器21控制加入氧气。本申请实施例中，在微生物发酵反应初始加入氧气或反应过程中加入氧气时，可以分别通过进氧控制器21、设备操作台2和总控制平台3控制进氧调节阀19打开。氧气进入搅拌罐1的过程中，进氧流量计20能够检测氧气的进料量。当达到氧气的进料量时，可以分别通过进氧控制器21、设备操作台2和总控制平台3控制进氧调节阀19关闭，由此能够实现溶解氧的初始添加以及中途添加。

排气管7内部设有排气调节阀23，排气管7外部设有排气控制器24，同时，搅拌罐1内侧壁上设有压力检测仪25。排气控制器24、设备操作台2和总控制平台3均分别连接排气调节阀23和压力检测仪25。微生物发酵反应过程中会产生二氧化碳，且随着反应的进行，二氧化碳的产量逐步增加，导致搅拌罐1内部的压力增加，同时过多的二氧化碳会影响微生物发酵反应的进行，由此，需要通过排气管7将二氧化碳排出。搅拌罐1内部的压力检测仪25能够实时检测搅拌罐1内部的压力，并将检测到的数据信息发送给排气控制器24，以便于排气控制器24与设定的压力值对比后判断是否排出二氧化碳。若需要调节搅拌罐1内部的压力值，则排气控制器24控制气体的排放。本申请实施例中，在微生物发酵反应初始调节压力或反应过程中调节压力时，可以分别通过排气控制器24、设备操作台2和总控制平台3控制排气调节阀23打开。当压力检测仪25检测到搅拌罐1内部的压力达到设定压力值范围时，可以分别通过排气控制器24、设备操作台2和总控制平台3控制排气调节阀23关闭，由此能够实现搅拌罐1内部压力的调节。收集排气管7排出的二氧化碳，进行集中处理，以减少大量二氧化碳的排放对环境造成的污染。

加热装置9包括电连接的加热器901以及加热层902，且加热层902位于搅拌罐1内部的底部。通过加热器901加热，能够使得加热层902发热，进而为搅拌罐1内部的反应物料提供反应温度。加热器901上设有加热控制器28，搅拌罐1内侧壁上设有温度检测仪29，且加热控制器28、设备操作台2和总控制平台3均分别连接加热器901和温度检测仪29。

本申请实施例中，微生物发酵反应开始前，可以分别通过加热控制器28、设备操作台2和总控制平台3控制加热器901加热，以通过加热层902给搅拌罐1内部加热。搅拌罐1内部的温度检测仪29能够实时检测到温度。当温度检测仪29检测到的温度值达到设定温度值后，向搅拌罐1内部加入反应物料。此时，可以通过加热控制器28、设备操作台2和总控制平台3控制加热器901停止加热。在微生物发酵反应过程中，在温度检测仪29检测到的温度值基础上，同样可以通过加热控制器28、设备操作台2和总控制平台3控制加热器901加热或停止加热，以实现搅拌罐1内部反应温度的自动化控制调节。由于通过加热控制器28、设备操作台2和总控制平台3能够自由控制加热器901的加热或停止加热，因而能够减少不必要的电能，达到降低电费以及节省能源的目的。

由于变频电机10分别连接设备操作台2和总控制平台3，因而通过设备操作台2和总控制平台3，以及变频电机10自身携带的按键能够实现转速的调节，以适应微生物发酵反应不同反应过程中转速的要求。

出料管8内部设有出料调节阀26，出料管8外部设有出料控制器27，且出料控制器27、设备操作台2和总控制平台3均分别连接出料调节阀26。当反应结束后，可以分别通过出料控制器27、设备操作台2和总控制平台3控制出料调节阀26打开，以便于反应物料从出料管8排出。

进一步，搅拌罐1外侧壁上设有玻璃观察条窗30，通过玻璃观察条窗30能够观察到搅拌罐1内部的反应过程，以便于工作人员能够通过观察反应物料的变化，及时调整发酵反应参数。本申请实施例中的进料调节阀12、pH调节阀15以及进氧调节阀19等调节阀均采用电动阀。

更进一步，本申请实施例提供的微生物发酵控制***还包括移动终端31，该移动终端31分别连接上述各个控制器、变频电机10、设备操作台2和总控制平台3。基于此，移动终端31能够接收到

本申请实施例提供的微生物发酵控制***中，进料管4、pH进料管5、氧气进料管6、排气管7、出料管8以及加热装置9上分别设有控制器，通过上述控制器能够分别控制单个部件。另外，上述控制器以及变频电机10还分别与设备操作台2和总控制平台3，且设备操作台2和总控制平台3还均分别连接进料管4等部件上的调节阀，由此，通过设备操作台2和总控制平台3也可以单独实现对进料管4等部件的控制，进而实现微生物发酵反应的自动化控制。进料流量计13、pH流量计16得使用，能够精确控制物料的加入量，避免原料浪费，提高了物料利用率。同时，在微生物发酵反应过程中，当中途需要添加物料时，不需要停机添加物料，仅需要通过控制器便能够实现物料的添加以及反应条件的改变，这能够减少停机及再启动过程中所需要的能量，达到节能的作用。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里实用新型的公开后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (9)

1.一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，包括：搅拌罐（1）、位于所述搅拌罐（1）外侧壁上的设备操作台（2）以及总控制平台（3）；

所述搅拌罐（1）的顶部设有进料管（4）、pH进料管（5）、氧气进料管（6）以及排气管（7）；所述搅拌罐（1）的底部设有出料管（8）以及加热装置（9）；所述搅拌罐（1）的外部设有变频电机（10），所述搅拌罐（1）的内部设有搅拌器（11），且所述变频电机（10）和所述搅拌器（11）固定连接；所述变频电机（10）分别连接所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）；

所述进料管（4）、所述pH进料管（5）、所述氧气进料管（6）、所述排气管（7）、所述出料管（8）以及所述加热装置（9）上分别设有控制器；所述控制器分别连接所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）。

2.根据权利要求1所述的一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，所述进料管（4）内部设有进料调节阀（12）和进料流量计（13），所述进料管（4）外部设有进料控制器（14），所述进料控制器（14）、所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）均分别连接所述进料调节阀（12）、所述进料流量计（13）。

3.根据权利要求1所述的一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，所述pH进料管（5）内部设有pH调节阀（15）和pH流量计（16），所述pH进料管（5）外部设有pH控制器（17）；所述搅拌罐（1）内侧壁上设有pH检测仪（18）；所述pH控制器（17）、所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）均分别连接所述pH检测仪（18）、所述pH调节阀（15）、所述pH流量计（16）。

4.根据权利要求1所述的一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，所述氧气进料管（6）内部设有进氧调节阀（19）和进氧流量计（20），所述氧气进料管（6）外部设有进氧控制器（21）；所述搅拌罐（1）内侧壁上设有溶解氧测量仪（22）；所述进氧控制器（21）、所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）均分别连接所述溶解氧测量仪（22）、所述进氧调节阀（19）、所述进氧流量计（20）。

5.根据权利要求1所述的一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，所述排气管（7）内部设有排气调节阀（23），所述排气管（7）外部设有排气控制器（24）；所述搅拌罐（1）内侧壁上设有压力检测仪（25）；所述排气控制器（24）、所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）均分别连接所述压力检测仪（25）、所述排气调节阀（23）。

6.根据权利要求1所述的一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，所述出料管（8）内部设有出料调节阀（26），所述出料管（8）外部设有出料控制器（27）；所述出料控制器（27）、所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）均分别连接所述出料调节阀（26）。

7.根据权利要求1所述的一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，所述加热装置（9）包括电连接的加热器（901）以及加热层（902），所述加热层（902）位于所述搅拌罐（1）内部的底部，所述加热器（901）上设有加热控制器（28）；所述搅拌罐（1）内侧壁上设有温度检测仪（29）；所述加热控制器（28）、所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）均分别连接所述加热器（901）、所述温度检测仪（29）。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，所述搅拌罐（1）外侧壁上设有玻璃观察条窗（30）。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的一种节能型微生物反应发酵控制***，其特征在于，所述微生物发酵控制***还包括移动终端（31），所述移动终端（31）分别连接所述控制器、所述变频电机（10）、所述设备操作台（2）和所述总控制平台（3）。

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