專利名稱：轉筒式固態發酵設備的制作方法
技術領域：
本實用新型專利屬于固態發酵設備，特別是一種轉筒式固態發酵設備。
背景技術：
固態發酵技術歷史悠久，廣泛用于釀酒、制曲、生物飼料、生物農藥、生物肥料、酶 制劑等領域，但傳統固體發酵存在設備占地面積大，勞動強度大，傳熱傳質困難，，發酵過 程參數(如物料PH值、物料溫度、物料濕度、菌體增殖量、產物生成量)難檢測等問題。近 幾年我國固體發酵技術及設備也有所發展，到目前為止，固態發酵設備技術尚不很成熟，研 制的各種形式的固態發酵設備都有各自的優缺點，許多問題有待研究解決。現有的固態發 酵罐外圍一般設置有夾套、罐內設置有攪拌器，通過在夾套內通入蒸汽或冷水同時將物料 翻動攪拌，能在一定程度上加強物料的傳熱傳質狀況，但固態濕物料傳熱傳質能力要遠遠 低于液體原料，發酵罐所裝物料只占罐體容積的40 50%，原料與罐體內壁的熱交換面積 十分有限，加上攪拌器結構及含水率為40 60%的濕物料物性很難保證遠離內壁的物料 與接近內壁已完成熱交換的物料之間及時換位，實際情況可能是接近內壁的或遠離內壁的 一部分原料總是原地不動而過熱或過冷，從而嚴重影響發酵效果和質量；在固態發酵參數 的檢測方面，目前也只局限于測溫，其他指標的測試研究尚比較缺乏，目前尚未查到與本實 用新型所涉及內容的專利及公開的研究報道。
發明內容鑒于上述情況，本實用新型的目的是設計一種轉筒式發酵罐，從工作原理和罐體 結構等方面克服圓體物料傳熱傳質困難的技術瓶頸，也可從罐體結構上實現檢測傳感器的 方便安裝，為實現發酵參數的在線檢測和發酵過程控制打下基礎，本實用新型能滿足物料 的加濕混合、滅菌、降溫、接種、發酵和出料。本實用新型由轉筒發酵罐、左支承、右支承、傳動系統、動密封、液體氣體系統、檢 測探頭、夾套熱交換系統、機架組成，轉筒發酵罐的軸線與回轉軸線呈一定的夾角，通過左 法蘭、右法蘭分別與左軸管、右軸管相固聯，轉筒發酵罐位于左支承座和右支承座之間由鏈 輪帶動緩慢旋轉，空氣_蒸汽管、加濕_接種管、尾氣管、水活度探頭、原料含水率探頭和溫 度探頭均穿過固定不動的端蓋和擋料板進入發酵罐，動密封按有兩種方式可供選擇，方式 一是將動密封設置在左法蘭的內環與機封套上，方式二是將動密封設置在左軸承座右端口 與左軸管上，夾套媒介盤裝在右軸管右端，將蒸汽或冷水媒介引入夾套，夾套中熱交換后的 冷凝水或溫水通過回流管排出，回流管裝在右軸管內的襯套，發酵罐左法蘭外軸肩上固聯 有大鏈輪，電機上的小鏈輪通過鏈條帶動發酵罐轉動，左軸承座、右軸承座分別通過調節撐 和支座與機架相固聯。本實用新型的有益效果1.本實用新型配套管路及檢測系統后，能在同一發酵罐內完成物料的加濕混合、 蒸煮滅菌、降溫、接種、控溫發酵和出料，可以實現物料加熱冷卻、保溫保濕及通風供氣，從結構上保證了發酵各工藝環節的技術要求，可較好地實現對物料的均勻定量噴淋加濕及菌 液噴灑，滅菌徹底可靠，升溫降溫速度快，節省時間，發酵過程中可據發酵工藝需要對發酵 環境進行自動調節，創造最佳的發酵環境。2.罐體材料采用優質不銹鋼，罐體結構無死角，易清洗，物料的翻動是依靠筒體轉 動將料從最低位帶到最高位后整體拋灑下來，可有效提高傳熱傳質效果，造成物料結塊，不 會因攪拌器結構不合理等原因導致擠壓物料及攪拌死角，卸料方便。3.本實用新型可應用于生物飼料、中藥發酵、生物肥料等生物發酵行業，為固態發 酵的菌種篩選、發酵工藝優化、傳熱傳質和固態發酵過程控制的試驗研究及發酵生產提供 裝置平臺。

圖1本實用新型動密封方式一整機結構圖主視圖；圖2本實用新型整機結構側視圖；圖3本實用新型罐體夾套熱交換媒介進出管路結構圖；圖4本實用新型動密封方式一結構圖；圖5本實用新型右支承及媒介進出系統結構圖；圖6本實用新型動密封方式二整機結構圖主視圖；圖7本實用新型動密封方式二結構圖；圖8本實用新型冷卻水套右支承及媒介進出系統結構圖。
具體實施方式
本實用新型轉筒式固態發酵設備如附圖1、圖6所示，由轉筒發酵罐、左支承、右支 承、傳動系統、動密封、液體氣體系統、檢測探頭、夾套熱交換系統、機架組成，其特征是轉筒 發酵罐19的軸線與回轉軸線呈一定的夾角，通過左法蘭15、右法蘭45分別與左軸管11、右 軸管23相固聯，轉筒發酵罐位于左支承座13和右支承座28之間由鏈輪帶動緩慢旋轉，空 氣_蒸汽管8、加濕-接種管17、尾氣管16、水活度探頭52、原料含水率探頭53和溫度探頭 7均穿過固定不動的端蓋10和擋料板48進入發酵罐，動密封按有兩種方式可供選擇，方式 一是將動密封設置在左法蘭15的內環與機封套6上，方式二是將動密封設置在左軸承座 13右端口與左軸管11上，夾套媒介盤29裝在右軸管23右端，將蒸汽或冷水等媒介引入夾 套18，夾套中熱交換后的冷凝水或溫水通過回流管24排出，回流管裝在右軸管23內的襯 套31，發酵罐左法蘭15外軸肩上固聯有大鏈輪4，電機1上的小鏈輪2通過鏈條3帶動發 酵罐轉動，左軸承座13、右軸承座28分別通過調節撐38和支座39與機架41相固聯。所述的轉筒發酵罐如附圖1、圖2、圖3、圖6所示，轉筒發酵罐19的軸線與發酵罐 回轉軸線呈15 35°的夾角，發酵罐左法蘭15上加工有定位左軸管11、大鏈輪4和機械 密封動環組件的定位面及定位銷孔，發酵罐右法蘭45上加工有定位右軸管23的內圓定位 面，左軸管、右軸管、左法蘭和右法蘭上凡是定位聯接面均要焊接后再切削加工，以確保同 心度，發酵罐可承受罐內0. 35Mp的工作壓力，夾套可承受0. 20Mp的工作壓力，按壓力容器 設計制造，為避免進出料口 68、進出料口 69在封頭焊縫處開孔，兩端封頭選用直邊高度較 大的封頭，筒體外圍設置夾套18，夾套內設置引導流體順暢流動的導流板，進出料口 68、進出料口 69設置在轉筒安裝后的最低位和最高位，其中一個料口 69上設置觀察視鏡47，另 一進出料口 68上設置卸料蓋20和補料取樣口 21，與進出料口 68、進出料口 69成90°位置 的筒體中心位置設置安全視燈接口 51，安全視燈61掛接在接口 51上，罐體內膽右端法蘭開 口用薄板62焊接封堵。所述的液體氣體系統及檢測探頭如附圖1、圖2、圖4、圖6、圖7所示，由空氣-蒸汽 管8、加濕-接種管17、尾氣管16、水活度探頭52、原料含水率探頭53和溫度探頭7組成， 液體氣體系統8、液體氣體系統16、液體氣體系統17以及探頭7、探頭52、探頭53分別穿過 端蓋10、端蓋57和擋料環48、擋料環56的孔并伸進發酵罐內，蒸汽-空氣管8、加濕-接種 管17和尾氣管16的罐內部分通過管接頭聯接，蒸汽_空氣管8在上、下、水平三個方向的端 部擰有出氣小孔螺蓋44，加濕-接種管17的罐內部分與罐體內壁平行，其尾端封閉而管的 徑向鉆有噴淋小孔，加濕水和液體菌種由小孔噴灑入料，噴灑液體時轉筒要旋轉，尾氣管16 的罐內部分尾端垂直向上，頂端設置可引導尾氣排出但能防止發酵料進入管內堵塞的擋料 罩，測溫探頭7、水活度探頭52、原料含水率探頭53安裝后要與發酵料總是保持接觸狀態， 空氣_蒸汽管8、加濕接種管17、尾氣管16、水活度探頭52、含水率探頭53和測溫探頭7在 端蓋10、端蓋57外端面通過螺母壓緊密封圈9實現可靠密封。所述的動密封如附圖1、圖4、圖6、圖7所示，其可供選擇的密封方式分為兩種，方 式一端蓋10、機封套6和擋料環48焊接成整體后精加工而成，焊接質量確保氣密性，精加 工后分別與軸套12、安裝機封外圓、擋料環48外圓三處配合部位要嚴格同心，機封的動環 部分的密封圈144、定位銷145、動環146安裝在左法蘭15內圓上，機封的靜環部分的彈簧 組141、密封圈143、靜環147套裝在機封套6上，調試好彈簧141的預緊力后擰緊螺釘142 將靜環組件固定在機封套6的相應位置，依靠密封圈143、密封圈144、動環146與靜環147 貼合平面共同實現可靠動密封；方式二 擋料環56與轉筒頸63之間為間隙配合，擋料環56 中心部位為螺紋孔或球座，頂桿59后端與端蓋57為螺紋連接，當頂桿59旋入時其前端的 螺桿或球形頭旋入或壓在擋料環56螺紋孔或球座內，使擋料環56保持在轉筒頸63內，頂 桿59在端蓋57外面的部分通過螺母壓緊密封墊密封，在左軸承座13右端口凹環內安放 機封定環組件的銷70、密封圈71和定環72，在左軸管11上套裝機封動環組件，調試好彈簧 76預緊力后，擰緊螺釘75將動環組件固定在左軸管11的相應位置，依靠密封圈71、密封圈 74、動環73、靜環72平面貼合共同實現可靠動密封。所述的夾套熱交換系統如附圖3、圖5、圖6、圖8所示，媒介盤29套裝在右軸管23 右端，媒介盤兩端采用密封圈291或填料密封，蒸汽或冷水媒介由入口進入媒介盤，再經右 管軸23上與徑向成一定角度的切向孔進入右管軸23內部，最后由進管49進入夾套18，進 管49兩端分別和右管軸23、夾套18外壁相聯通，回流管24以緊配合套裝在襯套31左端內 孔，兩者在端面用密封墊密封并用螺釘固聯，先將回流管24與襯套31)事先組裝在一起，然 后裝入右軸管23右端配合內孔，通過出管50將夾套18與回流管24相聯通，燜蓋32與襯 套31之間用螺釘相固聯，再用螺釘30將襯套31與右軸管23相固聯，排水管34穿過固定 座36套入燜蓋32和襯套31，排水管34與襯套31之間用密封圈37密封，旋緊螺母33時縱 向開槽的錐套35將排水管34箍緊定位在錐座36中，錐座36固聯在支架38上，支架38與 機架41相固聯。所述的支承及傳動系統如附圖1、圖4、圖5、圖6、圖7、圖8所示，通過兩個圓錐滾
6柱軸承26將右軸管23支承在右軸承座28內，右軸承座兩端用端蓋25加墊片密封，右軸管 23處用密封圈42密封；圓錐滾柱軸承26的潤滑冷卻可用兩種方式之一，一是在右軸承座 28頂部從進油口 27將潤滑油泵入，再在右端蓋25下方設置出油口出油循環，二是在軸承座 外圍不設置進出油口，而是設置包圍右軸承座外圍的循環水冷卻夾套78，在夾套上設置進 出水口 ；通過調節座39將右軸承座固聯在機架41上；左軸承座13內壓裝有軸套12，通過 支座5將其固聯在機架41上，電機1固聯在機架下方；發酵罐左法蘭15外圓上固聯有大鏈 輪4，電機1上的小鏈輪2通過鏈條3帶動發酵罐轉動。
權利要求一種轉筒式固態發酵設備，由轉筒發酵罐、左支承、右支承、傳動系統、動密封、液體氣體系統、檢測探頭、夾套熱交換系統、機架組成，其特征是轉筒發酵罐(19)的軸線與回轉軸線呈一定的夾角，通過左法蘭(15)、右法蘭(45)分別與左軸管(11)、右軸管(23)相固聯，轉筒發酵罐位于左支承座(13)和右支承座(28)之間由鏈輪帶動緩慢旋轉，空氣 蒸汽管(8)、加濕 接種管(17)、尾氣管(16)、水活度探頭(52)、原料含水率探頭(53)和溫度探頭(7)均穿過固定不動的端蓋(10)和擋料板(48)進入發酵罐，動密封按有兩種方式可供選擇，方式一是將動密封設置在左法蘭(15)的內環與機封套(6)上，方式二是將動密封設置在左軸承座(13)右端口與左軸管(11)上，夾套媒介盤(29)裝在右軸管(23)右端，將蒸汽或冷水媒介引入夾套(18)，夾套中熱交換后的冷凝水或溫水通過回流管(24)排出，回流管裝在右軸管(23)內的襯套(31)，發酵罐左法蘭(15)外軸肩上固聯有大鏈輪(4)，電機(1)上的小鏈輪(2)通過鏈條(3)帶動發酵罐轉動，左軸承座(13)、右軸承座(28)分別通過調節撐(38)和支座(39)與機架(41)相固聯。
2.根據權利要求1所述的轉筒式固態發酵設備，其特征是所述的轉筒發酵罐，轉筒發 酵罐(19)的軸線與發酵罐回轉軸線呈15 35°的夾角，發酵罐左法蘭(15)上加工有定位 左軸管(11)、大鏈輪(4)和機械密封動環組件的定位面及定位銷孔，發酵罐右法蘭(45)上 加工有定位右軸管(23)的內圓定位面，左軸管、右軸管、左法蘭和右法蘭上凡是定位聯接 面均要焊接后再切削加工，以確保同心度，發酵罐可承受罐內0. 35Mp的工作壓力，夾套可 承受0·20Μρ的工作壓力，按壓力容器設計制造，為避免進出料口(68、69)在封頭焊縫處開 孔，兩端封頭選用直邊高度較大的封頭，筒體外圍設置夾套(18)，夾套內設置引導流體順暢 流動的導流板，進出料口(68)、進出料口(69)設置在轉筒安裝后的最低位和最高位，其中 一個進出料口(69)上設置觀察視鏡(47)，另一進出料口(68)上設置卸料蓋(20)和補料 取樣口(21)，與進出料口(68)、進出料口(69)成90°位置的筒體中心位置設置安全視燈 接口(51)，罐體內膽右端法蘭開口用薄板(62)焊接封堵。
3.根據權利要求1所述的轉筒式固態發酵設備，其特征是所述的液體氣體系統及檢測 探頭，由空氣-蒸汽管(8)、加濕-接種管(17)、尾氣管(16)、水活度探頭(52)、原料含水率 探頭(53)和溫度探頭(7)組成，液體氣體系統⑶、液體氣體系統(16)、液體氣體系統(17) 以及探頭(7)、探頭(52)、探頭(53)分別穿過端蓋(10)、端蓋(57)和擋料環(48)、擋料環 (56)的孔并伸進發酵罐內，蒸汽一空氣管(8)、加濕-接種管(17)和尾氣管(16)的罐內 部分通過管接頭聯接，蒸汽-空氣管(8)在上、下、水平三個方向的端部擰有出氣小孔螺蓋 (44)，加濕-接種管(17)的罐內部分與罐體內壁平行，其尾端封閉而管的徑向鉆有噴淋小 孔，加濕水和液體菌種由小孔噴灑入料，噴灑液體時轉筒要旋轉，尾氣管(16)的罐內部分 尾端垂直向上，頂端設置可引導尾氣排出但能防止發酵料進入管內堵塞的擋料罩，測溫探 頭(7)、水活度探頭(52)、原料含水率探頭(53)安裝后要與發酵料總是保持接觸狀態，空 氣-蒸汽管(8)、加濕接種管(17)、尾氣管(16)、水活度探頭(52)、含水率探頭(53)和測溫 探頭(7)在端蓋(10、57)外端面通過螺母壓緊密封圈(9)實現可靠密封。
4.根據權利要求1所述的轉筒式固態發酵設備，其特征是所述的動密封，其可供選擇 的密封方式分為兩種，方式一端蓋(10)、機封套(6)和擋料環(48)焊接成整體后精加工 而成，焊接質量確保氣密性，精加工后分別與軸套(12)、安裝機封外圓、擋料環(48)外圓三 處配合部位要嚴格同心，機封的動環部分的密封圈(144)、定位銷(145)、動環(146)安裝在左法蘭(15)內圓上，機封的靜環部分的彈簧組(141)、密封圈(143)、靜環(147)套裝在機 封套(6)上，調試好彈簧(141)的預緊力后擰緊螺釘(142)將靜環組件固定在機封套(6) 的相應位置，依靠密封圈(143、144)、動環(146)與靜環(147)貼合平面共同實現可靠動密 封；方式二 擋料環(56)與轉筒頸(63)之間為間隙配合，擋料環(56)中心部位為螺紋孔或 球座，頂桿(59)后端與端蓋(57)為螺紋連接，當頂桿(59)旋入時其前端的螺桿或球形頭 旋入或壓在擋料環(56)螺紋孔或球座內，使擋料環(56)保持在轉筒頸(63)內，頂桿(59) 在端蓋(57)外面的部分通過螺母壓緊密封墊密封，在左軸承座(13)右端口凹環內安放機 封定環組件的銷(70)、密封圈(71)和定環(72)，在左軸管(11)上套裝機封動環組件，調試 好彈簧(76)預緊力后，擰緊螺釘(75)將動環組件固定在左軸管(11)的相應位置，依靠密 封圈(71、74)、動環(73)、靜環(72)平面貼合共同實現可靠動密封。
5.根據權利要求1所述的轉筒式固態發酵設備，其特征是所述的夾套熱交換系統，媒 介盤(29)套裝在右軸管(23)右端，媒介盤兩端采用密封圈(291)或填料密封，蒸汽或冷水 媒介由入口進入媒介盤，再經右管軸(23)上與徑向成一定角度的切向孔進入右管軸(23) 內部，最后由進管(49)進入夾套(18)，進管(49)兩端分別和右管軸(23)、夾套(18)外壁 相聯通，回流管(24)以緊配合套裝在襯套(31)左端內孔，兩者在端面用密封墊密封并用螺 釘固聯，先將回流管(24)與襯套(31)事先組裝在一起，然后裝入右軸管(23)右端配合內 孔，通過出管(50)將夾套(18)與回流管(24)相聯通，燜蓋(32)與襯套(31)之間用螺釘 相固聯，再用螺釘(30)將襯套(31)與右軸管(23)相固聯，排水管(34)穿過固定座(36) 套入燜蓋(32)和襯套(31)，排水管(34)與襯套(31)之間用密封圈(37)密封，旋緊螺母 (33)時縱向開槽的錐套(35)將排水管(34)箍緊定位在錐座(36)中，錐座(36)固聯在支 架(38)上，支架(38)與機架(41)相固聯。
6.根據權利要求1所述的轉筒式固態發酵設備，其特征是所述的支承及傳動系統，通 過兩個圓錐滾柱軸承(26)將右軸管(23)支承在右軸承座(28)內，右軸承座兩端用端蓋 (25)加墊片密封，右軸管(23)處用密封圈(42)密封；圓錐滾柱軸承(26)的潤滑冷卻可用 兩種方式之一，一是在右軸承座(28)頂部從進油口(27)將潤滑油泵入，再在右端蓋(25) 下方設置出油口出油循環，二是在軸承座外圍不設置進出油口，而是設置包圍右軸承座外 圍的循環水冷卻夾套(78)，在夾套上設置進出水口 ；通過調節座(39)將右軸承座固聯在機 架(41)上；左軸承座(13)內壓裝有軸套(12)，通過支座(5)將其固聯在機架(41)上，電 機(1)固聯在機架下方；發酵罐左法蘭(15)外圓上固聯有大鏈輪(4)，電機(1)上的小鏈 輪(2)通過鏈條(3)帶動發酵罐轉動。
專利摘要一種轉筒式固態發酵設備，由發酵罐、左支承、右支承、傳動系統、動密封、液體氣體系統、檢測探頭、夾套熱交換系統、機架組成，發酵罐的軸線與回轉軸線呈一定夾角，由鏈輪帶動，設置有罐內空氣—蒸汽管、加濕—接種管、尾氣管，水活度探頭、原料含水率探頭和溫度探頭均伸進發酵罐進行測試，動密封設置在左管軸處，夾套熱交換設置在右管軸部位，電機通過鏈傳動帶動發酵罐旋轉，有助于克服物料傳熱傳質困難的技術瓶頸，配套管路及檢測系統后能在同一發酵罐內完成物料的加濕混合、蒸煮滅菌、降溫、接種、控溫發酵和出料，可為飼料、中藥、生物肥等行業固態發酵的菌種篩選、工藝優化、傳熱傳質和過程控制的試驗研究及生產提供裝置平臺。
文檔編號C12M1/38GK201737943SQ200920296220

公開日2011年2月9日 申請日期2009年12月30日 優先權日2009年12月30日
發明者何真, 劉煥牢, 張建, 王筱珍, 薛曉寧 申請人:廣東海洋大學