一种用于氨基酸生产的发酵罐系统及其工作方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于氨基酸生产的发酵罐系统及其工作方法，属于氨基酸生产技术领域。其包括洗罐、空消、进料、接种、培养和出料步骤；所述每个步骤可以单独运行或连续运行。本发明专利技术通过研究氨基酸发酵工业化生产的特点，巧妙设计了适用于氨基酸发酵生产的发酵罐系统及使用方法，该系统全程自动控制，去除了氨基酸发酵生产过程中的人为因素，节省了人工成本，有效提高了氨基酸发酵生产的效率，缩短了准备时间和发酵周期，使整个发酵过程标准化操作，减少了染菌和生产不正常的情况，使氨基酸生产更加稳定，产量得以明显提高，可以大大提高氨基酸生产企业的经济效益。

【技术实现步骤摘要】
一种用于氨基酸生产的发酵罐系统及其工作方法
本专利技术涉及一种用于氨基酸生产的发酵罐系统及其工作方法，属于氨基酸生产

技术介绍
氨基酸是生命有机体的重要组成部分，是生命机体营养、生存和发展极为重要的物质，在生命体内物质代谢调控、信息传递方面扮演着重要的角色。氨基酸作为人类营养添加剂、调味剂、饲料添加剂、医药、农药等，在食品工业、农业、畜牧业及人类健康、保健等诸方面有着广泛的应用。在未来几年中，包括健康食品、人工甜味剂、膳食补充剂产品和化妆品在内的各个终端应用市场对氨基酸需求的日益增长也将推动氨基酸市场的良性发展。随着生物技术的蓬勃发展，越来越多氨基酸产品已经由生物发酵法生产替代了化学合成法生产，生物发酵法生产的氨基酸产品在安全性、能耗及环保方面，具有化工手段不可比拟的优越性。目前，大部分氨基酸已经实现生物发酵法直接生产，市场对该类产品需求也在逐年加大，用于氨基酸工业化生产的发酵罐容积也呈现逐渐放大的趋势。但是，现有的发酵罐系统多为人工手动进行操作，随着发酵罐规模的不断增大，工人的工作量和劳动强度都在不断增加，人工成本也在不断增加；另一方面，现有的发酵罐系统操作周期较长，人工操作的不确定性使得大量工作时间被用于生产准备工作，减少了有效生产时间，使设备利用率不高；此外，在实际生产过程中，由于操作失误或不准确，造成发酵染菌、培养过程参数（温度、pH、溶氧等）波动较大，给氨基酸发酵工业化生产造成严重损失。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述缺陷和不足，提供一种用于氨基酸生产的发酵罐系统及其工作方法，能够根据氨基酸发酵工业化生产的特点设置系统内各部件及结构，从氨基酸发酵生产的准备工作至培养结束全过程实现自动控制，在发酵罐空消、进料、培养过程中，创新性地将温度、压力、pH、溶氧等参数与相关自动调节阀进行连锁自动控制，使参数控制实现实时自动控制。本专利技术的技术方案，一种用于氨基酸生产的发酵罐系统，包括发酵罐，还包括发酵罐、搅拌器、搅拌电机、减速装置、空气分布器、冷却列管、进空气管道调节阀、进蒸汽管道调节阀、进冷却水管道调节阀、回冷却水管道调节阀、排冷却水管道调节阀、进底料管道调节阀、接种管道调节阀、补料管道调节阀、出料管道调节阀、液氨管道调节阀；所述发酵罐顶端设置搅拌电机，搅拌电机与减速器连接，减速器与搅拌器连接；所述发酵罐内底部设置空气分布器，空气分布器中的一端与发酵罐外部的三根管道连通，所述管道上分别设有进空气管道调节阀、进蒸汽管道调节阀和液氨管道调节阀；所述发酵罐内部设有冷却列管，冷却列管底部连通排冷却水管道调节阀，顶部与回冷却水管道调节阀连通；所述发酵罐顶部包括进料模块，罐底设置出料模块；所述进料模块包括与发酵罐连通的若干根管道，管道上分别设置进底料管道调节阀、接种管道调节阀和补料管道调节阀；所述出料模块包括与发酵罐底部连通的出料管道调节阀。还包括排气模块、取样模块、监测模块和清洗模块；所述发酵罐顶部设有排气模块和清洗模块，发酵罐的侧面设有取样模块和监测模块；所述排气模块包括压力检测传感器和排气管道调节阀；其中排气管道调节阀与发酵罐连通，压力检测传感器设置于发酵罐的排气口上；所述清洗模块包括喷淋器和清洗管道调节阀；所述清洗管道调节阀与设置于发酵罐内部的喷淋器连接；所述取样模块包括通过管道互相连接的取样管道调节阀、取样蒸汽管道调节阀和取样排管道调节阀；其中取样管道调节阀与发酵罐之间通过管道连通；所述监测模块包括pH检测传感器、DO检测传感器和温度检测传感器，三者均能够对发酵罐内部液体进行检测。还包括控制系统，所述控制系统与搅拌电机、DO检测传感器和进空气管道调节阀连接；通过搅拌电机控制搅拌器进行搅拌，并根据需要采用减速装置进行减速；根据DO检测传感器的检测结果控制进空气管道调节阀的开闭和搅拌电机的运转速度；所述控制系统与pH检测传感器和液氨管道调节阀连接，根据pH检测传感器的检测结果控制液氨管道调节阀的开闭；所述控制系统与压力检测传感器、进蒸汽管道调节阀和排气管道调节阀连接；通过压力检测传感器的检测结果控制进蒸汽管道调节阀和排气管道调节阀；所述控制系统与温度检测传感器和进冷却水管道调节阀连接，通过温度检测传感器的检测结果控制进冷却水管道调节阀；所述控制系统与清洗管道调节阀、回冷却水管道调节阀、排冷却水管道调节阀、进底料管道调节阀、接种管道调节阀、补料管道调节阀、取样管道调节阀、取样蒸汽管道调节阀、取样排管道调节阀和出料管道调节阀连接。所述控制系统为计算器或PLC控制器。所述用于氨基酸生产的发酵罐系统的工作方法，包括洗罐、空消、进料、接种、培养和出料步骤；所述每个步骤可以单独运行或连续运行。所述洗罐步骤如下：控制系统检查各部件状态，并发送指令：关闭进空气管道调节阀、进蒸汽管道调节阀、进冷却水管道调节阀、回冷却水管道调节阀、进底料管道调节阀、接种管道调节阀、补料管道调节阀、取样蒸汽管道调节阀、液氨管道调节阀，打开排气管道调节阀10%~100%开度、排冷却水管道调节阀50%~100%开度、出料管道调节阀50%~100%开度、清洗管道调节阀50%~100%开度，清洗水通过清洗管道调节阀的控制和喷淋器对发酵罐进行自动清洗；清洗结束后，自动控制系统洗罐程序传输指令关闭清洗管道调节阀。所述空消步骤如下：控制系统检查各部件状态，并发送指令：打开排气管道调节阀10%~100%开度、取样管道调节阀10%~100%开度、取样排管道调节阀10%~100%开度、出料管道调节阀10%~100%开度，进蒸汽管道调节阀与压力检测传感器连锁自动控制，程序内设置空消压力为0.10~0.16MPa；空消结束，关闭进蒸汽管道调节阀、取样管道调节阀、出料管道调节阀，打开进空气管道调节阀10%~30%开度，排气管道调节阀与压力检测传感器连锁自动控制，程序内设置压力为0.02~0.05MPa。所述进料步骤如下：控制系统检查各部件状态，并发送指令：打开搅拌电机，进底料管道调节阀，将灭菌后的无菌培养基输送至发酵罐中，打开关闭排冷却水管道调节阀，打开回冷却水管道调节阀，进冷却水管道调节阀与温度检测传感器连锁自动控制，温度设置为发酵培养温度，液氨管道调节阀与pH检测传感器连锁自动控制，pH值设置为发酵培养最佳pH值；进料完成，关闭进底料管道调节阀，打开取样蒸汽管道调节阀10%~100%开度、取样排管道调节阀10%~20%开度。所述接种步骤如下：控制系统检查各部件状态，并发送指令：打开接种管道调节阀，将纯种微生物菌种接入发酵罐中；接种完成，关闭接种管道调节阀。所述培养步骤如下：控制系统检查各部件状态，并发送指令：搅拌电机、进空气管道调节阀与DO检测传感器连锁自动控制，DO值根据发酵不同阶段设置不同数值，打开补料管道调节阀，根据发酵不同阶段的补料需求量设置补料管道调节阀不同开度并自动执行；培养过程中需要取样时执行取样程序：关闭取样蒸汽管道调节阀、打开取样管道调节阀10%~100%开度，进行取样，取样操作完，关闭打开取样管道调节阀，打开取样蒸汽管道调节阀10%~100%开度；培养结束，关闭补料管道调节阀、进冷却水管道调节阀、回冷却水管道调节阀、取样蒸汽管道调节阀、液氨管道调节阀、搅拌电机，打开进空气管道调节阀10%~20%开度。所述出料步骤如下：控制系本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于氨基酸生产的发酵罐系统，包括发酵罐（1），其特征是：还包括发酵罐（1）、搅拌器（2）、搅拌电机（3）、减速器（4）、空气分布器（5）、冷却列管（6）、进空气管道调节阀（11）、进蒸汽管道调节阀（12）、进冷却水管道调节阀（16）、回冷却水管道调节阀（17）、排冷却水管道调节阀（18）、进底料管道调节阀（19）、接种管道调节阀（20）、补料管道调节阀（21）、出料管道调节阀（25）和液氨管道调节阀（26）；所述发酵罐（1）顶端设置搅拌电机（3），搅拌电机（3）与减速器（4）连接，减速器（4）与搅拌器（2）连接；所述发酵罐（1）内底部设置空气分布器（5），空气分布器（5）中的一端与发酵罐（1）外部的三根管道连通，所述管道上分别设有进空气管道调节阀（11）、进蒸汽管道调节阀（12）和液氨管道调节阀（26）；所述发酵罐（1）内部设有冷却列管（6），冷却列管（6）底部连通排冷却水管道调节阀（18），顶部与回冷却水管道调节阀（17）连通；所述发酵罐（1）顶部包括进料模块，罐底设置出料模块；所述进料模块包括与发酵罐（1）连通的若干根管道，管道上分别设置进底料管道调节阀（19）、接种管道调节阀（20）和补料管道调节阀（21）；所述出料模块包括与发酵罐（1）底部连通的出料管道调节阀（25）。...

【技术特征摘要】
1.一种用于氨基酸生产的发酵罐系统，包括发酵罐（1），其特征是：还包括发酵罐（1）、搅拌器（2）、搅拌电机（3）、减速器（4）、空气分布器（5）、冷却列管（6）、进空气管道调节阀（11）、进蒸汽管道调节阀（12）、进冷却水管道调节阀（16）、回冷却水管道调节阀（17）、排冷却水管道调节阀（18）、进底料管道调节阀（19）、接种管道调节阀（20）、补料管道调节阀（21）、出料管道调节阀（25）和液氨管道调节阀（26）；所述发酵罐（1）顶端设置搅拌电机（3），搅拌电机（3）与减速器（4）连接，减速器（4）与搅拌器（2）连接；所述发酵罐（1）内底部设置空气分布器（5），空气分布器（5）中的一端与发酵罐（1）外部的三根管道连通，所述管道上分别设有进空气管道调节阀（11）、进蒸汽管道调节阀（12）和液氨管道调节阀（26）；所述发酵罐（1）内部设有冷却列管（6），冷却列管（6）底部连通排冷却水管道调节阀（18），顶部与回冷却水管道调节阀（17）连通；所述发酵罐（1）顶部包括进料模块，罐底设置出料模块；所述进料模块包括与发酵罐（1）连通的若干根管道，管道上分别设置进底料管道调节阀（19）、接种管道调节阀（20）和补料管道调节阀（21）；所述出料模块包括与发酵罐（1）底部连通的出料管道调节阀（25）。2.如权利要求1所述用于氨基酸生产的发酵罐系统，其特征是：还包括排气模块、取样模块、监测模块和清洗模块；所述发酵罐（1）顶部设有排气模块和清洗模块，发酵罐（1）的侧面设有取样模块和监测模块；所述排气模块包括压力检测传感器（10）和排气管道调节阀（13）；其中排气管道调节阀（13）与发酵罐（1）连通，压力检测传感器（10）设置于发酵罐（1）的排气口上；所述清洗模块包括喷淋器（14）和清洗管道调节阀（15）；所述清洗管道调节阀（15）与设置于发酵罐（1）内部的喷淋器（14）连接；所述取样模块包括通过管道互相连接的取样管道调节阀（22）、取样蒸汽管道调节阀（23）和取样排管道调节阀（24）；其中取样管道调节阀（22）与发酵罐（1）之间通过管道连通；所述监测模块包括pH检测传感器（7）、DO检测传感器（8）和温度检测传感器（9），三者均能够对发酵罐（1）内部液体进行检测。3.如权利要求2所述用于氨基酸生产的发酵罐系统，其特征是：还包括控制系统，所述控制系统与搅拌电机（3）、DO检测传感器（8）和进空气管道调节阀（11）连接；通过搅拌电机（3）控制搅拌器（2）进行搅拌，并根据需要采用减速装置（4）进行减速；根据DO检测传感器（8）的检测结果控制进空气管道调节阀（11）的开闭和搅拌电机（3）的运转速度；所述控制系统与pH检测传感器（7）和液氨管道调节阀（26）连接，根据pH检测传感器（7）的检测结果控制液氨管道调节阀（26）的开闭；所述控制系统与压力检测传感器（10）、进蒸汽管道调节阀（12）和排气管道调节阀（13）连接；通过压力检测传感器（10）的检测结果控制进蒸汽管道调节阀（12）和排气管道调节阀（13）；所述控制系统与温度检测传感器（9）和进冷却水管道调节阀（16）连接，通过温度检测传感器（9）的检测结果控制进冷却水管道调节阀（16）；所述控制系统与清洗管道调节阀（15）、回冷却水管道调节阀（17）、排冷却水管道调节阀（18）、进底料管道调节阀（19）、接种管道调节阀（20）、补料管道调节阀（21）、取样管道调节阀（22）、取样蒸汽管道调节阀（23）、取样排管道调节阀（24）和出料管道调节阀（25）连接。4.权利要求3所述用于氨基酸生产的发酵罐系统的工作方法，其特征是包括洗罐、空消、进料、接种、培养和出料步骤；所述每个步骤可以单独运行或连续运行。5.如权利要求4所述用于氨基酸生产的发酵罐系统的工作方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：杭新健，周旭波，张雪阳，
申请(专利权)人：无锡荣丰生物工程有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32