一种内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术属于轻工业机械设备技术领域，尤其涉及一种内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置，包括发酵罐体，设于罐体内部的至少一个分区组件，一端固定于罐体顶部且搅拌端深入每个分区组件内的螺旋提升组件，设于罐体底部的至少一个气体喷嘴，所述分区组件包括筒状壳体，设于壳体内部的螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管，所述螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管底部分别设有伸出罐体底部的进水口、进气口和无菌水进口，螺旋水管底部还设有出水口，所述分区组件数量与螺旋推进组件数量相同，且螺旋推进组件的搅拌端位于分区组件壳体中心位置，所述罐体顶部设有物料进口，罐体底部还设有物料出口，本实用新型专利技术具有传热传质效果好、发酵过程能调控监测的优点。

【技术实现步骤摘要】
一种内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置
本技术属于轻工业机械设备
，尤其涉及一种内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置。
技术介绍
目前，我国常规的农作物秸秆混合分配大多采用螺旋类给料装置。由于秸秆类物料质地松软、流动性不强，物料缠绕现象严重；并且切割过程中难以保证理想的长度，在输送过程中出现搭桥、结拱现象非常普遍，因此在使用这类装置时经常有蓬料，转动受阻等情况，致使设备性能不稳定，影响安全稳定的运行。固态发酵是在没有或几乎没有自由水存在下，在有一定湿度的水不溶性基质中，用一种或多种微生物的生物反应过程；与液态发酵相比，具有培养基简单、来源广、投资少、后提取工艺简单等优点，但目前固态发酵的工业化规模生产很少见，原因主要有以下几点：1、传热传质效率差。自然通风只能使固体物料表面与气体接触，发酵也只局限于物料表层，而且固态底物热导性差，发酵过程中产生的热量难以及时发散出去，在产热高峰，床层温度急剧上升，出现温度梯度，影响生物生长和产物积累；2、无菌环境难以控制，染菌污染率高，大多数固态发酵反应器将物料的灭菌与发酵过程分开操作，在发酵过程中采用自然通风，须考虑空气对流对水分蒸发的作用，防止水分过度损失；劳动强度大，效率低，生产能力小，而且容易造成发酵过程中杂菌污染；3、发酵过程监测困难，固体物料流动性差，发酵过程难以监测。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置，具有传热传质效率高、发酵过程中染菌污染率高、发酵过程容易监测的优点。为达到上述目的，本技术采用的技术方案是：一种内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置，包括发酵罐体，设于罐体内部的至少一个分区组件，一端固定于罐体顶部且搅拌端深入每个分区组件内的螺旋提升组件，设于罐体底部的至少一个气体喷嘴，每个分区组件包括筒状壳体，设于壳体内壁的螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管，所述螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管底部分别设有伸出罐体底部的进水口、进气口和无菌水进口，螺旋水管底部还设有出水口，所述分区组件数量与螺旋推进组件数量相同，且螺旋推进组件的搅拌端位于分区组件壳体中心位置，所述罐体顶部设有物料进口，罐体底部还设有物料出口。进一步的，所述螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管依次沿着壳体内壁呈螺旋上升缠绕状铺满壳体内壁且分别与壳体内壁固定连接，且螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管呈螺旋状依次循环排列并在中心形成一个圆形通道，所述螺旋气管侧壁上设有一组沿螺旋气管均匀分布的通孔，螺旋滴灌管侧壁上设有一组沿螺旋滴灌管均匀分布的滴灌管头，所述壳体上设有多个均匀分布的圆孔，壳体上的圆孔与通孔及滴灌管头的位置相对应设置。进一步的，所述螺旋提升组件包括安装于罐体顶部的电动机，与电动机连接的减速器，通过联轴器与减速器相连的转动轴，转动轴上设有螺旋叶片，所述转动轴一端深入螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管形成的中心圆形通道内，具体使用时，螺旋提升组件可正转，可反转，可独立设置。进一步的，所述罐体内设有7个分区组件，包括位于罐体中心的一个分区组件和沿着罐体中心分区组件周边均匀分布的6个分区组件，所述螺旋提升组件也为7个，每个螺旋提升组件与分区组件的位置为上下一一对应设置，即每个螺旋提升组件的转动轴轴心均与每个对应的分区组件壳体的中心同轴，所述气体喷嘴为多个，均沿着罐体底部均匀设置，分区组件、螺旋提升组件以及气体喷嘴的数量可以根据具体罐体容积大小和使用需要而定。进一步的，所述罐体的外部设有夹套，夹套上部设有夹套水进口，夹套下部设有夹套水出口，所述罐体的上部还设有出气口和压力计口；罐体的侧壁设有温度计口、湿度计口和取样口。进一步的，所述分区组件壳体顶部低于螺旋叶片顶部100~200mm设置，壳体底部高于螺旋叶片底部200~500mm设置，壳体内径大于螺旋叶片外径10~50mm；所述螺旋推进组件的螺旋叶片底部距罐体底部50~200mm，填料最大高度低于螺旋叶片顶部50~200mm。进一步的，所述螺旋气管上的通孔直径为1~6mm，且相邻通孔之间的间距为50~300mm；所述螺旋滴罐管上相邻的滴灌管头的间距为500mm。进一步的，所述气体喷嘴安装在距离罐体底部50~200mm的位置。进一步的，所述螺旋水管的进水口与夹套的进水口相连通，螺旋水管的出水口与夹套的出水口相连通。进一步的，所述螺旋水管的进水口、出水口以及夹套的进水口、出水口均通过切换阀与冷水、热水或蒸汽进出口连接，当螺旋水管与水管连通时，进口管在下方，出口管在上方；当螺旋水管与蒸汽管道连接时，进口管在上方，出口管在下方。本技术采用上述结构以后，在具体使用时，需要物料混合均匀时，转动轴正转，带动叶片不停地转动，搅拌提送底部物料，从分区装置壳体上方外侧落下，底部物料从分区装置壳体下方的空隙进入，由螺旋叶片提升到上部，如此往复，实现物料的搅拌和混合，当需要对物料进行灭菌时，可以将切换阀打开，连通蒸汽管道，蒸汽进入螺旋水管，同时转动轴带动叶片旋转，提升混合物料，通过蒸汽或冷凝水的热量可以快速对物料进行加热；通过这种方法，可以避免现有固体发酵罐对物料进行灭菌时，蒸汽与物料直接接触，蒸汽在罐体内形成的冷凝水容易使物料粘在一块，湿度大大提高，严重时无法发酵。现有罐体内物料加热或冷却大多通过罐体外部的夹套通入蒸汽、热水或冷却水实现，这种方法加热或冷却速度慢，特别是大型发酵设备，罐体内部的温度、湿度难以控制，会出现温度梯度现象，严重影响生产，本专利技术在罐体内的温度出现过高或过低，需要冷却或加热时，通过切换阀，使夹套、螺旋水管的进出水口与冷水或热水/蒸汽进出口连通，同时开动转动轴，通过物料的循环搅拌，不断更新热交换界面，实现热量的快速交换。如果发酵过程中需要空气，可以将螺旋气管的进出口通过切换阀切换至无菌空气，同时开动转动轴，通过物料的提升、混合与循环，不断更新空气与物料的接触面，强化了传质过程，如果发酵过程中物料太干，湿度太低达不到要求，可以打开螺旋滴灌管的进口阀，通入无菌水，同时开动搅拌轴，通过物料的循环混合，增加物料中的水含量，提高培养基的湿度，如果湿度太高，通过打开无菌空气阀，由螺旋气管通入无菌空气，开动搅拌，带走物料中的水分。如果需要出料，转动轴反转，即可将物料推向底部，实现快速出料。当物料出现搭桥、结拱、蓬料时，打开控制气体喷嘴的阀门，将高压无菌空气从物料底部冲出，利用气体的膨胀和冲击力量，破坏物料间的搭桥、结拱和蓬料状态。本技术具有的优点是：1.本装置强化了传热与传质的效果，通过设置多个螺旋提升装置和分区装置，将罐体内的物料分为几个不同的区域，每个区域可以实现物料的混合、搅拌与循环，不断更新与物料间的接触面，强化了传热传质过程；2.本装置易实现控温控湿，罐体内温度过高过低时，不仅可以通过罐体外部夹套换热，还可以通过多个分区装置中的螺旋水管及螺旋提升组件来实现物料的提升、混合与换热，以保证罐体内温度均匀，通过螺旋气管通入无菌空气实现通气，也可带走物料中的水分，以及利用螺旋滴灌管通入无菌水来加湿物料，可以实现罐体内物料湿度的均匀控制；3.本装置可实现快速出料，通过转动轴反转，即可将物料推向底部，实现快速出料；4.本装置避免物料搭桥、结拱、蓬料，利用气体喷嘴喷出的高压无菌空气破坏物料间的搭桥、结拱和蓬料状态。附图说明图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置，其特征在于：包括发酵罐体，设于罐体内部的至少一个分区组件，一端固定于罐体顶部且搅拌端深入每个分区组件内的螺旋提升组件，设于罐体底部的至少一个气体喷嘴，所述分区组件包括筒状壳体，设于壳体内部的螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管，所述螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管底部分别设有伸出罐体底部的进水口、进气口和无菌水进口，螺旋水管底部还设有出水口，所述分区组件数量与螺旋推进组件数量相同，且螺旋推进组件的搅拌端位于分区组件壳体中心位置，所述罐体顶部设有物料进口，罐体底部还设有物料出口。

【技术特征摘要】
1.一种内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置，其特征在于：包括发酵罐体，设于罐体内部的至少一个分区组件，一端固定于罐体顶部且搅拌端深入每个分区组件内的螺旋提升组件，设于罐体底部的至少一个气体喷嘴，所述分区组件包括筒状壳体，设于壳体内部的螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管，所述螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管底部分别设有伸出罐体底部的进水口、进气口和无菌水进口，螺旋水管底部还设有出水口，所述分区组件数量与螺旋推进组件数量相同，且螺旋推进组件的搅拌端位于分区组件壳体中心位置，所述罐体顶部设有物料进口，罐体底部还设有物料出口。2.如权利要求1所述的内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置，其特征在于：所述螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管依次沿着壳体内壁呈螺旋上升缠绕状铺满壳体内壁且分别与壳体内壁固定连接，且螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管呈螺旋状依次循环排列并在中心形成一个圆形通道，所述螺旋气管侧壁上设有一组沿螺旋气管均匀分布的通孔，螺旋滴灌管侧壁上设有一组沿螺旋滴灌管均匀分布的滴灌管头，所述壳体上设有多个均匀分布的圆孔，壳体上的圆孔与通孔及滴灌管头的位置相对应设置。3.如权利要求2所述的内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置，其特征在于：所述螺旋提升组件包括安装于罐体顶部的电动机，与电动机连接的减速器，通过联轴器与减速器相连的转动轴，转动轴上设有螺旋叶片，所述转动轴一端深入螺旋水管、螺旋气管和螺旋滴灌管形成的中心圆形通道内。4.如权利要求3所述的内分区秸秆搅拌混合固态发酵装置，其特征在于：所述罐体内设有7个分区组件，包括位于罐体中心的一个分区组件和沿着罐体中心分区组件周边均匀分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：方书起，陈俊英，白净，李洪亮，韩秀丽，常春，刘利平，李攀，
申请(专利权)人：郑州大学，
类型：新型
国别省市：河南,41