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CN117305099A - 一种可旋转全自动发酵设备及方法 - Google Patents

一种可旋转全自动发酵设备及方法 Download PDF

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CN117305099A CN202311301077.8A CN202311301077A CN117305099A CN 117305099 A CN117305099 A CN 117305099A CN 202311301077 A CN202311301077 A CN 202311301077A CN 117305099 A CN117305099 A CN 117305099A
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Abstract

本发明涉及发酵技术领域，尤其涉及一种可旋转全自动发酵设备及方法。其包括底座、发酵外箱、发酵内罐、旋转组件、监测件以及集气箱。本发明通过设置发酵外箱在一定范围内，以一定频率前后晃动，发酵内罐在发酵外箱上原点转动，旋转组件在发酵内罐内独立旋转，三者配合构成三重旋转动作，旋转的方向、角度多变且互不干涉，实现全面促进发酵原料的混合，进而加快发酵进程。通过设置监测件随着三重旋转动作移动、转动，这个过程中采用红外测温技术和流速检测技术分别对发酵原料多角度、多方向的温度、流动性进行监测，并以此作为判断发酵程度的依据。最终实现对发酵进程的精准监控和智能调控，便于高效的、自动的完成发酵加工。

Description

一种可旋转全自动发酵设备及方法
技术领域
本发明涉及发酵技术领域，尤其涉及一种可旋转全自动发酵设备及方法。
背景技术
发酵指人们借助微生物在有氧或无氧条件下的生命活动来制备微生物菌体本身、或者直接代谢产物或次级代谢产物的过程。如今发酵在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。
授权公告号为CN210683734U的中国专利文件公开了一种搅拌式温控发酵罐，包括发酵罐与制冷装置，发酵罐设有搅拌装置、减速电机与温度传感器，搅拌装置包括定壳体与动壳体，定壳体固定连接发酵罐，且旋转连接减速电机，定壳体内设有第一环形定腔与第二环形定腔，以及连接第一定腔的第一过液口与连接第二环形定腔的第二过液口，二者均通过管道连接制冷装置；动壳体固定连接减速电机，动壳体内设有第一环形动腔与第二环形动腔，动壳体的底部设有第三过液口与第四过液口，第三过液口与第四过液口之间连接深入到发酵罐底部的搅拌管。
现有技术中的发酵设备一般通过在发酵罐内部设置旋转件，对发酵原料进行搅拌。发酵过程中设备旋转方式单一，因此对原料混合的作用范围小，发酵促进的效果有限。此外，现有发酵设备也缺少对发酵进程的全面的、精准的监测方法，不利于工作人员对发酵程度的掌控。
发明内容
针对背景技术中存在的问题，提出一种可旋转全自动发酵设备及方法。本发明通过三重旋转动作，实现全面促进发酵原料的混合，进而加快发酵进程。通过监测件的红外测温技术和流速检测技术对发酵原料多角度、多方向的温度、流动性进行监测，实现对发酵进程的精准监控和智能调控，便于高效的、自动的完成发酵加工。
本发明提出一种可旋转全自动发酵设备，包括底座、发酵外箱、发酵内罐、旋转组件、监测件以及集气箱。
底座上设置驱动件一以及位于驱动件一两侧的支架。发酵外箱位于底座上方，通过驱动件一传动，实现在两组支架之间做弧形轨迹的前后晃动，发酵外箱上还设置驱动件二和温度调节件。发酵内罐横向贯穿发酵外箱，通过驱动件二传动实现原点转动，同时设置进/出料口和排气管。旋转组件通过驱动件二驱动，在发酵内罐内旋转。监测件设置在旋转组件上，采用红外测温技术和流速检测技术分别对发酵原料的温度、流动性监测，并将温度、流动性数据传输至控制中心，以作为判断发酵程度的依据。集气箱连通排气管的出气端，用于气体排量的监测和控制。
优选的，旋转组件包括位于发酵内罐内部一端的转动盘一、位于发酵内罐内部另一端的转动盘二以及位于转动盘一和转动盘二之间的搅拌架；转动盘一通过与驱动件二配合，实现转动；转动盘二上设置连通进/出料口的开口一以及连通排气管的开口二。
优选的，转动盘二和转动盘一平行设置，搅拌架沿环形轨迹在转动盘一和转动盘二之间设置多组；监测件设置在搅拌架上。
优选的，监测件包括固定在搅拌架上的安装架；安装架上设置流动性监测器以及与流动性监测器相配合的转轴；转轴的端部转动连接有红外测温器，侧壁设置延长杆；红外测温器的两头悬空，分别设置红外测温头，侧壁中部与转轴转动连接；延长杆上设置重心调节头。
优选的，驱动件二包括转动套；转动套的一端连接发酵内罐，另一端转动伸出发酵外箱，且外周键合连接齿轮一；发酵外箱上设置电机一以及与电机一的主轴配合的齿轮二；齿轮二与齿轮一啮合连接。
优选的，发酵外箱上设置安装架；安装架架在齿轮一上方，安装架上设置电机二；电机二的主轴连接传动杆；传动杆转动穿过转动套，且伸入发酵内罐，与转动盘一连接。
优选的，传动杆、转动套、转动盘二、转动盘一、开口二和发酵内罐同轴设置。
优选的，驱动件一包括位于发酵外箱底部的连接座以及位于连接座底部的半齿轮；半齿轮转动连接两侧的支架，底部设置有与其啮合连接的齿条；齿条滑动设置在底座上，两端设置牵引绳；底座的两头设置与牵引绳配合的卷收箱。
优选的，集气箱包括箱体；箱体内部设置隔板，并被其分隔为蓄水室和监测室；隔板的底部设置连通蓄水室和监测室的压力阀；蓄水室内设置活塞板；排气管的下端设置泄压阀，且出气口伸入蓄水室，与活塞板的上方空间连通；监测室上设置透明观察窗以及液位监测器。
本发明又提出一种根据上述的可旋转全自动发酵设备的发酵方法，步骤如下：
S1、将发酵原料从进/出料口投入发酵内罐中；
S2、发酵外箱在一定范围内，以一定频率前后晃动，加快发酵原料的混合、发酵；发酵内罐在发酵外箱上原点转动；旋转组件在发酵内罐内独立旋转，构成三重旋转动作，促进发酵原料的混合、发酵；
S3、进行多重旋转时，监测件随着旋转动作移动、转动，获取发酵原料的温度、流动性数据；
S4、控制中心采集发酵原料的温度、流动性数据，采用提前设置的标准温度、流动性参数进行对比，判断发酵程度，并对设备运行参数自动进行调整，以达到理想的发酵效果；
S5、发酵完成后，进/出料口端朝前倾倒出料。
与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：
本发明通过设置发酵外箱在一定范围内，以一定频率前后晃动，发酵内罐在发酵外箱上原点转动，旋转组件在发酵内罐内独立旋转，三者配合构成三重旋转动作，旋转的方向、角度多变且互不干涉，实现全面促进发酵原料的混合，进而加快发酵进程。通过设置监测件随着三重旋转动作移动、转动，这个过程中采用红外测温技术和流速检测技术分别对发酵原料多角度、多方向的温度、流动性进行监测，并以此作为判断发酵程度的依据。最终实现对发酵进程的精准监控和智能调控，便于高效的、自动的完成发酵加工。
附图说明
图1为本发明一种实施例的结构示意图(视角一)；
图2为本发明一种实施例的结构示意图(视角二)；
图3为本发明一种实施例中发酵外箱的剖视图；
图4为本发明一种实施例中发酵内罐的剖视图；
图5为本发明一种实施例中转动盘二的局部放大图；
图6为本发明一种实施例中监测件的结构示意图；
图7为本发明一种实施例中驱动件二的结构示意图；
图8为本发明一种实施例中驱动件一的结构示意图；
图9为本发明一种实施例中集气箱的剖视图。
附图标记：1、底座；1001、开口一；1002、开口二；2、驱动件一；201、连接座；202、半齿轮；203、齿条；204、卷收箱；205、牵引绳；3、发酵外箱；4、发酵内罐；5、驱动件二；501、转动套；502、齿轮一；503、齿轮二；504、电机一；505、电机二；506、安装架；6、支架；7、集气箱；701、箱体；702、隔板；703、活塞板；704、压力阀；8、转动盘一；9、搅拌架；10、转动盘二；11、监测件；1101、安装架；1102、红外测温器；1103、红外测温头；1104、转轴；1105、延长杆；1106、重心调节头；1107、流动性监测器；12、进/出料口；13、排气管；1301、泄压阀。
具体实施方式
实施例一
如图1-图4所示，本发明提出的一种可旋转全自动发酵设备，包括底座1、发酵外箱3、发酵内罐4、旋转组件、监测件11以及集气箱7。底座1上设置驱动件一2以及位于驱动件一2两侧的支架6；支架6和底座1构成类型U型结构，为整个设备提供支撑。发酵外箱3位于底座1上方，通过驱动件一2传动，实现在两组支架6之间做弧形轨迹的前后晃动，通过发酵外箱3在一定范围内，以一定频率前后晃动，加快发酵原料的混合、发酵，发酵外箱3上还设置驱动件二5和温度调节件；驱动件二5位于发酵外箱3外部，设置两组驱动端；温度调节件位于发酵外箱3内，用于发酵温度的控制和调节；由于发酵温度一般需要30-35度之间，略高于室温。温度调节件可以是电热片、电阻管等形式，通过间隔通电加热的方式，维持发酵温度。发酵内罐4横向贯穿发酵外箱3，并延伸出发酵外箱3，通过驱动件二5传动实现原点转动，即自转，同时设置进/出料口12和排气管13；进/出料口12用于发酵原料的投放和发酵成品的倒出；排气管13用于排放发酵过程中产生的气体，释放设备气压。旋转组件通过驱动件二5驱动，在发酵内罐4内旋转，该旋转的方向、频率并不受到发酵内罐4和发酵外箱3的干涉，构成三重旋转动作，进一步加快发酵原料的混合、发酵。监测件11设置在旋转组件上，采用红外测温技术和流速检测技术分别对发酵原料的温度、流动性监测，并将温度、流动性数据传输至控制中心，以作为判断发酵程度的依据。监测件11随着三重旋转动作移动、转动。红外测温技术通过红外光感应并测量物体辐射出的红外能量,从而确定发酵原料的温度分布。流速检测技术通过对发酵原料流动速度检测，判断原料的流动性。发酵原料的温度、流动性是判断发酵程度的有效条件；控制中心采集发酵原料的温度、流动性数据后，采用提前设置的标准温度、流动性参数进行对比，即可判断发酵程度；也可以根据发酵程度，对设备运行参数进行调整，以达到理想的发酵效果。集气箱7连通排气管13的出气端，用于气体排量的监测和控制；发酵过程中主要产生的气体是二氧化碳，随着发酵进程的推进，产生的气体会越来越多，因此需要对气压进行监测和控制。
实施例二
在上述实施例的基础上，本实施例中公开了旋转组件的具体结构。
如图4-图5所示，旋转组件包括位于发酵内罐4内部一端的转动盘一8、位于发酵内罐4内部另一端的转动盘二10以及位于转动盘一8和转动盘二10之间的搅拌架9；转动盘一8通过与驱动件二5配合，实现转动，并带动整个旋转组件同步转动；转动盘二10上设置连通进/出料口12的开口一1001以及连通排气管13的开口二1002；开口一1001位于转动盘二10的外围，随着转动盘二10的转动与进/出料口12连通/交错；开口二1002位于转动盘二10的圆心上，随着转动盘二10的转动，始终与排气管13连通。转动盘二10和转动盘一8平行设置，搅拌架9沿环形轨迹在转动盘一8和转动盘二10之间设置多组，构成类似笼子的结构，搅拌架9随着转动盘二10和转动盘一8转动，对发酵原料进行混合，同时外端部对发酵内罐4的内壁进行清洁。
实施例三
在上述实施例的基础上，本实施例公开了监测件11的具体结构。
如图6所示，监测件11设置在搅拌架9上，包括固定在搅拌架9上的安装架1101；安装架1101为环形，位于多组环形布置的搅拌架9内部，安装架1101上设置流动性监测器1107以及与流动性监测器1107相配合的转轴1104；转轴1104的端部转动连接有红外测温器1102，侧壁设置延长杆1105；红外测温器1102的两头悬空，分别设置红外测温头1103，侧壁中部与转轴1104转动连接。延长杆1105上设置重心调节头1106。当旋转组件随着发酵外箱3前后摆动时，重心调节头1106随着摆动移动，带动延长杆1105转动，转轴1104同步旋转。红外测温器1102随之发生前后的转动，转动过程中，一方面一前一后的红外测温头1103通过红外光感应并测量物体辐射出的红外能量,从而确定发酵原料的温度分布，另一方面转轴1104转动，流动性监测器1107获取其转动的速度，发酵液流动性越大，阻流越小，转速越快，发酵液流动性越小，阻力越大，转速越慢，最终获取发酵原料的温度、流动性数据，精准判断发酵程度。
实施例四
在上述实施例的基础上，本实施例公开了驱动件一2和驱动件二5的具体结构。
如图8所示，驱动件一2包括位于发酵外箱3底部的连接座201以及位于连接座201底部的半齿轮202；半齿轮202转动连接两侧的支架6，底部设置有与其啮合连接的齿条203；齿条203滑动设置在底座1上，两端设置牵引绳205；底座1的两头设置与牵引绳205配合的卷收箱204；底座1上可以设置对齿条203移动方向导向的滑轨，需要摆动发酵外箱3时，卷收箱204通过其内部的驱动设备对牵引绳205进行一卷一放，使得齿条203在滑轨上水平移动。半齿轮202被齿条203推动旋转，带动上方的发酵外箱3前后摆动，增强发酵原料的混合、发酵。
如图7所示，驱动件二5包括转动套501；转动套501的一端连接发酵内罐4，另一端转动伸出发酵外箱3，且外周键合连接齿轮一502；发酵外箱3上设置电机一504以及与电机一504的主轴配合的齿轮二503；齿轮二503与齿轮一502啮合连接。当需要发酵内罐4转动时，通过电机一504驱动齿轮二503旋转，即可带动齿轮一502转动，转动套501带动发酵内罐4同步旋转。发酵外箱3上设置安装架506；安装架506架在齿轮一502上方，安装架506上设置电机二505；电机二505的主轴连接传动杆；传动杆转动穿过转动套501，且伸入发酵内罐4，与转动盘一8连接。当需要旋转组件转动时，通过电机二505驱动传动杆转动，即可带动转动盘一8旋转。
需要进一步说明的是，传动杆、转动套501、转动盘二10、转动盘一8、开口二1002和发酵内罐4同轴设置。传动杆和转动套501转动，分别驱动旋转组件和发酵内罐4互不干涉的转动，实现对发酵原料的混合。随着旋转组件和发酵内罐4的独立转动，开口二1002始终原点转动，与排气管13连通。
实施例五
在上述实施例的基础上，本实施例公开了集气箱7的具体结构。
如图9所示，集气箱7包括箱体701；箱体701内部设置隔板702，并被其分隔为蓄水室和监测室；隔板702的底部设置连通蓄水室和监测室的压力阀704；蓄水室内设置活塞板703；排气管13的下端设置泄压阀1301，且出气口伸入蓄水室，与活塞板703的上方空间连通；监测室上设置透明观察窗以及液位监测器。蓄水室内存有带颜色的溶液，随着发酵进程推动，产生的气体量逐渐增大，通过排气管13进入活塞板703上方的气体也逐渐增多，活塞板703被下压，推动溶液从压力阀704移动至监测室，当液位升高至设定值时，泄压阀1301自动开启，对发酵内罐4中的气体进行泄压，使其压力始终稳定在安全范围。
实施例六
本发明又提出一种根可旋转全自动发酵设备的发酵方法，步骤如下：
S1、将发酵原料从进/出料口12投入发酵内罐4中；
S2、发酵外箱3在一定范围内，以一定频率前后晃动，加快发酵原料的混合、发酵；发酵内罐4在发酵外箱3上原点转动；旋转组件在发酵内罐4内独立旋转，构成三重旋转动作，促进发酵原料的混合、发酵；
S3、进行多重旋转时，监测件11随着旋转动作移动、转动；红外测温器1102随之发生前后的转动，一方面一前一后的红外测温头1103通过红外光感应并测量物体辐射出的红外能量,从而确定发酵原料的温度分布，另一方面转轴1104转动，流动性监测器1107获取其转动的速度，发酵液流动性越大，阻流越小，转速越快，发酵液流动性越小，阻力越大，转速越慢，最终获取发酵原料的温度、流动性数据；
S4、控制中心采集发酵原料的温度、流动性数据，采用提前设置的标准温度、流动性参数进行对比，判断发酵程度，并对设备运行参数自动进行调整，以达到理想的发酵效果；
S5、发酵过程中产生的气体量逐渐增大，通过排气管13进入活塞板703上方的气体也逐渐增多，活塞板703被下压，推动溶液从压力阀704移动至监测室，当液位升高至设定值时，泄压阀1301自动开启，对发酵内罐4中的气体进行泄压，使其压力始终稳定在安全范围；
S6、发酵完成后，进/出料口12端朝前倾倒出料。
上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于此，在所属技术领域的技术人员所具备的知识范11围内，在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。

Claims (10)

1.一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，包括：
底座(1)，底座(1)上设置驱动件一(2)以及位于驱动件一(2)两侧的支架(6)；
发酵外箱(3)，发酵外箱(3)位于底座(1)上方，通过驱动件一(2)传动，实现在两组支架(6)之间做弧形轨迹的前后晃动，发酵外箱(3)上还设置驱动件二(5)和温度调节件；
发酵内罐(4)，发酵内罐(4)横向贯穿发酵外箱(3)，通过驱动件二(5)传动实现原点转动，同时设置进/出料口(12)和排气管(13)；
旋转组件，旋转组件通过驱动件二(5)驱动，在发酵内罐(4)内旋转；
监测件(11)，监测件(11)设置在旋转组件上，采用红外测温技术和流速检测技术分别对发酵原料的温度、流动性监测，并将温度、流动性数据传输至控制中心，以作为判断发酵程度的依据；
以及集气箱(7)，集气箱(7)连通排气管(13)的出气端，用于气体排量的监测和控制。
2.根据权利要求1所述的一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，旋转组件包括位于发酵内罐(4)内部一端的转动盘一(8)、位于发酵内罐(4)内部另一端的转动盘二(10)以及位于转动盘一(8)和转动盘二(10)之间的搅拌架(9)；转动盘一(8)通过与驱动件二(5)配合，实现转动；转动盘二(10)上设置连通进/出料口(12)的开口一(1001)以及连通排气管(13)的开口二(1002)。
3.根据权利要求2所述的一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，转动盘二(10)和转动盘一(8)平行设置，搅拌架(9)沿环形轨迹在转动盘一(8)和转动盘二(10)之间设置多组；监测件(11)设置在搅拌架(9)上。
4.根据权利要求3所述的一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，监测件(11)包括固定在搅拌架(9)上的安装架(1101)；安装架(1101)上设置流动性监测器(1107)以及与流动性监测器(1107)相配合的转轴(1104)；转轴(1104)的端部转动连接有红外测温器(1102)，侧壁设置延长杆(1105)；红外测温器(1102)的两头悬空，分别设置红外测温头(1103)，侧壁中部与转轴(1104)转动连接；延长杆(1105)上设置重心调节头(1106)。
5.根据权利要求2所述的一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，驱动件二(5)包括转动套(501)；转动套(501)的一端连接发酵内罐(4)，另一端转动伸出发酵外箱(3)，且外周键合连接齿轮一(502)；发酵外箱(3)上设置电机一(504)以及与电机一(504)的主轴配合的齿轮二(503)；齿轮二(503)与齿轮一(502)啮合连接。
6.根据权利要求5所述的一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，发酵外箱(3)上设置安装架(506)；安装架(506)架在齿轮一(502)上方，安装架(506)上设置电机二(505)；电机二(505)的主轴连接传动杆；传动杆转动穿过转动套(501)，且伸入发酵内罐(4)，与转动盘一(8)连接。
7.根据权利要求6所述的一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，传动杆、转动套(501)、转动盘二(10)、转动盘一(8)、开口二(1002)和发酵内罐(4)同轴设置。
8.根据权利要求1所述的一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，驱动件一(2)包括位于发酵外箱(3)底部的连接座(201)以及位于连接座(201)底部的半齿轮(202)；半齿轮(202)转动连接两侧的支架(6)，底部设置有与其啮合连接的齿条(203)；齿条(203)滑动设置在底座(1)上，两端设置牵引绳(205)；底座(1)的两头设置与牵引绳(205)配合的卷收箱(20)。
9.根据权利要求1所述的一种可旋转全自动发酵设备，其特征在于，集气箱(7)包括箱体(701)；箱体(701)内部设置隔板(702)，并被其分隔为蓄水室和监测室；隔板(702)的底部设置连通蓄水室和监测室的压力阀(704)；蓄水室内设置活塞板(703)；排气管(13)的下端设置泄压阀(1301)，且出气口伸入蓄水室，与活塞板(703)的上方空间连通；监测室上设置透明观察窗以及液位监测器。
10.一种根据权利要求1所述的可旋转全自动发酵设备的发酵方法，其特征在于，步骤如下：
S1、将发酵原料从进/出料口(12)投入发酵内罐(4)中；
S2、发酵外箱(3)在一定范围内，以一定频率前后晃动，加快发酵原料的混合、发酵；发酵内罐(4)在发酵外箱(3)上原点转动；旋转组件在发酵内罐(4)内独立旋转，构成三重旋转动作，促进发酵原料的混合、发酵；
S3、进行多重旋转时，监测件(11)随着旋转动作移动、转动获取发酵原料的温度、流动性数据；
S4、控制中心采集发酵原料的温度、流动性数据，采用提前设置的标准温度、流动性参数进行对比，判断发酵程度，并对设备运行参数自动进行调整，以达到理想的发酵效果；
S5、发酵完成后，进/出料口(12)端朝前倾倒出料。
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Assignee: Anhui Yijiali Food and Beverage Co.,Ltd.

Assignor: ANHUI BEIBAO FOODS Co.,Ltd.

Contract record no.: X2024980040965

Denomination of invention: A rotatable fully automatic fermentation equipment and method

Granted publication date: 20240514

License type: Common License

Record date: 20241224