一种基于动态温度补偿的控温发酵装置及其应用.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810463916.9 (22)申请日 2018.05.15 (71)申请人 四川理工学院 地址 643000 四川省自贡市汇东学苑街180 号 (72)发明人 任志强宗绪岩黄治国邓杰 卫春会车露萍李媛媛潘强林 (74)专利代理机构 成都正华专利代理事务所 (普通合伙) 51229 代理人 何凡 (51)Int.Cl. C12M 1/38(2006.01) C12M 1/34(2006.01) C12M 1/16(2006.01) C12M 1/02(2006.01) C1。

2、2M 1/00(2006.01) (54)发明名称 一种基于动态温度补偿的控温发酵装置及 其应用 (57)摘要 本发明公开了一种基于动态温度补偿的控 温发酵装置及其应用， 装置包括不锈钢发酵槽和 温控系统； 不锈钢发酵槽外壁顶部设置有环形水 槽， 其中扣装有不锈钢盖； 温控系统包括温度调 节箱、 若干温度传感器和中央处理器； 温度调节 箱的截面呈 “凹” 形， 其内部为介质通道， 两侧分 别设有介质入口和介质出口， 介质入口与介质温 度调节部件相连接； 温度传感器分别位于不锈钢 发酵槽的中央、 底板的中部以及侧壁的上部和下 部； 温度传感器与中央处理器信号连接； 不锈钢 发酵槽位于温度调节箱的。

3、凹槽内， 且其外壁紧贴 温度调节箱的凹槽内壁。 该装置主要用于固态发 酵。 采用该结构的发酵装置， 可以达到根据发酵 物料中心温度对发酵装置进行动态温度补偿的 目的。 权利要求书1页 说明书3页 附图2页 CN 108456639 A 2018.08.28 CN 108456639 A 1.一种基于动态温度补偿的控温发酵装置， 其特征在于： 包括不锈钢发酵槽(1)和温控 系统； 所述不锈钢发酵槽(1)顶部设置有不锈钢盖(11)， 绕所述不锈钢发酵槽(1)外壁顶部 一周设置有环形水槽(12)， 所述不锈钢盖(11)的边缘与注满水的环形水槽(12)密封配合； 所述温控系统包括温度调节箱(2)、 若。

4、干温度传感器(15)和中央处理器(4)； 所述温度调节 箱(2)的截面呈 “凹” 形， 其内部为供温度交换介质流通的介质通道(23)， 两侧分别设置有介 质入口(21)和介质出口(22)， 所述介质入口(21)与介质温度调节部件(3)相连接； 所述温度 传感器(15)设置于所述不锈钢发酵槽(1)内部， 分别位于不锈钢发酵槽(1)的中央、 底板的 中部以及侧壁的上部和下部； 所述温度传感器(15)与所述中央处理器(4)信号连接； 所述不 锈钢发酵槽(1)位于所述温度调节箱(2)的凹槽内， 且不锈钢发酵槽(1)的外壁紧贴温度调 节箱(2)的凹槽内壁。 2.根据权利要求1所述的基于动态温度补偿的控温。

5、发酵装置， 其特征在于： 所述介质温 度调节部件(3)包括介质舱， 所述介质舱两端分别设置有入口(31)和出口(32)， 所述出口 (32)处设置有程控阀门一(33)， 并与所述介质入口(21)相连接； 所述程控阀门一(33)的上 游设置有温度传感器(15)， 所述温度传感器(15)和程控阀门一(33)与所述中央处理器(4) 信号连接； 所述介质舱内部设置有电加热丝(34)， 所述电加热丝(34)的工作状态受遥控开 关(35)控制， 所述遥控开关(35)与所述中央处理器(4)信号连接。 3.根据权利要求1所述的基于动态温度补偿的控温发酵装置， 其特征在于： 位于所述不 锈钢发酵槽(1)中央的温。

6、度传感器(15)用撑杆(14)支撑， 所述撑杆(14)以可拆卸的方式连 接于不锈钢发酵槽(1)底部中央， 其长度为不锈钢发酵槽(1)深度的一半， 所述温度传感器 (15)设置于所述撑杆(1)顶部； 位于所述不锈钢发酵槽(1)底板中部以及侧壁上部和下部的 温度传感器(15)通过螺钉与不锈钢发酵槽(1)固定连接。 4.根据权利要求13任一项所述的基于动态温度补偿的控温发酵装置， 其特征在于： 所述温度传感器(15)为无线温度传感器， 所述温度传感器(15)以WIFI、 433总线或Zigbee通 讯制式与所述中央处理器(4)连接。 5.根据权利要求1所述的基于动态温度补偿的控温发酵装置， 其特征在。

7、于： 所述介质入 口(21)位于所述温度调节箱(2)的下端， 所述介质出口(22)位于所述温度调节箱(2)的上 端， 且所述介质出口(22)处设置有程控阀门二(24)， 并通过管件(5)与所述介质温度调节部 件(3)相连接。 6.根据权利要求1所述的基于动态温度补偿的控温发酵装置， 其特征在于： 所述不锈钢 盖(11)底部设置有保温层(13)。 7.根据权利要求1所述的基于动态温度补偿的控温发酵装置， 其特征在于： 所述温度交 换介质为导热油。 8.根据权利要求1所述的基于动态温度补偿的控温发酵装置在固态发酵中的应用。 权利要求书 1/1 页 2 CN 108456639 A 2 一种基于动态。

8、温度补偿的控温发酵装置及其应用 技术领域 0001 本发明属于发酵技术领域， 具体涉及一种基于动态温度补偿的控温发酵装置及其 应用。 背景技术 0002 目前控温发酵主要有两种方式， 一种是恒定温度控温发酵； 一种按照既定的升温 曲线进行控温发酵。 0003 恒定温度控温发酵， 即当物料中的温度低于设定温度， 进行加热升温； 当物料中的 温度高于设定温度， 进行冷却降温； 该发酵容器可以保持发酵容器内的温度稳定。 适合于纯 种发酵， 不适用于多菌协同发酵。 多菌协同发酵往往涉及到微生物生态系统的演替， 发酵过 程伴随着温度的变化。 0004 按照既定的升温曲线进行控温发酵， 该发酵方式为恒温发。

9、酵的升级版， 可以按照 既定的温度曲线进行控温发酵。 当物料中的温度低于设定温度， 进行加热升温； 当物料中的 温度高于设定温度， 进行冷却降温； 发酵过程有温度的变化， 但这种变化是基于设定值。 不 是微生物自身产热而导致温度上升的真实反应。 发明内容 0005 针对上述现有技术， 本发明提供一种基于动态温度补偿的控温发酵装置， 以达到 根据发酵物料中心温度对发酵装置进行动态温度补偿的目的。 0006 为了达到上述目的， 本发明所采用的技术方案是： 提供一种基于动态温度补偿的 控温发酵装置， 包括不锈钢发酵槽和温控系统； 不锈钢发酵槽顶部设置有不锈钢盖， 绕不锈 钢发酵槽外壁顶部一周设置有环。

10、形水槽， 不锈钢盖的边缘与注满水的环形水槽密封配合； 温控系统包括温度调节箱、 若干温度传感器和中央处理器； 温度调节箱的截面呈 “凹” 形， 其 内部为供温度交换介质流通的介质通道， 两侧分别设置有介质入口和介质出口， 介质入口 与介质温度调节部件相连接； 温度传感器设置于不锈钢发酵槽内部， 分别位于不锈钢发酵 槽的中央、 底板的中部以及侧壁的上部和下部； 温度传感器与中央处理器信号连接； 不锈钢 发酵槽位于温度调节箱的凹槽内， 且不锈钢发酵槽的外壁紧贴温度调节箱的凹槽内壁。 0007 在上述技术方案的基础上， 本发明还可以做如下改进。 0008 进一步， 介质温度调节部件包括介质舱， 介质。

11、舱两端分别设置有入口和出口， 出口 处设置有程控阀门一， 并与介质入口相连接； 程控阀门一的上游设置有温度传感器， 温度传 感器和程控阀门一与中央处理器信号连接； 介质舱内部设置有电加热丝， 电加热丝的工作 状态受遥控开关控制， 遥控开关与中央处理器信号连接。 0009 进一步， 位于不锈钢发酵槽中央的温度传感器用撑杆支撑， 撑杆以可拆卸的方式 连接于不锈钢发酵槽底部中央， 其长度为不锈钢发酵槽深度的一半， 温度传感器设置于撑 杆顶部； 位于不锈钢发酵槽底板中部以及侧壁上部和下部的温度传感器通过螺钉与不锈钢 发酵槽固定连接。 说明书 1/3 页 3 CN 108456639 A 3 0010 。

12、进一步， 温度传感器为无线温度传感器， 温度传感器以WIFI、 433总线或Zigbee通 讯制式与中央处理器连接。 0011 进一步， 介质入口位于温度调节箱的下端， 介质出口位于温度调节箱的上端， 且介 质出口处设置有程控阀门二， 并通过管件与介质温度调节部件相连接。 0012 进一步， 不锈钢盖底部设置有保温层。 0013 进一步， 温度交换介质为导热油。 0014 本发明的有益效果是： 0015 1.在固态发酵中， 物料中心的温度往往高于边缘的温度， 不同的发酵温度， 其发酵 产物是有所不同的， 边缘温度不同于中心温度， 其发酵产物的量和种类就会存在差异。 本发 明在发酵槽中的不同位置。

13、设置温度传感器， 根据检测到的物料中心温度， 再通过温控系统 对整个发酵装置进行动态温度补偿， 实现了整个发酵容器内的温度均一。 使用本发明的装 置进行发酵， 解决了容器内边缘温度与中心温度不同的问题， 降低了边缘效应对发酵的影 响。 0016 2.使用本发明的装置进行发酵， 有利于发酵物料中的微生物生态的演替， 且这种 演替是微生物按照自然规律所形成的， 有利于发酵产物的形成和研究固态发酵模式下的发 酵动力学。 附图说明 0017 图1为本发明的主视图； 0018 图2为不锈钢发酵槽的剖视图； 0019 图3为温度调节箱的剖视图； 0020 图4为介质温度调节部件的局剖视图； 0021 其中。

14、， 1、 不锈钢发酵槽； 11、 不锈钢盖； 12、 环形水槽； 13、 保温层； 14、 撑杆； 15、 温度 传感器； 0022 2、 温度调节箱； 21、 介质入口； 22、 介质出口； 23、 介质通道； 24、 程控阀门二； 0023 3、 介质温度调节部件； 31、 入口； 32、 出口； 33、 程控阀门一； 34、 电加热丝； 35、 遥控 开关； 0024 4、 中央处理器； 5、 管件。 具体实施方式 0025 下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。 0026 本发明的实施例中， 如图14所示， 提供一种基于动态温度补偿的控温发酵装置， 该控温发酵装置包括不锈钢发。

15、酵槽1和温控系统。 其中， 不锈钢发酵槽1呈圆桶状， 如图2所 示， 其顶部设置有不锈钢盖11， 为了保证不锈钢发酵槽1内温度恒定， 在不锈钢盖11的底部 设置有保温层13， 保温层采用常见的保温材料制成。 另外， 为了使不锈钢发酵槽1保持良好 的密闭性， 本发明采用水封方式进行密封， 具体方法为： 在不锈钢发酵槽1外壁顶部设置有 环形水槽12， 环形水槽12绕不锈钢发酵槽1外壁一周， 不锈钢盖11边缘设置有与环形水槽12 相配合的环状凸缘， 不锈钢盖11扣盖到不锈钢发酵槽1上后， 环状凸缘与环形水槽12间隙配 合， 发酵时， 在间隙中注水， 对不锈钢发酵槽1进行水封。 为了对不锈钢发酵槽1内。

16、的发酵物 说明书 2/3 页 4 CN 108456639 A 4 料的温度进行实时监控， 在不锈钢发酵槽内部设置有若干温度传感器15， 温度传感器15至 少设置有四个， 分别位于不锈钢发酵槽1的底板中部、 不锈钢发酵槽1的侧壁上部和下部以 及不锈钢发酵槽1的空腔中央。 位于不锈钢发酵槽1空腔中央的温度控制器15用来对发酵物 料中部的温度进行检测， 其通过撑杆14固定， 撑杆14栓接或插接在不锈钢发酵槽1的底板中 央， 且其长度为不锈钢发酵槽1深度的一半， 温度控制器15固定在撑杆14的顶部。 为了避免 撑杆14对发酵结果产生影响， 撑杆14最好采用对温度反应不敏感的材料制成。 不锈钢发酵 槽。

17、1内的其余温度传感器15利用螺丝固定在不锈钢发酵槽1的内壁上。 由于发酵时需要保持 良好的密闭效果， 因此， 本发明中的温度传感器15为无线温度传感器， 如BM100型温度传感 器、 HJ534型温度传感器等， 它们以WIFI、 433总线或Zigbee通讯制式与中央处理器4连接。 0027 温控系统包括温度调节箱2、 介质温度调节部件3和中央处理器4。 如图3所示， 温度 调节箱2的截面呈 “凹” 形， 其内部为供温度交换介质流通的介质通道23， 温度调节箱2两侧 分别设置有与介质通道23相通的介质入口21和介质出口22。 为了保证温度交换介质能够充 满介质通道23， 将介质入口21设置于温。

18、度调节箱2的下端， 而将介质出口22设置于温度调节 箱2的上端， 并在介质出口处设置有程控阀门二24， 程控阀门二24与中央处理器4信号连接， 中央处理器4根据不锈钢发酵槽1内的温度控制器15检测到的温度， 判断是否打开程控阀门 二24。 介质温度调节部件3包括介质舱， 介质舱用来盛装温度交换介质， 并对温度交换介质 的温度进行调节。 介质舱两端分别设置有入口31和出口32， 入口31用来添加温度交换介质， 出口32与介质入口21相连接， 并在出口32处设置有程控阀门一33， 程控阀门一33与中央处 理器4信号连接。 为了监控进入温度调节箱2的温度交换介质的温度， 在程控阀门一33的上 游设置。

19、有温度传感器15， 温度传感器15与中央处理器4信号连接。 介质舱内部设置有电加热 丝34， 电加热丝34的工作状态受遥控开关35控制， 遥控开关35与中央处理器4信号连接。 温 度交换介质应当具有传热效率好、 热稳定性好、 散热快等优点， 因此， 本发明中的交换介质 优先采用导热油。 0028 本发明中的基于动态温度补偿的控温发酵装置主要用于固态发酵， 发酵方法包括 以下步骤： 0029 (1)组装好不锈钢发酵槽1和温控系统， 将待发酵的物料放入不锈钢发酵槽1内， 扣 装好不锈钢盖11， 在环形水槽12内注水进行水封； 0030 (2)打开中央处理器4， 中央处理器4接收不锈钢发酵槽1内的温。

20、度传感器15传回的 温度信号， 并对其进行对比分析， 判断不锈钢发酵槽1中心与边缘的温度差值； 然后控制遥 控开关35， 使电加热丝34开始工作， 对温度交换介质进行加热， 将其加热至与发酵物料中心 温度相同， 程控阀门一33上游的温度传感器15检测到温度交换介质的温度达到发酵物料中 心温度后， 程控阀门一33打开， 加热后的温度交换介质进入温度调节箱2， 对不锈钢发酵槽1 的边缘进行温度补偿。 0031 虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述， 但不应理解为对本专 利的保护范围的限定。 在权利要求书所描述的范围内， 本领域技术人员不经创造性劳动即 可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。 说明书 3/3 页 5 CN 108456639 A 5 图1 图2 说明书附图 1/2 页 6 CN 108456639 A 6 图3 图4 说明书附图 2/2 页 7 CN 108456639 A 7 。