一種生物質連續發酵系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明提出一種生物質連續發酵系統，尤其是以農業秸桿為碳源的厭氧連續發酵系統，屬于生物過程工程設備領域。
【背景技術】
[0002]以秸桿類生物質為碳源的設備，進行發酵，由于受到秸桿顆粒狀態的影響只能進行非連續批次發酵，發酵底物和剩余物進出不能實現自動化，發酵過程代謝產物不能原位分離，產生拮抗作用。由于上述原因限制生物質的生物利用，本發明將實現生物質的連續，高效和低能耗的發酵，為以秸桿為碳源的生物質的生物技術開發提供設備方面的解決方案。

【發明內容】

[0003]為解決生物質連續發酵所需設備技術方面的不足，本發明的技術方案是提出一種生物質連續發酵系統及相關設備設計，尤其是以農業秸桿為碳源的厭氧連續發酵系統，其實質特征是生物質及培養基在儲料罐內配置完畢，通過固液比可控的無軸螺旋送料裝置送入，厭氧發酵罐內發酵。厭氧發酵罐為柔性結構，受外力擠壓實現物料混合，由于生物質為顆粒狀態，為提高發酵效率，在發酵過程中間生物質被送入研磨裝置，研磨后重新進入發酵罐，發酵結束，大部分剩余物會被擠壓出罐體，少部分留在罐底，作為種子，新的基質會被送料器送入罐內，實現了高效連續的生物質發酵。
[0004]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，由儲料罐，送料器和發酵罐系組成在控制系統控制下，實現連續發酵過程，其實質性特點是所述生物質及培養基在儲料罐內配置完畢，通過固液比比可控的無軸螺旋送料裝置送入，厭氧發酵罐內發酵。厭氧發酵罐為柔性結構，受外力擠壓實現物料混合，由于生物質為顆粒狀態，為提高發酵效率，在發酵過程中間生物質被送入研磨裝置，研磨后重新進入發酵罐，發酵結束，大部分剩余物會被擠壓出罐體，少部分留在罐底，作為種子，新的基質會被送料器送入罐內，實現了高效連續的生物質發酵。
[0005]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述發酵罐罐體為球體結構，由柔性材料制成，具有頂部進料口和中上部出料口兩個接口，進料口上部向上依次具有氣動截止閥，往復式研磨器，球形三通，氣動截止閥，接送料器進料口，出料口依次接通氣動截止閥，球形三通，發酵罐罐體下半部分由半球形螺旋管狀結構支撐，螺旋管有入口和出口，通過介質溫度控制，調節罐體溫度，半球螺旋狀結構之間增強結構固定并與懸掛裝置固定連接，懸掛裝置再通過彈簧與罐體固定支架連接，重力計替代一組彈簧實現罐體重量控制。
[0006]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述儲料罐為橢球結構，為生物質和培養基預處理設備，能夠滿足發酵前的全部條件要求，生物質廢碎成3?8毫米顆粒，通過固體注入口，注入儲料罐，培養基通過液體注入口注入儲料罐，液體培養基和生物質的重量配比為15:1，浸泡后培養基祛除生物質內部氧氣，氧化還原點位，pH值控制在微生物生長所需條件，為實現上述條件，還需要注液口，注氣口，排氣口，排渣口。
[0007]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述送料器為無軸螺旋結構，送料器中間部分為一定螺距的類彈簧的螺旋結構，送料螺旋葉片固定在螺旋結構上，無軸螺旋與具有摩擦條的送料管接觸，送料管由可調節高度結構支撐，無軸螺旋送料器進料口深入儲料罐，無軸螺旋送料器出料口連接發酵罐進料口，無軸送料器末端與驅動電機軸連接，通過調節驅動電機轉速和送料管高度實現生物質與培養基比例可控。
[0008]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述罐體擠壓變形機構固定端固定在螺旋結構上，擠壓機構運動端收到控制信號，協同動作擠壓柔性罐體實現罐體內物料混合。
[0009]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述發酵罐體內壁為膜分離層，膜分離層與柔性罐體材料交錯連接，微流道收集膜過濾后，通過濾液出口接負壓裝置進入濾液分離系統。
[0010]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述菌種或酶制劑通過出料口的接口注入罐內，罐體擠壓機構按照控制工藝擠壓罐體，實現混料，由于生物質內部難降解，發酵過程中，生物質可以被擠壓裝置同時運動壓入出料口，到達出料球形三通，驅動電機啟動，通過離合器連接另外一套無軸送料系統送入進料球形三通，再通過往復研磨裝置重新進入發酵罐內，再次發酵。
[0011]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述發酵過程結束后，擠壓裝置一同動作，實現產物通過截止閥進入出料口，到達出料球形三通，氣動截止閥開通從排料口排出，降解物料排出時，進料口，出料口截止閥關閉，保證發酵條件。
[0012]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述大部分生物質排出罐體后，關閉出料口截止閥，剩余的未排除部分，可以作為種子留在發酵罐內，送料器啟動送入新的培養基，進行下一周期發酵，實現了連續發酵。
[0013]按照技術方案提供的一種生物質連續發酵系統，其實質性特點是所述截止閥均為氣動截止閥，物料通過柔性軟管進出發酵罐，氣動裝置推動擠壓結構實現軟管截止和開通。
[0014]本發明的有益效果是:實現一個無死角，可以原位分離的以生物質為碳源的發酵系統；由儲料罐，送料器和發酵罐在控制系統控制下可以連續發酵。發酵微生物所需的底物在儲料罐內調控完成，達到發酵基本條件如PH值，溫度，氧化還原電位，水分和所需微量元素含量等。送料器實現固液比可控生物質傳送。發酵罐內無攪拌球形罐體設計，由柔性硅橡膠材料制備，盡量減少開口，管口多種功能復用，傳感器盡量不安裝在罐體內，或者只進行罐體內表面安裝，達到罐體無死角的效果，其次是動力學系統，采用一種機械結構模擬蠕動，作用于柔性發酵罐外壁，通過局部罐體外壁擠壓變性，作用于罐體內部物料實現混合作用，代替傳統攪拌方式，達到不污染內環境，不切削菌絲，混料柔和。由于罐內具有膜分離裝置，分離代謝產物，使底物降解效率更高，對于共培養微生物，代謝產物被及時分離出，不易出現競爭關系，容易實現目標產物導向的共生培養。由于蠕動消除內壁膜的負壓帶來的膜污染和濃差極化現象的多重效果。生物質以顆粒形式發酵，不用完全研磨，發酵中期發酵過的秸桿顆粒重新研磨后再次進入發酵罐。發酵后期大部分底物排出發酵罐外，部分留在罐體內充當種子，實現連續發酵。
【附圖說明】
[0015]下面結合附圖對本發明作進一步說明:
圖1 一種生物質連續發酵系統設備簡圖；
圖2 一種生物質連續發酵系統發酵罐簡圖；
圖3 一種生物質連續發酵系統無軸螺旋送料器簡圖；
圖4 一種生物質連續發酵系統截止閥簡圖，
其中儲料罐I，送料器2，發酵罐3，橢球結構4，固體注入口 5，液體注入口 6，注液口 7，注氣口 8，排氣口 9，排渣口 10，球體結構11，頂部進料口 12，中上部出料口 13，氣動截止閥14，往復式研磨器15，球形三通16，氣動截止閥17，送料器進料口 18，氣動截止閥19，球形三通20，螺旋管狀結構支撐21，螺旋管入口 22，螺旋管出口 23，增強結構24，懸掛裝置25固定連接，彈簧26，罐體固定支架27，重力計28，膜分離層29，濾液出口 30;出料口的接口 31，罐體擠壓機構32，驅動電機33，離合器34，無軸送料系統35氣動截止閥36，排料口 37 ；無軸螺旋結構38，螺旋葉片39，摩擦條40，結構支撐41，送料器進料口 42送料器出料口 43 ；氣動裝置44，擠壓結構45。
【具體實施方式】
[0016]下面結合圖1?4，介紹一種生物質連續發酵系統的優選實施例，以下對在附圖中提供的本發明的實施例的詳細描述并非旨在限制要求保護的本發明的范圍，而是僅僅表示本發明的優選的實施例。基于本發明的實施例，本領域技術人員在沒有做出創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。
[0017]如圖1所示，一種生物質連續發酵系統，由儲料罐I，送料器2和發酵罐3組成在控制系統控制下，實現連續發酵過程，生物質及培養基在儲料罐內配置完畢，通過固液比比可控的無軸螺旋送料裝置送入，厭氧發酵罐內發酵。厭氧發酵罐為柔性結構，受外力擠壓實現物料混合，由于生物質為顆粒狀態，為提高發酵效率，在發酵過程中間生物質被送入研磨裝置，研磨后重新進入發酵罐，發酵結束，大部分剩余物會被擠壓出罐體，少部分留在罐底，作為種子，新的基質會被送料器送入罐內，實現了高效連續的生物質發酵。
[0018]如圖2所示，發酵罐罐體為球體結構11，由柔性材料制成，具有頂部進料口12和中上部出料口 13兩個接口，進料口上部向上依次具有氣動截止閥14，往復式研磨器15，球形三通16，氣動截止閥17，接送料器進料口 18，出料口依次接通氣動截止閥19，球形三通20，發酵罐罐體下半部分由半球形螺旋管狀結構支撐21，螺旋管有入口 22和出口 23，通過介質溫度控制，調節罐體溫度，半球螺旋狀結構之間增強結構24固定并與懸掛裝置25固定連接，懸掛裝置再通過彈簧26與罐體固定支架27連接，重力計28替代一組彈簧實現罐體重量控制。
[0019]如圖1所示，所述儲料罐為橢球結構4，為生物質和培養基預處理設備，能夠滿足發酵前的全部條件要求，生物質廢碎成3-8毫米顆粒，通過固體注入口 5，注入儲料罐，培養基通過液體注入口 6注入儲料罐，液體培養基和生物質的重量配比為15:1，浸泡后培養基祛除生物質內部氧氣，氧化還原電位，PH值控制在微生物生長所需條件，為實現上述條件，還需要注液口 7，注氣口 8，排氣口 9，排渣口 10。
[0020]如圖3所示，所述送料器為無軸螺旋結構38，送料器中間部分為一定螺距的類彈簧的螺旋結構，送料螺旋葉片39固定在螺旋結構上，無軸螺旋與具有摩擦條40的送