【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及发酵设备，具体为一种智能控制发酵装置及发酵方法。
技术介绍
1、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。通常所说的发酵，多是指生物体对于有机物的某种分解过程。发酵是人类较早接触的一种生物化学反应，如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。现代对于发酵的定义是：通过对微生物(或动植物细胞)进行大规模的生长培养，使之发生化学变化和生理变化，从而产生和积累大量人们发酵所需要的代谢产物的过程。
2、发酵是生命体所进行的化学反应和生理变化，是多种多样的生物化学反应根据生命体本身所具有的遗传信息去不断分解合成，以取得能量来维持生命活动的过程。发酵产物是指在反应过程当中或反应到达终点时所产生的能够调节代谢使之达到平衡的物质。实际上，发酵也是呼吸作用的一种，只不过通常的呼吸作用是指有氧呼吸，其最终结果是生成二氧化碳和水，而发酵过程则是一种无氧呼吸的过程，其最终结果是产生酒精、二氧化碳以及其它代谢的产物。
3、在发酵工业上，按照发酵的工艺流程区分有：分批发酵、连续发酵和流加发酵。分批发酵：一次性投入料液，发酵过程中除了无菌空气的通入与废气的排出外，与外界没有物料交换，一直到发酵结束放罐。连续发酵：在特定的发酵设备中进行的，一边连续不断地输入新鲜无菌料液，一边连续不断地放出发酵液，可分为罐式连续发酵和管道式连续发酵。补料分批发酵：介于分批发酵与连续发酵之间的一种发酵操作方式，是指在培养过程中，间歇或连续地向发酵罐中补加一种或多种成分的新鲜料
4、在实际的补料分批发酵中，发酵各个进程的判断通常由经验或者临时抽样检测进行判断，导致判断过程不准确和判断结果延后，进而导致发酵过程延长，也导致发酵过程的控制不够精确，容易导致发酵过度的问题。
5、针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种智能控制发酵装置及发酵方法。
2、为解决上述的技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
3、一种智能控制发酵装置，包括发酵罐体、密封罐盖和搅拌机构，所述发酵罐体和所述密封罐盖之间密封设置，所述密封罐盖顶端设置有进料口，所述发酵罐体底端设置有排液口，所述搅拌机构能够对所述发酵罐体内部进行搅拌，所述发酵罐体外部设置有保温夹套，所述保温夹套能够对所述发酵罐体内部进行温度交换和保温，通过调整所述保温夹套的功率能够对所述发酵罐体内部的温度进行调整；所述发酵罐体内部设置有检测系统，所述检测系统包括液面传感器、温度传感器和糖度检测机构，所述液面传感器用于检测所述发酵罐体内部的液面高度，所述温度传感器用于检测所述发酵罐体内部的液体温度，所述糖度检测机构用于检测所述发酵罐体内部的液体糖度；所述发酵罐体外侧还设置有控制系统，所述控制系统能够接收所述检测系统传回的检测数据，所述检测数据包括所述发酵罐体内部的液面高度数据、温度和液体糖度，所述控制系统能够对检测数据进行运算，获得当前所述发酵罐体内部的发酵进程；所述进料口和所述排液口外侧均设置有电磁阀，通过控制电磁阀的开闭，能够控制对应的所述进料口和所述排液口的开闭；所述控制系统能够根据发酵进程的变化，分别控制所述进料口的开闭状态、所述排液口的开闭状态、所述搅拌机构的搅拌功率和所述发酵罐体内部的温度。
4、优选地，所述糖度检测机构包括附属检测腔，所述附属检测腔设置在所述发酵罐体的底端一侧，并且所述附属检测腔与所述发酵罐体内部之间连通，所述附属检测腔与所述发酵罐体之间设置有固体滤板，所述发酵罐体内部的液体能够穿过所述固体滤板进入所述附属检测腔内部；所述附属检测腔内部设置有折射率检测机构，所述折射率检测机构能够检测所述附属检测腔内部的液体的折射率，根据液体的折射率能够获取所述附属检测腔内部的液体的糖度。
5、优选地，所述折射率检测机构包括激光发射器、激光接收器和超声消泡器；所述激光发射器和所述激光接收器之间存在有从所述发酵罐体内部进入所述附属检测腔内部的液体，所述超声消泡器能够发射超声对所述激光发射器和所述激光接收器之间的液体中的气泡进行破碎；所述激光发射器能够向所述激光接收器发射激光，所述激光接收器能够接收激光，获取所述激光发射器和所述激光接收器之间的液体的折射率，并且根据液体的折射率换算液体的糖度。
6、优选地，所述发酵进程包括灭菌阶段、初次投料阶段、n个循环发酵阶段和末次排料阶段；每个所述循环发酵阶段均包括发酵阶段、排料阶段和补料阶段；
7、所述检测系统获得的液体实时糖度为pi，液面实时高度为hi，液体实时温度为ti；在初次投料阶段，进入的发酵液和菌液的混合液的糖度为p0，总量为h0，后续补料阶段，补入的发酵液的糖度为kp0；
8、在任意一个发酵阶段，pi由p0降低至gp0；
9、在任意一个排料阶段，pi保持不变，hi降低至fh0；
10、在任意一个补料阶段，补入糖度为kp0的发酵液，hi回升至h0，pi回升至p0；
11、在末次排料阶段，将hi降低至0，完全排空所述发酵罐体。
12、优选地，在一个发酵进程中的任意一个所述循环发酵阶段，n、p0、h0、g、f、k均为定值，并且n≤10，k≥1.2，0.3≥g≥0.15，0.3≥f≥0.15；g、f、k满足关系式：k(1-f)+gf＝1。
13、优选地，在灭菌阶段，向密封的发酵罐体和密封罐盖内部通入高温蒸汽，保持发酵罐体内部温度不低于120℃，处理20-30min后，停止通入高温蒸汽，并等待发酵罐体内部温度降低至室温；
14、在初次投料阶段，向发酵罐体内部通入无菌的糖度为kp0发酵液，然后通入菌液，并启动搅拌机构于将75rad/min发酵液和菌液混匀，至发酵液和菌液混合液总量为h0，糖度为p0；
15、任意一个发酵阶段均包括菌体繁殖阶段和菌体发酵阶段，在菌体繁殖阶段，保温夹套将发酵罐体内部的温度维持在16-18℃，在菌体发酵阶段，保温夹套将发酵罐体内部的温度维持在19-22℃，在菌体繁殖阶段和菌体发酵阶段，搅拌机构的搅拌速度为30rad/min；
16、在任意一个排料阶段，搅拌机构的搅拌速度为75rad/min；
17、在任意一个补料阶段，搅拌机构的搅拌速度为75rad/min；
18、在末次排料阶段，搅拌机构的搅拌速度为75rad/min。
19、优选地，所述密封罐盖顶端还设置有换气接口，所述发酵罐体内部还设置有溶解氧监测仪，所述换气接口外接有换气过滤器和换气泵，所述换气接口还外接有泄压阀，所述泄压阀用于将所述发酵罐体内部压力卸出，所述溶解氧监测仪能够检测所述发酵罐体内部的溶氧量，所述换气泵能够根据所述发酵罐体内部的溶氧量变化，将外接空气和所述发酵罐体内部气体经过所述换气过滤器进行气体交换。
20、优选地，所述搅拌机构包括搅拌电机、搅拌连杆和本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种智能控制发酵装置，包括发酵罐体(1)、密封罐盖(2)和搅拌机构(3)，所述发酵罐体(1)和所述密封罐盖(2)之间密封设置，所述密封罐盖(2)顶端设置有进料口(21)，所述发酵罐体(1)底端设置有排液口(11)，所述搅拌机构(3)能够对所述发酵罐体(1)内部进行搅拌，其特征在于：所述发酵罐体(1)外部设置有保温夹套(4)，所述保温夹套(4)能够对所述发酵罐体(1)内部进行温度交换和保温，通过调整所述保温夹套(4)的功率能够对所述发酵罐体(1)内部的温度进行调整；
2.根据权利要求1所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述糖度检测机构(53)包括附属检测腔(531)，所述附属检测腔(531)设置在所述发酵罐体(1)的底端一侧，并且所述附属检测腔(531)与所述发酵罐体(1)内部之间连通，所述附属检测腔(531)与所述发酵罐体(1)之间设置有固体滤板(532)，所述发酵罐体(1)内部的液体能够穿过所述固体滤板(532)进入所述附属检测腔(531)内部；
3.根据权利要求2所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述折射率检测机构(533)包括激光发射
4.根据权利要求2所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述发酵进程包括灭菌阶段、初次投料阶段、n个循环发酵阶段和末次排料阶段；
5.根据权利要求4所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：在一个发酵进程中的任意一个所述循环发酵阶段，n、P0、H0、g、f、k均为定值，并且n≤10，k≥1.2，0.3≥g≥0.15，0.3≥f≥0.15；
6.根据权利要求4所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：在灭菌阶段，向密封的发酵罐体(1)和密封罐盖(2)内部通入高温蒸汽，保持发酵罐体(1)内部温度不低于120℃，处理20-30min后，停止通入高温蒸汽，并等待发酵罐体(1)内部温度降低至室温；
7.根据权利要求1所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述密封罐盖(2)顶端还设置有换气接口(22)，所述发酵罐体(1)内部还设置有溶解氧监测仪，所述换气接口(22)外接有换气过滤器和换气泵，所述换气接口(22)还外接有泄压阀，所述泄压阀用于将所述发酵罐体(1)内部压力卸出，所述溶解氧监测仪能够检测所述发酵罐体(1)内部的溶氧量，所述换气泵能够根据所述发酵罐体(1)内部的溶氧量变化，将外接空气和所述发酵罐体(1)内部气体经过所述换气过滤器进行气体交换。
8.根据权利要求1所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述搅拌机构(3)包括搅拌电机(31)、搅拌连杆(32)和搅拌件(33)，所述搅拌电机(31)固定在所述密封罐盖(2)的顶端，所述搅拌电机(31)通过所述搅拌连杆(32)驱动所述搅拌件(33)转动；
9.根据权利要求8所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述发酵罐体(1)底端还设置有排料口(12)，所述搅拌外框(331)沿前进方向的前端向前进方向的后端倾斜，所述搅拌外框(331)在转动时，能够将所述发酵罐体(1)内壁上的附着物刮下并从所述排料口(12)排出。
10.一种发酵方法，其特征在于，使用了如权利要求1-9任意一项所述的一种智能控制发酵装置。
...【技术特征摘要】
1.一种智能控制发酵装置，包括发酵罐体(1)、密封罐盖(2)和搅拌机构(3)，所述发酵罐体(1)和所述密封罐盖(2)之间密封设置，所述密封罐盖(2)顶端设置有进料口(21)，所述发酵罐体(1)底端设置有排液口(11)，所述搅拌机构(3)能够对所述发酵罐体(1)内部进行搅拌，其特征在于：所述发酵罐体(1)外部设置有保温夹套(4)，所述保温夹套(4)能够对所述发酵罐体(1)内部进行温度交换和保温，通过调整所述保温夹套(4)的功率能够对所述发酵罐体(1)内部的温度进行调整；
2.根据权利要求1所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述糖度检测机构(53)包括附属检测腔(531)，所述附属检测腔(531)设置在所述发酵罐体(1)的底端一侧，并且所述附属检测腔(531)与所述发酵罐体(1)内部之间连通，所述附属检测腔(531)与所述发酵罐体(1)之间设置有固体滤板(532)，所述发酵罐体(1)内部的液体能够穿过所述固体滤板(532)进入所述附属检测腔(531)内部；
3.根据权利要求2所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述折射率检测机构(533)包括激光发射器(5331)、激光接收器(5332)和超声消泡器(5333)；
4.根据权利要求2所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：所述发酵进程包括灭菌阶段、初次投料阶段、n个循环发酵阶段和末次排料阶段；
5.根据权利要求4所述的一种智能控制发酵装置，其特征在于：在一个发酵进程中的任意一个所述循环发酵阶段，n、p0、h0、g、f、k均为定值，并且n≤10，k≥1.2，0.3≥g≥0.15，0.3...
【专利技术属性】
技术研发人员：怀忠，
申请(专利权)人：安徽省老贡酒业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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