[實用新型]一種相變儲能恒溫發酵罐

有效

• 申請號: 201320176949.8
• 申請日: 2013-04-10
• 公開（公告）號: CN203187666U
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 季旭;冷從斌;李明;羅熙;譚禮軍
• 申請（專利權）人: 云南師范大學
• 主分類號: C12M1/02
• 分類號: C12M1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種生物發酵罐，特別是一種相變儲能恒溫發酵罐，屬于生物質能利用領域。

背景技術

發酵廣泛應用醫藥、食品、能源等領域，發酵已成為現代生活中必不可少的一種生產技術。發酵溫度是影響發酵微生物有機體生長繁殖最重要的因素，任何生物化學的酶促反應都與溫度變化有關。溫度影響著微生物的細胞生長、生物合成方向、產物生成量以及發酵液的物理性質等。因此必須使生產菌種處于最佳成長溫度下，才能取得優質高產的效果。發酵一般是在發酵罐中進行，發酵過程中會產生大量的發酵熱，這就要求發酵罐具有加溫和降溫功能，使發酵溫度不隨發酵過程而變化，提供一個恒定的發酵溫度。

現在常規發酵罐的加溫方式一般為電加熱或是熱水加熱，降溫則是在發酵罐體外噴淋冷卻水和采用蛇形冷卻管或冷卻列管冷卻，這不但耗費大量的電能和水資源，增加運行費用，而且溫度的控制不及時存在滯后現象，加熱升溫和冷卻降溫較慢，不利于發酵的進行。基于這種情況本實用新型旨在設計一種復合相變儲能恒溫發酵罐，在發酵開始時能預熱發酵液，達到適合的發酵溫度；隨著發酵的進行，乙醇酵母發酵產生的熱量被發酵罐外包覆的復合儲能材料吸收，保持溫度恒定，提高發酵的質量和效率。

發明內容

本實用新型旨在提供一種使用方便，發酵品質高的恒溫發酵罐。該實用新型恒溫發酵罐是在常規發酵罐（1）的外壁側面包覆一層復合相變儲能材料（3），最外層為保溫層（4）罐內保留蛇形冷卻管/冷卻列管（2）（5）作為輔助冷卻/加熱設備。由于復合相變儲能材料的儲能作用，當發酵料液的溫度低于發酵溫度時，復合相變儲能材料放出儲存的熱量加熱料液，使其達到最佳發酵溫度；隨著發酵的進行，溫度會逐漸升高，當發酵溫度超過上限溫度時，復合相變儲能材料吸收發酵產生的熱量，溫度降低，使得料液溫度始終維持在最適發酵溫度。

本實用新型的優點在于提供了一種相變儲能恒溫發酵罐，添加復合相變儲能材料使得發酵罐具有儲能功能，使發酵過程中溫度始終保持在最適發酵溫度，進而提高發酵質量和效率，增加產品產量，減少能源消耗和冷卻水的使用，降低生產成本。

附圖說明：

圖1一種相變儲能恒溫發酵罐示意圖

圖中：1-常規發酵罐，2-冷水進口/熱水出口，3-復合相變儲能材料層，4-保溫層，5-冷水出口/熱水進口

具體實施方式：

儲能恒溫發酵罐是在常規發酵罐的外壁包覆一層復合相變儲能材料（3），可以對發酵料液進行加熱和降溫并維持最佳發酵溫度，復合相變儲能材料外是保溫層（4）。

1、??根據具體的發酵溫度選擇相對應的復合相變儲能材料（3），例如燃料乙醇的發酵溫度為30℃~33℃，則選擇相變溫度為30℃~32℃的復合相變材料。

2、??計算：根據發酵原料的性質，及發酵罐的容積計算出發酵中產生的熱量Q發酵=Q生物+Q攪拌-Q蒸發-Q輻射（單位：J），結合發酵罐的側面積S（單位：m²），以及復合相變儲能材料的相變潛熱C(單位：J/kg)、密度ρ(單位：kg/m³)，計算包覆相變材料的厚度?（單位：m）。

3、??根據實施方式2計算的厚度d預制復合相變儲能材料塊（3），規格為0.5m×0.5m

4、??把實施方式3中預制好的復合相變儲能材料塊貼到發酵罐的外壁側面上，同時包覆保溫層（4）即可。

實施例1

當發酵罐中添加的發酵料液溫度低于發酵溫度時，復合相變儲能材料則釋放出所存儲的熱量加熱發酵液，使其達到發酵溫度，并維持最佳發酵溫度發酵；當復合相變儲能材料釋放的熱量不能加熱到發酵溫度時則啟動發酵罐內的輔助加熱設備，使熱水從進口（5）進入，從出口（2）流出，通過發酵罐內蛇管對發酵料液進行加熱。

實施例2

隨著發酵的不斷進行，當溫度超過復合相變儲能材料的相變溫度——最佳發酵溫度時，發酵中產生的熱量被復合相變儲能材料吸收并存儲，吸收的熱量用于發酵前期的加熱和發酵末期的保溫，阻止溫度的繼續升高，維持發酵的最佳溫度；當復合相變儲能材料不能全部吸收發酵所產生的熱量時，則啟用原有的降溫系統，冷卻水從冷水進口（2）流入，從冷水出口（5）流出，通過罐內的輔助蛇管進行降溫，保證發酵的高效、穩定進行。