(19)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 202211190965.2 (22)申请日 2022.09.28 (71)申请人 江苏大学 地址 212013 江苏省镇江市京口区学府路 301号 (72)发明人 陈全胜　王震　朱阿芳　吴继忠　 欧阳琴　李欢欢　 (74)专利代理 机构 南京智造力知识产权代理有 限公司 32382 专利代理师 胡德水 (51)Int.Cl. C12M 1/02(2006.01) C12M 1/04(2006.01) C12M 1/12(2006.01) C12M 1/34(2006.01)C12M 1/38(2006.01) C12M 1/36(2006.01) C12M 1/00(2006.01) C12Q 3/00(2006.01) (54)发明名称 一种智能控制发酵设备及方法 (57)摘要 本发明公开一种智能控制发酵设备及方法， 包括罐体、 控制柜、 蒸汽机和空气压缩机， 罐体内 有夹套， 夹套底部一侧设置有进水系统， 进水系 统与加热器连接， 顶部一侧设置有排污系统， 罐 体表面设置有大视角侧视镜， 罐体一侧管道上设 置有除菌过滤器与空气压缩机连接， 蒸汽过滤器 与蒸汽发生机连接， 底部设置有罐底 阀、 出料管 和排料管， 罐体一侧设置有酸碱电极和溶氧电极 探头， 罐体顶部设置有可自动升降的罐盖盖， 罐 盖上有火焰封口接种环、 温度电极、 泡沫检测电 极、 电机、 进料口、 补酸、 补碱、 补消泡剂口和空气 过滤器， 电机、 酸碱电极、 溶氧电极、 温度探头通 过电缆与控制柜连接 。 权利要求书2页 说明书5页 附图2页 CN 115386458 A 2022.11.25 CN 115386458 A 1.一种智能控制发酵设备， 其特征在于： 包括罐体(1)， 所述罐体(1)中央设置有大视角 侧视镜(2)， 所述罐体(1)底部设置有出料管(3)， 其上设置有电磁阀， 所述出料管左侧设置 有取样阀(4)， 后侧设置有控温进水管(7)与控温水箱(5)和进水管(6)连接， 控温进水管(7) 与夹套(28)低位相连接， 夹套(28)高位设置有排水管(8)， 排水管(8)上方和罐体(1)连接的 蒸汽管道(9)又和 蒸汽发生机(10)连接， 所述罐体(1)一侧设置有进气管(11)， 进气管(11) 和除菌过滤器(12)连接， 所述罐体顶盖上设置有火焰封口接种环(13)、 减压排气管道系统 (14)、 温度与泡沫检测系统(15)， 所述罐体(1)顶盖一侧设置有加酸口(16)， 加碱口(17)， 补 料口(18)， 补消泡剂口(19)， 中间设置有伺服电机(20)与其下端的搅拌杆(27)连接， 所述罐 盖与推杆系统(21)连接， 所述罐体右侧设置有pH电极探头(22)， DO值电极探头(23)与工控 机PLC(25)连接， 工控机PLC上设置有显示屏(24)， 所述加酸口(16)， 加碱口(17)， 补料口 (18)， 补消泡剂口(19)与各蠕动泵(26)通过软管连接， 蒸汽阀管道(9)上有分支管道连接进 水管(6)， 伺服电机(20)与工控机PLC(25)电性连接 。 2.根据权利要求1所述的智能控制发酵设备， 其特征在于： 所述罐体(1)材质为不锈钢 与玻璃组合、 内表面抛光； 所述除菌过 滤器(12)采用高效空气除菌过 滤器； 所述伺服电机(20)采用伺服调速、 连续平稳 可调； 所述搅拌杆(27)采用标准 二层六弯叶搅拌桨， 上端安装消泡 浆。 3.根据权利要求1所述的智能控制发酵设备， 其特征在于： 所述发酵设备采用开放式设 计、 台架材质为 不锈钢、 管路接口为快接方式。 4.根据权利要求1所述的智能控制发酵设备， 其特征在于： 所述进气管(11)与无油空气 压缩机连接， 在 进气管(11)上安装有除水减压阀、 流量计和除菌过滤器(12)， 所述除水减压 阀与工控机PLC(25)电连接， 通过显示屏(24)打开进气阀， 空气通过压缩机进入除水减压 阀， 流经除菌过滤器(12)和流量计进入发酵罐中； 所述无油空气压缩机、 除水减压阀、 除菌 过滤器(12)和流 量计构成空气除菌过 滤系统。 5.根据权利要求1所述的智能控制发酵设备， 其特征在于： 所述蒸汽发生机(10)产生净 蒸汽通过蒸汽管道(9)、 蒸汽过滤器过滤后进入空气过滤器， 同时进入发酵罐和各处管道， 对整个发酵系统进行灭菌， 所述蒸汽 管道(9)、 蒸汽发生机(10)、 蒸汽管道(9)上的蒸汽减压 阀和蒸汽过 滤器构成蒸汽灭菌系统； 所述蒸汽灭菌系统具有过 滤器灭菌、 实消 和空消功能。 6.根据权利要求1所述的智能控制发酵设备， 其特征在于： 所述进水管(6)与控温水箱 (5)连接， 由电磁阀控制开关， 水经控温水箱(5)流经控温水管(7)进入夹套(28)低位， 从夹 套(28)高位的排水管(8)流出， 所述温水箱(5)、 进水管(6)、 控温水管(7)、 排水管(8)、 夹套 (28)和温度与泡沫检测系统(15)构成温度控制系统； 所述温度控制系统设置有温度传感 器， 具有温度自动补偿功能。 7.根据权利要求1所述的智能控制发酵设备， 其特征在于： 所述加酸口(16)， 加碱口 (17)通过软管经蠕动泵(26)与相应酸碱液连接； pH电极检测测出信号后由pH变送器发送至 工控机PLC(25)后控制蠕动泵添加酸或碱液； 所述加酸口(16)， 加碱口(17)、 pH电极探头 (22)、 工控机PLC(25)和蠕动泵(26)构成pH测量与自动控制系统。 8.根据权利要求1所述的智能控制发酵设备， 其特征在于： 所述溶氧电极(23)将检测信 号通过DO变送器发送到工控机PLC(25)显示在显示屏上(24)， 由电磁阀控制进气量； 所述进权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115386458 A 2气阀(9)、 溶 氧电极(23)和工控机PLC(25)组成溶解氧测量系统。 9.根据权利要求1所述的智能控制发酵设备， 其特征在于： 所述推杆系统(21)与罐盖通 过电焊连接， 可 带动罐盖开启关闭； 工控机PLC(25)上设置有推杆系统(21)的开关。 10.一种智能控制发酵设备的发酵 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 1)PLC控制系统根据设定的发酵温度， 通过温度控制系统控制发酵温度在设定值； 通过 PLC控制系统控制发酵罐内物料的温度在20 ‑70℃范围内的某 一设定值； 当发酵罐内物料温 度低于设定值时， 热水控制阀打开， 控温水箱内热水流入加热夹套低处， 从加热夹套高位流 出， 发酵罐升温； 当发酵罐内物料温度高于设定值时， 关闭热水控制阀， 温控水罐内的热水 停止流入加热夹套， 打开冷水控制阀， 发酵 罐冷却； 2)PLC控制系统根据设定的pH， 通过pH测量与自动控制系统控制发酵罐内反应物料的 pH， 控制范围在2 ‑12±0.03内； 当监测到当发酵罐内物料的pH低于设定范围时， PLC控制系 统运转与加碱口相连接的蠕动泵， 将稀碱加入发酵罐； 当监测到发酵罐内物料 的pH高于设 定范围时， PLC控制系统则运转与加酸口相连接的蠕动泵， 将稀酸加入发酵罐； 利用PLC控制 系统中的PID控制辅助pH自控； 3)PLC控制系统控制搅拌杆在pH测量与自动控制系 统运行时自动开启搅拌， 已达到均 质的目的； 4)PLC控制系统运行蒸汽灭菌系统， 先利用夹套通蒸汽对培养基进行预热， 待培养基温 度到达高值后， 关闭夹套蒸汽， 改为直接向罐内通入蒸汽， 此时过滤器与发酵罐一起灭菌， 达到灭菌温度时， 控制蒸汽阀门开度， 保持罐压不变， 冷却水的进排阀门打开， 在夹套内通 水冷却， 进气阀门打开， 通入无菌空气， 打开搅拌， 加速冷却， 待温度降到略高于发酵温度 时， 关闭冷却水进排阀门， 打开冷水机， 在触摸屏上将冷却、 加热设定为自动状态， 发酵罐开 始自动控温， 以上阀门都在程序控制下自动开启或关闭。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115386458 A 3