一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统的制作方法

一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及反刍动物营养研宄技术领域，特别涉及一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统。
【背景技术】
[0002]随着我国反刍动物数量的不断增长，我国逐渐面临优质牧草资源短缺问题。为了缓解优质牧草资源短缺的问题，需要对反刍动物的瘤胃进行研宄，以寻求适合于反刍动物的优质牧草替代品。
[0003]目前，国际上主要使用体外连续培养系统研宄反刍动物的瘤胃。现有的体外连续培养系统中，通常通过自动发酵罐模拟瘤胃对饲料进行发酵，并定时检测发酵过程中发酵罐内的各类数据指标。
[0004]现有的体外连续培养系统，无法实现对发酵罐内的各类数据指标的自动检测，需要人工操作，费时费力。

【发明内容】

[0005]本发明提供了一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统，能够对瘤胃消化过程进行模拟，并自动检测发酵过程中发酵罐内的各类数据指标，并对部分发酵参数实现智能控制。
[0006]第一方面，本发明实施例提供了一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统，所述系统包括发酵装置、溢流装置、液体供应组件、数据检测组件和主控机；
[0007]所述发酵装置包括发酵罐，所述发酵罐用于承装接种的瘤胃液和发酵底物并进行发酵反应；
[0008]所述溢流装置包括与所述发酵罐相连的溢流罐，所述溢流罐用于接收并储存所述发酵罐内发酵底物发酵后溢出的液体；
[0009]所述液体供应组件分别与所述发酵罐和所述溢流罐相连，用于为所述发酵罐提供发酵过程中需要的缓冲液和热水，还用于为所述溢流罐提供储存所述发酵罐内发酵底物发酵后溢出的液体所需要的冷却液；
[0010]所述数据检测组件与所述发酵罐相连，用于检测所述发酵罐内的二氧化碳浓度值、甲烷浓度值、气体压力值、液相固相混合物的PH值以及液相固相混合物的温度值；
[0011]所述主控机分别与所述发酵装置、所述液体供应组件和所述数据检测组件相连，用于控制所述发酵装置、所述液体供应组件和所述数据检测组件工作。
[0012]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述发酵罐包括发酵罐盖，所述发酵罐盖上设有气压检测口和排气口 ；
[0013]所述数据检测组件包括压力传感器、二氧化碳探测器、甲烷探测器；
[0014]所述压力传感器与所述气压检测口连接，用于在所述主控机的控制下检测所述发酵罐内的气体压力值；
[0015]所述二氧化碳传感器和所述甲烷传感器分别与所述排气口连接，用于在所述主控机的控制下检测所述发酵罐内的二氧化碳浓度值和甲烷浓度值。
[0016]结合第一方面第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述发酵罐包括发酵罐体，所述发酵罐体上设置有PH检测口和温度检测口 ；
[0017]所述数据检测组件包括pH传感器，用于在所述主控机的控制下通过所述pH检测口检测所述发酵罐内液相固相混合物的pH值；
[0018]所述数据检测组件包括温度传感器，用于在所述主控机的控制下通过所述温度检测口检测所述发酵罐内液相固相混合物的温度值。
[0019]结合第一方面第一种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述发酵罐盖上设有缓冲液入口 ；
[0020]所述液体供应组件包括缓冲液蠕动泵，用于在所述主控机的控制下通过所述缓冲液入口向所述发酵罐添加缓冲液。
[0021]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述发酵罐的外壁为双层结构，分为内壁和外壁，所述外壁设置有热水入口和热水出口 ；
[0022]所述液体供应组件包括热水浴蠕动泵，用于在所述主控机的控制下通过所述热水入口向所述双层结构输送热水；
[0023]所述液体供应组件包括第一冷却液蠕动泵，用于在所述主控机的控制下通过所述热水入口向所述双层结构输送冷却液；
[0024]所述液体供应组件还包括发酵罐恒温水浴槽，用于向所述热水浴蠕动泵提供热水和回收来自所述热水出口的热水。
[0025]结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述溢流罐的外壁为双层结构，分为内壁和外壁，所述外壁设置有冷却液入口和冷却液出P ；
[0026]所述液体供应组件包括第二冷却液叶轮泵，用于在所述主控机的控制下通过所述冷却液入口向所述双层结构输送冷却液；
[0027]所述液体供应组件还包括溢流罐恒温水浴槽，用于向所述第二冷却液叶轮泵提供冷却液和回收来自所述冷却液出口的冷却液。
[0028]结合第一方面第二种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述发酵装置还包括搅拌装置；
[0029]所述搅拌装置与所述发酵罐盖配合安装，穿过所述发酵罐盖伸入所述发酵罐体内部；
[0030]所述搅拌装置包括设置于所述发酵罐外部的搅拌电机，以及位于所述发酵罐体内部的上端搅拌螺旋桨、中端搅拌桨和下端搅拌螺旋桨；
[0031]所述搅拌电机、所述上端搅拌螺旋桨、所述中端搅拌桨和所述下端搅拌螺旋桨通过搅拌轴固定连接。
[0032]结合第一方面第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述中端搅拌桨包括门字形框架结构；
[0033]所述门字形框架结构包括平行设置的第一立柱和第二立柱，以及将所述第一立柱和所述第二立柱连接的连接部；
[0034]所述下端搅拌螺旋桨包括螺旋叶片；
[0035]所述螺旋叶片的外周位于所述第一立柱和所述第二立柱的对应区域内。
[0036]结合第一方面第六种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，所述发酵装置还包括防堵装置；
[0037]所述发酵罐体上设有用于排出所述发酵罐内的液相发酵产物的溢流管；
[0038]所述防堵装置包括伸入所述溢流管内部的防堵螺旋和设置于所述溢流管外部的防堵电机，所述防堵螺旋与所述防堵电机固定连接。
[0039]结合第一方面第八种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第九种可能的实施方式，其中，所述主控机用于控制所述防堵电机和所述搅拌电机按照预设的参数旋转。
[0040]可见，本发明实施例中，通过发酵装置、溢流装置和液体供应组件能够实现发酵过程。通过主控机控制发酵装置、液体供应组件和数据检测组件工作，能够自动对发酵过程中发酵罐内的各类数据指标进行检测，并自动控制发酵过程。因此通过本实施例中的用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统，能够对瘤胃消化过程进行模拟，并自动检测发酵过程中发酵罐内的各类数据指标，并对部分发酵参数实现智能控制。
【附图说明】
[0041]为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0042]图1为本发明实施例提供的发酵系统的一种结构示意图；
[0043]图2为本发明实施例提供的发酵系统的另一种结构示意图；
[0044]图3为本发明实施例提供的发酵系统中发酵装置的第一视图；
[0045]图4为本发明实施例提供的发酵系统中发酵装置的第二视图；
[0046]图5为本发明实施例提供的发酵系统中发酵装置的立体结构示意图；
[0047]图6为本发明实施例提供的发酵系统中发酵装置的俯视图；
[0048]图7为本发明实施例所提供的发酵系统中溢流装置的结构示意图。
[0049]【附图说明】:发酵罐盖11，发酵罐体12，搅拌电机21，电机连杆22，搅拌联轴器23，上端搅拌螺旋桨24，中端搅拌桨25，下端搅拌螺旋桨26，搅拌轴27，第一立柱251，第二立柱252，连接部件253，溢流管121，防堵螺旋31，防堵电机32，防堵联轴器33，轴承座34，溢流管支管122，支管气压平衡口 123，排固阀管124，排固口 125，排固阀126，采样口 127，温度检测口 128，pH检测口 129，热水入口 130，热水出口 131，气压平衡口 111，气压检测口 112，缓冲液入口 113，进气口 114，排气口 115，进料口 116 ；
[0050]溢流液接收管1，溢流罐2，内壁21，外壁22，冷却液入口 3，冷却液出口 4，密封塞5，液位开关6，溢流液出口 7，导管8，夹管阀9，液相采样口 10。
【具体实施方式】
[0051]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
[0052]为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的 实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0053]为便于理解本发明的使用场景，这里进行简要介绍。在对瘤胃发酵进行研宄时，通常使用发酵罐模拟瘤胃进行发酵。发酵罐内存放的物质有:发酵底物和接种的瘤胃液。在进行瘤胃研宄时，还能够在发酵罐中添加其他有关瘤胃发酵的物质，这点本领域技术人员能够了解，这里不再一一细举。
[0054]发酵罐内的内容物发酵后，会产生液相发酵食糜和固相发酵食糜，又可以叫做液相发酵产物和固相发酵产物，或者液相食糜、固相食糜。其中的液相发酵物质是一种发酵产生的液体，在研宄过程中会被其他容器接收。本领域技术人员能够清楚的知道瘤胃发酵后的常见产物及其常用名称，这里不再一一举例。
[0055]由于液相发酵食糜是以溢出发酵罐的形式被其他容器接收的，因此被接收的液相发酵食糜又可以叫做溢流液。本领域技术人员能够理解溢流液的含义及其来源。
[0056]基于以上介绍内容，本领域技术人员应当能够理解本申请中的相关术语，如“内容物”、“液相发酵食糜”、“固相发酵食糜”、“溢流液”等。
[0057]针对现有的体外连续培养系统，无法实现对发酵罐内的各类数据指标的自动检测的问题，本发明提供了一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统，能够对瘤胃消化过程进行模拟，自动检测发酵过程中发酵罐内的各类数据指标，并对部分发酵参数实现智能控制。下面结合附图进行描述。
[0058]如图1所示，本发明实施例提供了一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统，该系统包括发酵装置1000、溢流装置2000、液体供应组件3000、数据检测组件4000和主控机 5000 ；
[0059]发酵装置1000包括发酵罐，该发酵罐用于承装接种的瘤胃液和发酵底物并进行发酵反应；
[0060]溢流装置2000包括与上述发酵罐相连的溢流罐，该溢流罐用于接收并储存上述发酵罐内发酵底物发酵后溢出的液体；
[0061]液体供应组件3000分别与上述发酵罐和溢流罐相连，用于为上述发酵罐提供发酵过程中需要的缓冲液和热水，还用于为上述溢流罐提供储存发酵罐内发酵底物发酵后溢出的液体所需要的冷却液；
[0062]数据检测组件4000与上述发酵罐相连，用于检测上述发酵罐内的二氧化碳浓度值、甲烷浓度值、气体压力值、液相固相混合物的pH值以及液相固相混合物的温度值；
[0063]主控机5000分别与上述发酵装置1000、液体供应组件3000和数据检测组件4000相连，用于控制发酵装置1000、液体供应组件3000和数据检测组件4000工作。
[0064]可见，本发明实施例中，通过发酵装置1000、溢流装置2000和液体供应组件3000能够实现发酵过程。通过主控机5000控制发酵装置1000、液体供应组件3000和数据检测组件4000工作，能够自动对发酵过程中发酵罐内的各类数据指标进行检测，并自动控制发酵过程。因此通过本实施例中的用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统，能够对瘤胃消化过程进行模拟，并自动检测发酵过程中发酵罐内的各类数据指标，并对部分发酵参数实现智能控制。
[0065]图2是本实施例中的用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统的具体结构示意图。如图2所示，本实施例中数据检测组件4000包括二氧化碳探测器4001、甲烷探测器4002、压力传感器4003、pH传感器4004和温度传感器4005。
[0066]液体供应组件3000包括缓冲液蠕动泵3001、热水浴蠕动泵3002、第一冷却液蠕动泵3003、发酵罐恒温水浴槽3004、第二冷却液叶轮泵3005和溢流罐恒温水浴槽3006。
[0067]其中，发酵罐恒温水浴槽3004优选为室温至60°C恒温水浴槽，溢流罐恒温水浴槽3006优选为-10 °C -60 °C恒温水浴槽。
[0068]图2中，主控机5000优选为单片机。主控机5000中存储有预设的程序，能够控制数据检测组件4000自动进行数据检测，并控制液体供应组件3000自动按照预设的方式工作。
[0069]如图2所示，本实施例中的发酵系统还包括进气阀6001、排气阀6002、排气阀6003、进气阀6004、排气阀6005。
[0070]为了更好地理解本实施例中的发酵系统的工作原理，下面结合附图2至附图6详细描述发酵装置1000的具体结构及其工作原理。
[0071]如图3所示，本实施例中的发酵罐包括发酵罐盖11和发酵罐体12。
[0072]图6是发酵罐盖11的俯视图，从图6可以看出，本实施例中的发酵罐盖上设有气压检测口 112和排气口 115。
[0073]如图2所示，气压检测口 112与压力传感器4003连接，主控机5000与压力传感器4003连接，通过主控机5000能够控制压力传感器4003检测发酵罐内的气体压力值，从而保证饲料发酵环境的稳定性。
[0074]如图2和图6所示，排气口 115为两个，一个与排气阀6002连接，一个与排气阀6003连接。与排气阀6002连接的排气口直接将发酵罐内的气体排到外界空气中，与排气阀6003连接的排气口将发酵罐内的气体输送至二氧化碳探测器4001和甲烷探测器4002处。
[0075]发酵罐内的气体在压力的作用进入二氧化碳探测器4001和甲烷探测器4002。二氧化碳探测器4001和甲烷探测器4002与主控机5000连接，主控机5000控制二氧化碳探测器4001和甲烷探测器4002进行二氧化碳浓度和甲烷浓度检测。通过主控机5000能够获取二氧化碳探测器4001和甲烷探测器4002检测到的发酵罐内的二氧化碳浓度值和甲烷浓度值。
[0076]本实施例中，二氧化碳探测器4001、甲烷探测器4002和压力传感器4003能够接收主控机发送的控制信号，在控制信号的控制下，检测发酵罐内的气体压力值、二氧化碳浓度值和甲烷浓度值。
[0077]为了保证二氧化碳探测器4001、甲烷探测器4002检验结果的准确性，每次检验完气体后，都通过进气阀6004向二氧化碳探测器4001、甲烷探测器4002内通入氮气，以排出上次检测时通入的发酵罐内的气体，以保证下次检测结果的准确性。
[0078]排气阀6002、排气阀6003、进气阀6004同样与主控机连接，接收主控机发送的控制信号，在控制信号的控制下，实现开关动作。
[0079]如图6所示，发酵罐盖11上还设置有进气口 114。如图2所示，进气阀6001与进气口 114连接，通过进气阀6001向发酵罐内通入氮气，以在发酵之前排出发酵罐内的氧气，形成瘤胃发酵环境。
[0080]进气阀6001同样与主控机连接，根据主控机的控制实现开关动作。
[0081]如图6所示，发酵罐盖11上还设置有缓冲液入口 113。如图2所示，缓冲液入口113与缓冲液蠕动泵3001连接，通过缓冲液蠕动泵3001向发酵罐内注入缓冲液，从而使发酵罐体12内的发酵底物发酵。按照一定时间规律添加缓冲液，能够达到发酵底物持续发酵的效果。
[0082]本实施例中，缓冲液蠕动泵3001与主控机5000连接，根据主控机的控制信号执行输送或者停止输送缓冲液的动作。
[0083]如图6所示，发酵罐盖11上还设置有进料口 116。通过进料口 116能够向发酵罐体12内加入饲料。进料的方式可以是人工定时进料，还可以通过机器进料。
[0084]图3中，发酵罐体12上还设置有pH检测口 129，pH检测口 129内设置有pH检测装置，PH检测装置可以是pH探头，通过pH检测装置能够检测发酵罐内液相和固相混合物的pH值，pH检测口 129通过pH电极密封套进行密封，从而保持发酵罐的厌氧发酵环境。
[0085]如图2所示，图3中的pH检测口与图2中的pH传感器4004连接，pH传感器4004，用于在主控机5000的控制下通过pH检测口检测发酵罐内液相固相混合物的pH值。
[0086]具体地，通过pH传感器4004采集pH检测口内pH探头检测到的数据，实现发酵罐内液相和固相混合物PH值的检测。
[0087]参考图4可知，发酵罐体12上还设置有温度检测口 128。温度检测口 128内设置有温度检测装置，温度检测装置可以是温度探头，通过温度检测装置能够检测发酵罐内液相和固相混合物的温度，温度检测口 128还通过温度电极密封座进行密封，从而保持发酵罐的厌氧发酵环境。
[0088]如图2所示，图4中的温度检测口与图6中的温度传感器4005连接，温度传感器4005，用于在主控机5000的控制下通过温度检测口检测发酵罐内液相固相混合物的温度值。
[0089]具体地，通过温度传感器4005采集温度检测口内温度探头检测到的数据，实现发酵罐内液相和固相混合物温度的检测。
[0090]本实施例中，温度传感器4005和pH传感器4004均与主控机连接，在主控机的控制下实现数据采集动作，并将采集到的数据发送至主控机，用于后续处理。
[0091]参考图4可知，发酵罐体12上还设置有采样口 127，通过采样口 127，工作人员能够采集发酵罐内的发酵物质，从而进行后续分析。
[0092]如图2和图3所示，本实施例中的发酵罐体12的外壁为双层结构，优选地，图3中的发酵罐体12的外壁采用透明玻璃焊接形成，使得实验人员能够在外边观察发酵罐内的发酵情况，有助于实验记录。焊接方式稳固，能够保证发酵罐的稳定性。 [0093]图4中，能够知道，发酵罐体12上设置有热水入口 130。从图5能够知道，发酵罐体12上设置有热水出口 131。
[0094]通过前述内容以及图3可知，本实施例中发酵罐体12的外壁为双层结构。通过设置在发酵罐体12上的热水入口 130和热水出口 131，能够持续向该双层结构中间添加热水，从而采用水浴加热的方法为发酵罐保温，使得发酵罐处于恒温状态。由于瘤胃发酵的环境温度为39摄氏度，因此优选通过热水入口 130和热水出口 131添加39°C的热水。水浴加热时目前比较常用的加热方法，这里不再赘述。
[0095]具体地，如图2所示，发酵罐体的热水入口与热水浴蠕动泵3002连通，热水浴蠕动泵3002能够在主控机的控制下通过热水入口 130向发酵罐的双层结构输送热水。
[0096]为了保持双层结构内的水温维持在39°C，图2中，第一冷却液蠕动泵3003还与热水入口 130连通，当双层结构内的水温高于39°C时，第一冷却液蠕动泵3003在主控机的控制下通过热水入口 130向双层结构中添加冷却液，以保持水温稳定。
[0097]图2中，还设有发酵罐恒温水浴槽3004与发酵罐的热水出口 131连接，用于向热水浴蠕动泵3002提供热水和回收来自热水出口 131的热水。
[0098]发酵罐恒温水浴槽3004回收的热水循环至热水浴蠕动泵3002循环使用，从而源源不断的为发酵罐的双层结构提供热水。
[0099]本实施例中，发酵罐恒温水浴槽3004同样接收主控机的控制信号的作用，在主控机的控制下实现其工作过程。
[0100]如图3所示，本发明实施例中的发酵装置包括发酵罐和搅拌装置；其中发酵罐包括密封配合的发酵罐盖11和发酵罐体12 ;搅拌装置与发酵罐配合安装，穿过发酵罐盖11伸入发酵罐体12内部。
[0101]具体地，如图3所示，搅拌装置包括搅拌电机21、电机连杆22、搅拌联轴器23、上端搅拌螺旋桨24、中端搅拌桨25、下端搅拌螺旋桨26和搅拌轴27。其中，搅拌电机21位于发酵罐外部，上端搅拌螺旋桨24、中端搅拌桨25和下端搅拌螺旋桨26位于发酵罐体12内部。搅拌联轴器23优选为弹性联轴器。
[0102]如图3所示，搅拌电机21通过电机连杆22与搅拌联轴器23固定连接，搅拌联轴器23下方安装有搅拌轴27，搅拌电机21、上端搅拌螺旋桨24、中端搅拌桨25和下端搅拌螺旋桨26通过搅拌轴27固定连接。
[0103]通过如图3所示的连续发酵装置，利用搅拌装置中的上端搅拌螺旋桨24、中端搅拌桨25和下端搅拌螺旋桨26能够对发酵罐中的内容物进行搅拌，从而缓解现有的自动发酵罐内容物混合不均匀、固相食糜在发酵罐底部积聚的问题。
[0104]如图3所示，中端搅拌桨25包括门字形框架结构，该门字形框架结构包括平行设置的第一立柱251和第二立柱252，以及连接第一立柱251和第二立柱252的连接部件253。下端搅拌螺旋桨26包括单向旋转的螺旋叶片。从图3中能够看出，该螺旋叶片的外周位于第一立柱251和第二立柱252的对应区域内。
[0105]图3中，上端搅拌螺旋桨24的螺旋方向与下端搅拌螺旋桨26的螺旋方向相反。
[0106]通过图3中的上端搅拌螺旋桨24，能够形成向下的力使得刚进入发酵罐体12内的发酵底物向下运动。通过图3中的下端搅拌螺旋桨26，由于其螺旋方向与上端搅拌螺旋桨24的相反，因此能够形成向上的力，使得发酵罐体12内的固相食糜向上运动。
[0107]通过上端搅拌螺旋桨24和下端搅拌螺旋桨26的配合使用，能够使得发酵底物在发酵罐内上下充分运动，不在罐内底部沉积，从而缓解现有的固相食糜在发酵罐底部积聚的问题，还有助于发酵罐内容物的充分混合。
[0108]通过图3中的中端搅拌桨25，通过其特有的门字形框架结构能够提供水平方向的搅拌力，有助于发酵罐内容物充分混合，从而缓解现有的发酵罐内容物混合不均匀的问题。
[0109]通过图3中的上端搅拌螺旋桨24，还能够消除发酵罐内发酵底物发酵时产生的气泡，并有助于新加入的发酵底物顺利地与瘤胃液接触，迅速发酵。
[0110]工作时，上端搅拌螺旋桨24、中端搅拌桨25和下端搅拌螺旋桨26在搅拌电机21的作用下，同向旋转运动，其中，上端搅拌螺旋桨24和下端搅拌螺旋桨26虽然旋转方向相同，但其螺旋方向相反，因此能够产生相反的作用力。
[0111]可见，通过图3中的搅拌装置，能够使得发酵罐内的发酵底物与接种的瘤胃液充分搅拌，缓解现有的发酵罐内容物混合不均匀，发酵产物在底部容易积聚的问题。
[0112]图3中的发酵装置还包括防堵装置。如图3所示，在发酵罐体12上设有溢流管121，溢流管121用于排出发酵罐内的液相发酵产物。具体地，溢流管121用于排出发酵罐体12内的发酵底物发酵后溢出的液体。上述防堵装置包括防堵螺旋31和防堵电机32，防堵螺旋31伸入溢流管121的内部，防堵电机32设置于溢流管121的外部，防堵螺旋31与防堵电机32固定连接。
[0113]如图3所示，防堵装置还包括防堵联轴器33，防堵联轴器33优选是梅花联轴器，防堵联轴器33与防堵电机32配合安装，防堵螺旋31通过防堵联轴器33与防堵电机32固定连接。
[0114]如图3所示，防堵装置还包括轴承座34，轴承座34与防堵螺旋31配合安装。轴承座34包括凸起结构，从图3能够看出，轴承座34的凸起结构位于溢流管121的内部，轴承座34通过密封垫圈341与溢流管121密封配合。
[0115]图3中，密封圈341为对称设置的两个。
[0116]本实施例中，通过设置密封圈341能够起到防堵装置与溢流管121之间的密封作用，从而保持发酵罐内的厌氧环境。
[0117]发酵罐工作时，其中的发酵底物和固相食糜会由于搅拌作用落入溢流管121中，通过本实施例的防堵装置，防堵电机32工作时，防堵螺旋31进行旋转运动，能够防止发酵底物和固相食糜在溢流管121中形成堵塞，影响发酵效果。
[0118]设置轴承座34具有凸起结构，将该凸起结构设置于溢流管121内部，能够起到很好的固定防堵装置的效果，并且能够防止发酵底物和固相食糜从溢流管中溅出。
[0119]图3中，溢流管121上开设有溢流管支管122。发酵罐工作时，内部发酵底物发酵后产生的液体能够通过溢流管支管122流出，便于实验人员收集。溢流管121和溢流支管122的位置决定了发酵罐内的液态有效容量，通过合理设置溢流管121和溢流管支122的高度，特别是溢流支管122的位置与高度，能够保证发酵罐内的液态有效容积在1000±50毫升。
[0120]参考图4可知，在本实施例中的溢流管121上，还开设有支管气压平衡口 123，通过支管气压平衡口 123能够平衡发酵罐体12上部与溢流管上部的气压。
[0121]具体地，根据前文所述，在发酵罐盖上设置有气压平衡口 111。如图2所示的发酵系统中，支管气压平衡口 123和气压平衡口 111连通，从而当发酵罐内的发酵液体进入溢流管内时，保持溢流管内的气压和发酵罐体12内的气压平衡。
[0122]参考图3可知，本实施例中的发酵罐体底部还设置有排固阀管124和排固口 125，在排固阀管124的端部设置有排固阀126。发酵装置工作时，发酵罐内的发酵底物发酵后将会形成固相食糜。当排固阀126打开时，固相食糜能够从排固口 125中排出，便于实验人员收集。
[0123]如图2所示，本实施例中，主控机5000还与防堵电机和搅拌电机连接，并按照预设的参数控制防堵电机和搅拌电机旋转，从而通过主控机5000控制发酵罐的搅拌动作和防堵动作，达到控制发酵罐发酵过程的目的。
[0124]为了更好地理解本实施例中的发酵系统的工作原理，下面结合附图7详细描述溢流装置2000的具体结构及其工作原理。
[0125]如图7所示，本发明实施例中的溢流装置包括溢流液接收管I和溢流罐2 ;
[0126]溢流液接收管I伸入溢流罐2内部，用于接收来自发酵罐的溢流液；
[0127]溢流罐2的罐壁为双层结构，分为内壁21和外壁22 ；
[0128]溢流罐2包括设置于溢流罐外壁22的冷却液入口 3和冷却液出口 4 ；
[0129]通过冷却液入口 3和冷却液出口 4能够向上述双层结构中注入冷却液，并保持冷却液流通。
[0130]可见，本发明实施例中，通过溢流液接收管I能够接收来自发酵罐的溢流液。溢流罐2的罐壁为双层结构，通过设置于溢流罐外壁22的冷却液入口 3能够向上述双层结构中注入冷却液，通过设置于溢流罐外壁22的冷却液出口 4能够排出上述冷却液，使得双层结构中的冷却液保持持续流通状态，从而使溢流罐2 —直受冷却液的降温作用而保持恒定低温状态。因此通过本发明实施例中的恒温溢流装置，能够接收瘤胃模拟发酵罐排出液相消化食糜并保持在恒定低温状态，从而避免发酵底物发酵后溢出的液体继续发酵。
[0131]参考图2可知，溢流液接收管I与发酵罐的溢流支管122连通，从而收集来自发酵罐的溢流液。
[0132]如图7所示，冷却液入口 3设置于溢流罐2的底部，冷却液出口 4设置于溢流罐2的顶部。
[0133]冷却液入口 3和冷却液出口 4的开口大小与冷却液的流速有关，具体开口大小可以结合实际需要决定。
[0134]参考图2可知，冷却液入口 3和第二冷却液叶轮泵3005连通，第二冷却液叶轮泵3005 在主控机5000的控制下，通过冷却液入口 3向溢流罐的双层结构中输送冷却液。
[0135]参考图2可知，冷却液出口 4和溢流罐恒温水浴槽3006连通，溢流罐恒温水浴槽3006在主控机5000的控制下，回收来自所述冷却液出口的冷却液。
[0136]如图2所示，溢流罐恒温水浴槽3006还能够向第二冷却液叶轮泵3005提供冷却液。
[0137]通过第二冷却液叶轮泵3005和溢流罐恒温水浴槽3006的配合使用，能够将冷却液循环使用，从而为溢流罐源源不断的提供冷却液。
[0138]图2中，溢流罐恒温水浴槽3006还与第一冷却液蠕动泵3003连通，向第一冷却液蠕动泵3003提供冷却液，从而将溢流罐中流出的冷却液循环使用。
[0139]通过图2中的第一冷却液蠕动泵3003、热水浴蠕动泵3002、第二冷却液叶轮泵3005、发酵罐恒温水浴槽3004和溢流罐恒温水浴槽3006，能够形成完整的水循环系统，从而便于发酵罐和溢流罐的保温和冷却作用。
[0140]本实施例中，第一冷却液蠕动泵3003、热水浴蠕动泵3002、第二冷却液叶轮泵3005、发酵罐恒温水浴槽3004和溢流罐恒温水浴槽3006共同组成液体供应组件，均与主控机连接，接收主控机的控制信号，根据主控机的控制进行工作。
[0141]本实施例中，为了使进入溢流罐2内的溢流液迅速停止发酵，优选冷却液的温度为4摄氏度，优选冷却液为4摄氏度的冷水。
[0142]如图7和图2示，本发明实施例中的溢流装置还包括与溢流罐2密封配合的密封塞5，密封塞5可以为橡胶塞。图7，溢流液接收管I与密封塞5密封配合，从而保持溢流罐2内部环境的密封性。溢流液接收管I穿过密封塞5进入溢流罐2内部，从而将来自发酵罐的溢流液输送至溢流罐2内。
[0143]溢流液接收管I可以为硅胶软管。
[0144]如图7和图2示，本发明实施例中的溢流装置还包括液位开关6，液位开关6穿过密封塞5进入溢流罐2的内部。
[0145]具体地，液位开关6的上半部分与密封塞5密封配合，从而保证溢流罐2内的密闭性。
[0146]液位开关6用于检测溢流罐2内的液位，当液位达到预设的高度时，液位开关6启动，触发后续操作。
[0147]如图7和图2示，本发明实施例中的溢流装置还包括溢流液出口 7，溢流液出口 7设置于溢流罐2的底部，溢流液出口 7贯穿溢流罐2的内壁和外壁，用于排出溢流罐2内的液体。
[0148]溢流液出口 7通过导管8与夹管阀9连接，导管8优选为娃胶软管。
[0149]从图7和图2够看出，导管8从夹管阀9中延伸而出，通过导管8能够排出溢流罐2内的液体。
[0150]图7和图2中，液位开关6和夹管阀9的具体工作过程如下。
[0151]当溢流罐2内的溢流液的液位上升到预设位置时，液位开关6导通，触发夹管阀9开启，从而使溢流罐2内部的溢流液通过导管8流出。
[0152]本实施例中，溢流罐罐壁的双层结构优选采用透明玻璃焊接而成，使得实验者能够从外界观察溢流罐2内的液体状态，方便记录实验过程。
[0153]玻璃材质稳定，强度硬度满足使用需求，使用玻璃材料制作双层结构，能够使得溢流罐耐用稳定。
[0154]溢流罐2的形状可以根据实际需要决定，优选溢流罐2为圆柱形结构。
[0155]如图7和图2所示，本实施例中的溢流装置还包括液相采样口 10，液相采样口 10设置于溢流罐罐壁上，贯穿溢流罐2的内壁和外壁。液相采样口 10用于采集溢流罐2内的液相食糜，以便进行后续分析。
[0156]综上可知，通过本实施例中的发酵系统，能够实现发酵过程的自动控制，数据的自动采集。通过主控机还能够实现数据的自动处理与分析。
[0157]以上所述，仅为本发明的【具体实施方式】，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
【主权项】
1.一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统，其特征在于，所述系统包括发酵装置、溢流装置、液体供应组件、数据检测组件和主控机； 所述发酵装置包括发酵罐，所述发酵罐用于承装接种的瘤胃液和发酵底物并进行发酵反应; 所述溢流装置包括与所述发酵罐相连的溢流罐，所述溢流罐用于接收并储存所述发酵罐内发酵底物发酵后溢出的液体； 所述液体供应组件分别与所述发酵罐和所述溢流罐相连，用于为所述发酵罐提供发酵过程中需要的缓冲液和热水，还用于为所述溢流罐提供储存所述发酵罐内发酵底物发酵后溢出的液体所需要的冷却液； 所述数据检测组件与所述发酵罐相连，用于检测所述发酵罐内的二氧化碳浓度值、甲烷浓度值、气体压力值、液相固相混合物的PH值以及液相固相混合物的温度值； 所述主控机分别与所述发酵装置、所述液体供应组件和所述数据检测组件相连，用于控制所述发酵装置、所述液体供应组件和所述数据检测组件工作。2.根据权利要求1所述的发酵系统，其特征在于，所述发酵罐包括发酵罐盖，所述发酵罐盖上设有气压检测口和排气口 ； 所述数据检测组件包括压力传感器、二氧化碳探测器、甲烷探测器； 所述压力传感器与所述气压检测口连接，用于在所述主控机的控制下检测所述发酵罐内的气体压力值； 所述二氧化碳传感器和所述甲烷传感器分别与所述排气口连接，用于在所述主控机的控制下检测所述发酵罐内的二氧化碳浓度值和甲烷浓度值。3.根据权利要求2所述的发酵系统，其特征在于，所述发酵罐包括发酵罐体，所述发酵罐体上设置有PH检测口和温度检测口 ； 所述数据检测组件包括pH传感器，用于在所述主控机的控制下通过所述pH检测口检测所述发酵罐内液相固相混合物的PH值； 所述数据检测组件包括温度传感器，用于在所述主控机的控制下通过所述温度检测口检测所述发酵罐内液相固相混合物的温度值。4.根据权利要求2所述的发酵系统，其特征在于，所述发酵罐盖上设有缓冲液入口； 所述液体供应组件包括缓冲液蠕动泵，用于在所述主控机的控制下通过所述缓冲液入口向所述发酵罐添加缓冲液。5.根据权利要求1所述的发酵系统，其特征在于，所述发酵罐的外壁为双层结构，分为内壁和外壁，所述外壁设置有热水入口和热水出口 ； 所述液体供应组件包括热水浴蠕动泵，用于在所述主控机的控制下通过所述热水入口向所述双层结构输送热水； 所述液体供应组件包括第一冷却液蠕动泵，用于在所述主控机的控制下通过所述热水入口向所述双层结构输送冷却液； 所述液体供应组件还包括发酵罐恒温水浴槽，用于向所述热水浴蠕动泵提供热水和回收来自所述热水出口的热水。6.根据权利要求1所述的发酵系统，其特征在于，所述溢流罐的外壁为双层结构，分为内壁和外壁，所述外壁设置有冷却液入口和冷却液出口 ； 所述液体供应组件包括第二冷却液叶轮泵，用于在所述主控机的控制下通过所述冷却液入口向所述双层结构输送冷却液； 所述液体供应组件还包括溢流罐恒温水浴槽，用于向所述第二冷却液叶轮泵提供冷却液和回收来自所述冷却液出口的冷却液。7.根据权利要求3所述的发酵系统，其特征在于，所述发酵装置还包括搅拌装置； 所述搅拌装置与所述发酵罐盖配合安装，穿过所述发酵罐盖伸入所述发酵罐体内部； 所述搅拌装置包括设置于所述发酵罐外部的搅拌电机，以及位于所述发酵罐体内部的上端搅拌螺旋桨、中端搅拌桨和下端搅拌螺旋桨； 所述搅拌电机、所述上端搅拌螺旋桨、所述中端搅拌桨和所述下端搅拌螺旋桨通过搅拌轴固定连接。8.根据权利要求7所述的发酵系统，其特征在于，所述中端搅拌桨包括门字形框架结构； 所述门字形框架结构包括平行设置的第一立柱和第二立柱，以及将所述第一立柱和所述第二立柱连接的连接部； 所述下端搅拌螺旋桨包括螺旋叶片； 所述螺旋叶片的外周位于所述第一立柱和所述第二立柱的对应区域内。9.根据权利要求7所述的发酵系统，其特征在于，所述发酵装置还包括防堵装置； 所述发酵罐体上设有用于排出所述发酵罐内的液相发酵产物的溢流管； 所述防堵装置包括伸入所述溢流管内部的防堵螺旋和设置于所述溢流管外部的防堵电机，所述防堵螺旋与所述防堵电机固定连接。10.根据权利要求9所述的发酵系统，其特征在于，所述主控机用于控制所述防堵电机和所述搅拌电机按照预设的参数旋转。
【专利摘要】本发明提供了一种用于模拟瘤胃消化的智能连续发酵系统，该系统包括发酵装置、溢流装置、液体供应组件、数据检测组件和主控机；发酵装置包括发酵罐，用于承装接种的瘤胃液和发酵底物并进行发酵反应；溢流装置包括溢流罐，用于接收并储存发酵罐内发酵底物发酵后溢出的液体；液体供应组件用于为发酵罐提供发酵过程中需要的缓冲液和热水，还用于为溢流罐提供储存发酵罐内发酵底物发酵后溢出的液体所需要的冷却液；数据检测组件用于检测发酵罐内的各项数据指标；主控机用于控制发酵装置、液体供应组件和数据检测组件工作。本发明能够对瘤胃消化过程进行模拟，并自动检测发酵过程中发酵罐内的各类数据指标，并对部分发酵参数实现智能控制。
【IPC分类】C12M1/34, C12M1/36, C12M1/02
【公开号】CN104893965
【申请号】CN201510325708
【发明人】沈维军, 王加启, 贺建华, 张佩华, 张养东, 卜登攀
【申请人】湖南农业大学, 中国农业科学院北京畜牧兽医研究所
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年6月15日