本发明属于固态发酵技术领域，涉及一种自动控制微生物发酵仓。

技术背景

固态发酵与液态发酵相对应，是指微生物在固态基质上没有液态水或含量较少的发酵方式。由于水分活度低，基质不完全溶于水中，使微生物易生长，酶活力高，酶系丰富。除此之外，与普通液态发酵相比固态发酵设备上构造简单、投资少、能耗低、易操作；工艺上后处理简便、污染少，基本无废水排放。

目前应用固态发酵的典型产业有白酒和陈醋等，白酒通过酵母菌等将粮食中的糖分转化为酒精，而陈醋则是在转化酒精的基础上进一步发酵生成的。近年来有研究发现废弃的作物秸秆通过发酵可以生产黄腐酸类物质。受限制于固态有氧发酵的特殊性，黄腐酸等物质的发酵不能同诸如白酒陈醋般简便，需要大量人力翻动物料以补充氧气含量，这种方式不仅不能保证氧含量的稳定，还将导致需要一个较大的发酵空间并影响水分等其它发酵条件，无法实现工业化生产。如何保证作物秸秆的微生物发酵在一个适宜、稳定的环境中成为亟待解决的技术难题。

技术实现要素：为解决上述现有技术中的技术问题，本发明提供了一种自动控制微生物发酵仓，可用于大批量物料打包压缩体积后，利用微生物进行固态有氧发酵，发酵仓内的温度、湿度、氧含量等条件参数可进行即时调整，同时仓内环境也可保持适宜稳定。

本发明的技术方案如下：

一种自动控制微生物发酵仓，包含发酵仓主体、进出物料装置、喷淋系统、物料灭菌装置和发酵仓自动控制系统。

所述微生物发酵仓主体外部覆有保温材料，用于保证仓内温度环境，减少因频繁调控温度而浪费能源。

所述进出物料装置包括电动进料门、电动出料门和传输带，所述电动进料门和电动出料门设于发酵仓两侧，传输带位于发酵仓地面并连接电机和减速器，物料通过物料托盘在传输带上进行移动。

所述喷淋系统包括设于发酵仓仓顶及四周的喷淋管汇及喷淋头，还包括设于发酵仓外的菌液添加罐、混合液罐、喷淋泵、喷淋液循环泵、混合液收集罐，发酵仓内外喷淋系统间通过管线连接。

所述混合液罐内设有液位计和静态混合器。

所述物料灭菌装置包含蒸汽灭菌装置及臭氧灭菌装置，所述蒸汽灭菌装置置于传输带底部，臭氧灭菌装置设于发酵仓仓体顶部。

所述发酵仓自动控制系统包括中控室、数据采集装置、调控装置和电气控制系统，所述数据采集装置包括实时画面监视器、ph检测设备、湿度检测设备、温度检测设备、氧气检测设备，分别分布于发酵仓仓体的四周；所述数据采集装置还包括置于物料的上部、中部和下部的物料水分传感器和物料温度传感器；所述调控装置包括设于仓体上部的排气管线与空气净化装置，包括环绕仓内的水循环调温装置，包括设于发酵仓底部的加湿器和增氧机，还包括设于发酵仓四周仓体上的循环风机和空气循环管线；所述中控室收集和记录所有发酵数据，并由中控室控制调控装置反馈回发酵仓主体；所述电气控制系统包括上位机、plc柜、电气柜用于控制各电气设备。

仓顶设有照明装置。

优选的，进料门出料门前后对应方便进出物料。

本发明具有以下有益效果

1、本发明的发酵仓，中控室可通过物联网关将即时发酵数据通过4g网络上传至云端服务器方便相关工作人员查看及处理。

2、统一供氧，不单依赖室内氧气，物料可经过打包压缩发酵节省物料发酵与储藏时所占体积，使发酵更便于操作处理。

3、发酵仓可保障仓内各项指标时刻稳定、满足微生物发酵条件，可大批量处理物料实现以固态发酵形式工业化生产有氧发酵物。

附图说明

图1为本发明的发酵仓结构示意图。

图2为图1中电机及减速器的放大图。

发酵仓房体1、电动进料门2、监视器3、物料垛4、物料托盘5、传输带6、排气管线7、照明装置8、顶部喷淋管汇9、喷淋头10、空气循环管线11、中控室12、臭氧灭菌装置13、空气净化装置14、电动出料门15、循环风机16、菌液添加罐17、混合液罐18、液位计19、静态混合器20、喷淋泵21、喷淋液循环泵22、混合液收集罐23、加湿器24、增氧机25、ph检测设备26、湿度检测设备27、室温检测设备28、氧气检测设备29、蒸汽灭菌装置30、电机及减速器31、右侧喷淋管汇i32、右侧喷淋管汇ii33、左侧喷淋管汇ii34、左侧喷淋管汇i35、水循环升温装置36、水循环降温装置37、上位机38、plc柜39、电气柜40、水分传感器41、物料温度传感器42。

具体实施方式

现结合附图对本发明中的技术方案进行清楚完整的描述，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，并非全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，均在本发明保护的范围内。

如附图1-2所示，本具体实施方式采取以下技术方案：它包含发酵仓房体1、电动进料门2、监视器3、物料垛4、物料托盘5、传输带6、排气管线7、照明装置8、顶部喷淋管汇9、喷淋头10、空气循环管线11、中控室12、臭氧灭菌装置13、空气净化装置14、电动出料门15、循环风机16、菌液添加罐17、混合液罐18、液位计19、静态混合器20、喷淋泵21、喷淋液循环泵22、混合液收集罐23、加湿器24、增氧机25、ph检测设备26、湿度检测设备27、室温检测设备28、氧气检测设备29、蒸汽灭菌装置30、电机及减速器31、右侧喷淋管汇i32、右侧喷淋管汇ii33、左侧喷淋管汇ii34、左侧喷淋管汇i35、水循环升温装置36、水循环降温装置37、上位机38、plc柜39、电气柜40、水分传感器41、物料温度传感器42。

发酵仓两侧设有电动进料门1与电动出料门15方便物料的进出，在房体底部固定着连接电机及减速器30的传输带6，物料通过托盘5可以在传输带上完成移动，仓顶设有照明装置8方便发酵期间观察发酵效果。

根据蒸汽自下而上运动和臭氧密度大于空气的特点，将蒸汽灭菌装置安置于传输带底部、臭氧灭菌装置设于发酵仓房体顶部，且臭氧可溶于水，二者联合可提高灭菌效果，使用时可先启用蒸汽灭菌装置一小时再启动臭氧灭菌装置一小时，使臭氧更易于进入物料内部。

外部执行器(电动阀门、喷淋泵、电动铰链等)等控制具有手动、自动切换功能。电动阀门带有开、关反馈信号，当阀门没有开到位或关到位时，人机界面带有报警，提醒操作人员和中控室。电动铰链具有限位连锁功能，实现物料安全进出功能。

喷淋系统中喷淋泵21、喷淋液循环泵22、混合液罐18、菌液添加罐17、静态混合器20、液位计19、混合液收集罐23置于发酵仓房体外部节约仓内空间，混合液罐18设有液位计19方便观察罐内液位变化，混合液罐18、静态混合器20、喷淋泵21通过管道依次连接至喷淋管汇，混合液收集罐23设于发酵仓房体下方，通过管道与喷淋液循环泵22连接最终回连到喷淋管汇，管道进入仓内由右侧喷淋管汇i32、右侧喷淋管汇ii33、左侧喷淋管汇ii34、左侧喷淋管汇i35、顶部喷淋管汇9分别分布到发酵仓的仓顶及左右与喷淋头10连接构成完整的喷淋系统，喷淋时由喷淋泵21提供动力喷淋液先从混合液罐18经过静态混合器20保证均匀后通入喷淋管汇喷淋到物料上，回流的喷淋液汇集至混合液收集罐23，再由喷淋液循环泵22泵入喷淋管汇循环喷淋以保证物料发酵所需含水。

发酵仓智能控制系统中的监视器3、ph检测设备26、湿度检测设备27、温度检测设备28、氧气检测设备29分布在发酵仓房体的四周用于监测仓内各项数据指标，排气管线7与空气净化装置14相连处理仓内废气，水循环升温装置36及水循环降温装置37环绕仓内四周保证发酵期间仓内微生物发酵的温度需求，结合菌液和物料自身发酵特性曲线，通过pid运算对发酵仓的环境温度、湿度进行准确控制。加湿器24、增氧机25设于发酵仓底部为发酵仓提供发酵所需的湿度环境及有氧发酵时提供发酵所需的氧气，氧气含量传感器与补氧风机联动，当氧气含量低于设定值，补氧风机转动运行，直到达到设定含量为止。循环风机16设于发酵仓四周墙壁之上由空气循环管线11连通发酵仓上部与下部，通过循环风机的启动可保证仓内上部及下部环境的均衡统一，期间一切发酵数据由中控室12记录，结合工艺，对采集的物料温度、含水量等模拟量(包含rs485通讯接口采集数据)进行运算处理，实现对外部执行器(电动阀门、喷淋泵)的闭环控制。

本系统中上位机监控界面利用wincc7.3组态软件进行组态，由于wincc中具有tcp\ip驱动，所以可以直接与plcs7－300进行工业以太网通信。在上位机的界面中分别设有每个智能发酵仓的过程画面与设备运转状态，将plc采集的环境温度、湿度，氧气含量、料温度、水含量、罐内液位、压力、ph值、管道流量、电动阀、电机状态进行显示。

发酵仓的显示界面中对外部执行器(电机、电动阀等)设有本地、远程控制按钮，操作人员在上位机即可对外部执行器(电机、电动阀等)进行远程操作。

所有plc采集的模拟量信号(温度、湿度、ph值)等将在组态服务器中每30秒归档记录一次，时间累积1年，历史趋势界面中将各个记录点连接形成历史曲线，历史曲线可选择时间段进行观测。

结合数据归档记录，在报表界面展开时间轴划分报表功能，并且具有打印功能和exl导出功能。

在报警记录界面中，显示温度、压力、液位等报警记录，每当即时数据触发报警条件即自动记录，可打印。

根据要求对不同界面设定操作权限。