一种烟草自动连续固态发酵线及使用方法与流程

本发明涉及烟草发酵线，具体的说，涉及了一种烟草自动连续固态发酵线和使用方法。背景技术：1、烟草发酵是指对烟草原料，如烟叶、烟丝或烟梗进行发酵的过程，发酵液通常采用菌液或生物酶，通过设定时长的发酵后，烟草原料才进入后续工序中进一步处理，制成烟草产品。2、传统做法中，采用发酵桶、发酵室等静态发酵的手段通常效率较低，需要频繁的转移物料，对于生产线的自动化改造不利。3、烟草发酵生产线的形成，大幅提高了发酵过程与烟草整体生产线的匹配度，提高了生产效率，甚至实现了无人化的作业过程。4、目前，现有的烟草发酵生产线一般包括上料单元、喷洒混合单元、发酵单元和出料单元等。5、其中存在的问题有几个方面：6、首先，发酵液是采购的成品发酵液直接借助喷洒混合单元与烟草原料混合，这种手段适合于大批量、同质化产品线中运用，在研究领域，通常需要分析不同组分的发酵液对发酵过程的影响，故而如何能够实现现场制备发酵液并与发酵生产线关联使用，成为第一个问题。7、第二，烟草发酵需要时间，而烟草发酵线是以输送带为基础的输送体系，其状态是动态的，与发酵过程产生时间上的冲突，传统的生产型设备具有较大规模的设施可用，发酵前后的空间和设备充裕，可进行缓存、发酵等连续作业，但在实验室中的小型生产线中，就需要发酵线的输送系统具有极高的调速比，能够在极低速度和极高速度之间切换，对输送系统的设计提出了第二个问题。8、第三，发酵原料在上料至喷洒发酵液之前，需要达到设定的湿度才能进行发酵，现有生产线采用的是湿度达标后的烟草原料，在研究领域，通常烟草原料没有提前的预处理过程，故而需要依赖上料单元对原料进行加湿处理，如何动态实现该功能成为需要解决的第三个问题。9、为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。技术实现思路1、本发明的目的是针对现有技术的不足，从而提供一种对烟草原料自动加湿和检测、连续无间断发酵且受外界干扰小、发酵液灵活制备的烟草自动连续固态发酵线和使用方法。2、为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种烟草自动连续固态发酵线，包括发酵单元，所述发酵单元包括发酵箱和设于发酵箱中的多层输送带；3、所述多层输送带的首尾错落设置以便能够连续的承接落料4、所述第一变速驱动机构包括减速电机、第一正向棘轮、第一反向棘轮、第二正向棘轮、第二反向棘轮、若干配套齿轮和链条，所述第一正向棘轮和第一反向棘轮同轴安装在减速电机的输出轴上，所述第二正向棘轮和第二反向棘轮同轴安装在多层输送带的传动轴端；所述第一正向棘轮和第一反向棘轮的作用方向相反；5、所述减速电机正转，通过第一正向棘轮传动相配套的齿轮、链条和第二正向棘轮带动多层输送带运行构成低速调速传动组；6、所述减速电机反转，通过第一反向棘轮传动相配套的齿轮、链条和第二反向棘轮带动多层输送带运行构成高速调速传动组。7、基上所述，所述多层输送带在低速和高速状态下始终朝同一方向运行。8、基上所述，多层输送带由所述的第一变速驱动机构驱动在0.2m/ h -38m/ h的行进速度下动态调节。9、基上所述，发酵过程中：第一变速驱动机构切换至低速调速传动组驱动多层输送带以0.2-2m/h的行进速度行进并铺料，同时控制发酵箱的温湿度、氧浓度达到设定值，加湿循环机组通过设定温度和湿度的循环空气循环流经发酵箱对物料进行加湿，直至多层输送带均铺满物料；10、发酵周期根据多层输送带的配速、发酵箱温湿度以及原始物料的温湿度动态调节，以便物料被输送至最底层输送带的末端出口时完成发酵；11、发酵结束设备清洗时，通过电机反转，切换至高速调速传动组驱动，以最高20m/h-38m/h的速度范围内行进，清洗喷头将清洗水喷射到输送机网带表面和孔道中，实现快速清洗。12、基上所述，所述上料单元包括上料输送带、所述加湿循环机组、烟草专用水分测定仪和控制器；13、所述加湿循环机组设置于上料输送带的前半段，与所述上料输送带配合构成半封闭的加湿空间，所述加湿空间内分布加湿单元，构成所述加湿区间；14、所述烟草专用水分测定仪设置于上料输送带的后半段，所述烟草专用水分测定仪用于对上料输送带上的烟草原料进行湿度检测，构成所述湿度检测区间；15、所述控制器分别连接所述烟草专用水分测定仪、加湿循环机组和第二变速驱动机构，加湿环节，所述第二变速驱动机构传动上料输送带慢速运行，在烟草专用水分测定仪测定环节，所述第二变速驱动机构传动上料输送带快速运行。16、基上所述，所述加湿循环机组包括分布于所述加湿空间中的气流进口和气流出口，气流进口和气流出口外接高温湿度气流循环组件；所述加湿循环机组和烟草专用水分测定仪的安装位置处分别安装有对射式传感器，所述对射式传感器的安装高度低于上料输送带的载货高度，所述对射式传感器与控制器关联以便使上料输送带运载的烟草原料在加湿循环机组和烟草专用水分测定仪处暂停。17、基上所述，还包括发酵液制备单元，所述发酵液制备单元包括发酵罐、振动筛、暂存罐、前储罐、后储罐、微滤组件和超滤组件；18、所述发酵罐的出口端连接振动筛的进料口，所述振动筛的滤液出口连通至暂存罐的入口，所述暂存罐的的出液口通过滤液泵设置两条支路，第一支路通过滤液阀连通前储罐进口，第二支路通过透析水进阀连通后储罐进口；19、所述前储罐的出口设置两条支路，第三支路通过菌液计量泵和菌液切换阀连通喷洒终端管道，第四支路通过循环泵连通微滤组件进口，所述微滤组件的循环出口通过第一循环管路和微滤循环阀连通前储罐的上端回液口，所述微滤组件的出料口通过微滤液进阀连通后储罐进口；20、所述后储罐的出口设置两条支路，第五支路通过酶液计量泵和酶液切换阀连通喷洒终端管道，第六支路通过循环泵连通超滤组件进口，所述超滤组件的循环出口通过第二循环管路和超滤循环阀连通后储罐的上端回液口，所述超滤组件的出口通过第三循环管路和超滤液进阀连通前储罐的上端回液口；21、所述前储罐和后储罐中均设置有搅拌组件和控温夹层；还包括冷水机、冷水管和冷水阀，所述冷水机通过冷水管及冷水阀联通前储罐和后储罐的控温夹层；所述振动筛内设置有滤渣暂存腔，所述发酵罐中的发酵液通过压缩空气送入振动筛，所述发酵液的固体残渣留存在振动筛的滤渣暂存腔中。22、基上所述，还包括喷洒混合单元，所述喷洒混合单元包括落料通道、喷洒模组和水平混合输送机构；23、所述落料通道为竖向设置的孔道结构，所述落料通道的顶端为进料端，所述落料通道的底端为出料端并连通水平混合输送机构一端的进料口；24、所述喷洒模组包括发酵液来料管道和分布于落料通道内壁上和/或分布于水平输送机构内的若干二流体喷头，所述二流体喷头的喷洒方向朝向落料通道或水平输送机构的内部；25、所述水平混合输送机构包括水平通道、水平向推进机构和搅拌机构，所述水平混合输送机构的另一端设置出料口。26、基上所述，还包括臭氧清洁单元，所述臭氧清洁单元包括水罐、臭氧发生器、冲洗水泵、冲洗组件和气流循环组件；27、所述臭氧发生器的出口分为两路，一路连通气流循环组件并设置第一截止阀，所述气流循环组件的循环进风管路、循环回风管路配合循环风机用于实现向发酵箱导入臭氧并循环；另一路连通水罐的臭氧进口并设置第二截止阀，配合水罐制备臭氧水；28、所述水罐的顶端设置自来水进口和所述臭氧进口，所述水罐的底端设置臭氧水出口，所述水罐底端的臭氧水出口通过冲洗水泵和第三截止阀连通冲洗组件，用于向发酵箱中导入臭氧水。29、一种烟草自动连续固态发酵线的使用方法，通过以下步骤进行发酵：30、步骤1）配置发酵液，根据需要配置发酵菌液或酶液，供喷洒混合单元使用；31、步骤2）人工或机械投料，上料单元以15m/h-20m/h的速度将原料送至加湿区间起点，启动加湿循环机组对加湿区间预处理，然后上料单元降低至以2m/h-5m/h的速度行进并经过加湿区间，当检测到有烟草原料离开加湿区间时，上料单元提速至15m/h-20m/h的速度将原料送至湿度检测区间检测加湿状态，若加湿参数不足，退回加湿区间并降低速度至2m/h-5m/h继续加湿，经设定时长后离开加湿区间，提速至15m/h-20m/h进入湿度检测区间二次检测，如此循环直至加湿参数达标；若加湿参数达标，退回加湿区间出口处，继续以2m/h-5m/h的速度行进，不再调速，后续烟草原料通过所述烟草专用水分测定仪时仅做定时抽检任务；需特别说明的是，上述过程为间歇上料过程，检测后返回继续加湿，直到检测合格。32、若采用连续上料模式时，无需返回加湿，仅根据检测的含水率调整上料加水量和温湿度设定参数即可；保证后续物料能够达到设计含水率要求，在此过程中，烟草专用水分测定仪持续监测，并对参数实时进行调整。33、步骤3）喷洒混合单元承接加湿后的烟草原料，对烟草原料喷洒发酵液，在输送的同时混合均匀，送入下游发酵单元；34、步骤4）发酵单元承接混合发酵液的烟草原料，在第一变速驱动机构的变速驱动下，使烟草原料连续不间断的经发酵箱发酵后送出；35、步骤5）出料单元承接发酵后的烟草原料并进行灭菌/灭酶后出料至下游机组。36、本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体的说，本发明具有以下优点：37、1.本发明为实现连续输送的需求和发酵停留时间较久的需求不冲突的目的，在上料过程中和发酵过程中均采用大调速比例的输送带和驱动机构，由于一般的驱动机构难以实现10倍以上程度的速度调节，高性能的调速比例驱动系统又比较贵，故而本技术采用低速调速传动组和高速调速传动组进行切换的模式，在低速模式下实现低速段的速度调节，在高速模式下实现高速段的速度调节，最终实现高速度倍数的调节目的，进而满足输送不间断和发酵长时间对于速度的需求。38、2.由于速度配比的高度灵活性，在发酵阶段可以将多层输送带设置为由不同的驱动机构单独驱动，当需要清洗时，启动高速模式，；当需要发酵时，控制输送带低速运行，发酵过程中还继续保持行进，一方面保证发酵的效率，另一方面物料在层与层之间转移跌落过程中还能起到翻料的作用。39、3.上料过程中的灵活配速则主要用于应对湿度检测和加湿环节的问题，因为湿度检测容易受到环境湿度影响，故而需要远离加湿区，但加湿区距离湿度检测位置远的话，一次检测消耗的时间太久，故而通过速度切换的方式即可实现快速检测，快速回退，慢速加湿、上料的灵活调节。40、4.发酵液在本方案中采用现场配置的手段处理，且发酵液单元可以灵活的制备不同的酶液和菌液，酶液和菌液处理共用一套装置，降低了发酵液制备的硬件需求，成本得以降低，灵活性大幅提升。41、5.总的来说，发酵单元通过大跨度的速度比调节，实现快速进料和慢速发酵，实现发酵过程的连续；发酵液制备单元通过管道和容器的配置实现菌液和酶液的兼容配置提高设备利用率，并实现现场配置发酵液，提高实验的灵活性；上料单元通过大跨度的速度比调节，实现烟草原料的上料、加湿和检测的快速化和连续性，整体协调后构成自动化的烟草发酵设备，解决发酵液配置、发酵速度控制和原料上料、加湿的问题。42、该装置和方法尤其适用于兼备生产和研发使用的小试或中试生产线，凸显其灵活性，为研发生产提供助力。