CN101921703B - 高效生物消沫器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及到一种“高效生物消沫器”，其特征在于包括对“防溢盘”、“分离柱”、“消振芯”、“回流釜”、“减阻槽”、“助推泵”新部件的创新研制，与原发明专利“生物发酵用多功能复合型阻沫回收装置”(专利号ZL200810125603.9)相比，装料和放罐量提高了10％，回收蒸发水率提高40％，降低搅拌电机负荷率30％。

Description

高效生物消沫器

技术领域

本发明涉及生物发酵技术领域，特别是一种用于生物发酵增量、节能、环保三合一的清洁生产辅助装置的研制。

背景技术

本发明是在本发明人已获得发明专利的“生物发酵用多功能复合型阻沫回收装置”的基础上技术全面发明创新而成。

发明专利《生物发酵用多功能复合型阻沫回收装置》(专利号：ZL.200810125603.9)，提供了一种多功能复合型的阻沫回收装置，该装置能够有效分离发酵排气中含有的泡沫，利用L.L管实现分离后的料液和一部分未形成雾点的水份回流，还可以回收一部分无菌空气，应用实践中起到了显著的阻沫、增产、节能和环保的综合作用。同时随着对综合性能更高的需求，也暴露了该技术尚存在的不足：

1、设施部件不够简化，增加了拆卸清洗的难度和操作强度，为安全生产带来了隐患。

2、L.L管在通气量达到较大的通量时气料反喷严重，影响回流效率的发挥，使罐容料液装量比达不到理论值。

3、对通气量在1∶0.5以下品类发酵应用时节能效果不明显，增量后搅拌负荷尚需同步增加。

发明内容：

本发明的目的就是在于克服上述现有技术的缺陷，用技术创新提供一种更安全、更高效、更节能的生物消沫装置，使所有好气性生物发酵生产均能有序阻消发酵泡沫，达到容积装量极限，并增大排气中回收蒸发水能力，由现技术能力的35％增加到80％以上，基本杜绝聚含在蒸发水中的微生物代谢分泌物(臭源)的排放，消除发酵排气异味对空气环境的污染，净化城市空气质量；回收无菌空气用于发酵培养和助推搅拌桨，节约能耗30％。

本发明是通过下述技术方法实现的：

1、一种能够保护轴封装置的“防溢盘”，有效防止含泡料液位高出发酵罐顶达到分离柱时，确保轴封区始终干净无料。其特征是取消原发明专利技术中的内引气盘、简化原专利中“新型阻沫器”结构，功能范围从原单一阻消泡沫扩大到保护轴封防止溢料；更名为“防溢盘”；包括中心盘、轴套以及驱沫片。驱沫片为空腔结构，呈下沉式顶边平焊于中心盘底面。“防溢盘”整体安装在靠近轴封的搅拌轴上，依靠搅拌旋转以离心力作用在防溢盘和轴封之间形成安全三角区。

2、一种能够提高排气中含气、料、水高效率分离的组合装置“分离柱”，其特征是进气口形同鸟喙，外置强化管，内对条形分离柱，以温度调控实现气液高效分离和定向分流，防止滴化物因穿帘效应被气流二次带出。

3、一种能够有效防止共振效应形成气液反喷的“消振芯”。对原发明专利中L.L管部件进行气道和材质上的创新改造。其特征是在原L.L管芯内外壁增加了双凸型气道设计。改水滴状为直向，材质由金属件改为不用上釉的一种高密度、高强度、高光洁度的耐温陶瓷。该瓷芯应用于发酵过程中的气液回收时，负压形成效率提高了60％，对双向通过的流速和通量均不发生共振。从而能够从技术上确保经过气液分离后体积恢复原状的料液与呈膨胀状体积迅速增大的含泡沫料液互相置换的速度大于含泡料上溢速度，使所有的好气性发酵菌发酵装料量都能够达到罐容积的理论装料极限。由于减少了中途气流损耗，进罐后的回收气流用来助推搅拌桨，应用中比增加装料量前还减少了搅拌用电机负荷，除回收空气节能外还达到二次节能效果。综合指标比原发明专利技术的理论装料量提高了10％，回收蒸发水率提高40％，降低电耗30％。

4、一种能够有效提高回收气流效率的“回流釜”。其特征是对原发明专利中的回收器锥部进行分隔改造，增加了隔流盔，改进了椭形气道，创新设计了自控阀。在运行过程中，能自动调节进气通量，使通过的空气量与回收空气量比率从原发明专利中的1∶0.8提高到1∶1，回收效率提高20％。

5、一种能够有效减少回流阻力，加快回流速度的“减阻槽”。其特征是具有回流过程中减少罐内排气上升阻力的减阻设计，减阻槽为管式循环流通结构，由增速区、减阻区和防喷区组成。适用于气液回流途中的减少阻力，增大流量和增快流速，减少气液流在回流过程中能量的消耗。

6、一种利用回流气液流推动搅拌桨、降低搅拌电机负荷的“助推泵”。其特征是在回流末端配置助推泵，利用上部进气和回收的气液流推动搅拌桨叶。

附图说明：

图1为本发明“高效生物消沫器”装置的总体结构示意简图。

图2为本装置中“防溢盘”的结构示意简图。

图3为本装置中“防溢盘”底平面简图。

图4为本装置中“部件结构示意简图。

图5为本装置中“减阻槽”结构示意简图。

图6为本装置中“减阻槽”平面结构简图。

图7为本装置中“助推泵”总体平面结构简图。

图8为本装置中“助推泵”泵体立面结构简图。

具体实施方法：

本发明的“高效生物消沫器”包括如下部件：

①防溢盘：

防溢盘1由两片半圆形中心盘1-1和6片分沫片1-3组成。半圆形中心盘内侧有轴套1-2，用螺栓相向紧固于靠近轴封的轴体7-2上。分沫片1-3为空腔结构，6片分沫片均分，以下沉式顶面与中心盘底面焊接。其结构示意如图2。

②“生物消沫器”器体：

生物消沫器器体外形与原发明专利相似，为圆筒形器皿，顶部为快开式顶盖10，下部为锥形体，与减阻槽6相连，由“分离柱”2-4、“回流釜”3、“尾气净化仓”9组成。部件结构见图4。

③消振芯：

消振芯4-1为直筒式双凸气道结构，置于L.L管4内部，材质为特种陶瓷，以低温焊接紧固与回流釜形成一个整体。其结构见图4。

④减阻槽：

减阻槽6为管槽式金属结构，上端与回流釜3相连，下端进入发酵罐内与助推泵8相通，由增速区6-1，减阻区6-2，防喷区6-3组成，为气液回流的主通道。其结构见图5。

⑤助推泵：

助推泵8为射流组合结构，安装在减阻槽6末端。由导流管8-1、疏流室8-2、助推泵8-3组成，其结构见图8。

发明效果：

本发明与原发明专利《生物发酵用多功能复合型阻沫回收装置》(专利号：ZL.200810125603.9)相比，具有以下优势：

①增加装量率提高5-10％，且不受品种影响，对所有的好气性菌发酵其装料和放罐量均能达到容积装量理论极限。其中抗生素发酵容积利用率≥85％，氨基酸发酵容积利用率≥90％。

②空气回收率按通入气流比由1∶0.8提高到1∶1，提高20％。

③对排气中未形成雾点的蒸发水回收率由35％提高到80％，可以从源头基本消除聚含在蒸发水里的微生物代谢分泌物排放对空气质量的污染，净化城市空气质量。

④搅拌负荷同量比下降，增加10-15％装量后搅拌负荷不增加，回收空气和搅拌减负荷总节能30％。

⑤降低了清洗强度，提高了可操作性，使用更安全。在应用上实现了从示范型量产到实用产业化的跨越。

Claims (7)

1.一种“高效生物消沫器”，其特征在于包括： 

①一安装在生物反应器(7)搅拌轴上的防溢盘；(1) 

②一安装在生物反应器排气口(7-3)的气液分离柱(2-4)，排气通过分离柱直接进入生物消沫器分流； 

③一安装在生物消沫器锥部的回流釜(3)； 

④一安装在L.L管(4-2)内的消振芯(4-1)，无菌空气通过消振芯直接引入L.L管； 

⑤一安装回流釜(3)下端的减阻槽(6)； 

⑥一安装在减阻槽末端，利用气流推动搅拌桨，降低搅拌电机负荷的助推泵(8)，分离后的料液和需要回收的空气通过助推泵回到生物反应器内继续发酵培养。 

2.按照权利要求1所述的高效生物消沫器防溢盘(1)包括其特征中心盘(1-1)及均匀安装在中心盘下面的6片驱沫片(1-3)，该驱沫片(1-3)为空腔结构，中心盘(1-1)以轴套(1-2)安装在靠近轴封(7-2)的搅拌轴上。 

3.按照权利要求2所述的高效生物消沫器分离柱(2-4)其特征为组合式结构，由进气咀(2-1)、强化管(2-3)、分离柱(2-4)三部分组成。 

4.按照权利要求3所述的高效生物消沫器回流釜(3)其特征为组合式结构，由隔流盔(3-1)、新型L.L管(4-2)、自控阀(图4-3)组成；所述隔流盔(3-1)为空腔式半密封结构，置于消沫器筒体与锥体结合部，与引流口上下相通；所述新型L.L管(4-2)外形由原水滴状改为直筒式凸形双气道，下部为开口式，用法兰与减阻槽(6)相连接。 

5.按照权利要求4所述高效生物消沫器消振芯(4-1)其特征是直筒式凸型双气道，材质为特种无釉高洁度陶瓷，焊接于回流釜(3)内的新型L.L管(4)中，与回流釜(3)形成一个整体。 

6.按照权利要求5所述高效生物消沫器减阻槽(6)其特征为管槽组 合式金属结构，上端与回流釜(3)互通，下端进入发酵罐内与助推泵(8)相连，由增速区(6-1)、减阻区(6-2)和防喷区(6-3)三部分组成。 

7.按照权利要求6所述高效生物消沫器助推泵(8)其特征为组合式结构，由导流管(8-1)、疏流室(8-2)、助推泵(8-3)组成。 

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