CN101948738A - 环喷射流型发酵罐及其应用的发酵搅拌系统 - Google Patents

环喷射流型发酵罐及其应用的发酵搅拌系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种环喷射流型发酵罐，包括罐体，罐体中央设置有搅拌轴，搅拌轴上设置有搅拌器，罐体底部设置有进气管，罐体的底部还设置有环喷装置，环喷装置由与进气管相通的环形主管道以及分布安装在环形主管道上的若干个喷气筒组成，且若干个喷气筒在该发酵罐搅拌发酵液时喷气形成与搅拌器的旋转方向一致的喷射流型；搅拌器具体包括轴流搅拌器及径流搅拌器，分别用于使发酵液产生轴向流动和径向流动；搅拌轴上还设置有消泡桨。本发明还涉及一种发酵搅拌系统。本发明技术方案提供的发酵罐通过罐体内的环喷装置可以形成与搅拌器旋转方向一致的喷射流型，从而可以减少搅拌器的阻力，达到节省能耗的目的，同时还能消除发酵罐底部的死角和盲区。

Description

环喷射流型发酵罐及其应用的发酵搅拌系统
技术领域
本发明涉及发酵搅拌技术领域，尤其涉及一种带环喷进气装置的环喷射流型发酵罐及其应用的发酵搅拌系统。
背景技术
目前传统的机械搅拌发酵罐，均采用单管的进气方式，依靠强有力的搅拌来打散气泡和进行传质、传热，这样对搅拌器的要求比较高，通常是采用高剪切力的圆盘涡轮式搅拌器。现有技术中这种依靠搅拌器的剪切力来对气泡进行打散粉碎的方案，要求搅拌必须强烈，从而也就需要大的电机功率，因而发酵罐的能耗就一直比较高；而且，圆盘涡轮式搅拌器都是径流型，不能很好的上下混合，从而在发酵罐的底部常常存在死角和盲区。
发明内容
本发明的目的是提供一种环喷射流型发酵罐及其应用的发酵搅拌系统，以解决现有技术中搅拌系统能耗居高不下以及可能存在死角和盲区的缺陷。
为了达到上述目的，本发明的技术方案提出一种环喷射流型发酵罐，包括罐体，所述罐体中央设置有搅拌轴，所述搅拌轴上设置有搅拌器，所述罐体底部设置有进气管，所述罐体的底部还设置有环喷装置，所述环喷装置由与所述进气管相通的环形主管道以及分布安装在所述环形主管道上的若干个喷气筒组成，且所述若干个喷气筒在该发酵罐搅拌发酵液时喷气形成与所述搅拌器的旋转方向一致的喷射流型；所述搅拌器具体包括轴流搅拌器及径流搅拌器，分别用于使发酵液产生轴向流动和径向流动；所述搅拌轴上还设置有消泡桨。
本发明的技术方案相应提出一种发酵搅拌系统，其包括电机、减速器、联轴器、机械密封，还包括如上所述的发酵罐，所述发酵罐的搅拌轴通过所述联轴器与所述减速器的输出轴联接。
本发明技术方案提供的发酵罐通过罐体内的环喷装置可以形成与搅拌器旋转方向一致的喷射流型，从而可以减少搅拌器的阻力，达到节省能耗的目的，同时还能消除发酵罐底部的死角和盲区。
附图说明
图1为本发明环喷射流型发酵罐实施例的内部结构示意图；
图2为图1所示实施例中喷气筒的结构图；
图3A～3B为图1所示实施例中轴流搅拌器的正视图及俯视图；
图4A～4B为图1所示实施例中径流搅拌器简单示意的正视图及俯视图；
图5A～5B为图1所示实施例中消泡桨的正视图及俯视图；
图6为本发明发酵搅拌系统的实施例结构图。
具体实施方式
以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
图1为本发明环喷射流型发酵罐实施例的内部结构示意图，如图所示，本实施例的环喷射流型发酵罐包括罐体11，罐体11内在中央位置设有搅拌轴12，搅拌轴12上设置有多个搅拌器。罐体11内在底部位置设有进气管16，同时还设置有环喷装置14，环喷装置由与进气管16相通的环形主管道141(图1中仅显示出截面形状)以及分布安装在环形主管道141上的若干个(例如数十个)喷气筒142组成，且该若干个喷气筒142在发酵罐搅拌发酵液时喷气形成与搅拌器的旋转方向一致的喷射流型。通过设置喷气筒142的喷气口朝向即可实现这种效果，例如，使所有喷气筒142的喷气口的水平面投影都沿搅拌器旋转方向(顺时针)的切向设置。本实施例的环喷射流型发酵罐通过在底部设置喷射流型与搅拌器旋转方向一致的环喷装置14，不仅可以消除发酵罐底部通常存在的死角和盲区，更重要的是还能减少搅拌器的搅拌阻力，从而达到节省能耗的目的。
另外，上述实施例中的喷气筒141结构如图2所示，其包括喷嘴1411及导管1412；其中，喷嘴1411与环喷装置14的环形主管道141相通；导管1412则包覆住喷嘴1411，其呈长筒状并具有喇叭状的开口，且导管1412的下方靠近喷嘴的位置还设有开孔1413。这种设计使得从进气管16来的空气，经过环形主管道141后由喷嘴1411形成射流，而在导管1412内形成真空，而喷气筒141外面的发酵液借助真空负压的作用从导管1412下方的开孔1413进入导管1412的腔体，然后与喷嘴1411喷出来的气体一起从导管1412的喇叭口喷出，这样喷出的气体是一种气液混合的乳化状态，从而能够达到打散气泡的效果，进而使得空气能够得到充分利用。
进一步，本实施例环喷射流型发酵罐中的搅拌器具体包括：两个轴流搅拌器131和一个径流搅拌器132。其中，两个轴流搅拌器131分开设置在搅拌轴12的大约中间位置，用于搅拌发酵液使其主要产生轴向流动；本实施例中采用的轴流搅拌器131如图3A～3B的正视图和俯视图所示，其叶轮采用了现有技术中已有的弧面形状(图中未使出)设计，具有很强的轴向流动能力，而且由于采用了流线型的设计，可以减少不必要的阻力，同时其还具有很大的投影面积，从而可以有效地防止气泡的向上串升，进而提高空气在发酵液中的停留时间，达到提高溶氧效果、节省空气使用的目的。继续如图1所示，径流搅拌器132大约设置在搅拌轴12的末端位置，用于搅拌发酵液使其主要产生径向流动；本实施例中采用的径流搅拌器132如图4A～4B的简单示意图所示，其桨叶则是在现有构造的基础上作了改进，截面采用了更加平缓的抛物线形式(如图4A所示)，从而可以减少液体的阻力，减少叶片后面的气泡产生，比起传统形式也更加的节省能耗；需要说明的是，图4A、4B的投影关系并非绝对地一一对应，此处二图仅用于显示本实施例所采用的径流搅拌器的特征之处，本领域技术人员参考现有技术及此处的特征应当很好理解本实施例所采用径流搅拌器的具体结构。
继续如图1所示，本实施例的环喷射流型发酵罐在搅拌轴12靠近罐体11顶部的上端部分还设置有消泡桨15，其设置于两个轴流搅拌器131的上方，具体结构则如图5A～5B的正视图及俯视图所示，采用的是现有技术中已有的消泡桨设计。通过消泡桨15的设置，进一步完善了本实施例发酵罐对罐中发酵液的消泡效果。这样不仅可以防止因泡沫太多而堵塞各种管道，而且可以降低罐体内由于泡沫过多而产生额外的压力，这种额外压力通常会减少罐体内外的压力差，从而会抵消进入罐体的气体的气压，进而减少进入罐体的气量，因此本实施例中增设消泡桨15也可以有效的提高搅拌效率。
最后，本实施例的环喷射流型发酵罐在搅拌轴12的下端，具体在位于下方的一个轴流搅拌器131与径流搅拌器132之间还设置了一个用于支撑搅拌轴12的中间轴承17，中间轴承17的外缘固定在罐体11的内壁上，从而使得搅拌轴12带动各个搅拌器以及消泡桨的旋转更为稳定，提高了整个系统的可靠性。
综上所述，本实施例的发酵罐通过在罐体内设置环喷装置，形成与搅拌器旋转方向一致的喷射流型，从而可以减少搅拌器的阻力，达到节省能耗的目的，同时还能消除发酵罐底部的死角和盲区；通过喷嘴及喇叭状开口导管的喷气筒设计，能够使发酵液与喷射气体充分混合而成乳化状态，从而起到打散气泡的效果；进一步通过在搅拌轴上设置两个轴流搅拌器和一个径流搅拌器，使得发酵罐的发酵液得到多方位的充分搅拌，提升了搅拌发酵的效果；另外通过消泡桨的设置完善了发酵液的消泡效果并有效提高了搅拌效率；最后通过设置中间轴承提升了搅拌的稳定可靠性。
本发明还提供一种应用上述环喷射流型发酵罐的发酵搅拌系统，其实施例结构如图6所示，包括电机21、减速器22、联轴器23、机械密封24及发酵罐。其中，发酵罐的内部结构与前述实施例完全相同，此处不再赘述。至于发酵罐的搅拌轴12则是通过联轴器23与减速器22的输出轴联接，实现动力传输的目的。另外，整个减速器22是通过凸缘底盖25安装在发酵罐的罐体11上方；机械密封24则在减速器22的壳体内部设置于联轴器23与凸缘底盖25之间，起到一个密封防水的效果。实际上除发酵罐本身外，发酵搅拌系统其他机械部件的设置完全可以借鉴现有技术中的同类系统，是以本发明的关键不在此处而是在于前述实施例的发酵罐，因此此处对于发酵搅拌系统也不再加以赘述。
以上为本发明的最佳实施方式，依据本发明公开的内容，本领域的普通技术人员能够显而易见地想到一些雷同、替代方案，均应落入本发明保护的范围。

Claims (7)

1.一种环喷射流型发酵罐，包括罐体，所述罐体中央设置有搅拌轴，所述搅拌轴上设置有搅拌器，所述罐体底部设置有进气管，其特征在于，所述罐体的底部还设置有环喷装置，所述环喷装置由与所述进气管相通的环形主管道以及分布安装在所述环形主管道上的若干个喷气筒组成，且所述若干个喷气筒在该发酵罐搅拌发酵液时喷气形成与所述搅拌器的旋转方向一致的喷射流型；所述搅拌器具体包括轴流搅拌器及径流搅拌器，分别用于使发酵液产生轴向流动和径向流动；所述搅拌轴上还设置有消泡桨。
2.如权利要求1所述的环喷射流型发酵罐，其特征在于，所述喷气筒包括喷嘴及导管；所述喷嘴与所述环喷装置的环形主管道相通；所述导管包覆所述喷嘴，并呈长筒状且具有喇叭状的开口，所述导管的下方靠近所述喷嘴的位置还设有开孔。
3.如权利要求1所述的环喷射流型发酵罐，其特征在于，所述轴流搅拌器设有两个，分开设置在所述搅拌轴的中间位置。
4.如权利要求1所述的环喷射流型发酵罐，其特征在于，所述径流搅拌器设置在所述搅拌轴的下端。
5.如权利要求1所述的环喷射流型发酵罐，其特征在于，所述消泡桨设置在所述搅拌轴上靠近所述罐体顶部的上端。
6.如权利要求1所述的环喷射流型发酵罐，其特征在于，所述搅拌轴的下端还设有支撑用的中间轴承，所述中间轴承的外缘固定在所述罐体的内壁上。
7.一种发酵搅拌系统，包括电机、减速器、联轴器、机械密封，其特征在于，还包括所述权利要求1～6任一项所述的发酵罐，所述发酵罐的搅拌轴通过所述联轴器与所述减速器的输出轴联接。
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