CN102229885B - 一种高粘物料发酵搅拌器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高粘物料发酵搅拌器，包括搅拌轴和搅拌叶片，其特征在于所述搅拌叶片包括水平方向设置在所述搅拌轴底部的直叶式叶片和所述直叶式叶片上部混合搅拌叶片组，所述混合搅拌叶片组包括水平层状的平板叶片和垂直设置在所述直臂叶片之间的调节立板，所述平板叶片还包括直臂U型叶片。本发明通过增加叶片数量和调整旋转角度，扩大了区域搅拌面积，加大了罐内发酵物料湍流程度，减少了搅拌盲区，上升大气泡被逐渐打碎成小气泡，呈“V”字型缓慢上升，延长气液界面氧传递时间，有利于微生物的生长，此种搅拌器特别适应于微生物多糖发酵行业和一些高粘物料发酵使用。

Description

一种高粘物料发酵搅拌器

技术领域

本发明涉及一种高粘物料发酵搅拌装置，属于生物发酵领域与生物反应器相关的搅拌器制造技术，特别涉及一种高粘度微生物多糖发酵搅拌器。

背景技术

高粘度物料发酵液通常呈现为糊状，粘稠度高，造成搅拌盲区多，不同区域气液界面氧交换效果差别较大，发酵液轴向运动与径向运动在搅拌区域内外有所不同。目前高粘物料发酵通用工艺流程为：培养基配方中各成分称量，按要求投入发酵罐，加水定容后实消灭菌，冷却后接入发酵菌种，再通入无菌空气，整个发酵过程都要进行搅拌。无菌空气通常是从发酵罐底端第一挡搅拌叶轮下方通入，刚出口的大气泡由直径不大的第一挡搅拌叶轮进行初步粉碎，上升速度较快，待进入第二挡搅拌区再次被直径较大直臂式U型搅拌器二次粉碎，依此类推。发酵初期，发酵液粘度较低，对传质传氧影响不大，因为罐内整个液体在搅拌的带动下径向运动和受罐壁挡板阻力作用产生轴向运动能充分相互交汇叠加，有利于气液交换，溶氧效果好，数小时后微生物生长便达到对数生长阶段，随着发酵的进行，高粘代谢产物不断积累，发酵液会逐渐地变稠，罐内发酵液运动状态也会发生改变，到达一定的粘稠度后，轴向运动消失，仅存搅拌叶轮转动扫过的区域面积有径向运动，上升的大气泡无法通过搅拌粉碎成小气泡，气液界面氧交换强度下降，气泡逃逸速度加快，加之，搅拌盲区气泡量少，无法为微生物的继续代谢提供所需的氧气，整个合成代谢水平受到抑制，因而发酵液粘度再提高及与粘度相关目标物分子聚合度、目标物的产量均受到影响。

上述情况通常的解决办法是：①提高搅拌转速，增加电机功率，同时需要加粗搅拌轴径。②加大搅拌叶直径，加宽搅拌叶片，提高搅拌强度。这两种解决办法弊病显而易见，无法从根本上解决高粘物料发酵后期搅拌盲区发酵液运动性差或不运动，造成溶氧差，发酵液粘度上不去聚合度低，转化率低等问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种高粘物料发酵搅拌器，增加搅拌区域面积，使上升气泡路径更长，上升过程减小为直径更小的气泡，提高溶氧量，提高发酵效率，节约成本。

本发明是通过以下的技术方案实现的：

一种高粘物料发酵搅拌器，包括搅拌轴和搅拌叶片，所述搅拌叶片包括水平方向设置在所述搅拌轴底部的直叶式叶片和所述直叶式叶片上部的混合搅拌叶片组，所述混合搅拌叶片组包括水平层状的平板叶片和垂直设置在所述平板叶片之间的调节立板。

所述平板叶片为若干层，每一层平板叶片的中心位置通过键、键槽和螺栓与所述搅拌轴连接固定。

所述平板叶片由直臂U型叶片和普通平板叶片组成，所述直臂U型叶片的端头安装U形搅拌装置。

所述调节立板个数由所述搅拌器底部开始，在所述每相邻两层的平板叶片之间倍数增长。这样保证了本搅拌器的锥形结构，具有最大的区域搅拌面积，气泡在由发酵罐底部上升的过程中，在锥形搅拌器的作用下，上升的大气泡被粉碎成小气泡，增加溶氧量。

所述平板叶片通过调角螺栓与所述调节立板连接固定。

所述调节立板以所述调角螺栓为轴可进行0-90°旋转。

在本发明进行工作时，首先在发酵罐中通入发酵培养基，打开搅拌器，通入空气，由于平板叶片与搅拌轴之间，平板叶片与调节立板之间都是通过调角螺栓进行固定连接，使整个搅拌装置都可以在水平和竖直方向进行角度调节，搅拌过程切割因通入空气而产生的气泡，使气泡在上升的过程中直径减小，增大溶氧量；另外，由于调节立板的个数是成倍数增加，使搅拌器本身呈现锥形结构，增大了搅拌面积，并且由于调节立板个数增加，平板叶片的长度也增大，使发酵罐内不易被搅拌到的部分也能得到搅拌，并且在平板叶片两边还安装U形搅拌装置，使搅拌更加均匀；本搅拌器由于采用调角螺栓进行连接固定，可以达到一种全角度改变，发酵罐内各个空间均可以得到有效搅拌，搅拌器尺寸可根据发酵罐大小和原料体积进行改变。

本发明的有益效果为：

1、对高粘物料需氧发酵过程，能增加溶氧量；

2、对已有发酵装置，在不改变原有电机功率、通气比条件下，采用本发明，加装调频降低转速，能取得提高发酵液粘度，提高发酵目标物产率，减少发酵周期的显著效果。

3、对新上发酵装置，如配置有足够动力且转速恒定，采用本发明，可通过调节立板角度，在满足负荷要求下，减少通气比，仍能取得提高发酵液粘度、增加目标物产率的效果。

附图说明

图1是高粘物料发酵搅拌器的结构示意图

具体实施方式

以下结合附图，对本发明做进一步说明。

如图1，是高粘物料发酵搅拌器的结构示意图，包括搅拌轴1和搅拌叶片7，所述搅拌叶片7分两部分，包括水平方向设置在所述搅拌轴1底部的直叶式叶片2和所述直叶式叶片2上部的混合搅拌叶片组，所述混合搅拌叶片组包括水平层状的平板叶片3和垂直设置在所述平板叶片3之间的调节立板5。

其中平板叶片3为若干层，每一层平板叶片的中心位置通过调角螺栓6与所述搅拌轴1连接固定，调角螺栓6含有键和键槽，使固定更加充分。这样可以根据发酵罐和发酵物料来调节本搅拌器的大小，如果进行大量发酵物料的搅拌，则增大平板叶片3的层数，而调节立板5亦可随之增加。

如图中所示，平板叶片3由直臂U型叶片和普通平板叶片组成，直臂U型叶片的端头安装U形搅拌装置4。平板叶片3由最底层之上的一层开始，每一层平板叶片3的两边安装U形搅拌装置4，可以搅拌物料不易被搅拌的部分，提高发酵效率。

调节立板5个数由搅拌器底部开始，在每相邻两层的平板叶片3之间倍数增长。如图所示，调节立板5在两层之间的个数分别是两个和四个，这样保证了本搅拌器的锥形结构，气泡在由发酵罐底部上升的过程中，在锥形搅拌器的作用小，直径逐渐减小，增加溶氧量。

平板叶片3通过调角螺栓6与调节立板5连接固定；调节立板5以调角螺栓6为轴可进行0-90°旋转。使本装置在各个角度都可以进行角度转化，达到搅拌充分的目的。

Claims (3)

1.一种高粘物料发酵搅拌器，包括搅拌轴和搅拌叶片，其特征在于所述搅拌叶片包括水平方向设置在所述搅拌轴底部的直叶式叶片和所述直叶式叶片上部的混合搅拌叶片组，所述混合搅拌叶片组包括水平层状的平板叶片和垂直设置在所述平板叶片之间的调节立板，所述平板叶片由直臂U型叶片和普通平板叶片组成，所述直臂U型叶片的端头安装U形搅拌装置，所述平板叶片通过调角螺栓与所述调节立板连接固定，所述调节立板以所述调角螺栓为轴可进行0-90°旋转。

2.如权利要求1所述的一种高粘物料发酵搅拌器，其特征在于所述平板叶片为若干层，每一层平板叶片的中心位置通过键、键槽和螺栓与所述搅拌轴连接固定。

3.如权利要求1所述的一种高粘物料发酵搅拌器，其特征在于所述调节立板个数由所述搅拌器底部开始，在所述每相邻两层的平板叶片之间倍数增长。

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