CN103224872A - 一种提高泰乐生产水平的发酵罐 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种提高泰乐生产水平的发酵罐，它包括罐体，罐体内设置有搅拌轴，在罐体内靠近罐体底部位置设置有气体分布器，气体分布器为圆形环管，在气体分布器的底部开设有六个气体出孔，气体出孔的开口朝向罐体底部，六个气体出孔位于同一水平面上，且在圆形环管上呈正六边形排列，所述气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为（0.31～0.37）:1，气体分布器的外径（D）为1150～1300mm，内径（d）为900～1050mm，本发明的发酵罐溶氧最好，D组分含量最低，放罐时发酵液体积最大，比现有进气管设置在罐底部的发酵罐放罐时发酵液体积增加了10%，最有利于泰乐的生产，与现有技术的发酵罐相比，明显提高了泰乐的生产水平。

Description

一种提高泰乐生产水平的发酵罐

技术领域

本发明涉及一种提高泰乐生产水平的发酵罐，属于发酵设备技术领域。

背景技术

泰乐菌素是一种畜禽专用抗感染和促生长的抗生素，广泛应用于畜禽养殖业。它是一种广谱抗生素，对支原体有特效，对多种G+菌具有很强的抗菌作用，还对部分G－菌、弯杆菌、螺旋体及球虫具有抑制作用。主要产品有酒石酸盐、磷酸盐等，酒石酸泰乐菌素在临床上主要用于治疗和预防由支原体、金黄葡萄球菌、化脓杆菌、肺炎双球菌、丹毒杆菌、副嗜血杆菌、脑膜炎奈瑟氏菌、巴氏杆菌、螺旋体、球虫等病原体引起的各种呼吸道、肠道、生殖道和运动系统感染；磷酸泰乐菌素是泰乐菌素的磷酸盐形式，是专门用于饲料添加的一种大环内酯类抗生素。泰乐菌素在发酵过程中，需要较好的溶氧条件，才能提高泰乐菌素的生产水平和质量，将溶解氧控制在100%饱和度最有利于泰乐菌素的合成，发酵效价较高，若溶解氧饱和度低于25%时，细胞生长速率、油的消耗速率及泰乐菌素的合成速率均急剧下降，溶解氧过低，将抑制各种生物酶的活性，不能使脂肪酸有效的转化，不能成为泰乐菌素的合成前体，所以无产物生产。如果生产过程中缺氧，泰乐菌素D组分（D组分为雷洛菌素，是泰乐菌素发酵过程中无法去除的一个无活性组分）将会升高，从而影响产品质量。因此，泰乐菌素发酵过程中溶解氧是影响代谢的一个重要因素。

现有的泰乐菌素发酵罐，进气管设置在罐底部，空气由罐底向上直吹，此种方式，空气溶解在料液中的比例小，料液中的溶氧量也相对较小，利用率低，严重影响泰乐菌素的生产水平和质量，用单纯的提高空气流量来增加溶氧量，发酵罐的放罐体积又不能保证且造成能源的浪费。

如，中国专利CN202430207公开了一种发酵罐，它包括罐体、搅拌轴，罐体上设有人孔、进气管和放料孔，所述罐体内腔的上部设有带喷淋口的喷淋管，在罐体上部的罐体壁上开有安装口，所述喷淋管的进水管设于安装口处；所述罐体内设有环状射流分布器并通过支撑架固定在罐体底部，环状射流分布器包括环状气管底座和数个射流喷咀，射流喷咀设有进气口、喷气口和料液入口，射流喷咀与环状气管底座所在平面成30-60度角，环状气管底座内腔与进气管相连接。该实用新型专利的优点是采用上述结构后，该发酵罐解决了现有技术中的发酵罐对无菌空气溶解比例小、利用率低、所需搅拌功率大的缺陷，而且方便清洗。但该专利存在以下不足：该装置的环状射流分布器只适合液体的分布，对气体分布效果不佳，射流喷咀向上喷射容易堵塞且清洗不方便。安装复杂，死角多，造成很大的染菌隐患。

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明提供一种提高泰乐生产水平的发酵罐。

本发明的技术方案如下：

一种提高泰乐生产水平的发酵罐，包括罐体，罐体内设置有搅拌轴，搅拌轴上设置有搅拌桨，在罐体的顶部设置有人孔，罐体的底部设置有放料口与罐体内连通，在罐体内靠近罐体底部位置设置有气体分布器，所述的气体分布器为圆形环管，在气体分布器的底部开设有六个气体出孔，所述的气体出孔为圆形，气体出孔的开口朝向罐体底部，六个气体出孔位于同一水平面上，且在圆形环管上呈正六边形排列，所述的气体分布器与罐体外的进气管相连通，所述气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为（0.31～0.37）:1，所述气体分布器的外径（D）为1150～1300mm，内径（d）为900～1050mm，所述气体出孔的直径（d₁）为90～150mm。

根据本发明优选的，所述气体分布器的外径（D）为1200～1250mm，内径（d）为950～1000mm，所述气体出孔的直径（d₁）为95～100mm。

根据本发明优选的，所述气体出孔与罐体底部之间的垂直距离为90～150mm。

根据本发明优选的，所述的气体分布器水平设置在罐体内，所述气体出孔与罐体底部之间的垂直距离为100～120mm。此处设计的优点：便于气体出孔出气更加均匀，提高发酵液的溶氧水平。

根据本发明进一步优选的，所述的进气管的进气口呈水平设置，且与气体分布器处于同一水平面上，所述的六个气体出孔以进气口所在直线为对称轴对称设置在气体分布器上。进气口呈水平设置使进气均匀，气体从进气口进入后向环形气体分布器流入，使气体在发酵罐中分布更均匀，提高发酵液的溶解氧。

所述的进气管的进气口设置在罐体内。

所述的搅拌轴通过固定架固定在罐体内，固定架包括支撑架和轴套，轴套固定设置在支撑架的中部，支撑架的两端固定在罐体侧壁上，所述搅拌轴穿过轴套。

优选的，所述的气体分布器的底部设置有气体分布器支座，气体分布器与气体分布器支座垂直设置，所述的气体分布器支座不与气体出孔接触。

所述的气体分布器由两个半圆环管对接密封连接形成，两半圆环管相连通，进气管的进气口连接在两半圆环管的连接处。

本发明还提供一种利用上述发酵罐进行生产泰乐的方法，包括步骤如下：

1）将培养好的泰乐种子液接入发酵罐进行发酵培养，

2）控制发酵罐内的培养温度28～36℃，调整搅拌轴搅拌转速140～145r/min，所述发酵罐内罐压为0.02～0.03Mpa；

3）进气管通入无菌压缩空气，所述通入的无菌压缩空气温度为55～65℃，压力0.17Mpa，流速70～130m³/min；

4)培养过程中随时补充无菌水、豆油。

本发明的优点如下：

1、本发明的发酵罐在罐体内靠近罐体底部位置设置有气体分布器，在气体分布器的底部开设有六个气体出孔，气体出孔的开口朝向罐体底部，六个气体出孔位于同一水平面上，且在圆形环管上呈正六边形排列，气体分布器的设置有效改善了泰乐菌素在发酵过程中的空气分布，使气体在发酵罐中分布更均匀，无死角，无聚集，极大的提高发酵液的溶解氧，溶解氧饱和度最高达90%，D组分明显降低，提高了泰乐菌素产品质量，具有较大的经济效益。

2、本发明的气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为（0.31～0.37）:1，所述气体分布器的外径（D）为1150～1300mm，内径（d）为900～1050mm，所述气体出孔的直径（d₁）为90～150mm，溶氧最好，D组分含量最低，放罐时发酵液体积最大，比现有进气管设置在罐底部的发酵罐放罐时发酵液体积增加了10%，本发明提供的发酵罐最有利于泰乐的生产，与现有技术的发酵罐相比，明显提高了泰乐的生产水平。

3、本发明的气体出孔的开口朝向罐体底部，在进行发酵生产时，进气管通入无菌压缩空气，通入的无菌压缩空气控制温度为55～65℃，压力0.17Mpa，流速70～130m³/min；无菌压缩空气向下吹向罐体底部，经罐体底部反弹后再向上分布发酵液翻腾均匀，无菌压缩空气的压力、流速过小时，达不到发酵液翻腾的效果，无菌压缩空气的压力、流速过大时，发酵液翻腾剧烈，发酵液液位不容易控制，影响发酵液溶氧，实验证明本发明的发酵罐液位更加容易控制，提高发酵液的溶解氧，装料系数增加。

4、本发明的气体分布器水平设置在罐体内，进气管的进气口呈水平设置，且与气体分布器处于同一水平面上，进气口呈水平设置使进气均匀，气体从进气口进入后向环形气体分布器流入，使气体在发酵罐中分布更均匀，提高发酵液的溶解氧。

5、本发明的发酵罐、工艺简单易行，成本低，生产周期缩短，具有明显的经济效益和推广价值。

6、本发明的提高泰乐生产水平的发酵罐，与现有进气管设置在罐底部的泰乐菌素发酵罐相比，放罐时，发酵液体积增加了10%。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明气体分布器与进气口的仰视结构示意图；

其中，1、罐体；2、固定架；3、搅拌桨；4、进气管的进气口；5、气体分布器；6、放料口；7；气体出孔；D、气体分布器的外径；d、气体分布器的内径；d1、气体出孔的直径，8、进气管，9、人孔。

图3为其中5个发酵罐发酵131小时后发酵罐的溶氧曲线图，其中实心三角三条曲线为安装了本发明的气体分布器的发酵罐溶氧曲线图，两条实心圆点曲线为未安装本发明分布器、现有进气管设置在罐底部，空气由罐底向上直吹的发酵罐的溶氧曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但不限于此。

实施例1：

一种提高泰乐生产水平的发酵罐，结构如图1、图2所示，包括罐体1，罐体1内设置有搅拌轴，在搅拌轴上设置有搅拌桨3，搅拌轴通过固定架2固定在罐体1内，固定架2包括支撑架和轴套，轴套固定设置在支撑架的中部，支撑架的两端固定在罐体侧壁上，搅拌轴穿过轴套。在罐体1的顶部设置有人孔9，在罐体1的底部设置有放料口6与罐体内连通，在罐体内靠近罐体底部位置设置有气体分布器5，气体分布器5为圆形环管，在气体分布器5的底部开设有六个气体出孔7，所述的气体出孔7为圆形，气体出孔7的开口朝向罐体1底部，六个气体出孔7位于同一水平面上，且在圆形环管上呈正六边形排列，所述的气体分布器5与罐体外的进气管8相连通，气体分布器5的外径D为1200mm，内径d为950mm，所述气体出孔的直径d₁为95mm。气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为100mm。

所述的气体分布器5水平设置在罐体1内，所述的进气管的进气口4呈水平设置在罐体1内，且与气体分布器5处于同一水平面上，六个气体出孔7以进气口4所在直线为对称轴对称设置在气体分布器5上。进气口4呈水平设置使进气匀速、缓和。气体分布器5由两个半圆环管对接密封连接形成，两半圆环管相连通，进气管的进气口4连接在两半圆环管的连接处。

气体分布器5的底部设置有气体分布器支座，气体分布器5与气体分布器支座垂直设置，所述的气体分布器支座不与气体出孔接触。气体分布器的外径D与发酵罐罐体内径之比为0.35:1。

实施例2

如实施例1所述的提高泰乐生产水平的发酵罐，其不同之处在于：

所述气体分布器的外径D为1250mm，内径d为1000mm，所述气体出孔的直径d₁为100mm。

气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为110mm。

气体分布器的外径D与发酵罐内径之比为0.336:1。

实施例3

如实施例1所述的提高泰乐生产水平的发酵罐，其不同之处在于：

所述气体分布器的外径D为1300mm，内径d为1050mm，所述气体出孔的直径d₁为150mm。

气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为150mm。

气体分布器的外径D与发酵罐内径之比为0.323:1。

实验例1：

将本发明的发酵罐与现有的进气管设置在罐底部的发酵罐置于相同条件下进行泰乐发酵生产试验，从同一批的发酵罐中随机抽出5个罐进行在线溶氧采集检测，图3为随机抽出的5个发酵罐发酵131小时前发酵罐的溶氧曲线图，其中实心三角三条曲线为安装了本发明分布器的发酵罐溶氧曲线图，两条实心圆点曲线为未安装本发明分布器，即现有进气管设置在罐底部，空气由罐底向上直吹的发酵罐的溶氧曲线图，由图3发酵罐的溶氧曲线图可以看出，在发酵前81.8h，安装了本发明分布器的3个发酵罐的溶氧量明显高于现有进气管设置在罐底部的2个发酵罐的溶氧量，在泰乐生产发酵过程中，5个发酵罐的溶氧均出现最低点，但安装了发明的气体分布器的3个发酵罐的溶氧最低点均高于现有进气管设置在罐底部的2个发酵罐溶氧最低点，并且安装了发明的气体分布器的3个发酵罐在81.8h～131h溶氧均出现最高点，最高点的溶氧均大于等于70％(以相对饱和度表示)，这说明采用本发明的发酵罐溶氧优于现有发酵罐的溶氧，发酵效价高，生产过程中产生的D组分最低，最有利于泰乐菌素的合成。

实施例4

利用实施例1所述的提高泰乐生产水平的发酵罐进行进行生产泰乐的方法，包括步骤如下：

1）将培养好的种子液接入发酵罐进行发酵培养，

2）控制发酵罐内的培养温度28～36℃，调整搅拌轴搅拌转速140r/min，所述发酵罐内罐压为0.02Mpa；

3）进气管通入无菌压缩空气，所述通入的无菌压缩空气温度为55～65℃，压力0.17Mpa，流速70-130m³/min；

4)培养过程中随时补充无菌水、豆油。

对比例

如实施例1所述的提高泰乐生产水平的发酵罐，其不同之处在于：

对比例1：所述气体分布器的外径（D）为900mm，内径（d）650mm，所述气体出孔的直径（d₁）为65mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为65mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.47:1。

对比例2：所述气体分布器的外径（D）为1000mm，内径（d）750mm，所述气体出孔的直径（d₁）为75mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为75mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.42:1。

对比例3：所述气体分布器的外径（D）为1050mm，内径（d）800mm，所述气体出孔的直径（d₁）为80mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为80mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.4:1。

对比例4：所述气体分布器的外径（D）为1100mm，内径（d）850mm，所述气体出孔的直径（d₁）为85mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为85mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.38:1。

对比例5：所述气体分布器的外径（D）为1150mm，内径（d）900mm，所述气体出孔的直径（d₁）为90mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为90mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.365:1。

对比例6：所述气体分布器的外径（D）为1350mm，内径（d）1100mm，所述气体出孔的直径（d₁）为110mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为110mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.31:1。

对比例1：所述气体分布器的外径（D）为1400mm，内径（d）1150mm，所述气体出孔的直径（d₁）为115mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为115mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.3:1。

对比例8：所述气体分布器的外径（D）为1450mm，内径（d）1200mm，所述气体出孔的直径（d₁）为120mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为120mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.29:1。

对比例9：所述气体分布器的外径（D）为1500mm，内径（d）12500mm，所述气体出孔的直径（d₁）为125mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为125mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.28:1。

对比例10：所述气体分布器的外径（D）为1550mm，内径（d）1300mm，所述气体出孔的直径（d₁）为130mm；气体出孔7与罐体1底部之间的垂直距离为130mm；气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为0.27:1。

实验例：

试验设备：发酵罐（容量：160t，罐体内径4200cm）、溶氧电极(荷兰美特勒一托尼多)。

发酵培养：将培养好的种子液分别接入实施例1-实施例3、对比例1-对比例10所述的发酵罐进行发酵培养，接后重量控制均为135t，培养温度均为30-36℃，搅拌轴搅拌转速均为140r/min，发酵罐内罐压均为为0.02Mpa，分别检测实施例1-实施例3、对比例1-对比例10的溶氧、D组分含量、放罐时发酵液体积

溶氧：通过溶解氧电极由计算机在线采集检测(以相对饱和度表示)

D组分含量：通过高效液相色谱仪测定。

将上述实施例1-实施例3、对比例1-对比例10处理后的溶氧、D组分含量、放罐时发酵液体积作一张对比试验表，气体分布器的外径（D）、内径（d）、气体出孔直径（d₁）以及气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比的不同，对应溶氧、D组分含量、放罐时发酵液体积效果对比表见表1。

结论：通过表1中的数据对可以看出，利用本发明的发酵罐进行泰乐发酵生产能够达到如下指标：最低溶氧≥48％，最高溶氧≥85％，D组分含量≤3.82，放罐时发酵液体积≥143.0t。与气体分布器的外径（D）、内径（d）、气体出孔直径（d₁）以及气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比不在本发明范围内的发酵罐相比，本发明提供的发酵罐的溶氧和D组分含量均具有明显优势。本发明发酵罐的气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比（0.31～0.37）:1，气体分布器的外径（D）在1150～1300mm之间，内径（d）在900～1050mm之间，气体出孔的直径（d₁）在90～150mm之间，气体出孔与罐体底部之间的垂直距离在90～150mm之间，溶氧最好，D组分含量最低，放罐时发酵液体积最大，比现有进气管设置在罐底部的发酵罐放罐时发酵液体积增加了10%，本发明提供的发酵罐最有利于泰乐的生产，与现有技术的发酵罐相比，明显提高了泰乐的生产水平。

Claims (10)

1.一种提高泰乐生产水平的发酵罐，包括罐体，罐体内设置有搅拌轴，搅拌轴上设置有搅拌桨，在罐体的顶部设置有人孔，罐体的底部设置有放料口与罐体内连通，在罐体内靠近罐体底部位置设置有气体分布器，所述的气体分布器为圆形环管，在气体分布器的底部开设有六个气体出孔，所述的气体出孔为圆形，气体出孔的开口朝向罐体底部，六个气体出孔位于同一水平面上，且在圆形环管上呈正六边形排列，所述的气体分布器与罐体外的进气管相连通，所述气体分布器的外径与发酵罐罐体内径之比为（0.31～0.37）:1，所述气体分布器的外径（D）为1150～1300mm，内径（d）为900～1050mm，所述气体出孔的直径（d₁）为90～150mm。

2.根据权利要求1所述的发酵罐，其特征在于，所述气体分布器的外径（D）为1200～1250mm，内径（d）为950～1000mm，所述气体出孔的直径（d₁）为95～100mm。

3.根据权利要求1所述的发酵罐，其特征在于，所述气体出孔与罐体底部之间的垂直距离为90～150mm。

4.根据权利要求3所述的发酵罐，其特征在于，所述的气体分布器水平设置在罐体内，所述气体出孔与罐体底部之间的垂直距离为100～120mm。

5.根据权利要求4所述的发酵罐，其特征在于，所述的进气管的进气口呈水平设置，且与气体分布器处于同一水平面上，所述的六个气体出孔以进气口所在直线为对称轴对称设置在气体分布器上。

6.根据权利要求1-5所述的任一发酵罐，其特征在于，所述的进气管的进气口设置在罐体内。

7.根据权利要求1-5所述的任一发酵罐，其特征在于，所述的搅拌轴通过固定架固定在罐体内，固定架包括支撑架和轴套，轴套固定设置在支撑架的中部，支撑架的两端固定在罐体侧壁上，所述搅拌轴穿过轴套。

8.根据权利要求1-5所述的任一发酵罐，其特征在于，所述的气体分布器的底部设置有气体分布器支座，气体分布器与气体分布器支座垂直设置，所述的气体分布器支座不与气体出孔接触。

9.根据权利要求8所述的任一发酵罐，其特征在于，所述的气体分布器由两个半圆环管对接密封连接形成，两半圆环管相连通，进气管的进气口连接在两半圆环管的连接处。

10.一种利用权利要求1所述的发酵罐进行生产泰乐的方法，包括步骤如下：

1）将培养好的泰乐种子液接入发酵罐进行发酵培养，

2）控制发酵罐内的培养温度28～36℃，调整搅拌轴搅拌转速140～145r/min，所述发酵罐内罐压为0.02～0.03Mpa；

3）进气管通入无菌压缩空气，所述通入的无菌压缩空气温度为55～65℃，压力0.17Mpa，流速70～130m³/min；

4)培养过程中随时补充无菌水、豆油。

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