CN105602837A - 一种甲醇蛋白气升式外循环发酵罐 - Google Patents

Abstract

本发明具体提供了一种甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，包括罐体，设置在罐体内部的导流筒以及设置在罐体外部的循环泵和换热器，罐体和导流筒之间设置有文氏管，文氏管的上部设置有进气口，文氏管上方设有循环进料装置，该循环进料装置的出口端与文氏管的顶部相连，循环进料装置进口端与换热器相连，导流筒内纵向设置有多个空气再分布器，多个空气再分布器之间为非平行布置。该甲醇蛋白气升式外循环发酵罐能耗低，结构简单，无需安装结构复杂的搅拌系统；剪切力小，对生物细胞损伤小；传热好，能除去发酵热以控制适宜的发酵温度；同时，相间传质均匀，非平行布置的空气再分器能够增加物料的湍流程度，气泡细碎效果更好，从而使气体分布更加均匀。

Description

一种甲醇蛋白气升式外循环发酵罐

技术领域

本发明涉及甲醇蛋白发酵装置，具体涉及一种甲醇蛋白气升式外循环发酵罐。

背景技术

目前，甲醇蛋白大规模生产选用机械搅拌式发酵罐，如图1所示，而就现在的实际情况，只能选用罐群，这不但造成电耗高，增加成本，而且给生产带来很大的安全隐患，基本建设投资也会增大，装置的自动化水平也受到一定的影响，生产管理也非常麻烦。

另外，气升式外循环发酵罐是应用较广泛的生物反应设备，如图2所示，此气升式外循环发酵罐主要由罐体、导流筒、再分布器、冷却器以及罐体外的循环泵、换热器等组成。这类反应器与机械搅拌式发酵罐相比，具有结构简单、不易染菌、溶氧效率高、能耗低等优点。目前国内在谷氨酸、抗生素、黄原胶、糖化酶、柠檬酸、废水处理等领域应用十分广泛。

然而，甲醇蛋白由于浓度低，粘度小，采用传统气升式外循环发酵罐需要较多的压缩空气而且容易产生相间接触不良，湍流程度也较低，因而影响传质，导致回收率、效率偏低。

发明内容

本发明的目的是克服现有甲醇蛋白机械搅拌式发酵罐电耗高、设备投资高以及传统气升式外循环发酵罐相间混合接触差的问题。

为此，本发明提供了一种甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，包括罐体，设置在罐体内部的导流筒以及设置在罐体外部的循环泵和换热器，所述罐体和导流筒之间设置有文氏管，所述文氏管的上部设置有进气口，所述文氏管上方设有循环进料装置，该循环进料装置的出口端与文氏管的顶部相连，所述循环进料装置进口端与换热器相连，所述导流筒内纵向设置有多个空气再分布器，所述多个空气再分布器之间为非平行布置。

上述文氏管为两个。

上述文氏管延伸至罐体的底部。

上述空气再分布器上设置有多个斜孔。

上述斜孔斜向贯穿空气再分布器的上下表面。

上述空气再分布器与水平面呈现一定的夹角，且夹角范围为5°～10°。

本发明的有益效果：

(1)与传统的机械搅拌式发酵罐相比，能耗低，结构简单，无需安装结构复杂的搅拌系统；剪切力小，对生物细胞损伤小；传热好，能除去发酵热以控制适宜的发酵温度。

(2)与传统气升式外循环发酵罐相比，相间传质均匀。由于液体不断循环，可使气、液、固三相均匀混合；斜角度非平行布置的空气再分器能够增加物料的湍流程度，气泡细碎效果更好，从而使气体分布更加均匀。

以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。

附图说明

图1是传统机械搅拌式发酵罐的结构示意图。

图2是传统气升式外循环发酵罐的结构示意图。

图3是本发明气升式外循环发酵罐的结构示意图。

图4是本发明气升式外循环发酵罐中空气再分布器的截面示意图。

附图标记说明：1、进气口；2、文氏管；3、发酵液进料口；4、罐体；5、导流筒；6、空气再分器；7、发酵液出料口；8、循环泵；9、发酵液出口；10、换热器；11、排气口；12、循环进料装置；13、斜孔。

具体实施方式

实施例1：

为了克服现有甲醇蛋白机械搅拌式发酵罐电耗高、设备投资高以及传统气升式外循环发酵罐相间混合接触差的问题，本实施例提供了一种如图3和图4所示的甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，包括罐体4，设置在罐体4内部的导流筒5以及设置在罐体4外部的循环泵8和换热器10，所述罐体4和导流筒5之间设置有文氏管2，所述文氏管2的上部设置有进气口1，所述文氏管2上方设有循环进料装置12，该循环进料装置12的出口端与文氏管2的顶部相连，所述循环进料装置12进口端与换热器10相连，所述导流筒5内纵向设置有多个空气再分布器6，所述多个空气再分布器6之间为非平行布置。

如图3所示，该甲醇蛋白气升式外循环发酵罐与图1所示的传统机械搅拌式发酵罐相比，其罐体4内部没有搅拌器，而是设置有一个导流筒5，无需安装结构复杂的搅拌系统，密封也容易保证，加工制造方便，设备投资低。同时，其内部无运动部件，具有较小的剪切应力，能量耗散很均匀，对甲醇蛋白此种剪切力敏感物料具有特别重要的意义。

本实施例中，物料由发酵液进料口3进入，经过发酵液出口9进入循环泵8，然后被打入循环进料装置12中，循环进料装置12的出口端连接文氏管2，所述文氏管2为两个，该文氏管2延伸至罐体4的底部，物料经过文氏管2下降到罐体4；一方面，在要求空气量不大时，文氏管2的收缩段中液体的流速增加，形成真空将空气从进气口1吸入至罐体4底部，无需空压机，耗电功率小，通过气液混合物的湍流作用而使空气气泡分割细碎，并使空气气泡与物料充分混合，另一方面经过多层空气再分布器6使空气气泡分割，从而使空气与导流筒5内的物料密切接触。物料再次经过发酵液出口9进入循环泵8打入外循环管，形成循环流动，在外循环管中加入换热器10，换热器10吸收整个发酵过程产生的热量，除去发酵热以控制适宜的发酵温度。发酵结束后发酵液成品从发酵液出料口7排出，气体则从排气口11排出。

实施例2：

在实施例1的基础上，如图4所示，所述空气再分布器6上设置有多个斜孔13，该斜孔13斜向贯穿空气再分布器6的上下表面，气液混合物从斜孔13通过，使相间传质更加均匀；同时，所述空气再分布器6与水平面呈现一定的夹角，且夹角范围为5°～10°，这样可以防止小气泡并为大气泡，也能减少物料的结垢。

如图2所示的传统气升式外循环发酵罐需要较多的压缩空气而且容易产生相间接触不良，湍流程度也较低，影响传质，导致回收率、效率偏低，本发明提供的甲醇蛋白气升式外循环发酵罐与传统气升式外循环发酵罐相比，相间传质均匀。由于液体不断循环，可使气、液、固三相均匀混合；斜角度非平行布置的空气再分器6能够增加物料的湍流程度，气泡细碎效果更好，从而使气体分布更加均匀。

综上所述，本发明提供的这种甲醇蛋白气升式外循环发酵罐与传统的机械搅拌式发酵罐相比，能耗低，结构简单，无需安装结构复杂的搅拌系统；剪切力小，对生物细胞损伤小；传热好，能除去发酵热以控制适宜的发酵温度。而与传统气升式外循环发酵罐相比，相间传质均匀，由于液体不断循环，可使气、液、固三相均匀混合；斜角度非平行布置的空气再分器能够增加物料的湍流程度，气泡细碎效果更好，从而使气体分布更加均匀。

以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，包括罐体(4)，设置在罐体(4)内部的导流筒(5)以及设置在罐体(4)外部的循环泵(8)和换热器(10)，其特征在于：所述罐体(4)和导流筒(5)之间设置有文氏管(2)，所述文氏管(2)的上部设置有进气口(1)，所述文氏管(2)上方设有循环进料装置(12)，该循环进料装置(12)的出口端与文氏管(2)的顶部相连，所述循环进料装置(12)进口端与换热器(10)相连，所述导流筒(5)内纵向设置有多个空气再分布器(6)，所述多个空气再分布器(6)之间为非平行布置。

2.如权利要求1所述的甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，其特征在于：所述文氏管(2)为两个。

3.如权利要求1所述的甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，其特征在于：所述文氏管(2)延伸至罐体(4)的底部。

4.如权利要求1所述的甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，其特征在于：所述空气再分布器(6)上设置有多个斜孔(13)。

5.如权利要求4所述的甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，其特征在于：所述斜孔(13)斜向贯穿空气再分布器(6)的上下表面。

6.如权利要求1所述的甲醇蛋白气升式外循环发酵罐，其特征在于：所述空气再分布器(6)与水平面呈现一定的夹角，且夹角范围为5°～10°。