CN106190787A - 一种发酵罐的螺旋式空气分布器和发酵罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种发酵罐的螺旋式空气分布器和发酵罐，发酵罐的螺旋式空气分布器包括：环形主管、供气管、喷气装置，发酵罐包括：罐体、安装在所述罐体内部用于搅拌料液的搅拌装置、以及安装在所述罐体底部的发酵罐的螺旋式空气分布器。本发明利用供气管将外界供气设备与环形主管连接，通过供气管向环形主管供气，通过安装在环形主管上喷气装置向第一喷管和第二喷管的内腔喷射空气，将料液中的菌体与空气中的氧气在第一喷管和第二喷管的内腔融合，再将料液与空气的混合物喷射到发酵罐的各个角落做进一步的融合，达到氧气和料液中的菌体充分融合从而达到发酵技术指标。本发明具有结构简单，能够使得氧气和料液中的菌体充分融合的特点。

Description

一种发酵罐的螺旋式空气分布器和发酵罐

技术领域

本发明涉及发酵所需空气分布技术领域，具体涉及一种发酵罐的螺旋式空气分布器和发酵罐。

背景技术

目前在生物好氧发酵生产中，如氨基酸(谷氨酸、赖氨酸…、有机酸(柠檬酸、衣康酸……)、抗生素(青霉素、土霉素……)酶制剂产品、糖醇类产品等等，都是属于液态深层好氧发酵生产。所谓“好氧生产”就是将无菌压缩空气均匀地分布于发酵罐内的原料液中，使菌体能够得到充分的有氧呼吸，使其正常的生长、代谢，以达到所需要的生物产品。品种不同，好氧发酵周期也不同，但无论哪种好氧发酵，自始至终都离不开空气。因此，如何将空气均匀地分布其中，使原料液菌体充分地将空气中的氧吸收是影响稳产高产的关键因素。

传统的空气分布器，就是在发酵罐底部通入一根直管，有“﹁”字型、有“﹂”字型、有“η”字型，然后通过搅拌轴上的多档桨叶将空气均匀地分布其中,使气液相溶，进而达到菌体呼吸生长、代谢产物的目的。该技术的不足之处是空气不能均匀分布，特别是大直径发酵罐，存在搅拌死角，使氧和料液菌体不能充分融合，造成溶氧不足影响发酵指标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种发酵罐的螺旋式空气分布器和发酵罐，用以解决现有技术存在使得空气不能均匀分布在料液中，使氧和料液菌体不能充分融合，造成溶氧不足影响发酵指标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种发酵罐的螺旋式空气分布器，所述发酵罐的螺旋式空气分布器包括：呈环形管状结构的环形主管、与所述环形主管连接用于为所述环形主管送气的供气管、以及至少三个安装在所述环形主管上用于向发酵管内的料液喷射空气的喷气装置；所述喷气装置包括：呈管状结构且与所述环形主管连通的喷气管；以及至少两个不同外径的第一喷管和第二喷管；所述喷气管包括：一段呈空心管状的中心管、以及安装在所述中心管进气端的法兰，所述中心管内设置有至少三条呈等速螺旋线形状的螺旋槽，所述中心管通过所述法兰等距安装在所述环形主管上；所述第一喷管的进气端套设固定在所述中心管的出气端，所述第二喷管的进气端套设固定在所述第一喷管的出气端。优选的，所述喷气管包括：一段呈空心管状的中心管、所述中心管进气端设置有丝扣，所述中心管内设置有至少三条呈等速螺旋线形状的等速螺旋槽，所述中心管通过所述丝扣等距安装在所述环形主管上。

优选的，所述中心管的出气端与所述第一喷管的进气端之间安装有至少两个呈片状的连接片，所述第一喷管的出气端与所述第二喷管的进气端之间安装有至少两片所述连接片，所述第一喷管通过所述连接片固定在所述中心管的出气端，所述第二喷管通过所述连接片固定在所述第一喷管的出气端。

优选的，所述中心管的中心轴线与所述第一喷管和第二喷管中心轴线在为同一直线。

优选的，所述中心管的出气端与所述第一喷管的进气端之间、以及所述第一喷管的出气端与所述第二喷管的进气端之间，均设置有至少两个被所述连接片分隔开便于料液进入所述第一喷管和第二喷管内腔的进料口。优选的，所述环形主管和所述供气管的尺寸根据所述发酵管的尺寸和所述喷气装置的数量取得最优值。

相对应的，本发明的另一目的在于提供一种发酵罐，所述发酵罐包括罐体、安装在所述罐体内部用于搅拌料液的搅拌装置、以及安装在所述罐体底部的发酵罐的螺旋式空气分布器，所述发酵罐的螺旋式空气分布器为权利要求1-7任意一项权利要求所述的发酵罐的螺旋式空气分布器。

优选的，所述搅拌装置包括：呈杆状活动安装在所述罐体中心的搅拌轴、若干个安装在所述搅拌轴上用于搅动料液的搅拌叶。

本发明具有如下优点：本发明利用供气管将外界供气设备与环形主管连接，通过供气管向环形主管供气，通过安装在环形主管上喷气装置向第一喷管和第二喷管的内腔喷射空气，将料液中的菌体与空气中的氧气在第一喷管和第二喷管的内腔融合，再将料液与空气的混合物喷射到发酵罐的各个角落做进一步的融合，达到氧气和料液中的菌体充分融合从而达到发酵指标。本发明结构简单，能够使得氧气和料液中的菌体充分融合的特点。

附图说明

图1为本发明发酵罐的螺旋式空气分布器和发酵罐的结构图；

图2为本发明喷气装置的结构图；

图3为本发明喷气装置的截面图；

图4为本发明本发明中心管的结构图；

图5为本发明中心管的截面图。

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。

实施例1

如图1、2、3、4以及5所示，一种发酵罐的螺旋式空气分布器包括：呈环形管状结构的环形主管21、与环形主管21连接用于为环形主管21送气的供气管22、以及至少三个安装在环形主管21上用于向发酵管内的料液喷射空气的喷气装置23，喷气装置23包括：呈管状结构且与环形主管21连通的喷气管231；以及至少两个不同外径的第一喷管232和第二喷管233。本发明利用供气管22将外界供气设备与环形主管21连接，通过供气管22向环形主管21供气，通过安装在环形主管21上喷气装置23向第一喷管232和第二喷管233的内腔喷射空气，将料液中的菌体与空气中的氧气在第一喷管232和第二喷管233的内腔融合，再将料液与空气的混合物喷射到发酵罐1的各个角落做进一步的融合，达到氧气和料液中的菌体充分融合从而达到发酵指标。本发明具有结构简单，能够使得氧气和料液中的菌体充分融合的特点。

该环形主管21为一段没有闭合的环形管子，用于为等距安装在环行主管上的为各个喷气装置23供气。为了保证氧气和料液中的菌体充分融合，环形主管21的尺寸要与发酵罐1的尺寸匹配，既发酵罐1越大，环形主管21的尺寸也要变大。在本实施例中，该环形主管21为一段没有闭合的环形管子，可以理解的，该环形主管21也可以是一段闭合的呈圆圈状的管子，环形主管21可以使圆形管子制成环形管子，也可以是方形管子制成环形管子或者其他形状的管子制成，具体可以结合实际使用效果和生产成本结合取而定。环形主管21可以是金属环形主管21，也可以是其它材料制成的管子，具体根据发酵罐1内的料液酸碱度和环形主管21的耐压指标而定。

该供气管22为一段空心管状结构的管子，通过将环形主管21与外界的供气设备连接来为环形主管21送气。供气管22的内径要与环形主管21的内径匹配，以满足为环形主管21的供气需求为宜。供气管22与环形主管21可以采用焊接，也可以选择丝扣耦合或者其他方式连接，供气管22可以是金属供气管22，也可以是其它材料制成的管子，具体根据发酵罐1内的料液酸碱度和供气管22的耐压指标而定。

该喷气装置23为一个由喷气管231和至少两个外径不同的管子组成的具有空腔结构的装置，用于将料液吸入喷气装置23内腔与喷出的空气相互融合，然后将料液与空气的混合物喷射到发酵罐1的各个位置，喷气装置23包括喷气管231、第一喷管232、以及第二喷管233，喷气装置23数量根据发酵罐1的尺寸以及发酵罐1料液量取得最优值。

该喷气管231为一段空心管状结构的管子，用于将环形主管21内的空气喷射出到第一喷管232和第二喷管233的内腔。在本实施例中，喷气管231包括中心管2311和法兰2312，中心管2311通过法兰2312等距安装在环形主管21上，可以理解的，也可以为喷气管231包括中心管2311，该中心管2311的进气端设置有丝扣，中心管2311直接通过丝扣安装在环形主管21上，当然，喷气管231与环形主管21的安装方式还不仅仅局限于以上两种，还可以有其他安装方式，再次不在详细介绍。

该中心管2311内设置有至少三条呈等速螺旋线形状的螺旋槽2313，由于该螺旋槽2313的存在使得经过中心管2311内部的空气受到的风阻大大减小，增加了空气从中心管2311出气端喷射出去的射程，从而使得更多的空气与料液相互融合。中心管2311可以是金属中心管2311，也可以是其它材料制成的管子，具体根据发酵罐1内的料液酸碱度和中心管2311的耐压指标而定。

该法兰2312为与中心管2311尺寸匹配的普通法兰2312，用于将中心管2311等距安装在环形主管21上。法兰2312与中心管2311和环形主管21可以选择直接焊接，也可以选择丝扣安装或者其他形式。法兰2312的材料与中心管2311的材料相同。

该第一喷管232和第二喷管233均为一段具有不同外径的空心管状结构的管子，利用第一喷管232和第二喷管233的内腔，使得料液中的菌体与中心管2311喷射出空气中的氧气相互融合。第一喷管232的进气端套设安装在中心管2311的出气端，第二喷管233的进气端套设安装在第一喷管232的出气端，由于中心管2311、第一喷管232、第二喷管233的外径尺寸不同，中心管2311的出气端与第一喷管232的进气端之间安装有至少两片连接片2321，第一喷管232的出气端与第二喷管233的进气端之间安装有至少两片连接片2321，第一喷管232通过连接片2321固定在所述中心管2311的出气端，第二喷管233通过连接片2321固定在第一喷管232的出气端。连接片2321数量可以根据实验取得最优值，第一喷管232和第二喷管233可以是金属管，也可以是其它材料制成的管子，具体根据发酵罐1内的料液酸碱度和实际需要而定。中心管2311的出气端与第一喷管232的进气端之间、以及第一喷管232的出气端与第二喷管233的进气端之间，均设置有至少两个被连接片2321分隔开便于料液进入各个喷管内腔的进料口2322。由于中心管2311喷出空气速度较大，第一喷管232和第二喷管233内腔中的空气从第二喷管233出气端涌出，在第一喷管232和第二喷管233的内腔中形成短暂的低压区，发酵罐1中的料液从进料口2322进入第一喷管232和第二喷管233内腔并与中心管2311喷出的空气相互融合，只有由于受到中心管2311的压力料液与空气的混合物被喷射到发酵罐1的各个位置进一步融合。

工作时，本发明利用供气管22将外界供气设备与环形主管21连接，通过供气管22向环形主管21供气，通过安装在环形主管21上喷气装置23向第一喷管232和第二喷管233的内腔喷射空气，将料液中的菌体与空气中的氧气在第一喷管232和第二喷管233的内腔融合，再将料液与空气的混合物喷射到发酵罐1的各个角落做进一步的融合，达到氧气和料液中的菌体充分融合从而达到发酵指标。本发明具有结构简单，能够使得氧气和料液中的菌体充分融合的特点。

实施例2

如图1所示，一种发酵罐包括：罐体11、搅拌装置12、以及发酵罐的螺旋式空气分布器2，所述发酵罐的螺旋式空气分布器2为如上所述的发酵罐的螺旋式空气分布器2。

该罐体11为普通的罐体11，可以是金属罐体11，也可以是其它材料制成的罐体，具体根据发酵罐1内的料液酸碱度和实际需要而定，罐体11的尺寸根据所盛的料液量而定。

该搅拌装置12用于通过自身的转动来将料液与料液中的空气充分混合，使得料液中的氧气与料液中的菌体进一步的融合。该搅拌装置12包括：呈杆状活动安装在罐体11中心的搅拌轴121、若干个安装在搅拌轴121上用于搅动料液的搅拌桨叶。

该搅拌轴121为一段活动安装在罐体11中央的金属杆，搅拌轴121与外界的动力装置连接，由动力装置来带动搅拌轴121转动。搅拌轴121转动的速度可以根据实际需要选择最适合的转速。

进一步的，为了方便用户定期对发酵罐1内进行清洗，可以将搅拌轴121制成可拆卸的搅拌轴121，搅拌轴121与发酵罐1的罐口和罐底部均设置有与搅拌轴121外径匹配的套筒，搅拌轴121可以在该套筒内自由转动。

该搅拌叶122为片状结构，围绕着搅拌轴121在发酵罐1内转动，进而使得料液中的氧气与料液中的菌体充分融合。搅拌叶122的数量可以根据实验结果取得最优值，在本实施例中，搅拌叶122为金属搅拌叶，可以理解的，也可以是塑料搅拌叶或者其他材料制成搅拌叶。

进一步的，为了使得节省成本避免在部分搅拌叶122损坏的情况时同时废弃搅拌轴121，可以将搅拌叶122通过套筒固定或者螺丝固定在搅拌轴121上，当其中的一片搅拌叶122损坏时，可以将坏掉搅拌叶122的换掉，而不用废掉搅拌轴121和其他没有损坏的搅拌叶122，从而降低了生产成本。

工作时，活动安装在罐体11上的搅拌装置12被外界的动力装置带动而在罐体11转动，同时供气管22将外界供气设备与环形主管21连接，通过供气管22向环形主管21供气，通过安装在环形主管21上喷气装置23向第一喷管232和第二喷管233的内腔喷射空气，将料液中的菌体与空气中的氧气在第一喷管232和第二喷管233的内腔融合，再将料液与空气的混合物喷射到发酵罐1的各个角落做进一步的融合，使得空气中的氧气被料液中的菌体快速均匀的溶解吸收，杜绝了搅拌死角和溶痒不充分的弊端，因此可以大幅提高发酵技术指标。本发明具有结构简单，能够使得氧气和料液中的菌体充分融合的特点。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

Claims (9)

1.一种发酵罐的螺旋式空气分布器，其特征在于，所述发酵罐的螺旋式空气分布器包括：呈环形管状结构的环形主管、与所述环形主管连接用于为所述环形主管送气的供气管、以及至少三个安装在所述环形主管上用于向发酵管内的料液喷射空气的喷气装置；所述喷气装置包括：呈管状结构且与所述环形主管连通的喷气管；以及至少两个不同外径的第一喷管和第二喷管；所述第一喷管的进气端套设固定在所述中心管的出气端，所述第二喷管的进气端套设固定在所述第一喷管的出气端。

2.根据权利要求1所述的发酵罐的螺旋式空气分布器，其特征在于，所述喷气管包括：一段呈空心管状的中心管、以及安装在所述中心管进气端的法兰，所述中心管内设置有至少三条呈等速螺旋线形状的螺旋槽，所述中心管通过所述法兰等距安装在所述环形主管上。

3.根据权利要求1所述的发酵罐的螺旋式空气分布器，其特征在于，所述喷气管包括：一段呈空心管状的中心管、所述中心管进气端设置有丝扣，所述中心管内设置有至少三条呈等速螺旋线形状的等速螺旋槽，所述中心管通过所述丝扣等距安装在所述环形主管上。

4.根据权利要求1所述的发酵罐的螺旋式空气分布器，其特征在于，所述中心管的出气端与所述第一喷管的进气端之间安装有至少两个呈片状的连接片，所述第一喷管的出气端与所述第二喷管的进气端之间安装有至少两片所述连接片，所述第一喷管通过所述连接片固定在所述中心管的出气端，所述第二喷管通过所述连接片固定在所述第一喷管的出气端。

5.根据权利要求2、3或4所述的发酵罐的螺旋式空气分布器，其特征在于，所述中心管的中心轴线与所述第一喷管和第二喷管中心轴线在为同一直线。

6.根据权利要求2、3、4或5所述的发酵罐的螺旋式空气分布器，其特征在于，所述中心管的出气端与所述第一喷管的进气端之间、以及所述第一喷管的出气端与所述第二喷管的进气端之间，均设置有至少两个被所述连接片分隔开便于料液进入所述第一喷管和第二喷管内腔的进料口。

7.根据权利要求1所述的发酵罐的螺旋式空气分布器，其特征在于，所述环形主管和所述供气管的尺寸根据所述发酵管的尺寸和所述喷气装置的数量取得最优值。

8.一种发酵罐，包括罐体，其特征在于，所述发酵罐还包括安装在所述罐体内部用于搅拌料液的搅拌装置、以及安装在所述罐体底部的发酵罐的螺旋式空气分布器，所述发酵罐的螺旋式空气分布器为权利要求1-7任意一项权利要求所述的发酵罐的螺旋式空气分布器。

9.根据权利要求8所述的发酵罐，其特征在于，所述搅拌装置包括：呈杆状活动安装在所述罐体中心的搅拌轴、若干个安装在所述搅拌轴上用于搅动料液的搅拌叶。