CN106801009A - 一种好气发酵装置 - Google Patents

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Abstract

一种好气发酵装置，包括罐体、冷却水进水管、水夹套、减速器、搅拌轴、排气管、冷却水出水管、挡板，减速器下方连有搅拌装置，搅拌装置位于发酵罐体内，搅拌装置包括搅拌轴，搅拌轴的上层设有桨叶式搅拌器，中层设有箭叶涡轮搅拌器，下层设有平叶涡轮搅拌器，涡轮搅拌器安有一个圆盘。搅拌装置使得物料的混合效果更佳，设备操作简单，可实现连续发酵过程，且发酵效果好。

Description

一种好气发酵装置
技术领域
本发明涉及微生物发酵工程中所需设备，具体涉及一种好气发酵装置。
背景技术
近年来,随着节能降耗成为社会的主流,高额的电能消耗不仅成为生物发酵行业扩大生产的瓶颈,也加大了产品成本。而生物发酵工业的发展,以及对发酵过程不断的了解,如何在提高发酵单位产能的同时降低能耗、节约成本成为各企业的中心议题。为达到以上目的,除工艺操作过程的合理优化外,正确设计发酵罐搅拌装置也是保证发酵过程实现高产节能的重要保证。
发酵罐是一种对物料进行机械搅拌与发酵的设备，对于好氧微生物的发酵而言，还需要曝气装置来供好氧微生物呼吸作用。一般的好氧微生物发酵罐都是采用曝气管来提供氧气，其耗能较多，使用效果较差；一般的机械搅拌就是通过搅拌叶片来实现的，其搅拌效果较差，常常达不到要求。
用于好气发酵(如生产抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等)的发酵罐因需向罐中连续通入大量无菌空气，并为考虑通入空气的利用率，故在发酵罐结构上较为复杂，常用的有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐和气升式发酵罐。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明提供了一种搅拌效果好、结构简单的好气发酵装置。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种好气发酵装置，包括罐体、冷却水进水管、水夹套、PH电极、温度探头、耙式消泡器、发酵液进液管、减速器、电机、搅拌轴、排气管、冷却水出水管、挡板、进气管、气体分布器、发酵液排液管，发酵罐体顶部和头部为椭圆形封头，中间为圆柱形，焊接成一个整体，罐体上方设有电机，电机与减速器连接，减速器下方连有搅拌装置，搅拌装置位于发酵罐体内；搅拌装置包括搅拌轴，搅拌轴的上层设有桨叶式搅拌器，中层设有箭叶涡轮搅拌器，下层设有平叶涡轮搅拌器，涡轮搅拌器安有一个圆盘.
进一步地，下层搅拌器距底部间距为d，各层搅拌器之间上下间距s=2d，d为搅拌器直径，搅拌轴的顶部装有耙式消泡器，底部支架上装有挡板。
进一步地，挡板的数量为4～6块，宽度为0.1～0.12 D，挡板的长度自液面起到罐底为止，挡板与罐壁之间的距离为（1/5~1/8）D，其中D为罐体的圆柱直径罐体置于水夹套内，发酵液排液管位于罐体底部中心，与罐体相通，冷却水进水管位于水夹套侧壁底部，冷却水出水管设置在水夹套上与冷却水进水管相对一侧的侧壁顶部。
进一步地，pH 电极个数至少为1 个，温度探头个数至少为1 个。
本发明与现有技术相比，其显著优点在于：
搅拌装置使得物料的混合效果更佳，设备操作简单，可实现连续发酵过程，且发酵效果好，与三层均采用径向流搅拌器的普通发酵罐相比，功率消耗可降低15－30％，同时发酵指数也提高了近15％。
附图说明
图1 为本发明的一种好气发酵装置结构示意图。
图中：1、罐体；2、冷却水进水管；3、水夹套；4、PH电极；5、温度探头；6、耙式消泡器；7、发酵液进液管；8、减速器；9、电机；10、搅拌轴；11、排气管；12冷却水出水管；13、桨叶式搅拌器；14、箭叶涡轮搅拌器；15、平叶涡轮搅拌器；16、挡板；17、进气管；18、气体分布器；19、发酵液排液管。
具体实施例
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参阅图1，本发明实施例中，一种好气发酵装置，包括罐体1、冷却水进水管2、水夹套3、PH电极4、温度探头5、耙式消泡器6、发酵液进液管7、减速器8、电机9、搅拌轴10、排气管11、冷却水出水管12、挡板16、进气管17、气体分布器18、发酵液排液管19，其特征在于：搅拌轴10上安装有三层不同叶形的搅拌器。发酵罐体1顶部和头部为椭圆形封头，中间为圆柱形，焊接成一个整体，罐体上方设有电机9，电机与减速器8连接，减速器下方连有搅拌装置，搅拌装置位于发酵罐体内；所述搅拌装置包括搅拌轴10，搅拌轴的上层设有桨叶式搅拌器13，中层设有箭叶涡轮搅拌器14，下层设有平叶涡轮搅拌器15，涡轮搅拌器安有一个圆盘，为了避免气泡在阻力较小的搅拌器中心部分沿轴上升，下层搅拌器距底部间距为d，各层搅拌器之间上下间距s=2d，d为搅拌器直径，搅拌轴的顶部装有耙式消泡器，底部支架上均布有挡板16。
挡板16的数量为6块，宽度为0.1～0.12 D，挡板16的长度自液面起到罐底为止，挡板16与罐壁之间的距离为（1/5~1/8）D，其中D为罐体1的圆柱直径罐体置于水夹套3内，发酵液排液19管位于罐体1底部中心，与罐体1相通，冷却水进水管2位于水夹套3侧壁底部，冷却水出水管12设置在水夹套3上与冷却水进水管2相对一侧的侧壁顶部。
pH 电极4个数至少为1个，温度探头5个数至少为1个。
罐体1的筒体高度与筒体内径比例为2.2~2.8:1，发酵液进液管7、发酵液排液管19、压缩空气进气管17、排气管11、冷却水进水管2以及冷却水出水管12内径与罐体1的筒体内径比例均为0.05~0.2:1。
本发明的工作原理是：搅拌器搅拌时会产生三种基本流型：切向流、 轴向流和径向流，这三种基本流型同时存在。其中，轴向流与径向流对混合起主要作用，可以使发酵液和气体混合均匀，而切向流的流体绕轴作旋转运动，流速高时液体表面会形成旋涡，此时流体从浆叶周围周向卷吸至桨叶区的流量很小，混合效果很差，同时切向流会产生切向力，对生物细胞损伤极大，所以切向流应加以抑制。同一搅拌轴10上安装不同叶形的搅拌器，其中上层和中层均是以混合为主的桨叶式搅拌器13和箭叶涡轮搅拌器14，下层以粉碎气泡为主的平叶涡轮搅拌器15，其中桨叶式搅拌器13的流体流动方向平行于搅拌轴，流体由桨叶推动，使流体向下流动，遇到容器底面再翻上，形成上下循环流。箭叶涡轮搅拌器14和平叶涡轮搅拌器15的流体流动的方向垂直于搅拌轴，沿径向流动，碰到容器壁面分成两股流体分别向上、向下流动，再回到叶端，不穿过叶片，形成上、下两个循环流动。为了抑制或减弱切向流，通过在搅拌轴的地步支架上加入挡板16来削弱。挡板的作用：改变液流的方向，将切向流改为轴向流,防止产生漩涡。数目为6块，其宽度为0.1 D。挡板的长度自液面起到罐底为止。挡板与罐壁之间的距离为（1/5~1/8）D，避免形成死角，防止物料与菌体堆积。
本发酵装置与三层均采用径向流搅拌器的发酵罐相比，功率消耗可降低15－30％，同时发酵指数也提高了近15％。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (7)

1.一种好气发酵装置，其特征在于：包括罐体（1）、冷却水进水管（2）、水夹套（3）、耙式消泡器（6）、搅拌轴（10）、冷却水出水管（12）和挡板（16），搅拌轴（10）上安装有三层不同叶形的搅拌器。
2.根据权利要求1所述的好气发酵装置，其特征在于：所述搅拌轴（10）的上层设有桨叶式搅拌器（13），中层设有箭叶涡轮搅拌器（14），下层设有平叶涡轮搅拌器（15）。
3.根据权利要求1所述的好气发酵装置，其特征在于：所述罐体（1）内设有挡板（16）。
4.根据权利要求1或3所述的好气发酵装置，其特征在于：所述挡板（16）的数量为4～6块，宽度为0.1～0.12 D，挡板的长度自液面起到罐底为止，挡板与罐壁之间的距离为（1/5~1/8）D，其中D为罐体（1）的圆柱直径。
5.根据权利要求1所述的好气发酵装置，其特征在于：所述搅拌轴（10）的顶部设有耙式消泡器（6）。
6.根据权利要求1所述的好气发酵装置，其特征在于：所述冷却水进水管（2）位于水夹套（3）侧壁底部，冷却水出水管（12）设置在水夹套（3）上与冷却水进水管（2）相对一侧的侧壁顶部。
7.根据权利要求1所述的好气发酵装置，其特征在于：所述罐体（1）外壁装有水夹套（3）。
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