CN109370889A - 一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其包括发酵罐本体以及设置在发酵罐本体上的上端封闭且下端朝向发酵罐本体开口的圆筒突起，在所述圆筒突起的上端侧壁上设置有排气管，在所述圆筒突起的下方设置有机械消沫桨；本发明在普通发酵罐本体的上端加装一个圆筒突起，将发酵罐本体的排气管由发酵罐本体顶部侧面移到所述圆筒突起顶端的侧面，同时在所述圆筒突起的下方设置机械消沫桨，可避免发酵液进入排气管，机械消沫桨封堵圆筒突起下口，旋转时只让气流通过，而最大限度地阻止泡沫通过，从而可显著增加发酵罐的装料系数。

Description

一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐
技术领域
本发明属于生物工程学科生物反应器领域，更具体地说是一种用于生物制药、生物化工、生物制品、生物能源和食品行业发酵产品生产或细胞培养的主体设备。
背景技术
用于发酵产品生产和细胞培养的发酵罐五花八门，总体来说，有好氧发酵罐和厌氧发酵罐两大类，而好氧发酵罐又分为机械搅拌发酵罐和气流搅拌发酵罐（含气升式发酵罐），它们适用于不同的发酵过程，但都存在一装料系数小的问题。
在发酵过程中由于通气和搅拌会产生大量泡沫，从而降低了发酵罐的装料系数，甚至不时发生泡沫夹带发酵液溢出发酵罐的情况，造成发酵液的损耗和环境的污染。尽管一般发酵罐内都设置了机械消沫器，并在发酵过程中不断加入消沫剂进行化学消沫，但由于发酵罐内起泡的液面过大，局部的机械和化学消沫效果极为有限，容易发生泡沫顶罐引起杂菌污染，还经常造成消沫剂加入过量，这一切都影响发酵产品的后提取及产品质量。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可以有效提升消沫效果，减少化学消沫剂用量，增加装料系数的罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐。
本发明所采用的技术方案是：一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其包括发酵罐本体以及设置在发酵罐本体上的上端封闭且下端朝向发酵罐本体开口的圆筒突起，在所述圆筒突起的上端侧壁上设置有排气管，在所述圆筒突起的下方设置有机械消沫桨。
进一步的，所述圆筒突起的高径比接近或大于1:1。
进一步的，所述发酵罐本体为机械搅拌式发酵罐，所述机械消沫桨设置在搅拌轴上。
进一步的，所述发酵罐本体为气流搅拌式发酵罐，在圆筒突起的上端设置有消沫桨马达，所述机械消沫桨设置在消沫桨马达的输出轴上。
进一步的，所述圆筒突起的直径与消沫桨马达的底座相适配。
进一步的，所述机械消沫桨采用耙式或锯齿式或涡轮式或刮板式。
进一步的，所述机械消沫桨的最大宽度大于所述圆筒突起下端开口的直径。
进一步的，在所述圆筒突起的上端侧壁设置有消沫剂加入管。
进一步的，在所述排气管上设置有压力表和排气阀。
进一步的，在所述圆筒突起的侧壁上设置有圆筒突起视玻璃。
本发明的积极效果为：
1、本发明在普通发酵罐本体的上端加装一个圆筒突起，将发酵罐本体的排气管由发酵罐本体顶部侧面移到所述圆筒突起顶端的侧面，同时在所述圆筒突起的下方设置机械消沫桨，可避免发酵液进入排气管。
2、通过设置机械消沫桨封堵所述圆筒突起下口，旋转时只让气流通过，而最大限度地阻止泡沫通过，从而可显著增加发酵罐的装料系数。
3、通过将消沫剂加入管设置在所述圆筒突起的上端侧面，即使有突破消沫桨封堵而漏网的夹带泡沫的发酵液进入所述圆筒突起，由于表面积大幅度缩小，所加入的消沫剂能起到更好的消沫效果，消沫剂的用量也将大幅度降低。
4、采用本发明的结构，可以用很低的成本对现有发酵罐进行改造，而不需要新建新的发酵罐。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
在附图中，1、搅拌电机，2、减速机，3、轴封，4、消沫剂加入管，5、圆筒突起，6、消沫桨，7、人孔（或手孔）及其密封盖，8、发酵罐视玻璃，9、搅拌轴，10、挡板，11、半管外冷却盘管，12、取样管，16、通气放料孔，18、进水管，19、进水放水切换三通阀，20、放水管，21、压力表，22、排气管，23、排气阀，24、进料补料管，25、圆筒突起视玻璃，26、回水管，27、三通阀，28、蒸汽管、30、测量电极，31、搅拌桨，32、搅拌兼空气泡打碎桨。
具体实施方式
如附图1所示，本发明包括发酵罐本体以及设置在发酵罐本体上的上端封闭且下端朝向发酵罐本体开口的圆筒突起5，在所述圆筒突起5的上端侧壁上设置有排气管22，在所述圆筒突起5的下方设置有机械消沫桨6，在所述排气管22上设置有压力表21和排气阀23。
发酵罐本体采用普通立式发酵罐，其由圆筒体和两个碟形或半椭球形封头组成，在罐顶的一个侧面，设有人孔（或手孔）及其密封盖7，两个相对的侧面设有一对发酵罐视玻璃8，在发酵罐本体顶侧面或圆筒突起5的侧壁设有进料补料管24，罐底设有通气放料孔16，罐内接近罐壁处设置若干垂直挡板10，在圆筒体中段设置取样管12和若干测量电极30，在发酵罐内设有多组机械搅拌器或气流搅拌器或气升圆筒，另外根据发酵罐容积的大小在发酵罐外壁设置水平盘绕的半管外冷却盘管11或冷却夹套，大型发酵罐在设置半管外冷却盘管11的同时，还须在罐内加设一组或多组水平盘绕或垂直盘绕的全管冷却盘管，在内外盘管的底部有进水管18和放水管20，进水管和放水管通过进水放水切换三通阀19与内外盘管下部连接，在内外盘管的上部设有回水管26和蒸汽管28，回水管26和蒸汽管28通过三通阀27与内外盘管的上部连接。
图1给出的是机械搅拌式发酵罐加装圆筒突起5的示意图，在气流搅拌式发酵罐上加装圆筒突起5的原理与其相同，由于圆筒突起位于罐顶上方正中心的位置，故原来的排气管如果占据了罐顶正中心的位置，则必须将这个排气管移位。
为了减轻形成泡沫的液面过大造成的局部消沫难以奏效以及避免发酵液溅到排气孔内，本发明在普通发酵罐的罐顶设置了一个与发酵罐同心的圆筒突起5，所述圆筒突起5的直径以刚好能安放罐顶的搅拌器基座或消沫桨马达基座为宜，圆筒突起5的高径比接近于或大于1︰1；所述圆筒突起上端侧面设置排气管22，其下端设有机械消沫桨6。
在所述圆筒突起下方设置的机械消沫桨6，是耙式、锯齿式、涡轮式、刮板式或其他复合形式的机械消沫桨。当采用机械搅拌式发酵罐时，机械消沫桨6安装在普通机械搅拌发酵罐的搅拌轴上9，搅拌轴9通过搅拌电机1驱动旋转。
在搅拌轴9上还设置有搅拌桨31和搅拌兼空气泡打碎桨32，当采用气流搅拌发酵罐（含气升式发酵罐）时，在圆筒突起5的上端设置消沫桨马达，机械消沫桨6安装在消沫桨马达的输出轴上。机械消沫桨6的直径或宽度略大于所述圆筒突起5下端开口的直径，旋转起来可以封堵泡沫进入所述圆筒突起5下口的通道。
为了防止可能突破消沫桨的封堵而漏网的泡沫进入所述圆筒突起通过排气管22溢出，作为本发明的一个特例，可以在所述圆筒突起的上端侧面设置消沫剂加入管4，并在所述圆筒突起的中段侧面设置观察泡沫情况的圆筒突起视玻璃25。
以上所述罐顶设圆筒突起的新型发酵罐，通过支脚或裙座垂直固定在地面基座上，或(和)通过侧耳固定在加固的楼板上。
本发明的实施效果为：
将本发明的产品与常规产品进行试验对比，两台各项设计参数相同的30 m3机械搅拌发酵罐，一台的顶部加装了高径比3︰1的圆筒突起，另一台未加装圆筒突起作为对照，获得如表一所列比较数据：
由以上实施例可知，使用本发明的罐顶设圆筒突起的新型发酵罐，与同样规格、同样通气率和同样搅拌转速的对照发酵罐相比较，可以增加装料体积13.1%，亦即增加发酵产出13.1%，而消沫剂的用量减少了75%。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于其包括发酵罐本体以及设置在发酵罐本体上的上端封闭且下端朝向发酵罐本体开口的圆筒突起（5），在所述圆筒突起（5）的上端侧壁上设置有排气管（22），在所述圆筒突起的下方设置有机械消沫桨（6）。
2.根据权利要求1所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于所述圆筒突起（5）的高径比接近或大于1:1。
3.根据权利要求1或2所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于所述发酵罐本体为机械搅拌式发酵罐，所述机械消沫桨（6）设置在搅拌轴（9）上。
4.根据权利要求1或2所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于所述发酵罐本体为气流搅拌式发酵罐，在圆筒突起（5）的上端设置消沫桨马达，所述机械消沫桨（6）设置在消沫桨马达的输出轴上。
5.根据权利要求4所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于所述圆筒突起（5）的直径与消沫桨马达的底座相适配。
6.根据权利要求1所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于所述机械消沫桨（6）采用耙式或锯齿式或涡轮式或刮板式。
7.根据权利要求1或6所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于所述机械消沫桨（6）的最大宽度大于所述圆筒突起（5）下端开口的直径。
8.根据权利要求1所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于在所述圆筒突起（5）的上端侧壁设置有消沫剂加入管（4）。
9.根据权利要求1所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于在所述排气管（22）上设置有压力表（21）和排气阀（23）。
10.根据权利要求1所述的一种罐顶设有圆筒突起的新型发酵罐，其特征在于在所述圆筒突起（5）的侧壁上设置有圆筒突起视玻璃（25）。
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