CN109985537A - 一种脉冲式微小气泡发生方法 - Google Patents

一种脉冲式微小气泡发生方法 Download PDF

Info

Publication number
CN109985537A
CN109985537A CN201910303619.2A CN201910303619A CN109985537A CN 109985537 A CN109985537 A CN 109985537A CN 201910303619 A CN201910303619 A CN 201910303619A CN 109985537 A CN109985537 A CN 109985537A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bubble
air
micro
switch valve
generation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201910303619.2A
Other languages
English (en)
Inventor
许未晴
年炫炜
任腾
蔡茂林
李莉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Zhongdinghengye Polytron Technologies Inc
Beihang University
Original Assignee
Beijing Zhongdinghengye Polytron Technologies Inc
Beihang University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Zhongdinghengye Polytron Technologies Inc, Beihang University filed Critical Beijing Zhongdinghengye Polytron Technologies Inc
Priority to CN201910303619.2A priority Critical patent/CN109985537A/zh
Publication of CN109985537A publication Critical patent/CN109985537A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20—Mixing gases with liquids
    • B01F23/23—Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
    • B01F23/2319—Methods of introducing gases into liquid media
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
    • C12M33/04—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by injection or suction, e.g. using pipettes, syringes, needles
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
    • C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
    • C12M41/34—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of gas

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

本发明提供了一种用于生物发酵的脉冲式微小气泡发生方法，在空间和时间两个维度控制气泡的尺寸，在空间上，控制出气口的数量N，在时间上，控制气泡生长的周期T，给定供气流量Q时，得到气泡的直径是，增加出气口数量N、减小气泡生长周期T，得到微小气泡。本发明增加空气与发酵液的接触面积，提高氧气溶解效率，降低压缩空气的使用量，降低空气压缩机的能耗。

Description

一种脉冲式微小气泡发生方法
技术领域：
本发明涉及发酵过程中提高氧溶解效率的一种带有脉冲微小气泡发生方法。
背景技术：
发酵过程是在人工控制下通过微生物代谢生产特定产物的过程。大多数工业微生物过程都是需氧的,氧气作为关键性底物,起到满足微生物的生长、维持及代谢产物的需求的作用，直接影响到发酵物产量。
氧气在水中的溶解度小，而发酵液中的微生物不断消耗水中的氧气，以致溶氧量下降，因此，在发酵的过程中需要不断补充氧气。通常采用将空气注入发酵液，产生大量气泡，从而氧气经过气泡表面溶解至发酵液中。受到发酵液的压力的作用，空气注入之前需要采用空气压缩机提升压力，目前空气与发酵液混合的过程，氧气溶解效率低，空气中大量的氧气还未溶解即被排出，导致压缩空气浪费量大、压缩机的能耗高，占发酵总能耗的60％以上。
为了减小发酵的能耗，一般通过提高氧气的溶解效率，减小压缩空气的消耗量。传统发酵设备，通过减小注气口的口径，减小发生气泡的直径，从而增加氧气与发酵液的接触面积，从而提高溶解效率。但当口径减小至毫米级时，易发生堵塞，因此，传统方法采用的气泡直径均在毫米级，气泡尺寸已成为提高溶解效率，减小能耗的瓶颈。
发明内容
本发明的目的：
本发明提供了一种用于生物发酵的脉冲式微小气泡发生方法，增加空气与发酵液的接触面积，提高氧气溶解效率，降低压缩空气的使用量，降低空气压缩机的能耗。
本发明的优点：
传统气泡发生器通过减小出气口口径，达到减小气泡直径目的，当口径减小至毫米级时，易发生堵塞，本发明通过增加出气口数量，以及采用脉冲式供气，避免出气口堵塞，同时减小气泡直径。
附图说明
图1是一种脉冲式微小气泡发生方法具体实施图。
1.气源，2.节流阀，3.开关阀，4.多孔分布器，5.控制器，6.搅拌叶片，7.搅拌电机，8.发酵罐。
图2是一种脉冲式微小气泡发生方法原理图。
3.开关阀，4.多孔分布器，5.控制器，9.气柱，10.气泡，11.孔。
本发明的技术方案：
本发明的一种脉冲式微小气泡发生方法，在空间和时间两个维度控制气泡的尺寸，在空间上，控制出气口的数量N，在时间上，控制气泡生长的周期T，给定供气流量Q时，得到气泡的直径是，
增加出气口数量N、减小气泡生长周期T，可得到微小气泡。
气泡发生器由开关阀、控制器和多孔分布器构成，控制器与开关阀连接，控制器输出脉冲信号，控制开关阀不断打开和关闭，开关阀与多孔分布器之间用管道连接，多孔分布器内部形成空腔，表面打孔。
流量Q的空气经过开关阀后，形成间歇的气柱，开关阀打开的时长是T，那么气柱的体积是Q×T。多孔分布器上分布的孔的数量为N，每个气泡的体积是Q×T/N。
具体实施方式：
本发明所述的一种脉冲式微小气泡发生方法应用于抗生素发酵过程，发酵设备由气源1、节流阀2、开关阀3、多孔分布器4、控制器5、搅拌叶片6、搅拌电机7和发酵罐8组成。气源1提供空气，节流阀2控制供气流量Q。控制器5输出高电平时，开关阀3打开，空气经由多孔分布器4注入存有发酵液的发酵罐8，形成气泡并逐渐变大；控制器5输出低电平时，空气截止，气泡停止长大，完成一个气泡产生循环。气泡生长周期T由控制器5输出高低电平控制。搅拌电机7通过竖轴带动搅拌叶片5旋转，使气泡在发酵罐8中均匀分布。
本发明在空间和时间两个维度控制气泡的尺寸，在空间上，控制出气口的数量N，在时间上，控制气泡生长的周期T，给定供气流量Q时，得到气泡的直径是，
增加出气口数量N、减小气泡生长周期T，可得到微小气泡。
气泡发生器由开关阀3、控制器5和多孔分布器4构成，控制器5与开关阀3连接，控制器5输出脉冲信号，控制开关阀3不断打开和关闭，开关阀3与多孔分布器4之间用管道连接，多孔分布器4内部形成空腔，表面打孔。
流量Q的空气经过开关阀3后，形成间歇的气柱9，开关阀3打开的时长是T，那么气柱9的体积是Q×T。多孔分布器4上分布的孔11的数量为N，每个气泡10的体积是Q×T/N。

Claims (2)

1.一种脉冲式微小气泡发生方法，其特征在于：在空间和时间两个维度控制气泡的尺寸，在空间上，控制出气口的数量N，在时间上，控制气泡生长的周期T，给定供气流量Q时，得到气泡的直径是，
增加出气口数量N、减小气泡生长周期T，得到微小气泡。
2.根据权利要求1所述的一种脉冲式微小气泡发生方法，其特征在于：气泡发生器由开关阀(3)、控制器(5)和多孔分布器(4)构成，控制器(5)与开关阀(3)连接，控制器(5)输出脉冲信号，控制开关阀(3)不断打开和关闭，开关阀(3)与多孔分布器(4)之间用管道连接，多孔分布器(4)内部形成空腔，表面打孔。
CN201910303619.2A 2019-04-16 2019-04-16 一种脉冲式微小气泡发生方法 Pending CN109985537A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910303619.2A CN109985537A (zh) 2019-04-16 2019-04-16 一种脉冲式微小气泡发生方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910303619.2A CN109985537A (zh) 2019-04-16 2019-04-16 一种脉冲式微小气泡发生方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN109985537A true CN109985537A (zh) 2019-07-09

Family

ID=67133753

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910303619.2A Pending CN109985537A (zh) 2019-04-16 2019-04-16 一种脉冲式微小气泡发生方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109985537A (zh)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2353744Y (zh) * 1999-01-22 1999-12-15 程书谦 曝气器
CN201493059U (zh) * 2009-07-13 2010-06-02 扬州工业职业技术学院 微型气泡发生器
CN104772055A (zh) * 2014-08-12 2015-07-15 中国科学院上海应用物理研究所 一种微气泡生成装置及其应用
US10046292B1 (en) * 2017-03-31 2018-08-14 Larry John Dove Gas infusion waste water treatment

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN2353744Y (zh) * 1999-01-22 1999-12-15 程书谦 曝气器
CN201493059U (zh) * 2009-07-13 2010-06-02 扬州工业职业技术学院 微型气泡发生器
CN104772055A (zh) * 2014-08-12 2015-07-15 中国科学院上海应用物理研究所 一种微气泡生成装置及其应用
US10046292B1 (en) * 2017-03-31 2018-08-14 Larry John Dove Gas infusion waste water treatment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2003020405A1 (fr) Dispositif et procede pour la fabrication d'une source gazeifiee et d'eau gazeuse, procede de commande de la densite de gaz appliquee a cette eau et module a membrane
WO2005017178A3 (en) Biomass generator
Vardar et al. Effect of cycling dissolved oxygen concentrations on product formation in penicillin fermentations
CN105316235A (zh) 一种淡水真核微藻养殖方法
US20160032233A1 (en) Aeration apparatus, aeration method and cleaning method
JPH01139199A (ja) 微生物細胞マスの製造方法およびその装置
CN109985537A (zh) 一种脉冲式微小气泡发生方法
CN107493789A (zh) 一种射流曝气氧灌系统
CN109971614A (zh) 一种用于生物发酵罐的节能方法
CN204796405U (zh) 玉竹超声波间歇式雾化培养装置
AU2017224899A1 (en) Method for the culture of photosynthetic organisms using a CO2 source
CN214004660U (zh) 一种正负压力可调型细胞培养箱
CN207589890U (zh) 喷流增氧机
CN113179932A (zh) 一种农业无土栽培用微喷装置及控制方法
CN206323779U (zh) 基于智慧网络的滴灌水肥气一体化设备
WO2020037600A1 (zh) 氢氧超微气泡灌溉系统及其方法
CN213662851U (zh) 食用菌低温保鲜处理装置
CN108328756A (zh) 一种空气导流水处理装置、系统及方法
JP2011152048A (ja) 植物栽培装置
CN104745472A (zh) 一种植物组织培养罐
CN204529843U (zh) 发酵罐
CN210340460U (zh) 一种气压控制装置
CN209039467U (zh) 一种酒糟水解酸化装置
CN209669179U (zh) 一种机械式控制发酵过程中丝状真菌菌球大小的设备
CN201183827Y (zh) 水电解制氢系统的补水装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20190709