CN110004037A - 一种改进型发酵罐 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种改进型发酵罐，其可增加气液的接触界面，使物料进行充分且有效的接触，提高气液间的传质速率，从而提高发酵效果及产品质量，其包括主轴和顺序连接的上封头、筒体和下封头，主轴的一端穿过上封头后，通过传动装置与电机相连，主轴的另一端贯穿所述筒体并通过底轴承固定于下封头的底部，在上封头的顶部设有进料口和排气口，筒体下部的侧壁分别设有进气口和出料口，在进料口下方、筒体的上部，主轴依次套装有消泡器和风叶式搅拌器，在筒体的中部，主轴套装有多棍式搅拌器，在筒体的下部，主轴套装有九叶轮式转子。

Description

一种改进型发酵罐
技术领域
本发明涉及生物发酵技术领域，具体为一种改进型发酵罐。
背景技术
发酵罐是用于进行微生物发酵的装置，广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业；现有的发酵罐在发酵过程中气液两相物料不能充分有效的接触，传质速率较低，特别对于粘厚的物料以及需氧微生物的发酵，效果较差，影响产品的质量。
发明内容
针对现有发酵罐物料气液两相接触不充分、传质速率低、发酵效果差，影响产品质量的缺点，本发明提供了一种改进型发酵罐，其可增加气液的接触界面，使物料进行充分且有效的接触，提高气液间的传质速率，从而提高发酵效果及产品质量。
其技术方案是这样的：一种改进型发酵罐，其包括主轴和顺序连接的上封头、筒体和下封头，所述主轴的一端穿过所述上封头后，通过传动装置与电机相连，所述主轴的另一端贯穿所述筒体并通过底轴承固定于所述下封头的底部，在所述上封头的顶部设有进料口和排气口，所述筒体下部的侧壁分别设有进气口和出料口，其特征在于：在所述进料口下方、所述筒体的上部，所述主轴依次套装有消泡器和风叶式搅拌器，在所述筒体的中部，所述主轴套装有多棍式搅拌器，在所述筒体的下部，所述主轴套装有叶轮式转子。
其进一步特征在于：
所述筒体包括相连通的上圆筒、中圆筒和下圆筒，所述上封头与所述上圆筒通过法兰相连，所述下封头与所述下圆筒相连，所述消泡器和所述风叶式搅拌器位于所述上圆筒内，所述多棍式搅拌器位于所述中圆筒内，所述叶轮式转子位于所述下圆筒内；
所述消泡器包括相互垂直的第一消泡板和第二消泡板，所述第一消泡板的底部设有间隔布置的条形消泡条和角形消泡条，所述第二消泡板位于所述第一消泡板的中部，靠近所述主轴的一端，所述第一消泡板设有导液孔；
所述风叶式搅拌器包括导轮和呈环形均匀布置的风叶；
所述多棍式搅拌器包括第一斜桨叶和第二斜桨叶，所述第一斜桨叶上倾斜连接有第一圆棒，所述第二斜桨叶上垂直连接有第二圆棒，所述第一圆棒至少有两根，所述第二圆棒至少有三根；
所述叶轮式转子为偏心九角形叶轮式转子，且每个叶轮的中部呈空心状；
所述筒体的内侧壁通过固定板安装有挡板、通过角钢安装有冷却排管，所述挡板和所述冷却排管均有三组，且所述挡板与所述冷却排管沿所述圆筒的内侧壁间隔布置，所述冷却排管的出水口和入水口均设于所述上圆筒的外侧壁；
所述传动装置包括与所述主轴相连的大皮带轮以及与所述电机相连的小皮带轮，所述大皮带轮和所述小皮带轮通过皮带相连；
在所述上封头的顶部还设有人孔、取样口、视镜口和压力表接口，所述进料口、所述排气口、所述人孔、所述取样口、所述视镜口和所述压力表接口以主轴为中心呈环形分布；
所述进气口和所述出料口相对布置，所述中圆筒的外侧壁设有支撑，所述下封头外侧设有裙座。
本发明采用上述结构后，在筒体内从上至下依次设置消泡器、风叶式搅拌器、多棍式搅拌器和叶轮式转子，液相物料从上封头处的进料口进入筒体，气相物料从筒体下部的进气口进入筒体，通过消泡器破碎泡沫、风叶式搅拌器打碎气体气泡，可增加气液接触的界面，从而提高气液间的传质速率，使气液两相物料充分混和；通过多棍式搅拌器可使气液两相的混合物料产生轴向流动和径向流动，并增加氧的传递速率，有效提高需氧微生物的发酵效果；通过叶轮式转子高速离心力的作用，气液两相物料被甩向叶轮外缘，可使气相物料在循环的液相物料中分裂成细微的气泡，并在湍流状态下与液相物料混合、翻腾和扩散，进一步使物料进行充分且有效的接触，从而提高发酵效果及产品质量。进一步的，筒体内侧壁的挡板能防止液面中央产生漩涡，促使液体激烈翻动，提高氧的溶解率，进一步提高需氧微生物发酵的效果。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明消泡器的主视图。
图3为本发明消泡器的俯视图。
图4为本发明风叶式搅拌器的结构示意图。
图5为本发明多棍式搅拌器的主视图。
图6为本发明多棍式搅拌器的俯视图。
图7为本发明九叶轮式转子的结构示意图以及局部剖视图。
图8为图1中A-A向结构示意图。
图9为图1中B-B向结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的说明：
如图1~9所示，本发明提供一种改进型发酵罐，其包括主轴5和顺序连接的上封头7、筒体和下封头19，主轴5的一端穿过上封头7后，通过传动装置与电机1相连，主轴5的另一端贯穿筒体并通过底轴承20固定于下封头19的底部，如图9所示，在上封头7的顶部设有进料口6和排气口41，筒体下部的侧壁分别设有进气口17和出料口22，在进料口6下方、筒体的上部，主轴5依次套装有消泡器27和风叶式搅拌器26，在筒体的中部，主轴5套装有多棍式搅拌器25，在筒体的下部，主轴5套装有九叶轮式转子21。
筒体包括相连相通的上圆筒11、中圆筒14和下圆筒16，上封头7与上圆筒11通过法兰8相连，下封头19与下圆筒16相连，消泡器27和风叶式搅拌器26位于上圆筒11内，多棍式搅拌器25位于中圆筒14内，九叶轮式转子21位于下圆筒16内，优选的，如图1所示，多棍式搅拌器25位于中圆筒14的中部，九叶轮式转子21位于下圆筒16的中部，可进一步使气液两相物料充分有效的接触，提高发酵的效果以及产品的质量。
如图2和图3所示，消泡器27包括相互垂直的第一消泡板30和第二消泡板29，第一消泡板30的底部设有间隔布置的条形消泡条31和角形消泡条32，第二消泡板29位于第一消泡板30的中部，靠近主轴5的一端，第一消泡板30设有导液孔33；如图4所示，风叶式搅拌器26包括导轮35和呈环形均匀布置的风叶34；消泡器易破碎泡沫，使泡沫中所含有的代谢气体及时排出，风叶式搅拌器打碎气体气泡，可增加气液接触的界面，从而提高气液间的传质速率，使气液两相物料充分混和，保证产品的质量。
如图5和图6所示，多棍式搅拌器25包括第一斜桨叶37和第二斜桨叶39，第一斜桨叶37上倾斜连接有第一圆棒36，第二斜桨叶39上垂直连接有第二圆棒38，第一圆棒36至少有两根，第二圆棒38至少有三根，多棍式搅拌器可使气液两相的混合物料产生轴向流动和径向流动，并增加氧的传递速率，有效提高需氧微生物的发酵效果。
如图7所示，九叶轮式转子21为偏心九角形叶轮式转子，且每个叶轮40的中部呈空心状，通过九叶轮式转子高速离心力的作用，气液两相物料被甩向叶轮外缘，可使气相物料在循环的液相物料中分裂成细微的气泡，并在湍流状态下与液相物料混合、翻腾和扩散，进一步使物料进行充分且有效的接触，从而提高发酵效果及产品质量。
如图1和图8所示，筒体的内侧壁通过固定板23安装有挡板24、通过角钢15安装有冷却排管12，挡板24和冷却排管12均有三组，且挡板24与冷却排管12沿圆筒的内侧壁间隔布置，冷却排管12的出水口10和入水口9均设于上圆筒的外侧壁，筒体内侧壁的挡板能防止液面中央产生漩涡，促使液体激烈翻动，提高氧的溶解率，进一步提高需氧微生物发酵的效果，优选的，如图1所示，挡板24的长度为自消泡器27起到九叶轮式转子21为止，可进一步防止气液两相物料的反应区产生旋涡，促进物料充分接触，提高产品质量。
如图1所示，传动装置包括与主轴5相连的大皮带轮4以及与电机1相连的小皮带轮2，大皮带轮4和小皮带轮2通过皮带3相连，电机1带动小皮带轮2转动，小皮带轮2通过皮带3带动大皮带轮4，进而驱动主轴5旋转，从而带动消泡器27、风叶式搅拌器26、多棍式搅拌器25和九叶轮式转子21工作。
如图1和图9所示，在上封头7的顶部还设有人孔28、取样口42、视镜口43和压力表接口48，进料口6、排气口41、人孔28、取样口42、视镜口43和压力表接口44以主轴5为中心呈环形分布。
如图1所示，进气口17和出料口22相对布置；中圆筒14的外侧壁设有支撑13，下封头19外侧设有裙座18，下圆筒和下封头由裙座18基础支撑。
本发明的工作原理是：液相物料由上封头7处的进料口6进入筒体，气相物料从筒体下部的进气口17进入筒体，主轴5通过大皮带轮4、皮带3、小皮带轮2和电机1带动旋转，从而带动消泡器27、风叶式搅拌器26、多棍式搅拌器25和九叶轮式转子21旋转，通过消泡器破碎泡沫、风叶式搅拌器打碎气体气泡，增加气液两相物料接触的界面，通过多棍式搅拌器使气液两相的混合物料产生轴向流动和径向流动，通过挡板防止反应液面产生旋涡，抑制切向流，通过九叶轮式转子高速离心力作用，气液两相物料被甩向叶轮外缘，使气相物料在循环的液相物料中分裂成细微的气泡，并在湍流状态下与液相物料混合、翻腾和扩散，从而提高气液间的传质速率，使气液两相物料充分混和，提高发酵效果以及产品质量，并能有效提高需氧微生物或粘厚液相物料的发酵效果。

Claims (10)

1.一种改进型发酵罐，其包括主轴和顺序连接的上封头、筒体和下封头，所述主轴的一端穿过所述上封头后，通过传动装置与电机相连，所述主轴的另一端贯穿所述筒体并通过底轴承固定于所述下封头的底部，在所述上封头的顶部设有进料口和排气口，所述筒体下部的侧壁分别设有进气口和出料口，其特征在于：在所述进料口下方、所述筒体的上部，所述主轴依次套装有消泡器和风叶式搅拌器，在所述筒体的中部，所述主轴套装有多棍式搅拌器，在所述筒体的下部，所述主轴套装有叶轮式转子。
2.根据权利要求1所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：所述筒体包括相连相通的上圆筒、中圆筒和下圆筒，所述上封头与所述上圆筒通过法兰相连，所述下封头与所述下圆筒相连，所述消泡器和所述风叶式搅拌器位于所述上圆筒内，所述多棍式搅拌器位于所述中圆筒内，所述九叶轮式转子位于所述下圆筒内。
3.根据权利要求1所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：所述消泡器包括相互垂直的第一消泡板和第二消泡板，所述第一消泡板的底部设有间隔布置的条形消泡条和角形消泡条，所述第二消泡板位于所述第一消泡板的中部，靠近所述主轴的一端，所述第一消泡板设有导液孔。
4.根据权利要求1所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：所述风叶式搅拌器包括导轮和呈环形均匀布置的风叶。
5.根据权利要求1所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：所述多棍式搅拌器包括第一斜桨叶和第二斜桨叶，所述第一斜桨叶上倾斜连接有第一圆棒，所述第二斜桨叶上垂直连接有第二圆棒，所述第一圆棒至少有两根，所述第二圆棒至少有三根。
6.根据权利要求1所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：所述九叶轮式转子为偏心九角形叶轮式转子，且每个叶轮的中部呈空心状。
7.根据权利要求2所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：所述筒体的内侧壁通过固定板安装有挡板、通过角钢安装有冷却排管，所述挡板和所述冷却排管均有三组，且所述挡板与所述冷却排管沿所述圆筒的内侧壁间隔布置，所述冷却排管的出水口和入水口均设于所述上圆筒的外侧壁。
8.根据权利要求1所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：所述传动装置包括与所述主轴相连的大皮带轮以及与所述电机相连的小皮带轮，所述大皮带轮和所述小皮带轮通过皮带相连。
9.根据权利要求1所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：在所述上封头的顶部还设有人孔、取样口、视镜口和压力表接口，所述进料口、所述排气口、所述人孔、所述取样口、所述视镜口和所述压力表接口以主轴为中心呈环形分布。
10.根据权利要求2所述的一种改进型发酵罐，其特征在于：所述进气口和所述出料口相对布置，所述中圆筒的外侧壁设有支撑，所述下封头外侧设有裙座。
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