CN110354541B - 一种消泡装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于发酵罐等设备内的消泡装置，其具有在搅拌轴上设置的两扇箱式桨叶，两扇箱式桨叶成V形设置，其夹角在140‑120度之间，在所述箱式桨叶的端部，可拆卸链接一节或多节鞭杆。当桨叶不旋转时，所述鞭杆自然垂落，当桨叶旋转时，所述鞭杆随桨叶旋转上升。本发明的消泡装置，在原有发酵罐结构、原位置、原有电机动力的基础上，无需作出发酵罐体的结构改变，无需借助更多电力，实现了消泡半径增长，消泡厚度增加，节省了约20％的消泡剂使用量。本发明的消泡装置重量轻、强度高、阻力小、可根据生产实际情况更换消泡装置的具体结构、可拆卸可更换、易于杀菌消毒、因活动链接方式多，焊点少，减少设备染菌率，减少物料污染。

Description

一种消泡装置

技术领域

本发明属于化工工程装置领域，具体涉及一种消泡装置。

背景技术

在生物发酵过程中，例如发酵法生产氨基酸的过程中，木薯发酵成酒精的过程中，都会产生大量泡沬，泡沬的控制是发酵工艺中的关键环节。泡沬是大量气体在液体中的分散体系，其分散相是气体，连续相是发酵液，发酵液泡沬的产生会对工艺生产造成巨大的危害，如:泡沫会影响发酵工艺的正常进行，在排气过程中，泡沫会夹杂发酵物被抽走，因此会降低发酵质量，造成发酵物料的浪费，且因含物料量高的尾气排放，造成环境污染。

通常在工业生产中，同时采用化学消泡法即加入消泡剂的方式和机械消泡法来解决上述问题，然而消泡剂价格昂贵，且影响产品收益率，增加产品的提取步骤，造成环境污染，因此消泡剂的加入量应当越少越好。对于机械消泡法，目前市场上主要使用两类消泡器，搅拌桨式和圆盘耙式，将其安装在发酵罐的搅拌轴上部，消泡器随搅拌轴一起转动，利用桨叶或者多排耙齿，将碰撞到的泡沫剪切打碎。但是市面上已有的搅拌式和耙式消泡器除泡效率较差，尤其是在泡沫量大时，所起的作用非常有限，因此还得依赖于消泡剂。目前，大部分厂家在有氧发酵工艺中，生产每吨产品(谷氨酸.赖氨酸.柠檬酸.苏氨酸等)需耗3-6公斤化学消泡剂，可见用量巨大。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种消泡装置，利用本发明的消泡装置，在不增加电力能耗的情况下，大大减少了化学消泡剂的用量，降低消泡剂成本约20％。本发明的消泡装置结构简单，杀菌消毒、维护、安装方便，且由于本发明消泡装置的使用，能够提高产酸率，提升下道工序收益率，降低排放污染。

本发明采用如下技术方案实现：

一种消泡装置，其具有在搅拌轴上设置的两扇箱式桨叶，两扇箱式桨叶成V形设置，其夹角在180度与90度之间，例如140-120度、140-130度之间，在所述箱式桨叶的端部，可拆卸链接一节或多节鞭杆。

根据本发明，所述箱式桨叶是呈六面体的边框式结构，所述横截面从与搅拌轴连接处至端部逐渐变窄。

根据本发明，在所述箱式桨叶的边框式结构内设置可拆卸的消泡网格框，所述网格框在前后立面上具有网格。

根据本发明，所述消泡网格框的设置方式如下所述：以箱式桨叶的横截面的水平对称轴为前后基准，一前一后间隔设置多段所述网格框。所述网格框是指在相对的立面上均具有网格的立体结构。

根据本发明，所述鞭杆与箱式桨叶通过活扣或活结可拆卸连接，且所述鞭杆设置在箱式桨叶的端部的上顶部。

根据本发明，所述的可拆卸链接，是指二者非刚性、可拆卸链接，当桨叶不旋转时，所述鞭杆自然垂落，当桨叶旋转时，所述鞭杆随桨叶在离心力的作用下旋转上升。

根据本发明，所述鞭杆的具体结构包括：直杆和直杆两端用于链接的圆形扣环，在其直杆上设置多个间隔的穿孔，将弹簧通过穿孔环绕在所述直杆上。所述鞭杆通过所述圆形扣环与箱式桨叶链接，所述多节鞭杆通过另一端的圆形扣环相互扣接。

根据本发明，在所述箱式桨叶的端部的上部和搅拌轴之间设置拉筋。

根据本发明，所述两扇桨叶分别与搅拌轴之间的两条拉筋呈直线设置。

根据本发明，所述桨叶通过抱箍与搅拌轴固定安装。

发明详述

目前市面上使用的桨叶式消泡器，具有四扇桨叶，但其基本在处于水平面的位置处转动。而常用的耙式消泡器是圆盘8浆靶，即8浆固定在一个圆盘上，在该桨叶上间隔设置一定长度的耙齿，利用其耙齿碰碎泡沫。

通常，将所述消泡器设置在发酵罐的搅拌轴的上部，在搅拌轴的下部设置搅拌叶，受重量、转动平衡以及电机功率、额定电流等原因所限，所述消泡器的桨叶或者浆耙的旋转半径不能过长，其与搅拌轴下方设置的搅拌叶的旋转半径基本相当，通常其旋转圆周面积只能占到发酵罐横截面的约1/7，而且所述桨叶式或耙式结构其旋转基本保持在同一水平面上，其旋转时接触到的泡沫面积很小，其旋转仅限于在同一水平面上，因此其消泡功能、消泡效率非常有限，尤其是当泡沫量大时，更难以及时消泡，需要借助大量的消泡剂。

根据以上情况，本领域技术人员容易想到增加桨叶或浆靶的旋转半径以增大消泡面积，但是在发酵罐的搅拌轴转动时，上部的消泡装置过重，因增加半径，则需要更大功率的电机带动，能耗和成本增加，否则电机很易烧毁。

而本发明，经过反复构思和实践研究，在原有发酵罐结构、原位区间、原有电机动力的基础上，无需作出发酵罐体的结构改变，无需借助更多动力，实现了消泡半径加长、旋转圆周面积可占到发酵罐横截面的2/7～3/7，同时消泡面不再局限于水平面上，因此节省了约20％的消泡剂使用量。本发明的消泡装置重量轻、强度高、阻力小、可根据生产实际情况更换消泡装置的具体结构、可拆卸可更换、易于杀菌消毒、因活动链接方式多，焊点少，减少设备染菌率，减少物料污染。

以下是对本发明技术方案的详细描述：

本发明的消泡装置，设置在原有发酵罐的搅拌轴上部，即出厂原带消泡器的位置处。沿所述搅拌轴上设置两扇箱式桨叶。与原有水平设置的桨叶相比，本发明的箱式桨叶成立式结构，改变了部分桨叶的受力方向，并且不再限于在水平面的方向上消泡。

进一步的，本发明的箱式桨叶是六面体框架式结构，降低其自重。且为了不增加额外电力支出，可将该箱式桨叶的长度，即旋转半径比现有的耙式或桨叶式缩短约三分之一。

在本发明的一个实施方式中，如现有自带的消泡器的桨叶旋转半径约为1.5m，那本发明的箱式桨叶的旋转半径约为1.1m。

本发明的箱式桨叶，其外观形状并无具体限制，例如其可以是长方体箱框式结构，或者是曲面的长方体箱框式结构。考虑到受力均衡、稳定性、能耗等方面，将所述箱式桨叶设置为横截面从与搅拌轴连接处至另一端逐渐变窄的六面体箱框式结构更为有利。

对于所述箱式桨叶内的具体的消泡结构，则可根据实际情况多变组合。其可以在箱体内以任意方式设置可拆卸的消泡网格。例如在箱体的一个或两个立面分别设置可拆卸的网格；所述消泡网格可根据泡沫本身的化学组成，性质，形状，量大小特点，更换不同形状和疏密的网格。例如所述网格可以是方格形、交叉形、横或竖式波浪形等等本领域公知的形状。

在本发明的一个实施方式中，所述可拆卸消泡网格的设置方式如下所述：以箱式桨叶的横截面的水平对称轴为前后基准，一前一后间隔设置多段消泡网格框。例如一扇箱式桨叶可设置3-5段所述网格框，从桨叶端部开始，以桨叶横截面的水平对称轴为前后基准，所述3-5段网格框一前一后，依次间隔设置在箱式桨叶的边框内。此种设置方式，大大降低了旋转时，桨叶立面受到的阻力，降低了电机旋转推动力能耗。

本发明的两扇箱式桨叶呈一定角度设置，其夹角在180度-90度之间，较好的是140-120度之间，例如140-130度。所述桨叶呈V形角度设置，可大大降低旋转阻力，降低桨叶所需的推动力，降低了电力能耗，而因角度设置损失的旋转半径，完全可由其后连接的鞭杆大大增加。

在本发明的每一扇箱式桨叶与可旋转的搅拌轴之间，设置一根加强拉筋。在本发明的一个实施方式中，所述两根加强拉筋呈一条直线设置。

本发明中，通过加强筋的设置，一来增强了桨叶的受力稳定性，降低了桨叶与搅拌轴连接部位的受重，同时所述加强筋也跟着搅拌轴的旋转而转动，可对其旋转面上的泡沫起到二次消泡的作用。

本发明中，所述箱式桨叶的一端设置抱箍，用于将桨叶固定在搅拌轴上，另一端与鞭杆可拆卸连接。

所述箱式桨叶与鞭杆以非刚性、可拆卸连接。当桨叶不动时，所述鞭杆自然垂落，在箱式桨叶受搅拌轴带动旋转时，所述鞭杆由自然下垂状态逐步上升旋转起来。二者的连接处可设置在箱式桨叶端部的任何位置处。

在本发明的一个实施方式中，所述箱式桨叶与鞭杆的连接点设置在箱式桨叶端部的上顶点处。设置在此位置处，即可保证箱式桨叶与鞭杆在旋转时基本处于同一水平面上，且使得鞭杆在旋转时，上升幅度最大，在鞭杆从自然垂落至旋转稳定的过程中，鞭杆扫过的泡沫面积最大，且旋转不再局限于同一水平面。同时提升鞭杆高度，在泡沫含水量少的区域旋转，消泡效果好，阻力小，由此可延长鞭杆长度，增加消泡面积。

原有的消泡装置，完全利用的是电机旋转驱动力和搅拌轴和桨叶连接处的旋转力带动消泡器旋转。而本发明中，所述箱式桨叶与鞭杆非刚性链接，那么鞭杆在旋转时仅需桨叶的牵引力和离心力，因此在进一步缩短原有桨叶旋转半径的基础上，增加多节鞭杆，因鞭杆受力方式的改变和鞭杆质量相较箱式桨叶大大减轻，因此无需增加电机驱动功率。

本发明中，所述鞭杆的外观形状，本领域技术人员基于其功能目的，即可自行设计。例如，其就是一根简单的细长鞭杆，或者是一根在其表面各方向上带有短钉的细长鞭杆。

在本发明的一个实施方式中，所述鞭杆的具体结构为：两端具有圆形环扣的直杆，在其直杆上间隔设置多个穿孔，将弹簧通过穿孔环绕在所述直鞭杆上。所述鞭杆通过所述圆形环扣与桨叶链接，所述多节鞭杆通过圆形环扣链接。

上述实施方式的鞭杆，可根据具体需求，设置多节可拆卸连接。其环绕的弹簧设置扩大了鞭杆与泡沫的接触面，增强了消泡效果，而且采用环绕而非焊点连接的方式，减少了发酵罐内物料染菌率的发生。

附图说明：

图1：本发明的消泡装置与现有技术已有的耙式消泡器的对比示意图；

图2：本发明的箱式桨叶的一个具体实施方式的俯视图；

图3：本发明的鞭杆的一个具体实施方式的主视图；

附图标记：1原消泡耙、2本发明的消泡装置、3搅拌轴、4抱箍、5箱式双桨、6活动网格、7鞭杆、8拉筋、9网格框、10鞭杆的直杆、11圆形环扣、12穿孔、13弹簧

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。但本领域技术人员了解，本发明的保护范围不仅限于以下实施例。根据本发明公开的内容，本领域技术人员将认识到在不脱离本发明技术方案所给出的技术特征和范围的情况下，对以上所述实施例做出许多变化和修改都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，一种消泡装置2，设置在发酵罐搅拌轴3的上部，所述发酵罐容量480立方米，高18米，搅拌轴高17米，罐径7.9米，从搅拌轴下方起，间隔4米设置两个搅拌叶，随后再间隔4.3-4.9米设置所述消泡装置。

消泡装置具有两扇箱式桨叶5，其通过抱箍4固定在搅拌轴上，两扇箱式桨叶呈130度角V形设置。所述箱式桨叶是长方体形的边框式结构，如附图1所示，从主视图看，桨叶立面的长约1.1米(旋转半径1.1米)，宽0.2米。如图2所示，从俯视图看，所述箱式桨叶的横截面从抱箍处至端部逐渐变窄，与抱箍连接处约0.3米，其端部最窄处约0.2米。该横截面从抱箍至端部的对称轴将该横截面分为前后两部分，从端部起，依次一前一后可拆卸设置3段网格框9。所述网格框长约0.3-0.4米、宽约上述横截面最窄处的一半，所述网格框在两个立面具有网格。

在所述箱式桨叶端部的上顶点可拆卸连接2段鞭杆7，鞭杆每一段长0.6米。所述鞭杆的结构如图3所示：直鞭杆10两端具有圆形环扣，不包括圆形环扣11，所述直鞭杆长约0.525米。在其鞭杆设置穿孔12，将弹簧13通过穿孔环绕在所述直鞭杆上。所述鞭杆通过所述圆形环扣与桨叶链接，所述多节鞭杆通过圆形环扣链接。鞭杆的总宽度(自直鞭杆的上边至弹簧底部)约0.06米。

在每一箱式桨叶的端部上顶点与搅拌轴之间，设置拉筋8，且两根拉筋呈直线。

所述消泡装置由304或316不锈钢亚光(镜面)制成。

在电机开启时，搅拌轴由0-110转/分钟逐步增大的转速转动，所述鞭杆逐步在升高的同时加快旋转，并最终与箱式桨叶同转速，以高速抽打泡沫并消泡。

原耙式消泡器桨叶旋转半径为1.5米。

本发明上述箱式桨叶旋转半径缩短为1.1米，即缩短了0.4米。

实施例2

在实施例1的发酵罐中装入生产赖氨酸的赖氨酸发酵液，从发酵罐底部通风，开始有氧发酵。10小时后最高泡沫量约在240立方。通过变频将转速逐渐提高到转速110转/分钟开动电机，所述箱式桨叶转动，约50转/分钟鞭杆可展开旋转，所述鞭杆以同样转速旋转。与此同时，通过罐顶安装的消泡电极，检测泡沫高度，根据泡沫量分时分段注入消泡剂(消泡剂型号：陶氏103)。泡沫上升到顶部消泡电极处，电极发出信号，开始分段注入消泡剂，泡沫下去停止注入，往复动作。一罐发酵液生产运行48小时结束，计算得出消泡剂的使用量约为357kg,按本次赖氨酸理论产酸量130吨算，消泡剂使用量约2.75kg/吨。

而采用带上述1.5米旋转半径的市售耙式消泡器(河北天工化工机械制造有限公司生产，发酵罐480立方米)发酵罐，生产赖氨酸时，消泡剂使用量约为432kg,按本次赖氨酸理论产酸量130吨算，消泡剂使用量约3.32kg/吨。

可见本发明的消泡装置的使用可节省消泡剂0.57kg/吨。消泡剂的价格为13元/kg,因此可节省消泡剂约7.45元/吨。以理论产酸量年产130万吨算，可节省费用968.5万元。而以上述市售耙式消泡器实施，以理论产酸量年产130万吨算，年度消泡剂总费用约5610.8万元，因此总费用降低了17.3％。

Claims (7)

1.一种消泡装置，其具有在搅拌轴上设置的两扇箱式桨叶，两扇箱式桨叶成V形设置，其夹角在140度与120度之间，在所述箱式桨叶的端部，可拆卸链接一节或多节鞭杆；所述可拆卸链接，是指箱式桨叶与鞭杆非刚性、可拆卸链接，当桨叶不旋转时，所述鞭杆自然垂落，当桨叶旋转时，所述鞭杆随桨叶旋转上升；

所述箱式桨叶是呈六面体的边框式结构，箱式桨叶的横截面从与搅拌轴连接处至端部逐渐变窄；

所述鞭杆的具体结构为：两端具有圆形环扣的直杆，在其直杆上设置多个间隔的穿孔，将弹簧通过穿孔环绕在所述直杆上，所述鞭杆通过所述圆形环扣与箱式桨叶链接，所述多节鞭杆通过圆形环扣相互扣接。

2.根据权利要求1所述的消泡装置，在所述箱式桨叶的边框式结构内设置可拆卸的消泡网格框，所述网格框在前后立面上具有网格。

3.根据权利要求2所述的消泡装置，所述消泡网格框的设置方式如下所述：以箱式桨叶的横截面的水平对称轴为前后基准，一前一后间隔设置多段所述网格框。

4.根据权利要求1所述的消泡装置，所述鞭杆与箱式桨叶通过活扣或活结可拆卸连接，且所述鞭杆设置在箱式桨叶的端部的上顶部。

5.根据权利要求1所述的消泡装置，在所述箱式桨叶的端部的上部和搅拌轴之间设置拉筋。

6.根据权利要求5所述的消泡装置，所述两扇箱式桨叶分别与搅拌轴之间的两条拉筋呈直线设置。

7.根据权利要求1所述的消泡装置，所述桨叶通过抱箍与搅拌轴固定安装。