CN111518675A - 搅拌装置和乳酸发酵罐 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种包含不溶性基质的生化培养体系中的搅拌装置，具体地涉及一种搅拌装置和乳酸发酵罐。一种用于乳酸发酵罐的搅拌装置，包括搅拌桨本体和设置从所述搅拌桨本体垂下的刷式条带，以使所述刷式条带随着所述搅拌桨本体转动而与所述乳酸发酵罐底部相接触，从而通过所述刷式条带扫动和搅拌所述乳酸发酵罐的沉淀。本发明所述的搅拌装置利用刷式条带能扫刷乳酸发酵罐底部的沉淀物，可提升不溶性固体基质在低转速搅拌状态下的混合效果。借助于该带有刷式条带的搅拌装置，在保证打碎气泡的前提下，将沉积在底部的不溶性钙盐打散，控制乳酸发酵罐内部较为稳定的pH水平，增强整体的混合传质效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种包含不溶性基质的生化培养体系中的搅拌装置，具体地涉及一种搅拌装置和乳酸发酵罐。
背景技术
全球禁塑背景下，生物可降解性生物基材料越来越受到各国政府的重视。其中的聚乳酸(PLA)的全球消费量逐年增加，乳酸聚乳酸行业开始井喷式发展。聚乳酸是以乳酸为主要原料聚合得到的聚合物。乳酸生产方式主要是微生物发酵法，其中以乳酸细菌为菌种的同型发酵理论糖酸转化率为100％，发酵过程属于兼性厌氧或者微耗氧状态，过程搅拌和通气水平较为温和。
在微生物发酵法大规模工业生产乳酸时，发酵过程是乳酸生产过程的关键，廉价的原料成本和高的糖酸转化率是发酵过程控制的核心。目前乳酸细菌发酵企业多以碳酸钙为中和剂，发酵过程控制较为稳定的pH水平，中和剂碳酸钙的不可溶性和中和产物乳酸钙的微溶特性，让发酵体系呈现为固液混合的非均一体系，尤其是低通气、弱搅拌条件要求下，不溶物会沉淀于乳酸反应器底部，导致培养液的传质混合效果下降，中和能力不均匀。
现有的搅拌桨多为斜叶搅拌与平叶搅拌的组合或者是平叶搅拌桨，平叶搅拌桨可有效打碎气泡促进氧气的传递，径向混合明显，但轴向混合不充分；而斜叶搅拌与平叶搅拌的组合，可均衡轴向和径向混合，但对于不溶性基质的搅动作用较弱。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的现有搅拌桨无法搅拌沉淀的问题。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种用于乳酸发酵罐的搅拌装置，包括搅拌桨本体和设置从所述搅拌桨本体垂下的刷式条带，以使所述刷式条带随着所述搅拌桨本体转动而与所述乳酸发酵罐底部相接触，从而通过所述刷式条带扫动和搅拌所述乳酸发酵罐底部的沉淀。
优选的，所述搅拌桨本体包括轴部和设置在所述轴部的周向外侧的桨叶。
优选的，所述桨叶设置为平板状，所述轴部的轴线与所述桨叶的板面平行。
优选的，所述搅拌桨本体包括圆环形支架，所述圆环形支架固定在所述桨叶的上端外侧，所述圆环形支架的中轴线与所述轴部的轴线重合。
优选的，所述刷式条带均匀间隔设置在所述圆环形支架的圆周边缘。
优选的，所述桨叶有均匀设置在所述轴部周向侧面的3-8片。
优选的，相邻所述桨叶之间的所述圆环形支架圆周边缘设置有1-8根所述刷式条带4。
优选的，所述刷式条带为聚合塑料刷式条带。
本发明第二方面提供一种乳酸发酵罐，包括上述任意一种所述的搅拌装置。
优选的，所述乳酸发酵罐包括反应罐，所述搅拌装置设置在所述反应罐的下部，所述反应罐的底部设置有环式气体分布器，所述搅拌桨本体的外径大于所述环式气体分布器的外径。
本发明所述的搅拌装置利用刷式条带能扫刷乳酸发酵罐底部的沉淀物，可提升不溶性固体基质在低转速搅拌状态下的混合效果。在乳酸发酵过程中，碳酸钙和乳酸钙沉淀会沉积在发酵罐底部，造成整个反应体系的混合效果下降，对中和能力产生负面影响，借助于该带有刷式条带的搅拌装置，在保证打碎气泡的前提下，将沉积在底部的不溶性钙盐打散，控制乳酸发酵罐内部较为稳定的pH水平，增强整体的混合传质效果。
附图说明
图1是本发明一种实施方式所述搅拌装置的结构示意图。
附图标记说明
1-圆环形支架，2-桨叶，3-轴部，4-刷式条带。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
本发明一方面提供一种用于乳酸发酵罐的搅拌装置，包括搅拌桨本体和设置从所述搅拌桨本体垂下的刷式条带4，以使所述刷式条带4随着所述搅拌桨本体转动而与所述乳酸发酵罐底部相接触，从而通过所述刷式条带4扫动和搅拌所述乳酸发酵罐底部的沉淀。
本发明所述的搅拌装置利用刷式条带能扫刷乳酸发酵罐底部的沉淀物，可提升不溶性固体基质在低转速搅拌状态下的混合效果。在乳酸发酵过程中，碳酸钙和乳酸钙沉淀会沉积在发酵罐底部，造成整个反应体系的混合效果下降，对中和能力产生负面影响，借助于该带有刷式条带的搅拌装置，在保证打碎气泡的前提下，将沉积在底部的不溶性钙盐打散，控制乳酸发酵罐内部较为稳定的pH水平，增强整体的混合传质效果。
优选的，所述搅拌桨本体包括轴部3和设置在所述轴部3的周向外侧的桨叶2。现有的搅拌桨多为斜叶搅拌与平叶搅拌的组合或者是平叶搅拌桨，平叶搅拌桨可有效打碎气泡促进氧气的传递，径向混合明显，但轴向混合不充分；而斜叶搅拌与平叶搅拌的组合，可均衡轴向和径向混合，但对于不溶性基质的搅动作用较弱。本发明所述的搅拌桨将原有的圆盘改设为较薄的用于连接转动轴的套筒状，在慢速搅拌状态下，所述桨叶2与乳酸发酵罐内部的混合溶液的接触面积较大，可以有效地打散气泡，避免乳酸发酵罐中心部位搅拌不均的情况，提高乳酸发酵罐的反应效率。
优选的，所述桨叶2设置为平板状，所述轴部3的轴线与所述桨叶2的板面平行。现有的搅拌桨多为斜叶搅拌与平叶搅拌的组合或者是平叶搅拌桨，平叶搅拌桨可有效打碎气泡促进氧气的传递，径向混合明显，但轴向混合不充分；而斜叶搅拌与平叶搅拌的组合，可均衡轴向和径向混合，但对于不溶性基质的搅动作用较弱。本发明所述的桨叶2为竖直桨叶，与斜叶桨组合后，在转动速度较慢的状态下，可以有效打碎气泡且使轴向和径向范围内的混合液混合。
优选的，所述搅拌桨本体包括圆环形支架1，所述圆环形支架1固定在多个所述桨叶2的上端外侧，所述圆环形支架1的中轴线与所述轴部3的轴线重合。圆环形支架1和所述桨叶2相连，进一步增强了搅拌装置的稳定性。
优选的，所述刷式条带4均匀间隔设置在所述圆环形支架1圆周边缘。竖直设置的桨叶2叶片之间能安装所述刷式条带4位置有限，直接固定于叶片下方，不利于气泡打碎，而圆环形支架1使得刷式条带可均匀间隔设置，使得刷式条带4清扫乳酸发酵罐底部更加均匀的同时，也更加均匀的搅拌乳酸发酵罐内的混合液。另外刷式条带4的安装方式包括：刷式条带4可以系在所述圆环形支架1上；刷式条带4的上端可以贴附在所述圆环形支架1侧面；所述刷式条带4上端可以贴附在所述圆环形支架1底部。
优选的，所述桨叶2有均匀设置在所述轴部3周向侧面的3-8片。均匀设置的多个所述桨叶2能较高效的搅拌乳酸发酵罐内的混合液。
优选的，相邻所述桨叶2之间的所述圆环形支架1上设置有1-8根所述刷式条带4。均匀设置在所述圆环形支架1上的多个所述刷式条带4提高了乳酸发酵罐内的混合液的搅拌效率。
优选的，所述刷式条带4为聚合塑料刷式条带。耐高温耐酸碱的聚合塑料刷式条带有足够韧性，在静止或搅拌状态下，可类似于毛刷一样接触乳酸发酵罐底部，以此提高乳酸发酵罐内混合液中固体小颗粒的混合程度。
本发明第二方面提供一种乳酸发酵罐，包括上述任意一种所述的搅拌装置。本发明所述的搅拌装置利用刷式条带能扫刷乳酸发酵罐底部的沉淀物，可提升不溶性固体基质在低转速搅拌状态下的混合效果。在乳酸发酵过程中，碳酸钙和乳酸钙沉淀会沉积在发酵罐底部，造成整个反应体系的混合效果下降，对中和能力产生负面影响，借助于该带有刷式条带的搅拌装置，在保证打碎气泡的前提下，将沉积在底部的不溶性钙盐打散，控制乳酸发酵罐内部较为稳定的pH水平，增强整体的混合传质效果。
优选的，所述乳酸发酵罐包括反应罐，所述搅拌装置设置在所述反应罐的下部，所述反应罐的底部还设置有环式气体分布器，所述搅拌桨本体的外径大于所述环式气体分布器的外径。在乳酸发酵罐中混合液的反应初期，会有空气由所述环式气体分布器通入所述乳酸发酵罐内混合液中，通入的气泡因浮力一般竖直上升，搅拌桨本体的外径大于所述环式气体分布器的外径使得通入的气泡在所述搅拌桨本体的搅拌范围内，以提高气泡的打散效率，从而提高乳酸发酵罐内混合液接触空气的面积，进一步提高乳酸发酵罐的反应效率。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型。包括各个具体技术特征以任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。但这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种用于乳酸发酵罐的搅拌装置，其特征在于，包括搅拌桨本体和设置从所述搅拌桨本体垂下的刷式条带(4)，以使所述刷式条带(4)随着所述搅拌桨本体转动而与所述乳酸发酵罐底部相接触，从而通过所述刷式条带(4)扫动和搅拌所述乳酸发酵罐底部的沉淀。
2.根据权利要求1所述的搅拌装置，其特征在于，所述搅拌桨本体包括轴部(3)和设置在所述轴部(3)的周向外侧的桨叶(2)。
3.根据权利要求2所述的搅拌装置，其特征在于，所述桨叶(2)设置为平板状，所述轴部(3)的轴线与所述桨叶(2)的板面平行。
4.根据权利要求3所述的搅拌装置，其特征在于，所述搅拌桨本体包括圆环形支架(1)，所述圆环形支架(1)固定在所述桨叶(2)的上端外侧，所述圆环形支架(1)的中轴线与所述轴部(3)的轴线重合。
5.根据权利要求4所述的搅拌装置，其特征在于，所述刷式条带(4)均匀间隔设置在所述圆环形支架(1)圆周边缘。
6.根据权利要求5所述的搅拌装置，其特征在于，所述桨叶(2)有均匀设置在所述轴部(3)周向侧面的3-8片。
7.根据权利要求6所述的搅拌装置，其特征在于，相邻所述桨叶(2)之间的所述圆环形支架(1)上设置有1-8根所述刷式条带(4)。
8.根据权利要求7所述的搅拌装置，其特征在于，所述刷式条带(4)为聚合塑料刷式条带。
9.一种乳酸发酵罐，其特征在于，包括权利要求1-9的任意一项所述的搅拌装置。
10.根据权利要求9所述的乳酸发酵罐，其特征在于，包括发酵罐，所述搅拌装置设置在所述发酵罐的下部，所述发酵罐的底部设置有环式气体分布器，所述搅拌桨本体的外径大于所述环式气体分布器的外径。
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| CN207828143U (zh) * | 2017-12-18 | 2018-09-07 | 云南纳若夏生物工程有限责任公司 | 一种微生物菌肥发酵罐 |
| CN108607490A (zh) * | 2018-05-24 | 2018-10-02 | 湖南国盛石墨科技有限公司 | 一种便于清洗的石墨反应釜 |
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