CN113621502A - 一种自吸式发酵罐 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种自吸式发酵罐,包括罐体、搅拌装置、消泡装置、冲洗装置与以及罐体上的换热装置和传感装置,搅拌装置包含导轮与搅拌桨,导轮由安装在罐体的顶部第一电机带动,搅拌桨被包裹于导轮的中心、且由位于罐体下部的第二电机驱动,消泡装置的齿面与液面相接触,冲洗装置位于罐体内壁上、稍低于搅拌装置,传感装置与换热管一同套在罐体上,传感装置在换热装置外表面。本发明便于发酵微生物与发酵底物的充分混合,提高溶氧效果,使发酵速率加快,且易于清理底部发酵残留。
Description
技术领域
本发明涉及。本发明涉及一种发酵罐,主要是一种应用于好氧发酵的自吸式发酵罐。
背景技术
随着发酵工业的领域与生产规模不断扩大,发酵工业科学技术的不断发展,出现了不少新型式的发酵罐,自吸式发酵罐就是近年来发展起来的一种新型式发酵罐。自吸式发酵罐不用空气压缩机或鼓风机,依靠罐体内的充气搅拌叶轮或循环泵运转时自行吸进外界的空气向发酵液中进行充气。
自吸式装置的工作原理是:其转子由从罐底向上升入的主轴带动,当转子转动时空气则由导气管吸入。在转子启动前,先用液体将转子浸没,然后启动马达使转子转动,由于转子高速旋转,液体或空气在离心力的作用下,被甩向叶轮外缘,在这个过程中,流体便获得能量。转子的转速愈快,旋转的线速度愈大,则流体的动能也愈大,流体离开转子时,由动能转变为压力能愈大,排出的风量也愈大。当转子空檬内的流体从中心被甩向外缘时,在转子中心处形成负压,转子转速愈大,所造成的负压也愈大,由于转子的空膛用管子与大气相通,因此空气不断地被吸入,甩向叶轮的外缘,通过导向叶轮而使气液均匀分布甩出。由于转子的搅拌作用,气液在叶轮周围形成强烈的混合流(湍流),使刚离开叶轮的空气立即在循环的发酵液中分裂成细微的气泡,并在湍流状态下混合、翻腾,扩散到整个罐中,因此自吸式充气装置在搅拌的同时完成了充气作用。
国内外有很多关于自吸式发酵罐的研究成果,如公告号CN 207405161U公开了一种自吸式发酵罐,因其自吸叶轮直径不到发酵罐直径的1/2,气体只能从旋转的叶轮侧面排气孔排出,气体逸散面积较小,导致与发酵液不能充分混合,公告号CN 212077038U公开了一种自吸式发酵罐,其气体从导轮上的密集排气孔排出,但导轮不能旋转,所以气体与发酵液也不够充分混合。且传统发酵罐发酵时pH经常因为产酸而下降,影响到微生物活性,并且发酵完后其搅拌装置附近的罐壁较难清洗。
发明内容
针对现有技术中存在不足,本发明提供了一种自吸式发酵罐,该自吸式发酵罐通过导轮上的矩形长条以及长条上密排的排气孔提高了气体的逸散面积,且导轮可以缓速旋转,使本就拥有较大逸散面积的气体与发酵液更加充分的混合,提高好气发酵的发酵速率。且该装置便于清洗,在发酵过程中能有效缓解pH下降。
本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。
一种自吸式发酵罐,其特征在于:包括罐体、搅拌装置、消泡器、冲洗装置,以及罐体上的换热器和传感装置,
所述搅拌装置位于罐体的底部,包含导轮与搅拌桨,导轮装在与第一电机相连的第一转轴上,第一电机位于罐盖顶部的第一电机座上;所述第一转轴为中空结构,所述导轮具有向下开口的圆柱状罩壳,罩壳的开口处由端部固定在罩壳侧壁上的多根栅条围拦,所述罩壳侧壁上开设若干矩形开口,部分矩形开口上焊接向外圆周延伸的长条形矩形框,所述矩形框的下端面及两端开口,其顶面上开若干圆孔用于排气;所述搅拌桨位于导轮内部,装在与第二电机相连的第二转轴上;搅拌桨与导轮的旋转方向相反;
消泡器装在第一转轴上、且其齿面与液面相接触;
冲洗装置位于罐体内壁上稍低于搅拌装置的位置;
换热器套在罐体上,传感装置换热器、罐体侧壁延伸进罐体内部,所述传感装置包括pH计、温度传感器以及电解装置,电解装置在通电的情况下在阴极析出H2以缓解pH下降。
进一步地,所述冲洗装置为首尾断开的环形导管,一端为连接水泵的进水口,另一端密封,环形导管管体上开设若干朝向罐体的通孔。
进一步地,第一转轴与罐盖之间用轴封进行密封,第二转轴与罐体底面之间用轴封行密封。
进一步地,第一转轴与第一电机通过第一联轴器相连;第二转轴与位于地面的第二电机通过第二联轴器相连。
进一步地,所述搅拌桨有六片斜桨叶组成。
进一步地,所述导轮相连的转轴,其内部中空,并在液面上方的转轴侧面开两个小圆孔。
进一步地,所述消泡器为靶式消泡桨,位于上电机轴上,齿面略高于液面。
进一步地,所述换热装置为夹套式换热器,套在罐体外表面,夹套高度比液面略高。
与现有技术相比,本专利的创新之处在于:
与传统的自吸式发酵罐相比,采用的导轮其侧边焊接有矩形长条,该矩形长条上开设有若干孔,气体从孔中排出,这些孔在罐内密集均匀分布,提高了气液混合率,并且导轮由电机带动旋转,该矩形长条起到一定搅拌作用,排出的气体也因旋转的因素与液体的混合程度进一步提高,其发酵溶氧效果也得到相应提升;另外,采用的环形导管清洗装置也可以实现罐壁内的污垢清理;其中,采用的传感器可以通过通电使阴极析出H2,提高了发酵系统的缓冲能力。
附图说明
图1为本发明所述自吸式发酵罐的结构示意图;
图2、3为本专利搅拌装置的结构放大图;
图4为本专利传感装置的结构放大图;
图5为本专利清洗装置的结构放大图。
附图标记:
1a-第一电机;1b-第二电机;2a-第一电机座;2b-第二电机座;3-排气孔;4-罐盖;5-罐体;6-导轮;7-搅拌桨;8-消泡器;9-传感装置;10a-第一轴封;10b-第二轴封;11a-第一联轴器;11b-第二联轴器;12-环形导管;13-水泵;14-换热器;15-进料口;16-转轴;61-导轮进气口;62-矩形开口;63-矩形长条;64-圆孔;65-栅条;66-开孔圆盘;71-叶片;91-隔热套管;92-正电极;93-负电极;121-进水口;122-圆孔。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明作进一步的说明,但本发明的保护范围并不限于此。
如图1~5所示,本发明所述的自吸式发酵罐,包括罐体5、搅拌装置、消泡器8、冲洗装置,以及罐体5上的换热器14和传感装置9。所述搅拌装置位于罐体5的底部,包含导轮6与搅拌桨7,导轮6装在与第一电机1a相连的第一转轴16a上,第一电机1a位于罐盖4顶部的第一电机座2a上;所述第一转轴16a为中空结构,所述导轮6具有向下开口的圆柱状罩壳。第一转轴16a,在液面上方的部分,侧面开多个通孔,导轮6通过罩壳顶部的进气口61与第一转轴16a相连,使第一转轴16a的中空结构的通道与导轮6的罩壳内部连通。罩壳的开口处由端部固定在罩壳侧壁上的多根栅条65围拦,所述罩壳侧壁上开设若干矩形开口62,便于导轮内液体排出。部分矩形开口62上焊接向外圆周延伸的长条形矩形框63,所述矩形框63的下端面及两端开口,便于气体从空中排出,提高气液混合均匀度,其顶面上开若干圆孔64用于排气。具体的,在本实施例中每隔三个矩形开口62焊接一个向外圆周延伸的长条形矩形框63。所述搅拌桨7有六片斜桨叶组成,所述搅拌桨7位于导轮6内部,装在与第二电机1b相连的第二转轴16b上;搅拌桨7与导轮6的旋转方向相反。导轮6由第一电机1a带动作缓速旋转,该步骤到搅拌作用且气泡在液体有导轮带动旋转上升,使气液高度混合;搅拌桨7由罐体5下面的第二电机1b带动高速旋转,使导轮中间产生负压可以吸入外部气体。
具体的,导轮6的罩壳下部开口处的多个栅条65在中间位置均焊接在开孔圆盘66上,所述第二转轴16b穿过所述开孔圆盘66中部的开孔伸入罩壳内部,第二转轴16b与开孔圆盘66开口间隙配合,使搅拌桨7位于导轮6内部。
第一转轴16a与罐盖4之间用轴封10进行密封,第二转轴16b与罐体5底面之间用轴封10行密封。第一转轴16a与第一电机1a通过第一联轴器11a相连;第二转轴16b与位于地面的第二电机1b通过第二联轴器11b相连。
消泡器8装在第一转轴16a上、且其齿面与液面相接触,通过缓速旋转达到消除气泡的目的。若消泡器8采用靶式消泡桨,其齿面略高于液面。
冲洗装置位于罐体5内壁上稍低于搅拌装置的位置;所述冲洗装置为首尾断开的环形导管12,一端为连接水泵13的进水口121,另一端密封,环形导管12管体上开设若干朝向罐体5的通孔122,通过水泵13提高水压,水流从通孔122中喷出达到清洗目的。因为360°开设多个圆孔,所以清洗角度更加广泛。
所述换热装置为夹套式换热器14,套在罐体5外表面,夹套高度比液面略高。传感装置9穿过换热器14、罐体5侧壁延伸进罐体5内部,所述传感装置9包括pH计、温度传感器以及电解装置,电解装置为正电极92、负电极93两个电极,在通电的情况下在负电极93析出H2以缓解pH下降。传感装置9由隔热套管91包裹以避免换热器14的影响,增加了发酵系统的缓冲能力。
工作原理:发酵液浸没搅拌叶的时候启动第二电机1b带到搅拌桨高速旋转,并不断排开周围的液体,使得导轮6中间形成真空,促使空气通过开孔的旋转轴16进入导轮中间6,并由导轮6上焊接的矩形长条63上的圆孔64排出进入发酵液内,由第一电机1a带动的缓速旋转的导轮6与搅拌桨7反方向旋转并排出气体与发酵液混合均匀,溶氧效率更高,在发酵过程中,传感装置9实时监控罐内的多项发酵因素,其中由负电极93通过析出H2以达到抑制pH下降的目的,提高了发酵罐的缓冲能力,发酵结束后进行排料,但罐底会沉淀一部分杂质,冲洗装置可以360°冲洗这些杂质,提高了清洗效率。
所述实施例为本发明的优选的实施方式,但本发明并不限于上述实施方式,在不背离本发明的实质内容的情况下,本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种自吸式发酵罐,其特征在于:包括罐体(5)、搅拌装置、消泡器(8)、冲洗装置,以及换热器(14)和传感装置(9),
所述搅拌装置位于罐体(5)的底部,包含导轮(6)与搅拌桨(7),导轮(6)装在与第一电机(1a)相连的第一转轴(16a)上,第一电机(1a)位于罐盖(4)顶部的第一电机座(2a)上;所述第一转轴(16a)为中空结构,所述导轮(6)具有向下开口的圆柱状罩壳,罩壳的开口处由端部固定在罩壳侧壁上的多根栅条(65)围拦,所述罩壳侧壁上开设若干矩形开口(62),部分矩形开口(62)上焊接向外圆周延伸的长条形矩形框(63),所述矩形框(63)的下端面及两端开口,其顶面上开若干圆孔(64)用于排气;所述搅拌桨(7)位于导轮(6)内部,装在与第二电机(1b)相连的第二转轴(16b)上;搅拌桨(7)与导轮(6)的旋转方向相反;
消泡器(8)装在第一转轴(16a)上、且其齿面与液面相接触;
冲洗装置位于罐体(5)内壁上稍低于搅拌装置的位置;
换热器(14)套在罐体(5)上,传感装置(9)穿过换热器(14)、罐体(5)侧壁延伸进罐体(5)内部,所述传感装置(9)包括pH计、温度传感器以及电解装置,电解装置在通电的情况下在阴极析出H2以缓解pH下降。
2.根据权利要求1所述的自吸式发酵罐,其特征在于:所述冲洗装置为首尾断开的环形导管(12),一端为连接水泵(13)的进水口(121),另一端密封,环形导管(12)管体上开设若干朝向罐体(5)的通孔(122),水流从通孔(122)中喷出达到清洗目的。
3.根据权利要求1所述的自吸式发酵罐,其特征在于:第一转轴(16a)与罐盖(4)之间用轴封(10)进行密封,第二转轴(16b)与罐体(5)底面之间用轴封(10)行密封。
4.根据权利要求1所述的自吸式发酵罐,其特征在于:第一转轴(16a)与第一电机(1a)通过第一联轴器(11a)相连;第二转轴(16b)与位于地面的第二电机(1b)通过第二联轴器(11b)相连。
5.根据权利要求1所述的自吸式发酵罐,其特征在于:所述搅拌桨(7)有六片斜桨叶组成。
6.根据权利要求1所述的自吸式发酵罐,其特征在于:所述导轮(6)相连的第一转轴(16a),在液面上方的部分,侧面开多个通孔。
7.根据权利要求2所述的自吸式发酵罐,其特征在于:所述消泡器(8)为靶式消泡桨,位于上电机(1)轴上,齿面略高于液面。
8.根据权利要求1所述的自吸式发酵罐,其特征在于:所述换热装置为夹套式换热器(14),套在罐体(5)外表面,夹套高度比液面略高。
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2021
- 2021-07-01 CN CN202110749158.9A patent/CN113621502A/zh active Pending
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