CN118006444A - 一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，包括发酵用罐体以及垂直转动安装在发酵用罐体中的搅拌轴，其中除泡用压板用于压在发酵液表面、并通过除泡用压板下端面的第一除泡尖刺戳破发酵过程中上浮的气泡。该可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，采用除泡用压板避免泡沫过量产生，同时通过除泡用压板下方的弹性条配合搅拌轴的转动产生更好的溶氧效果，通过搅拌产生的水面高度变化实现除泡用压板中弹性条相关机构的震动来产生气流输入效果，并进一步的在静置状态下能够根据压强变化来实现去除发酵过程中产生的析出物，并且无需使用气泵电机等设备，更加节能环保，经济价值更高。

Description

一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐

技术领域

本发明涉及微生物发酵设备技术领域，具体为一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐。

背景技术

好氧发酵法大多采用液表发酵法或多孔固体培养发酵或通氧深层发酵等，利用微生物在介质中的分解作用，使其在充氧环境下完成发酵过程，而现有技术中，尤其是在工业化领域，多采用发酵罐进行充氧加压发酵操作，例如现有技术中文献号为CN205893266U 的微生物发酵罐，包括发酵用罐体、设置在发酵用罐体上部的顶盖、设置在发酵用罐体底部的支脚、设置在发酵用罐体内的搅拌轴和搅拌桨，所述的顶盖顶部设置有通孔，所述的通孔上匹配密封扣设有支撑盖，支撑盖上设置有电机支撑座、电机支撑座上固定有驱动电机，驱动电机输出端与搅拌轴通过联轴器连接，所述的顶盖上设置有物料进口和观察窗，发酵用罐体上包覆设置有冷却外壳，所述的发酵用罐体侧壁上设置有出料管和进气管。该申请结构设计合理、紧凑，使得发酵罐由多个单元进行有效的组合，在一次发酵完成后，能够进行及时的清理，且整体组装方便，功能性强，在使用过程中，能够有效观察检测反应情况，大大提高了可监控性和实用性；

又比如文献号为CN219279865U的微生物发酵罐，包括限位底座和固定在限位底座上端面中央位置的发酵罐体，所述发酵罐体内部中央设置有中空结构的驱动杆，且驱动杆的另一端贯穿发酵罐体一侧中央位置，所述驱动杆的另一端外表面固定有连接齿轮，所述限位底座的上端面靠近连接齿轮的一侧固定有支撑架，所述支撑架的上端面设置有气体补给机构，所述发酵罐体远离连接齿轮的一侧开设有排污口。该申请通过设置气泵体可通过引导气管将压缩的有氧气体引入驱动杆，由于驱动杆与多组固定板连接，可将气体引入引气仓内，并通过多组排气口排出，可使得气体与发酵罐内的微生物进行均匀混合。

但是上述同类现有技术中，虽然能够对发酵液进行充分的搅拌并提供充氧环境，通过这种方式保证发酵效率，但是由于微生物在充氧发酵过程中会产生大量泡沫，泡沫上浮并堆积在发酵液上方，导致上层发酵液与气体接触不充分，并且也会影响工作人员从外部进行视窗观察，影响发酵液的后续发酵处理。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，以解决上述背景技术中提出现有技术中，虽然能够对发酵液进行充分的搅拌并提供充氧环境，通过这种方式保证发酵效率，但是由于微生物在充氧发酵过程中会产生大量泡沫，泡沫上浮并堆积在发酵液上方，导致上层发酵液与气体接触不充分，并且也会影响工作人员从外部进行视窗观察，影响发酵液的后续发酵处理的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，包括发酵用罐体以及垂直转动安装在发酵用罐体中的搅拌轴，而搅拌轴的底端和顶端分别与搅拌组件和安装在发酵用罐体顶端的驱动电机相连，所述发酵用罐体中设置有除泡用压板，除泡用压板垂直滑动安装在搅拌轴上，其中除泡用压板用于压在发酵液表面并通过除泡用压板下端面的第一除泡尖刺戳破发酵过程中上浮的气泡，其中除泡用压板中还设置有增氧机构，其中增氧机构通过发酵用罐体中水体的搅拌转动来增加发酵液溶氧效率。

作为进一步的，所述第一除泡尖刺的边侧还设置有浮板，该浮板用于使除泡用压板始终保持在发酵液水平面上，并且浮板与第一除泡尖刺为交错分布。

作为进一步的，所述增氧机构包含有弹性条以及传动竖杆，其中传动竖杆的中段贯穿安装在除泡用压板上，而且所述弹性条中开设有气孔，该气孔用于吹出氧气并溶入发酵液中。

作为进一步的，所述气孔通过弹性条和传动竖杆中的空心结构与开设在传动竖杆表面的开孔连通，该开孔则用于与开设在除泡用压板内部的气腔连通，其中气腔则与气管相连，其中气管则用于在供气机构的输送下将氧气传导至气孔处。

作为进一步的，所述供气机构包含有阀板以及设置在阀板用于限制气体从上到下流动的单向孔，其中位于气腔中的阀板固定在传动竖杆的中段，而阀板的上部空间和下部空间分别与气管和开孔相连通，其中传动竖杆的顶端则与驱动机构相连，驱动机构通过发酵液被搅拌转动发生的液面高度变化来带动传动竖杆以及阀板移动。

作为进一步的，所述驱动机构包含有空心柱以及弹性球，其中空心柱的顶端和底端分别与弹性球以及传动竖杆固定连接，而传动竖杆则通过弹簧垂直滑动安装在除泡用压板上。

作为进一步的，所述除泡用压板的下方还设置有网板，其中网板可跟随传动竖杆同步上下移动，同时网板的下端面还固定有第二除泡尖刺。

作为进一步的，所述第二除泡尖刺为内部空心且底端开口的锥形结构，该锥形结构与网板的内部空间连通，而该内部空间则通过第一通液连接管与排液机构连通，所述排液机构用于将泡沫破碎后的发酵析出物吸出。

作为进一步的，所述排液机构包含有空心柱中的空心结构、与空心柱从顶部相连通的空心状的弹性球以及与该空心结构底端单向输出端的第二通液连接管，其中该空心结构的单向输入端则与第一通液连接管相连，同时两个通液连接管的连接点均位于空心柱的底端。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，采用除泡用压板避免泡沫过量产生，同时通过除泡用压板下方的弹性条配合搅拌轴的转动产生更好的溶氧效果，通过搅拌产生的水面高度变化实现除泡用压板中弹性条相关机构的震动来产生气流输入效果，并进一步的在静置状态下能够根据压强变化来实现去除发酵过程中产生的析出物，并且无需使用气泵电机等设备，更加节能环保，经济价值更高，具体如以下内容所示；

1.除泡用压板配合其下方设置的第一除泡尖刺结构，既能够通过除泡用压板自身对水面上方的压迫来产生泡沫破碎效果，还能够利用第一除泡尖刺的位置设置，使气泡在上浮的过程中即被破碎，避免后续工作人员从视窗处的观察；

进一步的，除泡用压板下方的弹性条的结构设计，既能够通过自身多个气孔以及多组弹性条数量的设置，使氧气在发酵液中的分布更加均匀提高溶氧效果，还能够利用自身的分布形态并且与旋转中水流的碰撞对气泡进行辅助去除操作；

2.空心柱以及弹性球的结构设计，能够利用发酵液转动过程中产生的液面高度变化使自身配合弹簧带动传动竖杆能够相应的在除泡用压板中垂直移动，并且通过该移动的动作使弹性条的自身增氧和除泡功能效率更高，另一方面还能够通过带动阀板同步移动的方式来进行氧气输送操作，无需使用气泵设备，效果更好且更加节能；

进一步的，空心柱以及弹性球的结构设计，能够在发酵用罐体内部发酵过程中不可避免的压强变化的情况下，利用压强的变化来直接产生流体输送效果，从而使下方被破碎并悬浮在液面上的析出物被相应排出，避免析出物的堆积沉淀。

附图说明

图1为本发明实施例一的内部结构示意图；

图2为本发明整体外部结构示意图；

图3为本发明除泡用压板的仰视结构示意图；

图4为本发明实施例一中的气腔结构示意图；

图5为本发明弹性条形变后的分布结构示意图；

图6为本发明实施例二的发酵用罐体内部结构示意图；

图7为本发明图6中除泡用压板上部结构示意图；

图8为本发明阀板分布结构示意图；

图9为本发明网板分布结构示意图；

图10为本发明网板剖面结构示意图；

图11为本发明空心柱内部结构示意图。

图中：1、发酵用罐体；2、搅拌轴；3、搅拌组件；4、除泡用压板；5、浮板；6、第一除泡尖刺；7、弹性条；8、传动竖杆；9、气孔；10、开孔；11、气腔；12、气管；13、弹簧；14、空心柱；15、弹性球；16、阀板；17、网板；18、第二除泡尖刺；19、第一通液连接管；20、第二通液连接管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图11，本发明提供如下技术方案：

实施例一：在本实施例中，为了解决现有技术中存在的问题，因此公开了如下方案，具体的可参考图1-图3，即具体的用于去除气泡的机构，包括发酵用罐体1以及垂直转动安装在发酵用罐体1中的搅拌轴2，而搅拌轴2的底端和顶端分别与搅拌组件3和安装在发酵用罐体1顶端的驱动电机相连，发酵用罐体1中设置有除泡用压板4，除泡用压板4垂直滑动安装在搅拌轴2上，其中除泡用压板4用于压在发酵液表面并通过除泡用压板4下端面的第一除泡尖刺6戳破发酵过程中上浮的气泡，其中除泡用压板4中还设置有增氧机构，其中增氧机构通过发酵用罐体1中水体的搅拌转动来增加发酵液溶氧效率，第一除泡尖刺6的边侧还设置有浮板5，该浮板5用于使除泡用压板4始终保持在发酵液水平面上，并且浮板5与第一除泡尖刺6为交错分布，发酵罐本身为发酵液提供容纳以及发酵环境，温控以及压力控制功能均为现有成熟技术，而在微生物发酵过程中，可通过驱动电机来带动搅拌轴2以及其底端安装的搅拌组件3转动，搅拌转动的过程本身就是加速微生物发酵反应的操作，在该过程中，发酵反应导致气泡大量产生，在气泡上浮的并汇聚在水面上这一过程中，会相应的与第一除泡尖刺6接触，因此大量产生的泡沫会相应快速的发生破裂并释放气体使内部气压增高，随后发酵用罐体1中自带的泄压结构将其排出即可。

大型的微生物发酵罐，其在冲氧过程中，容易因氧气与发酵液接触的不充分导致溶氧效率降低，因此在本实施例中，为了进一步提高发酵罐尤其是大型发酵罐的冲氧以及溶氧效率，因此还公开了如下方案，具体如图3-图5所示，增氧机构包含有弹性条7以及传动竖杆8，其中传动竖杆8的中段贯穿安装在除泡用压板4上，而且弹性条7中开设有气孔9，该气孔9用于吹出氧气并溶入发酵液中，气孔9通过弹性条7和传动竖杆8中的空心结构与开设在传动竖杆8表面的开孔10连通，该开孔10则用于与开设在除泡用压板4内部的气腔11连通，其中气腔11则与气管12相连，其中气管12则用于在供气机构的输送下将氧气传导至气孔9处，驱动电机通过搅拌轴2带动搅拌组件3转动对发酵液进行搅拌操作，在高速转动过程中，弹性条7便会跟随液体转动方向而发生偏转并形成蜿蜒倾斜分布的状态，此时供气机构经由气管12将氧气输送至气腔11中，同时氧气便会从开孔10输送至传动竖杆8以及弹性条7的内部空间中，并进一步的从气孔9处喷出，多组气孔9配合蜿蜒的分布形态，同时发酵液处于转动状态，因此氧气会更加充分的与发酵液接触，实现高效溶氧的效果。

实施例二：在本实施例中，为了减少电机等设备在发酵罐内部的投入使用，避免发酵过程中产生的气体对内部电路的腐蚀，因此本实施例中还公开了如下方案，具体参考图4-图5，供气机构包含有阀板16以及设置在阀板16用于限制气体从上到下流动的单向孔，其中位于气腔11中的阀板16固定在传动竖杆8的中段，而阀板16的上部空间和下部空间分别与气管12和开孔10相连通，其中传动竖杆8的顶端则与驱动机构相连，驱动机构通过发酵液被搅拌转动发生的液面高度变化来带动传动竖杆8以及阀板16移动，驱动机构包含有空心柱14以及弹性球15，其中空心柱14的顶端和底端分别与弹性球15以及传动竖杆8固定连接，而传动竖杆8则通过弹簧13垂直滑动安装在除泡用压板4上，其基础原理依旧与发酵罐中的搅拌操作直接相关，在搅拌过程中，随着转速的提高，发酵液在发酵罐中也会相应的高速转动，因此在流体的离心力作用下，发酵用罐体1中外围的发酵液液面高度会明显高于中心处的液面高度，因此在发酵罐中发酵液总体积不变的情况下，液面高度会随着转速的变化而变化，因此利用这一特点，除泡用压板4在浮板5的带动下，会相应的在发酵用罐体1中垂直上下移动，而在这一运动状态中，处于惯性以及弹簧13的回弹效果作用下，起到配重作用的空心柱14以及弹性球15便会带动传动竖杆8在除泡用压板4中垂直上下移动，并且在这一过程中，阀板16会相应的在气腔11的内部上下移动，阀板16的上下循环移动，又会起到负压输送效果，使发酵用罐体1之外的氧气会被通液连接管输送至气腔11以及气孔9处喷出，因此无需使用气泵或电机等其他电驱动设备，即可实现气流输送效果，并且通过利用液面高度驱动传动竖杆8移动的输气方式，还能够带动弹性条7在转动过程中的发酵液中更加多维的运动，从而进一步的提高溶氧效果。

在本实施例中，为了避免因第一除泡尖刺6因分布面积不足而导致的除泡效率较低的问题，同时配合传动竖杆8本身的可移动设置，因为还公开了如下方案，具体的请参照图9，除泡用压板4的下方还设置有网板17，其中网板17可跟随传动竖杆8同步上下移动，同时网板17的下端面还固定有第二除泡尖刺18，网板17本身由于为多孔结构，因此在搅拌过程中产生的泡沫，本身也会被大量的消除，同时由于网板17下方的第二除泡尖刺18的分布面积相比较第一除泡尖刺6更大，因此除泡效果也就更好。

在微生物发酵的过程中，发酵液内部难免的会因发酵反应而产生较多的析出物，该类析出物往往依附在发酵产生的泡沫中，并且随着泡沫的破裂而漂浮在发酵液的上方，随着析出物的增多、累积和结块，则容易分别下沉或者沉底，影响发酵液的后续正常使用，因此为了解决该问题，本实施例中公开了如下方案，具体可参考图10-图11，第二除泡尖刺18为内部空心且底端开口的锥形结构，该锥形结构与网板17的内部空间连通，而该内部空间则通过第一通液连接管19与排液机构连通，排液机构用于将泡沫破碎后的发酵析出物吸出，排液机构包含有空心柱14中的空心结构、与空心柱14从顶部相连通的空心状的弹性球15以及与该空心结构底端单向输出端的第二通液连接管20，其中该空心结构的单向输入端则与第一通液连接管19相连，同时两个通液连接管的连接点均位于空心柱14的底端，在发酵以及泡沫破碎的过程中，发酵用罐体1的内部压强会逐渐提升，同时为了保证发酵效果，发酵罐中的泄压阈值往往会设定的较高，在达到阈值后压力再直接排出，因此在这一过程中、即发酵用罐体1内部压强变化的过程中，本身为空心状且弹性材质的弹性球15会往复的形变，在其膨胀过程中，由于其该空心区域与空心柱14的内部连通，因此空心柱14的内部会处于负压状态，因此经由第二除泡尖刺18破碎后的顶层悬浊液会经由其内部空心结构以及第一通液连接管19抽出并输送至空心柱14的内部，而当弹性球15紧缩时，空心柱14内部压强增高，因此夹杂着析出物的液体便会从第二通液连接管20出排出至发酵用罐体1外部。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，包括发酵用罐体（1）以及垂直转动安装在发酵用罐体（1）中的搅拌轴（2），而搅拌轴（2）的底端和顶端分别与搅拌组件（3）和安装在发酵用罐体（1）顶端的驱动电机相连，其特征在于：所述发酵用罐体（1）中设置有除泡用压板（4），除泡用压板（4）垂直滑动安装在搅拌轴（2）上，其中除泡用压板（4）用于压在发酵液表面并通过除泡用压板（4）下端面的第一除泡尖刺（6）戳破发酵过程中上浮的气泡，其中除泡用压板（4）中还设置有增氧机构，其中增氧机构通过发酵用罐体（1）中水体的搅拌转动来增加发酵液溶氧效率。

2.根据权利要求1所述的一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，其特征在于：所述第一除泡尖刺（6）的边侧还设置有浮板（5），该浮板（5）用于使除泡用压板（4）始终保持在发酵液水平面上，并且浮板（5）与第一除泡尖刺（6）为交错分布。

3.根据权利要求2所述的一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，其特征在于：所述增氧机构包含有弹性条（7）以及传动竖杆（8），其中传动竖杆（8）的中段贯穿安装在除泡用压板（4）上，而且所述弹性条（7）中开设有气孔（9），该气孔（9）用于吹出氧气并溶入发酵液中。

4.根据权利要求3所述的一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，其特征在于：所述气孔（9）通过弹性条（7）和传动竖杆（8）中的空心结构与开设在传动竖杆（8）表面的开孔（10）连通，该开孔（10）则用于与开设在除泡用压板（4）内部的气腔（11）连通，其中气腔（11）则与气管（12）相连，其中气管（12）则用于在供气机构的输送下将氧气传导至气孔（9）处。

5.根据权利要求4所述的一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，其特征在于：所述供气机构包含有阀板（16）以及设置在阀板（16）用于限制气体从上到下流动的单向孔，其中位于气腔（11）中的阀板（16）固定在传动竖杆（8）的中段，而阀板（16）的上部空间和下部空间分别与气管（12）和开孔（10）相连通，其中传动竖杆（8）的顶端则与驱动机构相连，驱动机构通过发酵液被搅拌转动发生的液面高度变化来带动传动竖杆（8）以及阀板（16）移动。

6.根据权利要求5所述的一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，其特征在于：所述驱动机构包含有空心柱（14）以及弹性球（15），其中空心柱（14）的顶端和底端分别与弹性球（15）以及传动竖杆（8）固定连接，而传动竖杆（8）则通过弹簧（13）垂直滑动安装在除泡用压板（4）上。

7.根据权利要求6所述的一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，其特征在于：所述除泡用压板（4）的下方还设置有网板（17），其中网板（17）可跟随传动竖杆（8）同步上下移动，同时网板（17）的下端面还固定有第二除泡尖刺（18）。

8.根据权利要求7所述的一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，其特征在于：所述第二除泡尖刺（18）为内部空心且底端开口的锥形结构，该锥形结构与网板（17）的内部空间连通，而该内部空间则通过第一通液连接管（19）与排液机构连通，所述排液机构用于将泡沫破碎后的发酵析出物吸出。

9.根据权利要求8所述的一种可高效溶氧的搅拌式微生物发酵罐，其特征在于：所述排液机构包含有空心柱（14）中的空心结构、与空心柱（14）从顶部相连通的空心状的弹性球（15）以及与该空心结构底端单向输出端的第二通液连接管（20），其中该空心结构的单向输入端则与第一通液连接管（19）相连，同时两个通液连接管的连接点均位于空心柱（14）的底端。