CN201049942Y - 生物反应器 - Google Patents

Abstract

本实用新型所公开的是一种生物反应器，包括罐体和封头，以其在罐体内设有用来使发酵醪液与空气混合的射流雾化混合器；所说射流雾化混合器可通过阀门和管道分别与发酵醪液源和压缩空气源相连接为主要特征。具有结构简单、操作方便、两相混合效果好、反应速率高、生产周期短、能耗低等特点和功效。是目前一种可替代传统生物反应器和实施机械搅拌式生物反应器节能改造的新型生物反应器。

Description

生物反应器

技术领域

本实用新型涉及一种生物反应器，尤其是涉及一种用来培养菌种的生物反应器。属于生物工程发酵装备技术。

背景技术

已有的广泛应用于生物制药、生物饲料、生物能源和有机酸等制备工程的生物反应器，有机械搅拌式和气升式两大类。机械搅拌式生物反应器，是通过机械搅拌的桨叶将空气破碎，同时将气泡与由菌种、培养基和水组成的发酵醪液均匀混合。其所存在的主要问题是结构复杂，操作维护困难，能耗大，且桨叶的剪切力大，容易损伤菌丝。另一类气升式生物反应器，是以压缩空气为单一能源，气液混合在导流筒或循环筒内完成。为了延长空气与发酵醪液的接触时间，以致反应器的高径比大，液柱增高，进气压力增大，空压机能耗增大，而且容易出现两相流的流动死角，造成菌种生长的不均匀性，影响发酵效果。由此可见，现有的生物反应器生产效率低，能耗大。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种耗能低，生产效率高的生物反应器，以克服已有技术的不足。

本实用新型解决其所要解决技术问题的技术方案是：

一种生物反应器，包括罐体、具有排气管且与罐体密封连接的封头，其创新点在于，在罐体内设有用来使发酵醪液与空气混合的射流雾化混合器；所说射流雾化混合器可通过阀门、管道分别与发酵醪液源和压缩空气源相连接。

由以上所给出的技术方案可以明了，本实用新型由其所设置的采用两相流理论伯努力原理设计的射流雾化混合器，犹如日常用的喷雾器，将发酵醪液与压缩空气在所说混合器内完成充分雾化混合。因其混合物颗粒很微细，而有效提高了存在于压缩空气中的氧气与发酵醪液的接触面积，发酵醪液中的菌种就能及时有效吸收氧气，即使在不存在搅拌的条件下，也能得到很快的培养繁殖。从而实现了本实用新型的目的。

本实用新型的进一步创新点在于：

所说射流雾化混合器可根据罐体的大小设有1个或若干个，且所说射流雾化混合器的安装位置和安装角度均为可调式结构。也就是说可根据罐体大小，决定安装射流雾化混合器的数量、安装位置及安装角度，以进一步达到实现气液两相的微观混合和宏观流动，消除流动死角，提高反应效率，降低能耗的目的。

在所说射流雾化混合器出口处，还设有导流板。由于导流板的存在，既可以使由射流雾化混合器内喷出的雾化混合物进一步破碎和充分混合，而且还可以使雾化混合物在罐体内分布得更加均匀，以进一步提高反应速率和缩短生产周期。

还包括由固装在封头顶部的变频电机、与变频电机轴同轴连接且伸入罐体内的搅拌轴和与搅拌轴连接的若干个搅拌浆叶组成的搅拌器。其目的显然在于，通过机械搅拌，以更进一步提高反应速率和缩短生产周期。同时，也方便已有生物反应器的改造。

还包括溶氧传感器；溶氧传感器伸入罐体内存液面以下部位。由于溶氧传感器的存在，可以实时正确检测发酵醪液的溶氧状态和实际水平，通过对所供压缩空气的压力、流量和发酵醪液流量的调节，使罐体内发酵醪液的溶氧指标，始终保持生物菌种所需要求值，以进一步提高反应质量。

还包括溶氧变送器；溶氧变送器通过导线分别与溶氧传感器和变频器电连接。这是给出的一种可根据溶氧传感器所采集的溶氧信息，自动控制搅拌器的转速，以进一步提高罐内气液两相的微观混合和宏观流动，消除流动死角，提高反应速率的技术措施。

上述技术方案得以实施后，本实用新型所具有的结构先进、能耗低、噪音小，生产效率高等特点，是不言而喻的。

附图说明

图1是本实用新型一种具体实施方式的示意图。由图1可见，本实用新型的罐体1，是可与冷热介质管路连接的夹套式罐体。通过冷热介质的调节，可使罐体内的温度，达到适合于生物菌种生长繁殖的要求。图中所示17为变频器16连接变频电机11的导线。

具体实施方式

以下对照附图，通过具体实施方式的描述，对本实用新型作进一步说明。

一种典型的具体实施方式，如附图1所示。

一种生物反应器，包括罐体6、具有排气管10且与罐体6密封连接的封头9，在罐体6内设有用来使发酵醪液与空气混合的射流雾化混合器4；所说射流雾化混合器4可通过阀门3和管道2分别与发酵醪液源和压缩空气源1相连接。所说射流雾化混合器4有若干个，若干个射流雾化混合器4布置在罐体6内存发酵醪液液面以下部位。且其安装角度可通过方向节调节，其安装位置可通过径向滑动架调节。在所说射流雾化混合器4出口处，还设有安装角度可通过万向节调节的多孔导流板5；所说多孔导流板5呈圆曲面状，且呈圆曲面状导流板5的凸面，面向射流雾化混合器4的出口。还包括由固装在封头9顶部的变频电机11、与变频电机11轴同轴连接且伸入罐体1内的搅拌轴8和与搅拌轴8连接的若干个搅拌浆叶7组成的搅拌器I；搅拌器I的搅拌浆叶7，设在罐体1内存液面以下部位。还包括溶氧传感器13；溶氧传感器13伸入罐体6内存液面以下部位。还包括溶氧变送器14；溶氧变送器14通过导线13、15分别与溶氧传感器13和用来调控所说变频电机11转速的变频器16电连接，变频器16通过导线17与变频电机11电连接。若采用带有变频器16的变频电机11，则本实用新型可不用导线17。

本实用新型初样的例行试验效果是很好的。其节能效果在20％以上，生产反应时间缩短1/4左右。克服了内循环和外循环气升式生物反应器高径比大，供气压力高，两相流动死角等问题，并可用于传统机械搅拌式生物反应器的节能改造。

Claims (6)

1.一种生物反应器，包括罐体(6)、具有排气管(10)且与罐体(6)密封连接的封头(9)，其特征在于：在罐体(6)内设有用来使发酵醪液与空气混合的射流雾化混合器(4)；所说射流雾化混合器(4)可通过阀门(3)和管道(2)分别与发酵醪液源和压缩空气源(1)相连接。

2.根据权利要求1所述的生物反应器，其特征在于：所说射流雾化混合器(4)可根据罐体(6)的大小设有1个或若干个，且所说射流雾化混合器(4)的安装位置和安装角度均为可调式结构。

3.根据权利要求1或2所述的生物反应器，其特征在于：在所说射流雾化混合器(4)出口处，还设有导流板(5)。

4.根据权利要求3所述的生物反应器，其特征在于：还包括由固装在封头(9)顶部的变频电机(11)、与变频电机(11)轴同轴连接且伸入罐体(1)内的搅拌轴(8)和与搅拌轴(8)连接的若干个搅拌浆叶(7)组成的搅拌器(I)。

5.根据权利要求4所述的生物反应器，其特征在于：还包括溶氧传感器(12)；溶氧传感器(12)伸入罐体(6)内存液面以下部位。

6.根据权利要求5所述的生物反应器，其特征在于：还包括溶氧变送器(14)；溶氧变送器(14)通过导线(13、15)分别与溶氧传感器(12)和变频器(16)电连接。