CN203639466U - 一种发酵罐超声波消泡装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种发酵罐超声波消泡装置，包括格栅和超声波换能器，所述格栅焊接在发酵罐内壁，所述超声波换能器的头部固定在格栅表面，底部通过防水电缆线与外部超声波发生器相连接，所述超声波换能器放置在具有防水功能的保护罩内。所述发酵罐超声波消泡装置成本较低，具有非常好的消泡效果，还采用了防水保护罩对换能器进行保护，保护了换能器内部元件，使该实用新型更具有实用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及食品或者化工领域易产生泡沫的发酵罐、反应器、搅拌釜等，尤其是涉及一种发酵罐超声波消泡装置。
背景技术
食品化工企业中发酵罐是一种常用设备，发酵罐一般都是容积较大的罐体，一般发酵过程中都会起泡，例如在味精，啤酒等生产过程中的发酵罐。在发酵罐液体界面上产生起泡过多过快，严重影响生产，必须进行消泡。
目前工业生产过程中，尤其是发酵生产过程中，由于发酵罐中要通入大量气体，发酵罐中液体粘度较大，因此极易形成大量起泡。液体内部起泡的产生和破裂可以有助于增加接触表面，加速发酵反应；但是在液体界面以上而未破裂的起泡就会对生产产生一定影响，其主要危害如下：
由于泡沫的存在，降低了发酵罐的实际使用容积，降低了其使用率。
由于泡沫是由原料液和气体构成，泡沫会随着管道流失，造成了原料液的损失，也就造成了生产产量的损失。
目前主要的消泡技术：目前主要的消泡技术有化学消泡法和物理消泡法。
化学消泡法：主要是在起泡后加入消泡剂消除气泡。工业上常用的消泡剂一般可分为有机消泡剂、有机硅消泡剂和聚醚型消泡剂等三类。
化学消泡法是目前应用最广泛、消泡效率最高的一种消泡方法，其主要机理是：消泡剂通过与起泡剂发生反应或者直接改变液膜的物理性质，从而改变液膜的状态，降低泡沫稳定性，达到使泡沫破裂的目的。化学消泡的最大优点在于消泡效率高、使用方便，因此在生物发酵、食品、污水处理等工业得到了广泛的应用，是目前应用最广泛的消泡技术。
然而，无论什么类型的消泡剂，都是通过与起泡剂发生反应或者直接改变液膜的物理性质来达到快速消泡的目的，因此易对发泡剂造成污染，影响其再次发泡能力，无法实现泡沫基液的循环利用，消泡剂消耗量大、成本高。
物理消泡法：物理消泡方法主要通就泡沫流体的温度、压力，或者利用机械装置对泡沫产生剪切力，压缩力和冲击力等方式来破坏液膜的强度以达到消泡的目的。
物理消泡法包括热辐射法，真空法等。但是由于发酵罐中发酵反应温度等有比较严格的限制，目前有所应用的仅为机械消泡法。
机械消泡法是利用机械装置的作用来进行消泡，而没有涉及超声。这方面的主要专利有：《一种消泡搅拌器》（申请号：201120229760.1）；《消泡机及消泡方法》（申请号201110157468.8》；《一种消除泡沫装置》（申请号201020106543.9》。
超声波应用于消泡的研究比较早，小型的超声波消泡机已经市场化，但是其体积较小，一般仅为几十升或几百升。无法应用到大型发酵罐中。目前和本专利比较接近的专利技术很少，其中最为接近的为《一种超声波赶泡装置》（申请号：201220126838.1）。
物理消泡技术对环境无污染，成本低，是目前最具有前景的消泡方法，但是现在物理消泡装置效率低，泡沫处理量小，还需要进一步研究和完善。
实用新型内容
本实用新型提供一种发酵罐超声波消泡装置，主要是解决发酵罐在生产过程中的起泡问题。利用该实用新型，可以有效降低发酵罐的起泡速率，达到较长时间内液体表面不起泡的目的,其技术方案如下所述：
一种发酵罐超声波消泡装置，包括格栅和超声波换能器，所述格栅焊接在发酵罐内壁，所述超声波换能器的头部固定在格栅表面，底部通过防水电缆线与外部超声波发生器相连接，所述超声波换能器放置在具有防水功能的保护罩内。
所述格栅与发酵罐壁的材料相同。
所述格栅为网状，其边缘焊接到发酵罐内壁。
所述格栅选用的钢材厚度不小于5mm，宽度不小于30mm，所述格栅间距不小于100mm。
所述超声波发生器的频率不小于40KHZ，所述单个超声波换能器功率不小于100W。
所述发酵罐超声波消泡装置成本较低，具有非常好的消泡效果，还采用了防水保护罩对换能器进行保护，保护了换能器内部元件，使该实用新型更具有实用价值。
附图说明
图1是发酵罐超声波消泡装置的结构示意图；
图2是消泡装置中格栅的结构示意图；
图3是超声波换能器焊接前的示意图；
图4是超声波换能器焊接后的示意图。
具体实施方式
本实用新型提供的发酵罐超声波消泡装置是采用超声波消泡的声压作用的机理，超声波具有较大能量，超声波的机械能量使物质分子能产生很大的加速度，因此当超声波作用在液体中时，使液体指点所达到的加速度比重力加速度大几万倍甚至更大，这样巨大的加速度会使液体指点产生急速的运动，从而使泡沫破裂。
声压作用是当超声波通入泡沫中时，由于超声波振动，使物质分子产生压缩和稀疏作用，此时泡沫所受的压力发生变化。由于超声波具有较大能量，就使泡沫产生很大的声压作用。在这种压力下，泡沫就会破裂。通过在原发酵罐内装超声波换能器装置，从而达到利用超声波消泡的目的。
所述发酵罐超声波消泡装置如图1所示，发酵罐1需安装带有保护罩2的超声波换能器3和格栅5。
所述格栅5焊接在发酵罐1内壁，格栅5须处于料液液面4以下，但是距离液面4不大于20cm的位置。
超声波换能器3置于具有防水功能的保护罩2内，换能器3头部与格栅5表面焊接，是采用的堆焊，底部通过防水电缆线与外部超声波发生器相连接。图3、图4分别是超声波换能器焊接前后的示意图。
所述超声波换能器3发出超声波后，通过金属传递到金属格栅5表面与液体接触面，通过超声波作用达到消泡目的。
格栅5的设计也是影响消泡效果的一个重要因素，格栅5选用材料最好与发酵罐壁材料一致，格栅所选板材厚度不小于5mm，但也不应过大，厚度过大会增加费用影响传递效果，格栅5的边缘焊接到发酵罐1的内壁。典型格栅设计如图2所示。
在具体实施例中，格栅5选用钢材的厚度为5mm，宽50mm，相邻钢片51间距离为200mm。实际应用中可以根据实际情况调节格栅钢材宽度与间距，但是原则上钢材宽度不小于30mm，否则不利于换能器安装；格栅间距不小于100mm，否则空隙过小，不利于生产中气体排放，同时反而更容易产生气泡。
所述超声波消泡装置属于在线消泡技术，安装后与设备共同运行从而起到消泡效果。其典型实施步骤如下：
1）调查研究。对设备本身进行调查，调查发酵罐的尺寸大小，罐体材质及其厚度。分析罐内压力，液体介质粘度，起泡速率和泡沫大致尺寸大小，液体流动速度等；
2）装置设计选型。根据前期调查结果选取超声波装置，设计安装位置，设计格栅大小与尺寸。一般超声波装置选取频率大于40KHZ，单个换能器功率大于100W。格栅的大小尺寸根据罐体大小等设计，基本原则如技术方案中所述；
3）设备安装。根据设计结果，首先将格栅焊接完成，然后将换能器焊接在格栅上，然后将格栅换能器整体焊接在罐体内，然后给换能器套上保护罩。超声波主机安装在罐体旁边，通过线缆与换能器连接。主机的安装。主机距离换能器距离不得超过15米；
4）设备运行。设备安装完成后，在罐体未工作状态下先进行试运行，检查装置整体运转情况。设备运转正常后，设备与罐体同时开始工作运行。在罐体工作中，如无意外情况，必须保持超声波消泡装置运转。在运行过程中达到消泡效果。
本实用新型采用超声波消泡技术优势在于：
1、与现有化学消泡技术比较，其成本较低。安装后，设备运行维护成本低。使用此项实用新型不会产生环境污染，也不会对产品品质产生影响，对生产工艺无任何影响。
2、与现有单纯的机械消泡技术比较，具有非常好的消泡效果，不单单作为一项辅助手段，而是可以独立消泡，替代其它消泡技术。
3、格栅的加入与设计。在发酵罐内壁焊接一定规格的格栅，不仅是换能器有了在其内部的安装位置，而且使超声波在更好的传播扩散，降低能量的损失，使其在金属液体界面产生更好的效果。
4、防水保护罩的使用。在本实用新型中，采用了防水保护罩对换能器进行保护，保护了换能器内部元件，使该实用新型更具有实用价值。
Claims (5)
1.一种发酵罐超声波消泡装置，其特征在于：包括格栅和超声波换能器，所述格栅焊接在发酵罐内壁，所述超声波换能器的头部固定在格栅表面，底部通过防水电缆线与外部超声波发生器相连接，所述超声波换能器放置在具有防水功能的保护罩内。
2.根据权利要求1所述的发酵罐超声波消泡装置，其特征在于：所述格栅与发酵罐壁的材料相同。
3.根据权利要求1所述的发酵罐超声波消泡装置，其特征在于：所述格栅为网状，其边缘焊接到发酵罐内壁。
4.根据权利要求1所述的发酵罐超声波消泡装置，其特征在于：所述格栅选用的钢材厚度不小于5mm，宽度不小于30mm，所述格栅间距不小于100mm。
5.根据权利要求1所述的发酵罐超声波消泡装置，其特征在于：所述超声波发生器的频率不小于40KHZ，所述单个超声波换能器功率不小于100W。
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