CN209974764U - 一种循环消泡式实验型发酵罐 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环消泡式实验型发酵罐，包括罐体，罐体内设有消泡装置，消泡装置包括转动连接于罐体内部的消泡桨，以及两端均与罐体连通的循环管路，循环管路包括依次连通的引导部、消泡管和回风管，其中引导部固定有消泡盘，消泡桨转动连接于消泡盘下方，消泡管的内部为多级变径的消泡通道，消泡管设有用于清除剩余泡沫的加热装置，回风管穿过罐体的侧壁并正对消泡桨，回风管设有从消泡管抽风并向罐体内供风的风泵。通过消泡桨、消泡盘、引导部、消泡管、加热装置的共同作用，以多种消泡手段达到消泡目的，通过循环管路使得仍未消除的泡沫再次通过消泡桨，使得消泡装置可以对绝大多数的泡沫进行消除处理。

Description

一种循环消泡式实验型发酵罐

技术领域

本实用新型涉及发酵设备技术领域，尤其是涉及一种循环消泡式实验型发酵罐。

背景技术

发酵罐是利用微生物在适宜的条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为人类所需要的产物的场所，其广泛应用于医药工业、食品工业、能源工业、化学工业、农业、环境保护等方面。在微生物发酵的生化过程中,会有很多因素需要进行调控,例如灭菌时间、温度、pH值、氧气的补给等,泡沫的控制也是其中重要的一项。泡沫是大量气体分散在液体中的分散体系,其分散相是气体,连续相是发酵液。大量泡沫的产生会对工艺生产造成巨大的危害,如减少生产能力、影响产品质量、影响生产的正常进行等。

现有技术中的消泡方式大多有几种：物理消泡法、机械消泡法、化学消泡法和自然消泡法，其中化学消泡在消泡剂作用时间内效果较好且便于使用。但化学消泡本身具有缺陷，由于消泡剂存在作用时间，当时间过长时则会失效，继续添加消泡剂则会造成成本的增加，并且化学消泡可能会对发酵罐内的发酵液体的成分产生影响，进而影响产品质量。其他消泡方式如物理消泡法中的超声波消泡其设备实用和维护成本较高，不适合用于大量消泡，仅能用作应急处理；自然消泡法耗费时间长且占地面积大，即不考虑在实验中实用。因此现有技术中的试验用发酵罐仍大多采用机械消泡法，若采用机械消泡法，由于机械消泡法是通过对泡沫施加各种力，如剪力、压力等使泡沫破裂，其消泡能力有限，大多不能完全清除泡沫。

参见授权公告号为CN206188796U的中国专利，该技术方案提出了一种高效型消泡发酵罐，包括罐体、搅拌器以及消泡器，所述罐体上设有进料口、输水管、支架、电磁铁以及排料口，所述消泡器包括消泡电机、旋转轴、风扇以及消泡槽，所述消泡电机位于所述罐体顶部，所述风扇通过所述旋转轴连接在所述消泡电机上，所述消泡槽位于所述罐体上部内侧，所述搅拌器位于所述罐体下部，所述搅拌器包括搅拌电机、搅拌轴、磁铁片以及搅拌桨，所述搅拌电机位于所述罐体底部，所述搅拌桨固定在所述搅拌轴上，所述磁铁片固定在所述搅拌桨上。

上述技术方案即通过机械消泡的方式来减少泡沫，通过桨叶对泡沫进行冲击使泡沫破碎，当桨叶润湿后消泡效果将下降，且泡沫过多时则会存在部分泡沫无法清除，由于不能完全消泡，因此仍可能存在泡沫对发酵的过程产生影响。即现有技术中的试验用发酵罐通常不具备消泡比较彻底的消泡装置。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种循环消泡式实验型发酵罐，使其并通过添加消泡剂即可具有稳定的消泡能力，能够对将绝大多数的泡沫进行消除处理。

本实用新型是通过以下技术方案得以实现的：一种循环消泡式实验型发酵罐，包括罐体，所述罐体内设有消泡装置，所述消泡装置包括转动连接于所述罐体内部的消泡桨，所述消泡装置还包括两端均与所述罐体连通的循环管路，所述循环管路包括依次连通的引导部、消泡管和回风管，其中所述引导部固定有消泡盘，所述消泡桨转动连接于所述消泡盘下方，所述消泡管的内部为多级变径的消泡通道，所述消泡通道包括多个交替设置并依次连通的大径空腔和小径空腔，所述消泡管设有用于清除剩余泡沫的加热装置，所述回风管穿过所述罐体的侧壁并正对所述消泡桨，所述回风管设有从所述消泡管抽风并向所述罐体内供风的风泵。

通过采用上述技术方案，由消泡桨对泡沫进行初步处理，剩余泡沫在风泵的作用下穿过消泡盘，进行第二步消泡，接着进入消泡管进行第三步消泡，由于消泡管的内部为多级变径的消泡通道，通过直径的改变使得泡沫通过时产生气压的变化，配合消泡通道直径改变的台阶面产生的剪力对泡沫进行消除，当泡沫量非常大时，可以开启加热装置进行辅助消泡，又因为引导部、消泡管、回风管组成循环管路并与罐体连通，若仍然有泡沫没有消除完毕，通过回风管将泡沫送回消泡桨，完成循环消泡处理。

进一步设置为：所述引导部的横截面直径由上至下逐级递增并形成多级阶梯面，其大端与所述罐体顶部连通，且大端由所述消泡盘进行覆盖。

通过采用上述技术方案，说明了引导部的结构，由于引导部也为多级直径的管道，也可以通过与消泡通道相同的原理进行消泡处理，由于大端与罐体连通，可以对消泡桨未清除的泡沫进行引导进入循环管路。此外，说明了消泡盘的位置使得泡沫在通过消泡桨后进入引导部前由消泡盘进行消泡处理。

进一步设置为：所述消泡盘开设有上下贯穿的多个多级变径的消泡孔，所述消泡孔的直径由上至下逐级递增，所述消泡盘下方设有多个凸起，所述凸起的底部设有尖角。

通过采用上述技术方案，说明了消泡盘的结构，由于设有多级变径的消泡孔和具有尖角的凸起，通过两种方式进行消泡处理，对消泡桨未清除完全的泡沫进行进一步处理。

进一步设置为：所述消泡盘的底部设有轴杆，所述消泡桨转动连接于所述轴杆上，所述消泡桨包括安装部和固定于所述安装部周向侧面的多个消泡叶，多个所述消泡叶绕所述安装部均匀分布。

通过采用上述技术方案，说明了消泡桨的结构，由于通过轴杆转动连接于消泡盘的下方，可以配合回风管对最后未清除的泡沫进行循环消泡处理。

进一步设置为：所述消泡叶设有帆板，所述帆板为弧形板，当所述消泡叶转动至靠近所述回风管处时，所述帆板的凹面正对所述回风管的出口。

通过采用上述技术方案，说明了帆板的设置，通过帆板配合回风口的风力，使得消泡桨可以通过风力进行转动，使得消泡桨不需要额外的动力来源，节省了资源。

进一步设置为：所述加热装置为电热金属丝，所述电热金属丝螺旋缠绕设置于所述消泡管外部。

通过采用上述技术方案，说明了加热装置为电热金属丝，由物理消泡的方式配合机械消泡，螺旋缠绕的设置提高作用范围，进一步提高的消泡的效果，单独控制加热装置，使得泡沫量较少时可以选择不启用电热金属丝，当泡沫较多时，通过热辐射进行辅助消泡且通过对消泡通道内部进行烘干，也可以提高机械消泡的效果。

进一步设置为：每个所述大径空腔内均设有多个倒刺。

通过采用上述技术方案，在大径空腔内设置倒刺进一步提高消泡效果。

进一步设置为：所述罐体的侧壁开设有观察窗。

通过采用上述技术方案，通过设置观察窗，便于工作人员直接对罐体内部进行观察，并通过观察得到的气泡量控制加热装置和风泵。

综上所述，本实用新型的有益技术效果为：通过消泡桨、消泡盘、引导部、消泡管、加热装置的共同作用，采用多种消泡手段达到消泡目的，通过循环管路使得仍未消除的泡沫再次通过消泡桨，使得消泡装置可以对绝大多数的泡沫进行消除处理。

附图说明

图1为本实用新型实施例的整体结构图；

图2为消泡装置的俯视图；

图3为图2中A-A处的剖视图；

图4为图2中B处的局部放大图；

图5为图2中C处的局部放大图；

图6为图2中D处的局部放大图。

附图标记：1、罐体；11、电机；12、观察窗；2、引导部；3、消泡盘；31、轴杆；32、轴承；33、限位螺栓；34、垫片；35、消泡桨；351、安装部；352、消泡叶；353、帆板；36、消泡孔；37、凸起；4、消泡管；41、消泡通道；411、大径空腔；412、小径空腔；42、倒刺；43、电热金属丝；5、回风管；51、风泵。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

参见图1，为本实用新型公开的一种循环消泡式实验型发酵罐，包括罐体1，罐体1内设有发酵液，罐体1下方设有电机11，电机11的转轴向上延伸穿过罐体1底部，转轴的上端位于罐体1内并固定有螺旋搅拌桨（图中未示出），螺旋搅拌桨位于发酵液的液面以下。此外，罐体1侧壁上还设有观察窗12。

参见图3，罐体1内设有消泡装置，消泡装置包括循环管路，循环管路包括依次连接并连通的引导部2、消泡管4、回风管5。其中，引导部2为多级变径的管道，其直径由上至下逐级递增，大端的直径与罐体1的直径相等，并与罐体1连通。

参见图3和4，引导部2内固定有消泡盘3，消泡盘3的轴线处一体设置有向下延伸的轴杆31，轴杆31上套设有轴承32，并通过轴承32转动连接有消泡桨35，轴杆31的底部开设有螺孔，螺孔内设有适配的限位螺栓33，限位螺栓33套设有垫片34，垫片34的直径大于轴承32的外圈外径，使得轴承32和消泡桨35均不会从轴杆31上滑落。

消泡桨35包括套环状的安装部351，以及固定于安装部351周向侧面的多个消泡叶352，多个消泡叶352绕安装部351均匀分布。消泡叶352为沿安装部351半径方向设置的方杆，每个消泡叶352均一体设置有弧形的帆板353。

参见图5，消泡盘3开设有多个上下贯穿的消泡孔36，消泡孔36为三级变径孔，其直径由上至下逐级递增。与引导部2相同，泡沫在经过消泡孔36或引导部2时，泡沫的内外产生压力变化，此外，由于半径逐级改变，改变的面形成的台阶对泡沫产生剪力，加速泡沫的破裂。此外，消泡盘3的下表面还设有多个凸起37，凸起37的下方设有尖角，用于将泡沫戳破。

看回图3，引导部2通过小端与消泡管4连通，消泡管4的内部为多级变径的消泡通道41，消泡通道41包括多个交替设置并依次连通的大径空腔411和小径空腔412。以同样的原理，通过半径的急剧变化，使得泡沫破裂。为进一步提高消泡通道41的消泡能力，在每个大径空腔411的周向侧壁固定有多个无序排列的倒刺42。

参见图3和6，消泡管4的周向外侧壁为圆柱面，其外部螺旋缠绕有加热装置，加热装置为电热金属丝43，通过对电热金属丝43通电，可以实现对消泡管4进行加热，通过热辐射对消泡管4内的泡沫以物理消泡法进行辅助消泡。当泡沫量较小时，可以不开启电热金属丝43，当泡沫量大时，电热金属丝43还能将发消泡管4内泡沫破碎后残留的液体进行蒸发。

看回图1和3，回风管5的一端与消泡管4远离引导部2的一端连通，回风管5的另一端穿过罐体1的周向侧壁，位于罐体1内部，并使得当消泡叶352转动至靠近回风管5处时，帆板353的凹面正对回风管5的出口。此外，回风管5中部设有风泵51，通过风泵51从消泡管4内抽风并向罐体1内供风。

本实施例的实施原理及有益效果为：

通过消泡桨35对泡沫进行第一步处理，通过转动消泡桨35的冲击力将泡沫击碎，为破碎的泡沫在风泵51的作用下穿过消泡盘3，通过消泡孔36进行第二步消泡，仍未破碎的泡沫继续移动并进入消泡管4，通过消泡管4的变径设置以及倒刺42设置进行第三步消泡。由于引导部2、消泡管4、回风管5、罐体1组成闭合的循环回路，使得罐体1内的气体循环利用，且若仍然有泡沫没有消除完毕，通过回风管5将泡沫送回罐体1内并面对消泡桨35，完成循环消泡处理。

工作人员通过观察窗12对罐体1内部进行观察，若泡沫量非常大，可以选择开启加热装置，通过电热金属丝43的热辐射进行辅助消泡，电热金属丝43不仅通过热辐射可以破坏泡沫，还能加速消泡管4内因泡沫破碎产生的残余液体的蒸发，使得水蒸气在风泵51的作用下进入罐体1内。若泡沫量较小，则可以调低加热装置的温度或直接关闭。

本具体实施方式的实施例均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种循环消泡式实验型发酵罐，包括罐体（1），所述罐体（1）内设有消泡装置，所述消泡装置包括转动连接于所述罐体（1）内部的消泡桨（35），其特征在于：所述消泡装置还包括两端均与所述罐体（1）连通的循环管路，所述循环管路包括依次连通的引导部（2）、消泡管（4）和回风管（5），其中所述引导部（2）固定有消泡盘（3），所述消泡桨（35）转动连接于所述消泡盘（3）下方，所述消泡管（4）的内部为多级变径的消泡通道（41），所述消泡通道（41）包括多个交替设置并依次连通的大径空腔（411）和小径空腔（412），所述消泡管（4）设有用于辅助清除泡沫的加热装置，所述回风管（5）穿过所述罐体（1）的侧壁并正对所述消泡桨（35），所述回风管（5）设有从所述消泡管（4）抽风并向所述罐体（1）内供风的风泵（51）。

2.根据权利要求1所述的一种循环消泡式实验型发酵罐，其特征在于：所述引导部（2）的横截面直径由上至下逐级递增并形成多级阶梯面，其大端与所述罐体（1）顶部连通，且大端由所述消泡盘（3）进行覆盖设置。

3.根据权利要求2所述的一种循环消泡式实验型发酵罐，其特征在于：所述消泡盘（3）开设有上下贯穿的多个多级变径的消泡孔（36），所述消泡孔（36）的直径由上至下逐级递增，所述消泡盘（3）下方设有多个凸起（37），所述凸起（37）的底部设有尖角。

4.根据权利要求3所述的一种循环消泡式实验型发酵罐，其特征在于：所述消泡盘（3）的底部设有轴杆（31），所述消泡桨（35）转动连接于所述轴杆（31）上，所述消泡桨（35）包括安装部（351）和固定于所述安装部（351）周向侧面的多个消泡叶（352），多个所述消泡叶（352）绕所述安装部（351）均匀分布。

5.根据权利要求4所述的一种循环消泡式实验型发酵罐，其特征在于：所述消泡叶（352）设有帆板（353），所述帆板（353）为弧形板，当所述消泡叶（352）转动至靠近所述回风管（5）处时，所述帆板（353）的凹面正对所述回风管（5）的出口。

6.根据权利要求1所述的一种循环消泡式实验型发酵罐，其特征在于：所述加热装置为电热金属丝（43），所述电热金属丝（43）螺旋缠绕设置于所述消泡管（4）外部。

7.根据权利要求1所述的一种循环消泡式实验型发酵罐，其特征在于：每个所述大径空腔（411）内均设有多个倒刺（42）。

8.根据权利要求1所述的一种循环消泡式实验型发酵罐，其特征在于：所述罐体（1）的侧壁开设有观察窗（12）。

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