CN210261738U - 一种大型发酵罐循环降温装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大型发酵罐循环降温装置，该装置包括盘绕在发酵罐外壁上的降温盘管,及分别与降温盘管接通的循环水冷却塔和循环水收集池，所述的发酵罐的外壁上自底部至顶部盘绕有N组降温盘管，每组降温盘管包括n圈螺旋盘绕的盘管，且每组降温盘管均包括独立的进水管和出水管，每组降温盘管的进水管均与冷却水总进管接通，每组降温盘管的出水管均与冷却水总出管接通，冷却水总进管和冷却水总出管均与循环水冷却塔接通，通过循环水冷却塔对降温盘管内的循环水进行降温冷却，然后将冷却温度达标的循环水通过水泵注入各组降温盘管内，通过控制各组降温盘管的自控调节阀对发酵罐的不同部位进行选择性降温。

Description

一种大型发酵罐循环降温装置

技术领域

本实用新型涉及发酵罐降温设备的技术领域，特别涉及一种大型发酵罐循环降温装置。

背景技术

传统工业发酵罐冷却降温方式主要有以下几种方法：1、发酵罐侧壁设夹层通水降温；2、发酵罐内设螺旋管或蛇形管通水降温；3、发酵罐外设螺旋盘管通水降温，降温媒介主要为：自来水、自然冷却循环水、制冷低温循环水，但是上述侧壁夹层降温及内设螺旋管或蛇形管降温方式主要用于小型发酵罐，普遍采用自来水及低温循环水作为降温媒介，目前工业大型发酵罐降温方式普遍采用外设螺旋盘管降温方式，运用自然冷却循环水作为降温媒介，但是这种外设盘管降温技术对于发酵迅速产热期存在降温效率低、降温效果不理想的现象，导致发酵中期培养温度偏高，尤其在夏季高温时期，自然冷却循环水温度偏高，导致发酵培养温度高于正常温度10℃左右，严重影响工业发酵进程，引发如发酵周期延长、发酵收率降低、感染杂菌概率增大等不利影响。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型提出一种大型发酵罐循环降温装置。

具体内容如下：一种大型发酵罐循环降温装置，该装置包括盘绕在发酵罐外壁上的降温盘管,以及分别与降温盘管接通的循环水冷却塔和循环水收集池，其特征是：

所述的发酵罐的外壁上自底部至顶部盘绕有N组降温盘管，每组降温盘管包括n圈螺旋盘绕的盘管，且每组降温盘管均包括独立的进水管和出水管，每组降温盘管的进水管均与冷却水总进管接通，且每组降温盘管的进水管上均串联有自控调节阀A，每组降温盘管的出水管均与冷却水总出管接通，且每组降温盘管的出水管上均安装有伸入出水管内部的温度计探头甲；

所述的冷却水总进管与循环水冷却塔的出水口接通，在冷却水总进管上自循环水冷却塔的一端起依次串联有水泵甲和自控调节阀C，在冷却水总进管上还安装有伸入其内部的温度计探头丙，所述的冷却水总出管与循环水冷却塔的进水口接通，在冷却水总出管上串联有自控调节阀B，在冷却水总出管上还安装有伸入其内部的温度计探头乙；

所述的循环水收集池通过冷凝水回收管与冷却水总出管接通，冷凝水回收管与冷却水总出管的连接位置位于温度计探头乙与发酵罐底部的降温盘管的出水管之间，在冷凝水回收管还串联有自控调节阀D，在自控调节阀D与冷却水总出管之间的冷凝水回收管上还接通有空气进管，该空气进管上串联有自控调节阀G，所述的循环水收集池通过冷却水回收管与冷却水总进管接通，冷却水回收管与冷却水总进管的连接位置位于温度计探头丙与发酵罐底部的降温盘管的进水管之间，在冷却水回收管还串联有自控调节阀E，在自控调节阀E与冷却水总进管之间的冷却水回收管上还接通有蒸汽进管，该蒸汽进管上串联有自控调节阀H，所述的循环水收集池通过循环水回收管与循环水冷却塔的进水口接通，该循环水回收管上自循环水收集池的一端起依次串联有水泵乙和自控调节阀F。

优选的，所述的发酵罐的顶部设有视镜，该视镜的外部设有超声波液位计，在发酵罐上还设有伸入其内部的温度计探头丁，所述的循环水收集池上设有音叉液位计。

优选的，所述的音叉液位计、超声波液位计及所有的自控调节阀和温度计探头均与可编程控制器连接。

优选的，所述的降温盘管的组数3≤N≤8，每组降温盘管的圈数4≤n≤9。

优选的，所述的空气进管与空气压缩机接通，所述的蒸汽进管与水蒸气发生设备接通。

本实用新型的有益技术效果：

针对补料式发酵培养过程，发酵罐内物料液位不断升高，将发酵罐的降温盘管进行分组，每组降温盘管的出水管和进水管上分别安装有温度探头和自控调节阀，采集每组降温盘管出水管的温度、发酵罐内部的温度和冷却水总进管的温度，根据发酵罐内培养温度的范围及降温盘管进出水温温差的预设值，控制对应组降温盘管进水管的自控调节阀的开度大小，发酵罐顶部设置视镜，视镜外部安装超声波液位计，液位计设置于发酵罐外部，不影响发酵罐灭菌效果，根据超声波液位计检测的发酵罐的液位高度与对应高度的分组降温盘管进行匹配，实现发酵罐内部实际料液部位的选择性降温，设置循环水收集池，对发酵灭菌前的降温盘管内排出的循环水进行回收利用；

本实用新型结构合理，针对性强，制造成本低，实用性强，降温效果明显，实现了高温季节发酵选择性降温的控制技术，同时提高了循环水降温效率和利用率，具有很高的应用价值。

附图说明

图1为一种大型发酵罐循环降温装置的整体结构关系示意图；

图中：1.发酵罐、2.视镜、3.超声波液位计、4.单组降温盘管、5.自控调节阀A、6.降温盘管的进水管、7.温度计探头甲、8.降温盘管的出水管、9.冷却水总出管、10.空气进管、11.自控调节阀G、12.蒸汽进管、13.自控调节阀H、14.自控调节阀D、15.冷凝水回收管、16.自控调节阀B、17.循环水回收管、18.自控调节阀F、19.温度计探头乙、20.循环水冷却塔、21.水泵甲、22.音叉液位计、23.水泵乙、24.循环水收集池、25.冷却水回收管、26.自控调节阀C、27.温度计探头丙、28.自控调节阀E、29.冷却水总进管、30.温度计探头丁。

具体实施方式

实施例一，参见图1，一种大型发酵罐循环降温装置，该装置包括盘绕在发酵罐外壁上的降温盘管，以及分别与降温盘管接通的循环水冷却塔和循环水收集池；

所述的发酵罐的外壁上自其底部至顶部盘绕有N组降温盘管，每组降温盘管包括n圈螺旋盘绕的盘管，且每组降温盘管均包括独立的进水管和出水管，每组降温盘管的进水管均与冷却水总进管接通，且每组降温盘管的进水管上均串联有自控调节阀A，每组降温盘管的出水管均与冷却水总出管接通，且每组降温盘管的出水管上均安装有伸入出水管内部的温度计探头甲；

所述的冷却水总进管与循环水冷却塔的出水口接通，在冷却水总进管上自循环水冷却塔的一端起依次串联有水泵甲和自控调节阀C，在冷却水总进管上还安装有伸入其内部的温度计探头丙，所述的冷却水总出管与循环水冷却塔的进水口接通，在冷却水总出管上串联有自控调节阀B，在冷却水总出管上还安装有伸入其内部的温度计探头乙；

所述的循环水收集池通过冷凝水回收管与冷却水总出管接通，冷凝水回收管与冷却水总出管的连接位置位于温度计探头乙与发酵罐底部的降温盘管的出水管之间，在冷凝水回收管还串联有自控调节阀D，在自控调节阀D与冷却水总出管之间的冷凝水回收管上还接通有空气进管，该空气进管上串联有自控调节阀G，所述的循环水收集池通过冷却水回收管与冷却水总进管接通，冷却水回收管与冷却水总进管的连接位置位于温度计探头丙与发酵罐底部的降温盘管的进水管之间，在冷却水回收管还串联有自控调节阀E，在自控调节阀E与冷却水总进管之间的冷却水回收管上还接通有蒸汽进管，该蒸汽进管上串联有自控调节阀H，所述的循环水收集池通过循环水回收管与循环水冷却塔的进水口接通，该循环水回收管上自循环水收集池的一端起依次串联有水泵和自控调节阀F。

所述的发酵罐的顶部设有视镜，该视镜的外部设有超声波液位计，在发酵罐上还设有伸入其内部的温度计探头丁，所述的循环水收集池上设有音叉液位计，超声波液位计将发酵罐内部液位高度动态值输入可编程控制器，可编程控制器将发酵罐的液位高度与对应高度的分组降温盘管进行匹配，实现发酵罐内部实际料液部位的选择性降温。

所述的音叉液位计、超声波液位计及所有的自控调节阀和温度计探头均与可编程控制器连接，由可编程控制器写入控制程序，对发酵罐进行快速自控降温与循环水自动收集，即由可编程控制器采集每组降温盘管出水管的温度计、发酵罐内部的温度计和冷却水总进管的温度计的数据，根据培养温度范围及降温盘管进出水温温差的预设值控制每组降温盘管进水管自控调节阀的开度大小。

所述的降温盘管的组数3≤N≤8，每组降温盘管的圈数4≤n≤9。

所述的空气进管与空气压缩机接通，发酵罐实消前，用压缩空气将降温盘管中的循环水依次分组排放至循环水收集池中，收集池顶部安装有音叉液位计，当液位计探测到循环水收集池中的循环水液位达到排放高度时，通过水泵将循环水收集池中的循环水泵入循环水冷却塔中进行回收，所述的蒸汽进管与水蒸气发生设备接通，发酵罐在发酵培养初期中，一般在冬季，有时出现温度低于正常值的现象，此时需要从降温盘管内通入少量蒸汽对发酵罐进行升温微调。

本实用新型的工作过程及原理：

发酵罐降温：

在发酵罐物料灭菌温度及时间达标后，需要立即对发酵罐进行降温，此时通过操控界面进入手动实消降温模式，即通过可编程控制器开启所有的自控调节阀A，及自控调节阀B和C，其他自控调节阀均关闭，可编程控制器分别预先设定温度计探头丙与每个温度计探头甲的温差值均为1℃，一般情况实消阶段发酵物料处于底部1/5左右位置，降温较慢，上部均为空气，降温较快，当某组降温盘管的出水温度（对应的温度计探头甲检测的数据）与冷却水总进管的温度（温度计探头丙检测的数据）差值到达预定值后，可编程控制器判定调节该组降温盘管的进水管的自控调节阀A的开度为最小流量，同理可编程控制器依次判定调节每组降温盘管的自控调节阀A的开度至最小流量，当可编程控制器判定某组降温盘管的进出水温差超过预设值时，调大对应组降温盘管的进水管上自控调节阀的开度直至温度降至设定值，最后由人工确认降温过程完毕手动结束实消降温模式。

各组降温盘管内循环水的回收：

发酵罐空消及物料实消前，操作标准要求将所有降温盘管内的循环水排空，达到快速升温的效果，因此利用压缩空气将降温盘管内的循环水排出，以达到降温盘管快速排空的效果，同时对排出的循环水进行收集，此时通过操控界面进入循环水自动排空模式，即预先在可编程控制器上分别设置每组降温盘管内循环水排空的时间值，从发酵罐顶部的一组降温盘管依次向下进行排空，例如可编程控制器开启自控调节阀G，开启对应组降温盘管上的自控调节阀A及自控调节阀E，其他自控调节阀均关闭，进行第一组降温盘管的排空，当排空时间到达预设值时排空结束，可编程控制器自动关闭该组降温盘管上的自控调节阀A，开启下一组降温盘管上的自控调节阀A进行第二组盘管排空，同理依次向下分别将每组降温盘管中的循环水排入循环水收集池内。

发酵罐的升温：

发酵罐在发酵培养初期中，一般在冬季，有时出现温度低于正常值现象，此时需要从降温盘管内通入少量蒸汽对发酵罐进行升温微调，即通过操控界面手动进入培养自动温控模式，通过可编程控制器预先设置培养温度值30℃士0.5℃，通过温度计探头丁监控物料培养温度值，当可编程控制器监测培养温度低于培养温度下限值时，开启自控调节阀H，开启发酵罐物料液位高度以下的所有组降温盘管上的自控调节阀A及自控调节阀D，其他自控调节阀均关闭，开度为微流量状态，预设时间1~5分钟后，关闭所有自控调节阀。

Claims (5)

1.一种大型发酵罐循环降温装置，该装置包括盘绕在发酵罐外壁上的降温盘管,以及分别与降温盘管接通的循环水冷却塔和循环水收集池，其特征是：

所述的发酵罐的外壁上自底部至顶部盘绕有N组降温盘管，每组降温盘管包括n圈螺旋盘绕的盘管，且每组降温盘管均包括独立的进水管和出水管，每组降温盘管的进水管均与冷却水总进管接通，且每组降温盘管的进水管上均串联有自控调节阀A，每组降温盘管的出水管均与冷却水总出管接通，且每组降温盘管的出水管上均安装有伸入出水管内部的温度计探头甲；

所述的冷却水总进管与循环水冷却塔的出水口接通，在冷却水总进管上自循环水冷却塔的一端起依次串联有水泵甲和自控调节阀C，在冷却水总进管上还安装有伸入其内部的温度计探头丙，所述的冷却水总出管与循环水冷却塔的进水口接通，在冷却水总出管上串联有自控调节阀B，在冷却水总出管上还安装有伸入其内部的温度计探头乙；

所述的循环水收集池通过冷凝水回收管与冷却水总出管接通，冷凝水回收管与冷却水总出管的连接位置位于温度计探头乙与发酵罐底部的降温盘管的出水管之间，在冷凝水回收管还串联有自控调节阀D，在自控调节阀D与冷却水总出管之间的冷凝水回收管上还接通有空气进管，该空气进管上串联有自控调节阀G，所述的循环水收集池通过冷却水回收管与冷却水总进管接通，冷却水回收管与冷却水总进管的连接位置位于温度计探头丙与发酵罐底部的降温盘管的进水管之间，在冷却水回收管还串联有自控调节阀E，在自控调节阀E与冷却水总进管之间的冷却水回收管上还接通有蒸汽进管，该蒸汽进管上串联有自控调节阀H，所述的循环水收集池通过循环水回收管与循环水冷却塔的进水口接通，该循环水回收管上自循环水收集池的一端起依次串联有水泵乙和自控调节阀F。

2.根据权利要求1所述的一种大型发酵罐循环降温装置，其特征是：所述的发酵罐的顶部设有视镜，该视镜的外部设有超声波液位计，在发酵罐上还设有伸入其内部的温度计探头丁，所述的循环水收集池上设有音叉液位计。

3.根据权利要求2所述的一种大型发酵罐循环降温装置，其特征是：所述的音叉液位计、超声波液位计及所有的自控调节阀和温度计探头均与可编程控制器连接。

4.根据权利要求1所述的一种大型发酵罐循环降温装置，其特征是：所述的降温盘管的组数3≤N≤8，每组降温盘管的圈数4≤n≤9。

5.根据权利要求1所述的一种大型发酵罐循环降温装置，其特征是：所述的空气进管与空气压缩机接通，所述的蒸汽进管与水蒸气发生设备接通。

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