CN220012619U - 一种循环补料装置及发酵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种循环补料装置及发酵系统，该发酵系统包括发酵罐和循环补料装置，循环补料装置的补料罐上设有出料口和回料口；出料管路连接出料口，回料管路连接回料口，出料管路和回料管路通过管接头相连接，并与补料罐形成循环回路，管接头上还连接有补料管路，补料管路连接发酵罐补料口。本实用新型的出料管路和回料管路通过管接头相连接，并与补料罐形成循环回路，管接头上还连接补料管路，通过控制补料泵和循环泵流速，可实现补料罐内流出的料液部分在循环回路内循环流动，另一部分料液经补料管路流向发酵罐内进行持续补料，保证了补液均一性和发酵稳定性，结构简单，占用空间小，功能多样，实用性强。

Description

一种循环补料装置及发酵系统

技术领域

本实用新型涉及发酵罐领域，尤其涉及一种循环补料装置及发酵系统。

背景技术

微生物发酵是指利用微生物，在适宜条件下，将原料经过特定的代谢途径转化为目的产物的过程。在发酵过程中，为了满足工艺控制和产物积累的要求，需要向微生物发酵罐中补充一定浓度的培养基来维持微生物生长代谢时所需的营养，同时还需补充适量的酸或碱来保证菌株的正常生存环境。在补加培养基或酸碱溶液时，有时会因物料本身的性质、环境、昼夜温差等因素导致料液分离、物料沉降或结晶析出沉积在补料管路或补料瓶中，致使补料管路堵塞，补料失败，发酵异常。目前常用的方法有二：一是设计多条补料管道，在遇到补料管道堵塞时，通过切换管路，保证发酵过程正常运行，多管路设计，增大了补料装置的制造成本及占用空间，且无法从根本上解决堵塞问题；二是安排人员实时监控发酵情况或对补料容器加热搅拌，并实时保持合适的环境温湿度，此方法低效且成功率不高，同时耗费大量人力和物力。

实用新型内容

为了解决现有技术的问题，本实用新型提供了一种循环补料装置及发酵系统，通过控制补料在循环回路上循环流动并持续补料，保证补液均一性，防止物料沉降堵塞，进而保证发酵过程正常运行。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种循环补料装置，包括补料罐、出料管路和回料管路；补料罐上设有出料口和回料口；出料管路连接出料口，回料管路连接回料口，出料管路和回料管路通过管接头相连接，并与补料罐形成循环回路，循环回路上设有循环泵；管接头上还连接有补料管路，用于连接发酵罐。

其中，所述循环泵具体可为蠕动泵或隔膜泵，安装在回料管路上。

其中，所述补料罐外部设有加热件。

优选地，所述加热件为夹套，包设于补料罐外部。

进一步地，所述循环补料装置还包括进料管道和补料泵，所述进料管道连接补料罐的进料口，所述补料泵安装在进料管道上。

优选地，所述补料罐底部呈圆弧状，在补料循环时，补液在补料罐底部形成旋涡，可增加补液混匀度。

进一步地，所述循环补料装置还包括反冲管路，所述反冲管路一端与外部气源相连通，另一端与管接头相连接。

优选地，所述出料管路、回料管路、补料管路、进料管道和反冲管路均为硅橡胶管。

更优选地，所述硅橡胶管内径为4.8mm。

本实用新型还提供了一种发酵系统，包括发酵罐和上述循环补料装置，所述循环补料装置的补料管路连接发酵罐的进料口。

优选地，所述补料管路由管接头下倾连接至发酵罐的补料口。

优选地，所述反冲管路为三通输气管，所述三通输气管包括进气口、冲气口和补气口；所述进气口连接外部气源，所述补气口连接发酵罐的进气口；所述冲气口连接管接头，且冲气口与管接头之间输气管上设有阀门。

进一步地，所述补料管路的出口端可连接一进多出型转接头，所述一进多出型转接头通过输料管连接多个发酵罐，实现对多个发酵罐补料。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型在补料罐上设置进料口、出料口和回料口，进料管道连接进料口、出料管路连接出料口，回料管路连接回料口，进料管道上设有补料泵，循环回路上设有循环泵，出料管路和回料管路通过管接头相连接，并与补料罐形成循环回路，管接头上还连接补料管路，通过控制补料泵和循环泵流速，可实现补料罐内流出的料液部分在循环回路内循环流动，另一部分补液经补料管路流向发酵罐内进行持续补料；循环回路及补料罐外部加热件设计，有效防止了难溶的物料沉降或物料冷却结晶而堵塞补料管路，减少操作人员精力和时间浪费，降低发酵监控难度，保证了补液均一性和发酵稳定性。

在补料管路的出口连接一进多出型转接头并通过输料管连接多个发酵罐，在所需补料相同的情况下，可实现向多个发酵罐内补料，满足多套发酵设备的补料需求。

此外，在补料加热保温及循环流动情况下，仍产生沉淀并堵塞补料管道时，本实用新型的反冲管路设计，可通过气冲将堵塞物反冲至发酵罐内，进一步降低了堵塞风险；将反冲管路与发酵罐的供气管道优化设计为三通输气管，分别向输料管道和发酵罐输气，既实现了发酵罐的正常供气，又可解决补料管路堵塞问题，结构简单，占用空间小，功能多样，实用性强。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例1的循环补料装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例2的循环补料装置结构示意图；

图3为本实用新型实施例3的发酵系统结构示意图。

附图说明：补料罐1、出料管路2、回料管路3、管接头4、循环泵5、补料管路6、加热件7、进料管道8、补料泵9、反冲管路10、外部气源11、发酵罐12、阀门13。

具体实施方式

下面将结合附图对本申请的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上、下、顶、底”通常是针对附图所示的方向而言的，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言的；同样地，为便于理解和描述，“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内、外，但上述方位词并不用于限制本申请。在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

实施例1

参阅图1，本实用新型的一种循环补料装置，包括补料罐1、出料管路2和回料管路3；补料罐1底部呈圆弧状，在补料循环时，补液在补料罐1底部形成旋涡，可增加补液混匀度，补料罐1外部设有加热件7，补料罐1上设有进料口、出料口和回料口，进料管道8连接补料罐1的进料口，补料泵9安装在进料管道8上，用于将补料通过进料管道8泵入补料罐1内，出料管路2连接出料口，回料管路3连接回料口，回料管路3上安装有循环泵5，出料管路2和回料管路3通过管接头4相连接，并与补料罐1形成循环回路，管接头4上还连接有补料管路6，用于连接发酵罐12，向发酵罐12内输入补料。

本实施例中，出料管路2、回料管路3、补料管路6和进料管道8均为硅橡胶管，内径为4.8mm。

本实施例中，循环泵5可选用蠕动泵或隔膜泵，控制补料泵9和循环泵5的流速，使得出料管路2中的补料部分吸入回料管路3，并经补料罐1的回料口回流至补料罐1内，另一部分补料推入发酵罐12内，从而实现补料的循环流动及持续补料。

本实施例中，加热件7为夹套，包设于补料罐1外部，具有加热保温的功能，有利于保持补液的温度均一和稳定性，防止补液冷却析晶，如补料罐1与发酵罐12位于不同温湿度环境内或补料管路6延墙壁放置所导致的补液和补料罐1的温度差，以及昼夜温差较大所导致的补液温度降低，补液中的某些物质冷却结晶而导致的补料罐1或补料管路6堵塞。

当多个发酵试验同时进行时，如果条件一致，同一类补料罐中的料液是一样的，本实施例提供的循环补料装置能够将一类难溶易沉降或易冷却结晶的补液进行持续循环流动及向发酵罐内补料，防止物料堵塞在补料管路或补料罐中，适用于微生物发酵过程的持续补料。

实施例2

如图2所示，本实用新型的循环补料装置，与实施例1的区别在于，还设有反冲管路10，反冲管路10选用硅橡胶管，内径为4.8mm，反冲管路10一端与外部气源11相连通，另一端与管接头4相连接；反冲管路10上设有阀门13，用于控制外部气源11流向反冲管路10的气体通断。

当补料管路6堵塞时，通过管接头4(四通接头)暂时阻断出料管路2和回料管路3，停止补料泵9和循环泵5，打开阀门13，将外部气源11的无菌压缩空气通过反冲管路10喷向补料管路6，将补料管路6中的堵塞物反冲至发酵罐12中，本实施例中，补料管路6由管接头4下倾连接至发酵罐12的补料口，补料管路6向下斜坡设计，更有利于管路的疏通和堵塞物自然脱落，同时大幅降低了使用时的堵塞风险。

实施例3

如图3所示，本实用新型的一种发酵系统，包括发酵罐12和实施例2所述的循环补料装置，循环补料装置的补料管路6连接发酵罐12的进料口。反冲管路10为三通输气管，包括进气口、冲气口和补气口；所述进气口连接外部气源11，所述补气口连接发酵罐12的进气口；所述冲气口连接管接头4，冲气口与管接头4之间输气管上设有阀门13。

在另一实施例中，补料管路6的出口端可连接一进多出型转接头，一进多出型转接头通过输料管连接多个发酵罐，在补料相同的情况下，可实现对多个发酵罐补料，满足多套发酵设备的补料需求。

工作流程：正常工作时，关闭反冲管路10上的阀门13，打开补料泵9和循环泵5，物料通过补料泵9从补料罐1流向出料管路2，控制循环泵5的泵速，使出料管路2中一部分物料通过回料管路3循环回补料罐1内，再从补料罐1流出至出料管路2中，实现物料循环流动，而出料管路2中另一部分物料则分流至补料管路6，进而流向发酵罐12内，从而实现发酵用补液循环流动及持续补料，防止补液中物料沉淀或冷却结晶，保证补液均一性和发酵稳定性。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种循环补料装置，其特征在于，包括补料罐(1)、出料管路(2)和回料管路(3)；所述补料罐(1)上设有出料口和回料口；所述出料管路(2)连接出料口，所述回料管路(3)连接回料口，所述出料管路(2)和回料管路(3)通过管接头(4)相连接，并与补料罐(1)形成循环回路，所述循环回路上设有循环泵(5)；所述管接头(4)上还连接有补料管路(6)，用于连接发酵罐(12)。

2.如权利要求1所述的循环补料装置，其特征在于，所述循环泵(5)安装在回料管路(3)上。

3.如权利要求1所述的循环补料装置，其特征在于，所述补料罐(1)外部设有加热件(7)。

4.如权利要求3所述的循环补料装置，其特征在于，还包括进料管道(8)和补料泵(9)，所述进料管道(8)连接补料罐(1)的进料口，所述补料泵(9)安装在进料管道(8)上。

5.如权利要求4所述的循环补料装置，其特征在于，还包括反冲管路(10)，所述反冲管路(10)一端与外部气源(11)相连通，另一端与管接头(4)相连接。

6.如权利要求5所述的循环补料装置，其特征在于，所述出料管路(2)、回料管路(3)、补料管路(6)、进料管道(8)和反冲管路(10)均为硅橡胶管。

7.一种发酵系统，其特征在于，包括发酵罐(12)和权利要求5-6任一项所述的循环补料装置，所述循环补料装置的补料管路(6)连接发酵罐(12)的进料口。

8.如权利要求7所述的发酵系统，其特征在于，所述补料管路(6)由管接头(4)下倾连接至发酵罐(12)的补料口。

9.如权利要求7所述的发酵系统，其特征在于，所述反冲管路(10)为三通输气管，所述三通输气管包括进气口、冲气口和补气口；所述进气口连接外部气源(11)，所述补气口连接发酵罐(12)的进气口；所述冲气口连接管接头(4)，且冲气口与管接头(4)之间输气管上设有阀门(13)。

10.如权利要求7-9任一项所述的发酵系统，其特征在于，所述补料管路(6)通过一进多出型转接头和输料管连接若干个发酵罐(12)。