CN2204803Y - 具有混合元件的双循环气升式发酵罐 - Google Patents

具有混合元件的双循环气升式发酵罐 Download PDF

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李洪亮
马晓建
方书起
方维藩
刘洛娜
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    • C12M29/00Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate

Abstract

具有混合元件的双循环气升式发酵罐是自然内 循环、强制外循环和静态混合技术相结合的气升式生 化反应器,其结构是在设备内部加入导流筒,在外循 环管中加入混合元件,同时采用空气自吸式结构,从 而提高传氧系数和降低能耗,和机械搅拌式发酵罐相 比,其氧吸收效率提高90%,能耗降低80%,和普通 气升式发酵罐相比,氧吸收效率提高40%,能耗降低 40%。该设备结构简单,制造方便,便于大型化。采 用强化传热的夹套,可大大降低冷却水用量。该设备 可用于酵母生产,也可用于丝状真菌生产,废水处理 等场合。

Description

现有典型的气升式发酵罐[王岁楼、张平文:微生物生化工程的研究进展《食品与发酵工业》1993,No.4],有内循环和外循环两大类。气流由喷嘴加压喷入后,被培养液切割成小气泡,气液混合并推动培养液经循环管流动。从而解决了机械搅拌罐存在的能耗高、结构复杂、放大难(很少见到体积超过400--500m3的机械搅拌发酵罐)、易污染、机械搅拌产生的过强的剪切力会影响培养物细胞的生理特性、在粘度较大的培养液中气液接触不良、空气中氧的利用率较低等问题。它依靠具有动、静压头的空气和内、外循环管的共同作用,气--液充分混合,这样既减少剪切作用,又增加了气液混合均匀度,有利于传质。但这种发酵罐由于气流速度要求高,空气中氧的利用率却仍然很低,而且压缩空气的能耗仍然很大。
本发明利用装在循环管中的喷射器将空气吸入而后利用混合元件强化气液传质,提出一种大型化、节能型发酵设备。
下面结合附图来说明发酵罐的结构。
1.本发酵罐由环板1、倒锥2、冷却夹套3、外壳4、循环泵5、内循环管6、支撑7、外循环管8、混合元件9、封头10、气体自吸式喷射器11及气体进口12组成。顶部采用锥形封头,也可采用平板封头,下部采用倒锥形封头。
2.本发酵罐的循环管由泵、自吸式喷射器和混合元件组成。混合元件装在外循环管中喷射器的出口处,至少两个,每个元件由扭转了90°--270°的左旋或右旋螺旋片组成,其长径比在0.5--3之间,相邻两混合元件两端边界夹角在0°--90°之间,外循环管与壳体直径之比在0.01--0.3之间。
3.在发酵罐中设置内循环管,其直径与外壳直径之比在0.1--0.9之间,长径比在0.5--5之间。
4.在发酵罐的底部设置一个倒锥,锥顶角在60°--150°之间,锥底直径与外壳直径之比在0.5--1.0之间。内循环管下端到倒锥顶点的距离与外壳直径之比在0.1--1.0之间,循环管出口到倒锥顶点的距离与外壳直径之比在0.2--2.0之间。
本发酵罐利用设置在外循环管中的循环泵,以提高发酵液的动能,从而把空气吸入,而后从喷射器喷出。气液混合物一并进入混合元件部分,利用混合元件的分割和转向作用使气泡直径变小,分散均匀,停留时间延长,阻止气泡合并,以此来强化传质过程,提高氧气的利用率。当流体进入内循环管后,从下部流出,进入壳体与内循环管的环隙部分,向下流动,当流体达到液面时,气液分离。由于循环管的向下抽吸作用,再次进入循环管,形成轴向环流。氧吸收效率可比普通气升式发酵罐提高40%,比机械搅拌罐提高90%。由于采用空气自吸式,空气无需加压即可进入发酵罐,这样可大大节省电能,比机械搅拌罐节电80%,比普通气升式发酵罐节电40%。另外,在发酵罐和导流筒壁上设置冷却夹套,采用强化传热结构,可降低冷却水用量,比机械搅拌罐节水60%。
本发酵罐结构简单,制造方便,容易操作,设备费和操作费均低于现在使用的机械搅拌罐和普通气升罐,尤其用于大型发酵罐。
本发酵罐可用于酵母生产,也可用于丝状真菌生产、废水处理等场合。

Claims (3)

1.一种具有外壳、内循环管、外循环管、循环泵、喷射器和底部倒锥的发酵罐,其特征是:外壳内装有内循环管,外循环管中装有混合元件。
2.根据权利要求1所述的发酵罐,其特征是:外循环管与发酵罐外壳直径之比在0.01--0.3之间,外循环管其中一段装有至少2个混合元件,混合元件为扭转了90°--270°的左旋或右旋螺旋片,混合元件的长径比在0.5--3之间,相邻两混合元件两端界夹角在0°--90°之间;外循环管出口到倒锥顶部的距离与发酵罐外壳直径之比在0.2--2.0之间。
3.根据权利要求1-2所述的发酵罐,其特征是:内循环管的直径与发酵罐外壳直径之比在0.1--0.9之间,长径比在0.5--5之间,内循环管下端距离倒锥顶部的高度与发酵罐外壳直径之比在0.1--1.0之间。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100469709C (zh) * 2006-02-28 2009-03-18 中国科学院过程工程研究所 一种多相分散的自吸式生化反应器
CN101935613A (zh) * 2010-08-20 2011-01-05 宁德市益荣生物工程有限公司 多功能节能生物发酵炉
CN102250752A (zh) * 2011-04-21 2011-11-23 吕长山 一种独立气升式双循环发酵罐
CN105331479A (zh) * 2014-08-06 2016-02-17 太阳酿造机械设备有限公司 能使游离菌均匀分布的多循环式酿造装置
CN105950460A (zh) * 2016-07-15 2016-09-21 江苏尚昆生物设备有限公司 自吸式节能发酵罐

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