CN87216445U - 射流式好氧发酵罐 - Google Patents

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Abstract

射流式好氧发酵罐是用于发酵生产中的设备。它有一长筒形密闭容器，罐体开设排气口菌种营养液进口，罐体壁上设置冷却盘管、进气管、料液进出口管，罐内设置至少一级搅拌器的机械搅拌装置，至少一级射流混合搅拌装置。射流混合搅拌装置由环管和射流器组构成，该发酵罐充分利用通入发酵罐内的压缩空气能量。进行气一液射流混合搅拌，以提高溶氧系数，使单位产量提高，能耗降低，并改善了操作环境。

Description

本实用新型涉及发酵生产设备，尤其是与好氧发酵设备相关。
发酵罐是好氧发酵生产中的关键设备，目前所采用的通用式发酵罐，一般在罐内设置多级搅拌器的机械搅拌装置。在发酵过程中，压缩空气由罐底通入，使多数好氧菌种在深层培养液中进行正常代谢合成，充分溶氧这是产生菌生命活力和合成产物所必需的条件。在生产实践中，为了满足好气性微生物溶解氧量使之获得所需要的代谢产物以提高单位产量，通常采用提高压缩空气用量和增加电机的搅拌功率的方法，希望通入培养液中的空气气泡直径减小，单位培养液中气泡数量增多，使气－液间的接触表面积增大，溶氧系数提高。但若提高空气用量，却使气泡直径亦随之增大，泡沫率增加，其提高单位产量不明显；而增大电机搅拌功率，造成能耗增大，产品成本提高，並使操作环境恶化。
本实用新型的目的在于提供一种充分利用通入发酵罐内压缩空气的能量，进行气——液射流混合搅拌，以提高溶氧系数，提高单位产量，降低能耗和产品成本，改善操作环境的射流式好氧发酵罐。
根据本实用新型的射流式好氧发酵罐是一个长筒形密闭容器，罐顶具有排气口、菌种营养液进口，罐体壁上设置冷却盘管、进气管、料液进出口管，罐内有至少一级搅拌器的机械搅拌装置，采用上悬轴把搅拌器与传动装置相连，罐内设置至少一级射流混合搅拌装置。每级射流混合搅拌装置由环管和射流器组构成，环管固接于罐体並与进气管连通；在每个环管上至少配置两圈射流器组；每圈射流器组至少有三支射流器，且每圈射流器组的射流器出口均在同一横截面的园周切线上；射流器与环管相通並固接，射流器由喷咀、扩散管构成，两者分离，用连接板相连。设置在罐体下底部的射流混合搅拌装置的射流器与水平面的夹角为5°～90°，在该装置的环管下方应设置至少二支同心园射流器，该射流器与水平面的夹角为－30°～15°。
本实用新型的射流式好氧发酵罐，用射流混合搅拌装置替代至少一级搅拌器的机械搅拌装置，可降低搅拌功率30～60％，使传动装置简单轻巧、减少噪音改善了操作环境，同时还可提高单位产量8～15％，又可延长发酵罐的使用寿命。
图1是射流式好氧发酵罐结构示意图
图2是图1的A－A剖视图
图3是图1的B－B剖视图
图4是射流器结构示意图
参照图1，射流式好氧发酵罐是一个长筒形密闭容器，罐体7顶部具有排气口9，菌种营养液进口12，入孔13等接口，罐体7内壁装有六组冷却盘管8，料液进出口管3和进气管22从罐体7底部伸出罐外，在罐体7中上部配置具有一级搅拌器17的机械搅拌装置14，采用上悬轴15把一级搅拌器17与传动装置10相连接，上悬轴15与罐顶轴孔采用机械密封装置11密封，在与机械搅拌器17相应的罐体7内壁上均布三块挡板16。在罐体7的中下部设置第一级射流混合搅拌装置20，该搅拌装置20是由环管6和二圈射流器组18、19构成，在罐体7的下底部设置第二级射流混合搅拌装置23，该搅拌装置23是由环管2和二圈射流器组4、5构成，並在环管2下方设置三支同心园射流器1，环管2和环管6之间用连接管21连通，环管2和压缩空气进气管22相连通。
射流式好氧发酵罐的上部具有一级搅拌器的机械搅拌装置，下底部具有一级射流混合搅拌装置，在上部一级机械搅拌器和下底部一级射流混合搅拌装置之间可以设置射流混合搅拌装置或机械搅拌器。
参照图2，环管6设置在罐体7内部（也可设置在罐体7的外部），环管6与三根支撑角钢24用U型螺拴26连接固定，支撑角钢24与罐体7焊接固定，环管6上有二圈射流器组18、19，外圈射流器组18有六支射流器25，内圈射流器组19有三支射流器29，射流器25、29与环管6通过与环管6焊接的支管27连接固定，支管27附有法兰28。两圈射流器组18，19的间距以及外圈射流器组18与罐体7内壁的间距相等，每圈射流器组18、19的射流器25，29沿园周均匀分布，其出口均在同一横截面的园周切线上，射流器25、29与水平面的夹角为－30°～60°。
参照图3，环管2设置在罐体7内部（也可设在罐体7的外部），环管2与三根支撑角钢31用U型螺拴30连接固定，支撑角钢31与罐体7底部焊接固定，环管2上有二圈射流器组4、5，外圈射流器组4有八支射流器32，内圈射流器组5有四支射流器35，射流器32，35与环管2通过与环管焊接的支管33连接固定，支管33附有法兰34。两圈射流器组4、5的间距以及外圈射流器组4与罐体7内壁的间距相等，每圈射流器组4，5的射流器32、35沿园周均匀分布，其出口均在同一横截面的园周切线上，射流器32、35与水平面的夹角最好为20°～70°，在环管2下方设置三支同心园射流器1，射流器1与环管2上的焊接支管33用法兰34连接固定，射流器1与水平面的夹角为－5°～5°。
参照图4，射流器由喷咀36、连接板37和扩散管38构成，且喷咀36与扩散管38两者分离，连接板37由法兰盘和筋板组焊而成，连接板37筋板与扩散管38焊接，喷咀36插入连接板37法兰盘中，连接板37法兰盘与支管27、33附有的法兰28、34（参见图2、图3）用螺拴连接。而扩散管38又有收缩管、喉管和扩张管，射流器扩散管38喉部与喷咀36喉部的横截面积比为6～25：1，喷咀36的收缩角为10°～30°，扩散管38的扩张管扩张角为5°～15°，收缩管收缩角为20°～90°。
当料液泵将料液经料液进出口管3送入射流式好氧发酵罐，並加水配制成稀料，经消毒灭菌，移入菌种后，便启动机械搅拌装置14的搅拌器17，同时开启空气进口伐，由进气管22将0.7～3kgf／cm2压力的灭菌压缩空气送入第二级射流混合搅拌装置23的环管2，经连接管21进入第一级射流混合搅拌装置20的环管6，再经环管2，6上的焊接支管33，27分别进入各射流器组4、5，18、19的射流器32、35，25、29和环管2下方的射流器1。当压缩空气进入射流器的喷咀36並从喷咀36高速喷出时（一般喷出速度为90～250米／秒），此时压缩空气的静压能转变为速度能，使扩散管38入口处的压力降低至P1，将重度为r1的培养液吸入並与空气一同进入射流器的扩散管38，在扩散管38的喉部，气、液二相由初步的混合，经气体的动力沫化和压力沫化达到激烈的混合震荡，使一定量的培养液和空气被振动粉碎成大量的微小粒群，造成气、液间较大的却不断更新的接触表面。当气、液混合物进入扩散管38的扩张管后，随着扩张断面的不断增大，气泡直径亦随之增大，流速降低，使静压能得以恢复，当扩散管38出口处的静压力P2大于入口处的压力P1，此时出口处气、液混合物的重度r2将小于入口处的重度r1时，借助于射流器扩散管38出、入口处的压力差和重度差，使气、液二相混合物产生全环流运动，同时由于每圈射流器组4、5，18、19的射流器32、35，25、29其扩散管38出口均在同一横截面的园周切线方向上，使气、液二相产生与机械搅拌器17旋转方向一致的螺旋运动以增长气泡在培养液中的停留时间。这时，部分气泡被环流利用，大部分气泡随着时间的增长而上升，在上升过程中，由于气泡之间的互相碰撞，合并使气泡直径增大。当气泡上升到一定高度时，又与罐体7上部的机械搅拌装置14的搅拌器17相遇，使气泡再次被破碎，並增大气、液混合流的翻动量，以提高氧的传递速度和气、液二相的混合程度。最后气泡从培养液面逸出，空气以0.15～1kgf／cm2压力从排气口9排出，培养液经一定时间的培养，当达到发酵工艺所要求的生产指标后，经料液进出口管3，用1.5～3kgf／cm2压缩空气压送至回收工段提制产品。

Claims (4)

1、射流式好氧发酵罐是一个长筒形密闭容器，罐内设有至少一级搅拌器的机械搅拌装置，采用上悬轴把搅拌器与传动装置相连接，罐顶具有排气口、菌种营养液进口，罐体壁上设置冷却盘管、进气管、料液进出口管，其特征在于：罐体(7)内设置至少一级射流混合搅拌装置(20，23)，每级射流混合搅拌装置(20，23)由环管(6，2)和射流器组(18、19，4、5)构成，环管(2，6)固接于罐体(7)，並与进气管(22)连通，在每个环管(2，6)上至少配置两圈射流器组(4、5  18、19)，每圈射流器组(4、5，18、19)的射流器(32、35，25、29)至少为三支，且每圈射流器组的射流器出口均在同一横截面的园周切线上，射流器(32、35，25、29)与环管(2，6)相通並固接，射流器由喷咀(36)、扩散管(38)构成，两者分离，用连接板(37)相连，设置在罐体(7)下底部的射流混合搅拌装置(23)的射流器(32、35)与水平面的夹角为5°～90°，在环管2下方设置至少二支同心园射流器(1)，射流器(1)与水平面的夹角为-30°～15°。
2、按权利要求1所述的发酵罐，其特征在于：射流器扩散管（38）由收缩管、喉管和扩张管三者构成，扩散管（38）喉部与喷咀（36）喉部的横截面积比为6～25：1，喷咀（36）的收缩角为10°～30°，扩散管（38）的扩张管扩张角为5°～15°，收缩管收缩角为20°～90°。
3、按权利要求1或2所述的发酵罐，其特征在于：每圈射流器组（4、5、18、19）的射流器（32，35，25，29）沿园周均匀分布。
4、按权利要求1或2所述的发酵罐，其特征在于：每级射流混合搅拌装置（20、23）的射流器组（18、19，4、5）的间距以及外圈射流器组（18，4）与罐体7内壁的间距最好相等。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102154091A (zh) * 2010-12-25 2011-08-17 福建农林大学 一种苏云金芽胞杆菌产晶胞阶段的发酵罐
CN103865773A (zh) * 2012-12-07 2014-06-18 朱永彪 内搅拌搪瓷混膜厌氧罐

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