乳化式好氧發(fā)酵罐制造技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種乳化式好氧發(fā)酵罐。目前的好氧發(fā)酵罐，增加壓縮空氣用量和增大攪拌電機功率對提高單位產(chǎn)量并不明顯，且造成能耗增大，產(chǎn)品成本提高，設(shè)備造價增加和操作環(huán)境惡化。本發(fā)明專利技術(shù)包括罐體和位于罐體內(nèi)的具有至少二級氣液混合器的氣液混合循環(huán)裝置，氣液混合循環(huán)裝置垂直設(shè)置，罐體上具有罐體進(jìn)氣管和發(fā)酵液進(jìn)口管，其特征在于：所述氣液混合循環(huán)裝置與罐體的內(nèi)壁之間設(shè)有一自吸空氣噴射乳化增壓裝置。本發(fā)明專利技術(shù)不但提高了氧利用率、傳質(zhì)速度、溶氧系數(shù)和單位產(chǎn)量，而且大幅度節(jié)約了能源，簡化了設(shè)備，降低了染菌率、降低了設(shè)備造價和維修費用、延長了發(fā)酵罐使用壽命。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及生物工程好氧發(fā)酵領(lǐng)域，具體地說是一種乳化式好氧發(fā)酵罐。
技術(shù)介紹
發(fā)酵罐是好氧發(fā)酵工業(yè)生產(chǎn)中關(guān)鍵生化反應(yīng)設(shè)備，在生物發(fā)酵生產(chǎn)中，當(dāng)今普遍采用著罐內(nèi)具有多級機械攪拌器的傳動攪拌裝置和罐底設(shè)有多種形式通氣裝置的通用式發(fā)酵罐。在生物發(fā)酵過程中，好氧菌種需要空氣中的氧進(jìn)行生長發(fā)育、新陳代謝并產(chǎn)出代謝產(chǎn)物，對此，充分溶氧這是產(chǎn)生菌生命活力和合成產(chǎn)物所必需的條件。在生產(chǎn)實踐中，為了滿足好氧性微生物的溶解氧量，使之獲得所需的代謝產(chǎn)物增加單位產(chǎn)量，通常采用增加壓縮空氣用量和增大攪拌電機功率(提高攪拌轉(zhuǎn)速、增加攪拌器數(shù)量和增大攪拌器直徑)的·方法，以求獲得發(fā)酵液中更多氧量，減小氣泡直徑、增加氣泡數(shù)量，增大氣、液間接觸比表面積，提高溶氧系數(shù)和單位產(chǎn)量。然而通用式發(fā)酵罐任何形式的通氣裝置，其氣泡直徑隨著通氣量的增加而增大，且泡沫率增加，提高攪拌轉(zhuǎn)速有利于氣泡的粉碎，但當(dāng)氣泡直徑到達(dá)一定數(shù)量級后，與攪拌轉(zhuǎn)速提高無關(guān)。由于通用式發(fā)酵罐的傳質(zhì)機理為鼓泡傳質(zhì)，其流動特性為柱塞流，它必然存在氧利用率低、溶氧系數(shù)低的弊端。因此增加壓縮空氣用量和增大攪拌電機功率對提高單位產(chǎn)量并不明顯，且造成能耗增大，產(chǎn)品成本提高，設(shè)備造價增加和操作環(huán)境惡化。
技術(shù)實現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種既無傳動機械攪拌裝置、又能減少壓縮空氣用量的乳化式好氧發(fā)酵罐，其具有能充分利用進(jìn)入發(fā)酵罐內(nèi)壓縮空氣的能量實現(xiàn)乳化傳質(zhì)的氣液噴射乳化裝置，利用通入罐內(nèi)發(fā)酵液的能量自吸空氣并實現(xiàn)乳化傳質(zhì)、增壓的自吸空氣噴射乳化增壓裝置，充分利用氣液混合物的重度差、靜壓力差和流速差實現(xiàn)全床小氣泡群乳狀流反復(fù)多變?nèi)h(huán)運動的氣液混合循環(huán)裝置，提高氧利用率、傳質(zhì)速度、溶氧系數(shù)和單位產(chǎn)量，大幅度降低能耗、降低產(chǎn)品成本和改善生產(chǎn)管理與操作環(huán)境。為此，本專利技術(shù)采用如下的技術(shù)方案乳化式好氧發(fā)酵罐,包括罐體和位于罐體內(nèi)的具有至少二級氣液混合器的氣液混合循環(huán)裝置，氣液混合循環(huán)裝置垂直設(shè)置，罐體上具有罐體進(jìn)氣管和發(fā)酵液進(jìn)口管，其特征在于所述氣液混合循環(huán)裝置與罐體的內(nèi)壁之間設(shè)有一自吸空氣噴射乳化增壓裝置， 該自吸空氣噴射乳化增壓裝置包括多個尾管、多個空氣吸入管、多個支管、一環(huán)管、一進(jìn)液管和至少二個液氣乳化增壓器，尾管、空氣吸入管和支管與液氣乳化增壓器的個數(shù)一致，液氣乳化增壓器垂直設(shè)置，所述的液氣乳化增壓器包括噴嘴、進(jìn)氣管、混合室和位于混合室下方的擴散管，噴嘴連接在混合室上且噴嘴的出口位于混合室內(nèi)，進(jìn)氣管與混合室外壁切向連接且二者相通； 所述的支管上端和進(jìn)液管上端與環(huán)管連接相通，進(jìn)液管下端與發(fā)酵液進(jìn)口管連接相通，支管下端與液氣乳化增壓器的噴嘴連接相通，空氣吸入管與液氣乳化增壓器的進(jìn)氣管連接相通，尾管的入口與液氣乳化增壓器擴散管的出口連接相通，尾管的出口與氣液混合循環(huán)裝置的第二級氣液混合器切線連接相通。作為對上述技術(shù)方案的進(jìn)一步完善和補充，本專利技術(shù)采取以下技術(shù)措施 所述的空氣吸入管位于罐體內(nèi)(利用罐體內(nèi)的空氣進(jìn)行自吸)或外端伸出于罐體外(可外接風(fēng)機，將消毒后的壓縮空氣送入空氣吸入管內(nèi)，進(jìn)行自吸)。所述的氣液混合循環(huán)裝置由第一級氣液混合器、第二級氣液混合器、第三級氣液混合器和連接板構(gòu)成，相鄰的兩級氣液混合器之間采用連接板固接。所述的第一級氣液混合器由收縮管和喉管連接而成，其收縮角為45 90。、喉管長度為0. 2 0. 5倍喉管直徑；第二級氣液混合器由收縮管和喉管連接而成，其收縮角為45 90。、喉管長度為0. 5 I. 0倍喉管直徑；第三級氣液混合器由收縮管、喉管和擴張管依次連接而成，其收縮管的收縮角為45 90° ,擴張管的擴張角為20 60° ,喉管長度為 2 10倍喉管直徑。所述的液氣乳化增壓器中，噴嘴的收縮角為10 20。，擴散管由收縮管、喉管和擴張管依次連接而成，收縮管的收縮角為15 45°、擴張管的擴張角為5 15°、喉管長度為10 40倍喉管直徑，擴散管的喉管與噴嘴喉部的橫截面積比為3 15 :1。所述罐體的底部設(shè)有一位于氣液混合循環(huán)裝置下方的氣液噴射乳化裝置，該氣液噴射乳化裝置由多個彎管、多個法蘭、一環(huán)管、一進(jìn)氣管和至少兩圈氣液乳化器組構(gòu)成，彎管和進(jìn)氣管與環(huán)管連接相通，進(jìn)氣管與罐體進(jìn)氣管連接相通，每圈氣液乳化器組至少配有二支氣液乳化器，彎管和法蘭的個數(shù)與氣液乳化器的支數(shù)一致，所有氣液乳化器的出口方向均在同一橫截面的圓周切線上，每支氣液乳化器與法蘭連接固定。所述的氣液乳化器由噴嘴、法蘭、連接板和擴散管組成，噴嘴固接在法蘭上，法蘭和擴散管用連接板焊接固定，擴散管由收縮管、喉管和擴張管依次連接而成，噴嘴的出口位于收縮管內(nèi)，收縮管的收縮角為30 90°，擴張管的擴張角為7 15°，喉管長度為6 15倍喉管直徑，噴嘴的收縮角為10° 20°，擴散管與噴嘴喉部的橫截面積比為8 15:1，氣液乳化器與水平面的夾角為0 20°、0 15°或-10 0°。在氣液噴射乳化裝置中，每圈氣液乳化器組的多個氣液乳化器沿圓周均勻分布。在氣液混合循環(huán)裝置上方設(shè)有至少一塊穩(wěn)液消泡篩板。在自吸空氣噴射乳化增壓裝置中，液氣乳化增壓器的多個尾管出口均在第二級氣液混合器的位于同一橫截面的圓周切線方向上，且多個尾管出口沿圓周均勻分布。本專利技術(shù)的乳化式好氧發(fā)酵罐，采用氣液噴射乳化裝置、自吸空氣噴射乳化增壓裝置和氣液混合循環(huán)裝置代替具有多級機械攪拌器的傳動機械攪拌裝置，并減少壓縮空氣用量，特別是自吸空氣噴射乳化增壓裝置，充分利用通入發(fā)酵罐內(nèi)壓縮空氣和發(fā)酵液的能量進(jìn)行質(zhì)量與能量的傳遞轉(zhuǎn)換，將傳統(tǒng)的鼓泡傳質(zhì)機理改變?yōu)槿榛瘋髻|(zhì)機理，將罐頂排放氣體中的氧再次吸入利用，將氣液混合物的流動特性從柱塞流轉(zhuǎn)變?yōu)榉磸?fù)多變?nèi)h(huán)運動的乳化流，不但提高了氧利用率、傳質(zhì)速度、溶氧系數(shù)和單位產(chǎn)量，而且大幅度節(jié)約了能源，簡化了設(shè)備，降低了染菌率、降低了設(shè)備造價和維修費用、延長了發(fā)酵罐使用壽命，同時消除了噪音和蒸汽直接實消時罐體的震動，改善了生產(chǎn)管理與操作環(huán)境。下面結(jié)合說明書附圖和具體實施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步的說明。附圖說明圖I為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本專利技術(shù)氣液噴射乳化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為圖2的A向視圖。圖4為本專利技術(shù)氣液乳化器的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為本專利技術(shù)氣液混合循環(huán)裝置結(jié)構(gòu)原理示意圖。圖6為本專利技術(shù)自吸空氣噴射乳化增壓裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。 圖7為圖6的B向視圖。圖8為本專利技術(shù)液氣乳化增壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施例方式如圖I所示的乳化式好氧發(fā)酵罐，罐體6是一個長筒形立式密閉容器，罐體6和裙座I固接成一體，罐體6的頂部具有進(jìn)料口 14、視鏡15、菌種營養(yǎng)液進(jìn)口 16、排氣口 17、人孔18等接口，罐體6的底部具有外伸罐外的發(fā)酵液出口管21，罐體6外壁固接異形管帶(或夾套)換熱器8，罐體6具有罐體進(jìn)氣管4和發(fā)酵液進(jìn)口管19，罐體6內(nèi)設(shè)置內(nèi)盤管換熱器7。如圖2-3所示，在罐體6底部具有氣液噴射乳化裝置2，該氣液噴射乳化裝置2由多個彎管22、多個法蘭23、一環(huán)管25、一進(jìn)氣管26和三圈氣液乳化器組29、30、31構(gòu)成，彎管22和進(jìn)氣管26與環(huán)管25連接相通，進(jìn)氣管26與罐體進(jìn)氣管4連接相通，每圈氣液乳化器組配有8支氣液乳化器,其出口方向均在同一橫截面的圓周切線上，每支氣液乳化器與法蘭23連接固定。環(huán)管25與罐體6底本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
乳化式好氧發(fā)酵罐，包括罐體(6)和位于罐體(6)內(nèi)的具有至少二級氣液混合器的氣液混合循環(huán)裝置(3)，氣液混合循環(huán)裝置(3)垂直設(shè)置，罐體(6)上具有罐體進(jìn)氣管(4)和發(fā)酵液進(jìn)口管(19)，其特征在于：所述氣液混合循環(huán)裝置(3)與罐體(6)的內(nèi)壁之間設(shè)有一自吸空氣噴射乳化增壓裝置(11)，該自吸空氣噴射乳化增壓裝置(11)包括多個尾管(41)、多個空氣吸入管(43)、多個支管(44)、一環(huán)管(45)、一進(jìn)液管(46)和至少二個液氣乳化增壓器，尾管(41)、空氣吸入管(43)和支管(44)與液氣乳化增壓器的個數(shù)一致，液氣乳化增壓器垂直設(shè)置，所述的液氣乳化增壓器包括噴嘴(49)、進(jìn)氣管(50)、混合室(51)和位于混合室(51)下方的擴散管(52)，噴嘴(49)連接在混合室(51)上且噴嘴(49)的出口位于混合室(51)內(nèi)，進(jìn)氣管(50)與混合室(51)外壁切向連接且二者相通；所述的支管(44)上端和進(jìn)液管(46)上端與環(huán)管(45)連接相通，進(jìn)液管(46)下端與發(fā)酵液進(jìn)口管(19)連接相通，支管(44)下端與液氣乳化增壓器的噴嘴(49)連接相通，空氣吸入管(43)與液氣乳化增壓器的進(jìn)氣管(50)連接相通，尾管(41)的入口與液氣乳化增壓器擴散管(52)的出口連接相通，尾管(41)的出口與氣液混合循環(huán)裝置（3）的第二級氣液混合器(38)切線連接相通。...

【技術(shù)特征摘要】
1.乳化式好氧發(fā)酵罐，包括罐體(6)和位于罐體￠)內(nèi)的具有至少二級氣液混合器的氣液混合循環(huán)裝置(3)，氣液混合循環(huán)裝置(3)垂直設(shè)置，罐體(6)上具有罐體進(jìn)氣管(4)和發(fā)酵液進(jìn)口管(19)，其特征在于所述氣液混合循環(huán)裝置(3)與罐體￠)的內(nèi)壁之間設(shè)有一自吸空氣噴射乳化增壓裝置(11)， 該自吸空氣噴射乳化增壓裝置(11)包括多個尾管(41)、多個空氣吸入管(43)、多個支管(44)、一環(huán)管(45)、一進(jìn)液管(46)和至少二個液氣乳化增壓器，尾管(41)、空氣吸入管(43)和支管(44)與液氣乳化增壓器的個數(shù)一致，液氣乳化增壓器垂直設(shè)置，所述的液氣乳化增壓器包括噴嘴(49)、進(jìn)氣管(50)、混合室(51)和位于混合 (51)下方的擴散管(52)，噴嘴(49)連接在混合室(51)上且噴嘴(49)的出口位于混合室(51)內(nèi)，進(jìn)氣管(50)與混合室(51)外壁切向連接且二者相通； 所述的支管(44)上端和進(jìn)液管(46)上端與環(huán)管(45)連接相通，進(jìn)液管(46)下端與發(fā)酵液進(jìn)口管(19)連接相通，支管(44)下端與液氣乳化增壓器的噴嘴(49)連接相通，空氣吸入管(43)與液氣乳化增壓器的進(jìn)氣管(50)連接相通，尾管(41)的入口與液氣乳化增壓器擴散管(52)的出口連接相通，尾管(41)的出口與氣液混合循環(huán)裝置(3)的第二級氣液混合器(38)切線連接相通。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的乳化式好氧發(fā)酵罐，其特征在于，所述的空氣吸入管(43)位于罐體(6)內(nèi)或外端伸出于罐體(6)夕卜。3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的乳化式好氧發(fā)酵罐，其特征在于，所述的氣液混合循環(huán)裝置(3)由第一級氣液混合器(36)、第二級氣液混合器(38)、第三級氣液混合器(40)和連接板構(gòu)成，相鄰的兩級氣液混合器之間采用連接板固接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的乳化式好氧發(fā)酵罐，其特征在于，所述的第一級氣液混合器(36)由收縮管和喉管連接而成，其收縮角為45 90°、喉管長度為0.2 0.5倍喉管直徑；第二級氣液混合器(38)由收縮管和喉管連接而成，其收縮角為45 90°、喉管長度為·0.5 I. 0倍喉管直徑；第三級氣液混合器(40)由收縮管、喉管和擴張管依次連接而成，其收縮管的收縮角為45 90°，擴張管的擴張角為20 60°，喉管長度...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：盧行娥，
申請(專利權(quán))人：盧行娥，
類型：發(fā)明
國別省市：