专利名称：一种物料外循环的发酵设备的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种发酵设备，特别涉及一种物料罐外循环的好氧发酵用 设备。
背景技术：
在发酵的相关行业中，有氧发酵是最为普遍的一种，有氧发酵是指发酵菌
在富含氧气的环境中完成对物料的发酵过程，传统的发酵工艺是经过液化、 过滤后的物料输送至发酵罐，在不高于13(TC的温度下灭菌处理，经接种后通空 气利用发酵罐的多级搅拌将物料和空气进行混勾发酵，这种发酵方法被广泛的 应用在发酵行业，如酿造等4亍业。
现有的发酵工艺中，空气是氧气的主要来源，其通过喷射器射入发酵罐内， 带动发酵液以完成整个的发酵过程，实际上采用的是外部空气带动内部物料的 工艺。 一般喷射器被安装在罐内引射发酵物料，但是由于空气的动能相对物料 来说很小，因而所产生的引射效果微弱，无法带动整个罐内的物料，这样部分 喷嘴不能形成射流，空气与物料的混合效果差，物料的含氧量较低发酵效果不 明显，为解决这一问题，现在的普遍做法是采用机械搅拌的方法，促使气液的 进一步混合，但是要带动整个罐内的物料仍须较强的机械能，从而导致能耗的 大大升高，对于整个企业而言，生产节能的效果不显著。现有的发酵罐及发酵 工艺的改进中，曾经有企业加大了喷射器的喷射能力以期达到更好的混合效果， 但是这样就造成了发酵菌种遭到破坏，整体的发酵效果不升反降，而且能耗也 没有下降。 发明内容
针对现有发酵设备存在的诸多不足之处，本实用新型提供物料罐外循环的 好氧发酵用设备，包括发酵罐，发酵罐上设置有至少一只喷射器，喷射器与外 循环设备连接从而使得发酵液可以在罐外实现循环，这样达到空气与料液充分 混合的目的，提高了发酵的效率，降低了整个工艺所需的能耗提高了企业的生
产效率。
本实用新型所提供的物料外循环的发酵设备，包括发酵罐，发酵罐内或发 酵罐外有至少一只喷射器，也可在罐内罐外均设置喷射器，喷射器的进液口通 过输液管路与罐外的循环泵出口连接，循环泵的进液口通过至少一条物料输送 管路与发酵罐连接，喷射器的空气管路进口通过除菌过滤装置与大气相通或与 风机出口连通，喷射器的出液口位于发酵罐内，也可设置在发酵罐外，为了更 好的提高发酵的效率并保证发酵过程的无菌性， 一般将其设置在发酵罐内；喷 射器数量在1-200只，喷射器由文丘里管的原理制得。
采用本实用新型的设备后，在使用时首先在发酵罐中放入物料、接种、通 风、开罐外循环泵，发酵开始，调节循环泵和喷射器的相关工艺参数以适应不 同发酵工艺对于氧气用量的要求，此时物料经过外循环泵加压后送入喷射器，在喷射器的喷嘴内空气与加压后的料液相接触，空气被破碎为细小的气泡并均 匀的混入料液中，从而完成气液的混合，之后的料液通过喷射器的出液口送回 到发酵罐中，物料在罐内完成发酵的全过程。按照发酵时间段的不同，循环泵 通过罐体内分布的环管从罐体中不同的方位对物料进行循环，所采用的循环泵 为轴流泵或混流泵或离心泵，或者可以以其他形式对物料的外循环提供动能的 装置。
由于各种发酵工艺对于发酵条件的要求不同，因此本实用新型的喷射器可
以设置在发酵罐内也可以设置在发酵罐外；为了使喷射的效果能够达到均衡气 液的目的， 一般将罐内外安装的喷射器数量控制在1-200个，具体视喷射器的 功率和工艺的要求来确定，但如果喷射器数量过多会大大增加整个工艺的能耗， 因此将其限制在200个以内。
为了达到更好的气液混合效果，在发酵罐内还安装有至少一套的搅拌设备， 这样经喷射器送入罐内的料液在搅拌器的作用下再次与罐内的原有料液混合均 匀，这样就是整个罐内达到了气液最大程度的混匀，为发酵提供了最佳的工艺条件。
本实用新型所用的喷射器为射流式喷射器，该喷射器由喷嘴、喉管或喷嘴、 喉管、混合段、扩散段组成，喷射器设计成以液体引射气体的形式，具体可采 用市场上购得的以液体引射气体喷射器，喷射器水平或垂直放置，呈环状交错 或环状均布排列，采用这种放置和排列形式，可以增加喷射所影响的罐内物料 体积，从而达到更好的气液混匀效果，帮助物料更好的发酵。
依靠循环泵对液体产生的动能经喷嘴引射气体，液体与气体在喷嘴内迅速 混合均匀完成一次物料与空气的充分接触过程。发酵菌种相对脆弱，发酵罐内 的发酵环境是不容污染的，而现在的发酵喷射技术釆用强大的内部循环，这样 就势必造成对菌种的破坏，因此在本实用新型的工艺中采用了循环泵的强制外 部循环，循环泵的密封性能较好不会对罐内的环境造成破坏，而料液的外部循 环也增加了对于发酵菌菌种的保护，同时该技术是对灭菌处理后的物料进行强 制循环，这样在外循环的过程中不会发生其他菌种的滋生也起到了对于发酵菌 种的保护作用。
采用本实用新型所提供的物料罐外循环的发酵工艺及其设备，改变了传统 的喷射器以气带料的喷射方式，而采用发酵罐外的强制循环给物料增加动能， 然后以料带气。依靠物料的强大动能将空气引射进入发酵罐并在喷嘴内将空气 碰撞、撕裂成细碎的气泡，以达到物料与空气充分接触的目的。这样就增加了 气液间的接触面积，可以更加有效的混匀物料与空气，有利于发酵菌的生长； 同时由于喷射入的物料中含有极高的动能，在喷射器周围可以形成涡旋，从而 达到搅拌整个罐内物料的目的，减少了大型机械搅拌设备的工作压力，降低了 生产所需的能耗，整体的功率消耗较传统发酵罐下降10-50%;保证了发酵过程 的密封性和独立性，适合各种好氧发酵工艺需要，就整体发酵工艺而言，发酵溶解氧是现有技术的2-5倍，发酵周期同比降低3-10h，降低了企业的生产成本, 创造了效益。该技术可以应用于所有与好氧发酵相关的发酵生产行业，可辅助 以机械搅拌以消除罐内死角，使发酵物料与空气充分接触，达到节约搅拌动能, 提高溶解氧，并缩短发酵周期、提高发酵指数的目的。
图1为本实用新型所述发酵设备的结构示意图中l循环泵，2喷射器，3搅拌装置，4和5输料管道，6循环泵送料管 道，7喷射器空气输送管道，8发酵罐。
具体实施方式
一种采用物料罐外循环的好氧发酵设备，包括发酵罐8，发酵罐8内有20 只喷射器，喷射器2的进液口通过循环泵送料管道6与罐外的循环泵1出口连 接，循环泵1的进液口通过物料输送管路4和5与发酵罐8连接，喷射器的空 气管路进口 7通过除菌过滤装置与大气相通或与风机出口连通，喷射器的出液 口位于发酵罐内。
发酵罐8内安装有一级搅拌设备3，搅拌形式为箭叶式，搅拌叶的角度在为 35° 。如果不采用搅拌，发酵的效果会有所下降，采用搅拌叶的角度在为35° 时，搅拌的效果最佳同时其能耗最低。
喷射器水平安装在发酵罐内，并在发酵罐内呈环状交错排列，该喷射器由 喷嘴、喉管或喷嘴、喉管、混合段、扩散段组成，其结构与现有的喷射器一致。
为了达到更好的使用效果，发酵罐8内可安装有3级搅拌设备3,搅拌形式 均为箭叶式，搅拌叶的角度分别为12。 ， 35° , 40° 。采用上述的搅拌叶角度， 这样的角度差可以有效的控制搅拌的速度和方向，可以提高最终的发酵效果降 低能耗。
权利要求1.一种物料外循环的发酵设备，包括发酵罐，发酵罐上设置有至少一只喷射器，其特征在于喷射器的进液口通过输液管路与罐外的循环泵出口连接，循环泵的进液口通过至少一条物料输送管路与发酵罐连接，喷射器的出液口在发酵罐内。
2. 根据权利要求1所述的发酵设备，其特征在于喷射器的空气管路进口 通过除菌过滤装置与大气相通或与风机出口连通。
3. 根据权利要求1或2所述的发酵设备，其特征在于所述的循环泵为轴 流泵或混流泵或离心泵。
4. 根据权利要求1或2所述的发酵设备，其特征在于射流器数量在1-200八o
5. 根据权利要求1所述的发酵设备，其特征在于发酵罐内还安装有至少 一套的搅拌设备。
专利摘要本实用新型涉及一种好氧发酵设备，具体提供了一种物料外循环的发酵设备，包括发酵罐，发酵罐上有至少一只喷射器，喷射器与外循环设备连接从而实现了将物料在罐外循环的方式以达到空气与料液充分混合的目的，提高了发酵的效率，降低了整个工艺所需的能耗提高了企业的生产效率。
文档编号C12M1/04GK201433207SQ2009200202
公开日2010年3月31日 申请日期2009年4月8日 优先权日2009年4月8日
发明者刘剑雄, 寇光智, 尹相山 申请人:日照金禾博源生化有限公司