一种复合流程的海洋微藻培养罐的制作方法
【专利摘要】一种复合流程的海洋微藻培养罐，包括罐体和搅拌装置；罐体顶部设有进料口，罐体底部设有出料口，其特征是：所述罐体中设有多个热交换管，热交换管两端均伸出至罐体外，热交换管一端设有载热介质入口、另一端设有载热介质出口；所述海洋微藻培养罐还包括含油压缩空气管、蒸汽输送管、循环水输入管、冷冻水输入管、排污管、循环水输出管和冷冻水输出管，各热交换管的载热介质入口均与含油压缩空气管、蒸汽输送管、循环水输入管及冷冻水输入管连通，各热交换管的载热介质出口均与排污管、循环水输出管及冷冻水输出管连通。本实用新型能够根据工艺流程的需要，高效、可靠地实现对罐体内部的灭菌、加热、冷却等工艺流程，确保海洋微藻的正常培养。
【专利说明】一种复合流程的海洋微藻培养罐
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及生物培养装置，具体涉及一种复合流程的海洋微藻培养罐。
【背景技术】
[0002]从海洋微藻中提取而成的微藻DHA，容易吸收，非常适宜孕妇、哺乳期妈妈及婴幼儿食用，有利于胎儿及婴幼儿大脑和视觉系统的正常发育。工业化生产微藻DHA，通常采用
培养罐培养海洋微藻。
[0003]现有的海洋微藻培养罐一般包括罐体和搅拌装置；罐体顶部设有进料口，罐体底部设有出料口，罐体的外侧设有夹套，夹套与罐体之间形成夹层空间，夹套上设有与夹层空间连通的载热介质入口和载热介质出口 ；搅拌装置包括电动机、搅拌轴和搅拌器，电动机固定安装在罐体上，搅拌轴可转动设于罐体中，搅拌器安装在搅拌轴上，电动机的动力输出轴与搅拌轴传动连接。上述电动机的动力输出轴下端通过联轴器与搅拌轴上端连接，或者电动机的动力输出轴通过传动机构(如传动带、齿轮组等)与搅拌轴上端连接；上述搅拌器采用搅拌浆或搅拌叶片；当电动机的动力输出轴驱动搅拌轴旋转时，搅拌器转动并搅动罐体中的海洋微藻，能够提高发酵液的含氧量，促进海洋微藻的繁殖。在海洋微藻培养的不同阶段，需要进行对罐体内部高温灭菌、对罐体及罐体中的物料加热、对罐体冷却等工艺流程，然而，现有的海洋微藻培养罐难以高效、可靠地实现上述各工艺流程，影响海洋微藻的正常培养。
【发明内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种复合流程的海洋微藻培养罐，这种海洋微藻培养罐用于海洋微藻的培养，能够高效、可靠地实现对罐体内部的灭菌、加热、冷却等工艺流程，从而确保海洋微藻的正常培养。采用的技术方案如下:
[0005]一种复合流程的海洋微藻培养罐，包括罐体和搅拌装置；罐体顶部设有进料口，罐体底部设有出料口 ；搅拌装置包括电动机、搅拌轴和搅拌器，电动机固定安装在罐体上，搅拌轴可转动设于罐体中，搅拌器安装在搅拌轴上，电动机的动力输出轴与搅拌轴上端传动连接，其特征是:所述罐体中设有多个热交换管，热交换管两端均伸出至罐体外，热交换管一端设有载热介质入口、另一端设有载热介质出口；所述海洋微藻培养罐还包括含油压缩空气管、蒸汽输送管、循环水输入管、冷冻水输入管、排污管、循环水输出管和冷冻水输出管，各热交换管的载热介质入口均与含油压缩空气管、蒸汽输送管、循环水输入管及冷冻水输入管连通，各热交换管的载热介质出口均与排污管、循环水输出管及冷冻水输出管连通，含油压缩空气管上设有含油压缩空气开关阀，蒸汽输送管上设有蒸汽输送开关阀，循环水输入管上设有循环水输入开关阀，冷冻水输入管上设有冷冻水输入开关阀，排污管上设有排污开关阀，循环水输出管上设有循环水输出开关阀，冷冻水输出管上设有冷冻水输出开关阀；罐体上设有洁净空气管，洁净空气管的进气口处在罐体外，洁净空气管的出气口处在罐体中。[0006]通过洁净空气管，能够向罐体内部输送洁净空气，以提供海洋微藻所需的氧气。
[0007]在海洋微藻培养的不同阶段，可根据工艺流程的需要，通过载热介质入口向热交换管通入蒸汽、冷却水(冷冻水温度一般在10°C左右)或循环水(循环水通常采用常温水)。在向罐体中加入物料(该物料为培养液和海洋微藻种子，或者经过上一级培养得到的海洋微藻培养物)之前，需要对罐体内部进行灭菌，此时开启蒸汽输送开关阀、排污开关阀，蒸汽从蒸汽输送管、载热介质入口进入热交换管中并对罐体内部进行高温辐射灭菌，随后蒸汽经载热介质出口、排污管排出。灭菌之后，需要使罐体内部迅速降温,方可加入海洋微藻种子或海洋微藻培养物，此时开启冷冻水输入开关阀、冷冻水输出开关阀，从冷冻机组输出的冷冻水经冷冻水输入管、载热介质入口进入热交换管中并对罐体内部进行快速冷却，吸热升温后的冷冻水经载热介质出口、冷冻水输出管流出，并回流至冷冻机组，再在冷冻机组中降温。加入物料(即培养液和海洋微藻种子，或者经过上一级培养得到的海洋微藻培养物)之后，在发酵培养过程中，需要使罐体中的物料保持在一定的温度范围内，使海洋微藻在适宜的温度下繁殖，此时开启循环水输入开关阀、循环水输出开关阀，从循环水供给装置流出的一定温度的水，经循环水输入管、载热介质入口通入热交换管中，热交换管中的水与罐体中的物料进行热交换(通常是吸收发酵过程中产生的热量，使物料降温；也可对物料适当加热)后，从载热介质出口、循环水输出管流出，并回流至循环水供给装置，再在循环水供给装置中恢复至所需温度。另外，在通入蒸汽进行灭菌之前，需要清除热交换管内部的积水，此时开启含油压缩空气开关阀、排污开关阀，来自含油空压机的含油压缩空气从含油压缩空气管、载热介质入口进入热交换管中，吹去热交换管内部的积水，随后经载热介质出口、排污管排出。
[0008]上述搅拌器运转时，搅动罐体中的物料，物料与热交换管接触时与载热介质进行热交换，可提闻热交换效率。
[0009]优选方案中，上述搅拌轴上设有多个消泡桨，消泡桨设于搅拌器上方；罐体中设有搅拌轴定位架，搅拌轴定位架包括定位套筒和多个牵拉杆，牵拉杆一端连接定位套筒、另一端连接罐体侧壁，搅拌轴处于定位套筒中。通过搅拌轴定位架对搅拌轴进行定位，能够使搅拌轴始终处于准确位置，可减小搅拌轴的摆动、窜动并避免搅拌轴扭曲变形。通过设置消泡桨，消泡桨与搅拌器一起绕搅拌轴旋转，能够及时消除搅拌时产生的泡沫。
[0010]优选方案中，上述消泡桨包括横向连接杆和多个消泡杆，横向连接杆一端与搅拌轴连接，消泡杆上端与横向连接杆连接。上述由横向连接杆和多个消泡杆组成的消泡桨呈梳状，其中消泡杆能够将泡沫驱散或破坏，从而起到消除泡沫的作用。通常，上述横向连接杆与搅拌轴相垂直，消泡杆与搅拌轴相平行。优选方案中，上述多个消泡桨在搅拌轴的周向上均布。消泡桨的数量优选为两个、三个或四个。
[0011]优选方案中，上述牵拉杆设有三个，这三个牵拉杆在搅拌轴的周向上均布(即相邻两个牵拉杆之间的夹角为120° )。
[0012]优选上述牵拉杆长度可调。通过调节各牵拉杆的长度，可调节定位套筒的中心位置，从而校正搅拌轴的位置。一具体方案中，上述牵拉杆包括第一杆体、第二杆体和连接筒，连接筒具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部设有左旋内螺纹，所述第二连接部设有右旋内螺纹，第一杆体一端连接定位套筒、另一端通过外螺纹连接所述第一连接部，第二杆体一端通过外螺纹连接所述第二连接部、另一端连接罐体侧壁；通过转动连接筒，可改变第一杆体和第二杆体旋入连接筒部分的长度，从而调节牵拉杆的总长度。
[0013]优选方案中，上述热交换管设有三个，这三个热交换管在搅拌轴的周向上均布。上述热交换管通常采用不锈钢(如304不锈钢)制成。优选上述热交换管为盘管。
[0014]上述电动机的动力输出轴下端可通过联轴器与搅拌轴上端连接；电动机的动力输出轴也可通过传动机构(如传动带、齿轮组等)与搅拌轴上端连接。上述搅拌器可采用搅拌浆或搅拌叶片。上述搅拌轴可通过轴承与定位套筒连接。
[0015]优选方案中，上述洁净空气管的出气口处于罐体腔体的底部。洁净空气管的出气口通常处在搅拌器下方。
[0016]优选方案中，上述罐体上还安装有取样管，取样管一端处于罐体的腔体中、另一端处于罐体外。通过取样管可对罐体中的物料进行取样，以便监测海洋微藻的培养情况。
[0017]为了便于培养罐的维护和检修，优选上述罐体顶部设有检修进出口，罐体中设有梯子，梯子固定在罐体侧壁上并且处于检修进出口正下方，检修进出口上安装有检修进出口封盖。
[0018]为了便于观察培养罐内部的情况，优选上述罐体顶部设有视镜和观视灯。
[0019]上述罐体内可设有吨位标尺，以便控制物料加入量。
[0020]优选方案中，上述洁净空气管的进气口连接有空气过滤装置，空气过滤装置包括第一空气输送管、空气预过滤器、第二空气输送管和空气精过滤器，第一空气输送管的出气口连接空气预过滤器的进气口，空气预过滤器的出气口连接第二空气输送管的进气口，第二空气输送管的出气口连接空气精过滤器的进气口，空气精过滤器的出气口通过第三空气输送管连接洁净空气管的进气口 ；第一空气输送管上设有第一空气输送开关阀，第二空气输送管上设有第二空气输送开关阀，第三空气输送管上设有第三空气输送开关阀，洁净空气管的进气口出设有洁净空气进气开关阀。自第一空气输送管送入的空气经空气预过滤器和空气精过滤器两级过滤后，经洁净空气管进入罐体中。
[0021]本实用新型通过设于罐体中的热交换管与罐体内部进行热交换，热交换效率较高，并且在各热交换管的载热介质入口连接含油压缩空气管、蒸汽输送管、循环水输入管及冷冻水输入管，在各热交换管的载热介质出口连接排污管、循环水输出管及冷冻水输出管连通，在含油压缩空气管、蒸汽输送管、循环水输入管、冷冻水输入管、排污管、循环水输出管及冷冻水输出管上分别设置开关阀，从而能够在海洋微藻培养的不同阶段，根据工艺流程的需要，通过载热介质入口向热交换管通入含油压缩空气、蒸汽、冷却水或循环水，能够高效、可靠地实现对罐体内部的灭菌、加热、冷却等工艺流程，确保海洋微藻的正常培养。
【专利附图】
【附图说明】
[0022]图1是本实用新型优选实施例中热交换管的管路连接示意图；
[0023]图2是本实用新型优选实施例中空气过滤装置的结构示意图；
[0024]图3是本实用新型优选实施例中罐体及其内部的结构示意图；
[0025]图4是图1的俯视图；
[0026]图5是图1中牵拉杆的结构示意图。
【具体实施方式】[0027]如图1、图3和图4所示，这种复合流程的海洋微藻培养罐包括罐体1、搅拌装置、含油压缩空气管16、蒸汽输送管17、循环水输入管18、冷冻水输入管19、排污管20、循环水输出管21和冷冻水输出管22 ;罐体I顶部设有进料口 2，罐体I底部设有出料口 3 ;搅拌装置包括电动机4、搅拌轴5和搅拌器6，电动机4固定安装在罐体I上，搅拌轴5可转动设于罐体I中，搅拌器6安装在搅拌轴5上，电动机4的动力输出轴与搅拌轴5上端传动连接；罐体I中设有三个热交换管9，热交换管9两端均伸出至罐体I外，热交换管9 一端设有载热介质入口 91、另一端设有载热介质出口 92 ;各热交换管9的载热介质入口 91均与含油压缩空气管16、蒸汽输送管17、循环水输入管18及冷冻水输入管19连通(本实施例中，各热交换管9的载热介质入口 91均通过总输入管46与含油压缩空气管16、蒸汽输送管17、循环水输入管18及冷冻水输入管19连通，总输入管43上设有总输入开关阀47)，各热交换管9的载热介质出口 92均与排污管20、循环水输出管21及冷冻水输出管22连通(本实施例中，各热交换管9的载热介质出口 92均通过总输出管48与排污管20、循环水输出管21及冷冻水输出管22连通，总输出管45上设有总输出开关阀49)，含油压缩空气管16上设有含油压缩空气开关阀23，蒸汽输送管17上设有蒸汽输送开关阀24，循环水输入管18上设有循环水输入开关阀25，冷冻水输入管19上设有冷冻水输入开关阀26，排污管20上设有排污开关阀27，循环水输出管21上设有循环水输出开关阀28，冷冻水输出管22上设有冷冻水输出开关阀29 ;罐体I上设有洁净空气管10，洁净空气管10的进气口 101处在罐体I夕卜，洁净空气管10的出气口 102处在罐体I中。
[0028]搅拌轴5上设有两个消泡桨7，消泡桨7设于搅拌器6上方。上述两个消泡桨7在搅拌轴5的周向上均布。消泡桨7包括横向连接杆71和多个消泡杆72，横向连接杆71与搅拌轴5相垂直，横向连接杆71 一端与搅拌轴5连接，消泡杆72上端与横向连接杆71连接，消泡杆72与搅拌轴5相平行。
[0029]罐体I中设有搅拌轴定位架8，搅拌轴定位架8包括定位套筒81和三个牵拉杆82，牵拉杆82 —端连接定位套筒81、另一端连接罐体I侧壁，搅拌轴5处于定位套筒81中(搅拌轴5可通过轴承与定位套筒81连接)。上述三个牵拉杆82在搅拌轴5的周向上均布(SP相邻两个牵拉杆82之间的夹角为120° )。牵拉杆82长度可调，参考图5，具体设计时，牵拉杆82可包括第一杆体821、第二杆体822和连接筒823，连接筒823具有第一连接部8231和第二连接部8232，其中第一连接部8231设有左旋内螺纹，第二连接部8232设有右旋内螺纹，第一杆体821—端连接定位套筒81、另一端通过外螺纹连接所述第一连接部8231，第二杆体822 —端通过外螺纹连接所述第二连接部8232、另一端连接罐体I侧壁；通过转动连接筒823，可改变第一杆体821和第二杆体822旋入连接筒823部分的长度，从而调节牵拉杆82的总长度。
[0030]上述三个热交换管9在搅拌轴5的周向上均布。热交换管9可采用不锈钢制成。热交换管9为盘管。
[0031]本实施例中，电动机4的动力输出轴下端通过减速器11与搅拌轴5上端连接。搅拌器6可采用搅拌浆或搅拌叶片。
[0032]本实施例中，洁净空气管10的出气口 102处于罐体I腔体的底部并处在搅拌器6下方。
[0033]罐体I上还安装有取样管12，取样管12 —端处于罐体I的腔体中、另一端处于罐体I外。通过取样管12可对罐体I中的物料进行取样，以便监测海洋微藻的培养情况。
[0034]罐体I顶部设有检修进出口 13，罐体I中设有梯子14，梯子14固定在罐体I侧壁上并且处于检修进出口 13正下方，检修进出口 13上安装有检修进出口封盖15。
[0035]如图2所示，洁净空气管10的进气口 102连接有空气过滤装置，空气过滤装置包括第一空气输送管30、空气预过滤器31、第二空气输送管32和空气精过滤器33,第一空气输送管30的出气口连接空气预过滤器31的进气口，空气预过滤器31的出气口连接第二空气输送管32的进气口，第二空气输送管32的出气口连接空气精过滤器33的进气口，空气精过滤器33的出气口通过第三空气输送管34连接洁净空气管10的进气口 ；第一空气输送管30上设有第一空气输送开关阀35,第二空气输送管32上设有第二空气输送开关阀36,第三空气输送管34上设有第三空气输送开关阀37，洁净空气管10的进气口处设有洁净空气进气开关阀38。自第一空气输送管30送入的空气经空气预过滤器31和空气精过滤器33两级过滤后，经洁净空气管10进入罐体I中。
[0036]如图2所示，上述空气过滤装置还包括第二蒸汽输送管39和蒸汽过滤器40，第二蒸汽输送管39上沿蒸汽输送方向依次设有第二蒸汽输送开关阀41和第三蒸汽输送开关阀42，第二蒸汽输送管39的出气端连接蒸汽过滤器40的进气口，蒸汽过滤器40的出气口通过第三蒸汽输送管43与空气精过滤器33的进气口连通。此外，第二蒸汽输送管39与洁净空气进气开关阀38的进气口之间连接有第四蒸汽输送管44，第四蒸汽输送管44上设有第四蒸汽输送开关阀45，第四蒸汽输送管44的进气端与第二蒸汽输送管39的连接处位于第二蒸汽输送开关阀41前方。第二蒸汽输送管39通入的蒸汽可用于对空气精过滤器33或罐体I内部进行灭菌，具体为:(I)当第二空气输送开关阀36、洁净空气进气开关阀38、第四蒸汽输送开关阀45关闭，且第二蒸汽输送开关阀41、第三蒸汽输送开关阀42、第三空气输送开关阀37开启时，从第二蒸汽输送管39通入的蒸汽经蒸汽过滤器40、第三蒸汽输送管43进入空气精过滤器33，对空气精过滤器33内部进行灭菌；(2)当第三空气输送开关阀37关闭，且第四蒸汽输送开关阀45、洁净空气进气开关阀38开启时，从第二蒸汽输送管39通入的蒸汽经第四蒸汽输送管44、洁净空气管10进入罐体I中，直接对罐体I内部进行灭菌。
[0037]下面简述一下本海洋微藻培养罐的工作原理:
[0038]首先，开启含油压缩空气开关阀23、排污开关阀27、总输入开关阀47、总输出开关阀49，来自含油空压机的含油压缩空气从含油压缩空气管16、载热介质入口 91进入热交换管9中，吹去热交换管9内部的积水，随后经载热介质出口 92、排污管20排出。
[0039]然后，开启蒸汽输送开关阀24、排污开关阀27、总输入开关阀47、总输出开关阀49，蒸汽从蒸汽输送管17、载热介质入口 91进入热交换管9中并对罐体I内部进行高温辐射灭菌，随后蒸汽经载热介质出口 92、排污管20排出。
[0040]完成灭菌之后，开启冷冻水输入开关阀26、冷冻水输出开关阀29、总输入开关阀47、总输出开关阀49，从冷冻机组输出的冷冻水(冷冻水温度一般在10°C左右)经冷冻水输入管19、载热介质入口 91进入热交换管9中并对罐体I内部进行快速冷却，吸热升温后的冷冻水经载热介质出口 92、冷冻水输出管22流出，并回流至冷冻机组，再在冷冻机组中降温。罐体I内部降至合适温度后，向罐体I中加入物料(该物料为培养液和海洋微藻种子，或者经过上一级培养得到的海洋微藻培养物)。[0041]向罐体I中加入物料(即培养液和海洋微藻种子，或者经过上一级培养得到的海洋微藻培养物)之后，在发酵培养过程中，开启循环水输入开关阀25、循环水输出开关阀28、总输入开关阀47、总输出开关阀49，从循环水供给装置流出的一定温度的水(循环水通常采用常温水)，经循环水输入管18、载热介质入口 91通入热交换管9中，热交换管9中的水与罐体I中的物料进行热交换(通常是吸收发酵过程中产生的热量，使物料降温；也可适当加热物料)后，从载热介质出口 92、循环水输出管21流出，并回流至循环水供给装置，再在循环水供给装置中恢复至所需温度。热交换管9中的水与罐体I中的物料进行热交换，使罐体I中的物料保持在一定的温度范围内，使海洋微藻在适宜的温度下繁殖。在发酵培养过程中，启动电动机4，电动机4带动搅拌轴5旋转，搅拌器6和消泡桨7 —起绕搅拌轴5旋转，搅拌器6运转时搅动罐体I中的物料，消泡桨7则消除搅拌时产生的泡沫。
[0042]培养过程中，通过洁净空气管10向罐体I内部输送洁净空气，以提供海洋微藻所需的氧气。
【权利要求】
1.一种复合流程的海洋微藻培养罐，包括罐体和搅拌装置；罐体顶部设有进料口，罐体底部设有出料口 ；搅拌装置包括电动机、搅拌轴和搅拌器，电动机固定安装在罐体上，搅拌轴可转动设于罐体中，搅拌器安装在搅拌轴上，电动机的动力输出轴与搅拌轴上端传动连接，其特征是:所述罐体中设有多个热交换管，热交换管两端均伸出至罐体外，热交换管一端设有载热介质入口、另一端设有载热介质出口 ；所述海洋微藻培养罐还包括含油压缩空气管、蒸汽输送管、循环水输入管、冷冻水输入管、排污管、循环水输出管和冷冻水输出管，各热交换管的载热介质入口均与含油压缩空气管、蒸汽输送管、循环水输入管及冷冻水输入管连通，各热交换管的载热介质出口均与排污管、循环水输出管及冷冻水输出管连通，含油压缩空气管上设有含油压缩空气开关阀，蒸汽输送管上设有蒸汽输送开关阀，循环水输入管上设有循环水输入开关阀，冷冻水输入管上设有冷冻水输入开关阀，排污管上设有排污开关阀，循环水输出管上设有循环水输出开关阀，冷冻水输出管上设有冷冻水输出开关阀；罐体上设有洁净空气管，洁净空气管的进气口处在罐体外，洁净空气管的出气口处在罐体中。
2.根据权利要求1所述的海洋微藻培养罐，其特征是:所说搅拌轴上设有多个消泡桨，消泡桨设于搅拌器上方；罐体中设有搅拌轴定位架，搅拌轴定位架包括定位套筒和多个牵拉杆，牵拉杆一端连接定位套筒、另一端连接罐体侧壁，搅拌轴处于定位套筒中。
3.根据权利要求2所述的海洋微藻培养罐，其特征在于:所述消泡桨包括横向连接杆和多个消泡杆，横向连接杆一端与搅拌轴连接，消泡杆上端与横向连接杆连接。
4.根据权利要求3所述的海洋微藻培养罐，其特征在于:所述横向连接杆与搅拌轴相垂直，消泡杆与搅拌轴相平行。
5.根据权利要求2所述的海洋微藻培养罐，其特征在于:所述多个消泡桨在搅拌轴的周向上均布。
6.根据权利要求2所述的海洋微藻培养罐，其特征在于:所述牵拉杆包括第一杆体、第二杆体和连接筒，连接筒具有第一连接部和第二连接部，所述第一连接部设有左旋内螺纹，所述第二连接部设有右旋内螺纹，第一杆体一端连接定位套筒、另一端通过外螺纹连接所述第一连接部，第二杆体一端通过外螺纹连接所述第二连接部、另一端连接罐体侧壁。
7.根据权利要求1所述的海洋微藻培养罐，其特征在于:所述热交换管设有三个，这三个热交换管在搅拌轴的周向上均布。
8.根据权利要求1所述的海洋微藻培养罐，其特征在于:所述洁净空气管的出气口处于罐体腔体的底部。
9.根据权利要求1所述的海洋微藻培养罐，其特征在于:所述罐体上还安装有取样管，取样管一端处于罐体的腔体中、另一端处于罐体外。
10.根据权利要求1所述的海洋微藻培养罐，其特征在于:所述罐体顶部设有检修进出口，罐体中设有梯子，梯子固定在罐体侧壁上并且处于检修进出口正下方，检修进出口上安装有检修进出口封盖。
【文档编号】C12M1/12GK203741335SQ201420089520
【公开日】2014年7月30日 申请日期:2014年3月1日 优先权日:2014年3月1日
【发明者】李建平, 周尤奋 申请人:润科生物工程（福建）有限公司