一种纯氧循环发酵系统的制作方法

本实用新型涉及好氧微生物发酵设备技术领域，尤其是一种纯氧循环发酵系统。

背景技术：

氧的供应对好氧发酵来说是一个关键因素，对菌体的生长和代谢产物的积累都有很大的影响。氧在水中的溶解度特别低，只有溶于水的氧分子才能被微生物利用，而在25℃条件下只有0.25mmol/L。传统发酵直接使用无菌空气供氧，发酵液内氧的传递效率不高，要达到供氧要求就需要大量通气，导致空压机电耗大并且容易滋生大量的泡沫，提高了生产成本并给生产带来不利影响。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决发酵生产过程中氧气利用不充分等诸多问题，提供一种自动化程度高、节约能源、环境友好的纯氧发酵循环系统。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种纯氧发酵循环系统，它包括由管道顺次连接的氧气储罐(1)、空气过滤器(2)、内部设置有空气分布器(4)的发酵罐(3)、旋风分离器(5)、尾气分析仪(6)、压缩机(7)、冷却器(8)、气液分离器(9)和二氧化碳储罐(10)，气液分离器(9)的上方与空气过滤器(2)的进气口之间同时设置有一个氧气循环反馈旁路；旋风分离器(5)与压缩机(7)之间的管道上设置有尾气排放管道。

所述的空气过滤器(2)由三个串联的空气滤膜相连构成，空气滤膜通过管道与位于发酵罐中的空气分布器相连。空气滤膜用于过滤除菌，空气分布器用于罐内充氧并实现氧气的循环利用。

所述发酵罐通过顶部焊接的尾气分支管道连接用于尾气除杂的旋风分离器；同时旋风分离器杂质出口设一回流管道与发酵罐顶部相连，该管道上的阀门为单向阀。

所述的旋风分离器气体出口处分出一管道连接用于实时监测尾气中氧气含量的尾气分析仪。

所述的压缩机、冷却器用于液化二氧化碳。

所述的气液分离器用于分离气态的氧气和液态的二氧化碳，二氧化碳储罐用于储存二氧化碳。

所述氧气储罐(1)、旋风分离器(5)、气液分离器(9)和尾气排放管道的出口，以及空气过滤器(2)、发酵罐(3)、旋风分离器(5)、尾气分析仪(6)、压缩机(7)、二氧化碳储罐(10)和氧气循环反馈旁路的入口处分别设置有阀门。

本实用新型的优点和有益效果：

本实用新型使用纯氧发酵(循环系统)，大大提高了发酵过程中的氧传递速率和氧的利用率，更好地满足微生物生长所需，提升生产效率和产品产量，降低生产成本；减少通气量，预防泡沫滋生；循环利用尾气，减少纯氧的使用和尾气排放，节能环保；副产物二氧化碳可以当作商品销售，变废为宝。

附图说明

附图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

附图1为本实用新型的结构示意图。如图所示，它包括：由管道顺次连接的氧气储罐(1)、空气过滤器(2)、内部设置有空气分布器(4)的发酵罐(3)、旋风分离器(5)、尾气分析仪(6)、压缩机(7)、冷却器(8)、气液分离器(9)和二氧化碳储罐(10)，气液分离器(9)的上方与空气过滤器(2)的进气口之间同时设置有一个氧气循环反馈旁路；旋风分离器(5)与压缩机(7)之间的管道上设置有尾气排放管道。

所述氧气储罐(1)、旋风分离器(5)、气液分离器(9)和尾气排放管道的出口，以及空气过滤器(2)、发酵罐(3)、旋风分离器(5)、尾气分析仪(6)、压缩机(7)、二氧化碳储罐(10)和氧气循环反馈旁路的入口处分别设置有一个阀门。

本装置工作时，氧气储罐(1)中的氧气经过空气过滤器(2)中的三道滤膜过滤，再经气体分布器(4)通入发酵罐(3)内。尾气分析仪(6)进气口上的阀门f常开，尾气分析仪用于时刻检测尾气中氧气的含量。当尾气中的氧气含量处于较低水平时，氧气储罐(1)和尾气出气口上的阀门a、g，发酵罐(3)和旋风分离器(5)进气口上的阀门c、d打开，氧气循环反馈旁路两端的阀门b、i，气液分离器(9)和二氧化碳储罐(10)之间的阀门j、k以及压缩机进口处的阀门h关闭，尾气不经循环处理直接由尾气出口排出。当尾气中氧气含量处于较高水平(达到设定值)时，氧气循环反馈旁路两端的阀门b、i，发酵罐(3)(气体分布器)、旋风分离器及压缩机进口处的阀门c、d、h，气液分离器(9)和二氧化碳储罐(10)之间的阀门j、k打开，氧气储罐出口及尾气出口处的阀门a、g关闭，尾气经循环处理重复利用。阀门e为单向阀，阀门e所在管道连接旋风分离器和发酵罐，用于料液回流。

循环系统工作时，尾气先通过旋风分离器进行除杂，然后依次通过压缩机和冷却器进行压缩和冷却处理，使其中的二氧化碳液化，而氧气仍保持气体状态。之后，尾气(气液混合物)进入气液分离器，实现二氧化碳(液态)和氧气(气态)的分离。分离之后的二氧化碳(液态)通入二氧化碳储罐进行储，可直接当作商品将进行销售。氧气则通过循环反馈旁路重新经过滤膜和空气分布器进入到发酵罐中，实现重复利用。