自旋流通气式发酵罐的制作方法

本发明涉及一种自旋流通气式发酵罐。

背景技术：

发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业，罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。发酵罐根据微生物的生长代谢需要,分为好气型发酵罐和厌气型发酵灌。对于现有的高通量输氧的好氧发酵罐一般通过两种方式输入氧气，一是标准自旋流通气式发酵罐，通过底部的气体分散器，将空气散发出来，然后使用搅拌桨将气泡打碎并搅拌均匀，搅拌过程中也会使气泡螺旋上升，增加了氧气利用率，该设计气泡仍较大，氧的利用率低，结构复杂、耗能较高、设备成本高；另一种设计是自吸式发酵罐，底部有电机和自吸盘，自吸盘连接有空气入口，电机带动自吸盘高速转动，形成局部真空，将空气吸入料液，空气在自吸盘的转动下被分散成微小气泡，料液随自吸盘的转动也发生旋转，小气泡形成螺旋上升至顶部，这种设计氧气利用率高，但该设计要在料液底部形成真空，能耗极高，通常适宜耗氧量很高的发酵。

技术实现要素：

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，提供一种自旋流通气式发酵罐。该自旋流通气式发酵罐相应的结构十分简单、合理，运行效率高，氧的利用率高，其无需机械搅拌装置，其相关通气设备制作和运行成本低，运行效率特别高，维护维修简单，能耗低。

本发明自旋流通气式发酵罐的技术方案包括气体分散装置，所述气体分散装置为一无源自旋流气体分散器，所述无源自旋流气体分散器包括设置于发酵罐下部的、与相应气源连接的布气器，分布连接于所述布气器的若干气泡发生器，以及分别对应设置于所述气泡发生器上方的若干自旋流发生器。

所述自旋流发生器包括旋流发生倾斜板，各所述旋流发生倾斜板分别沿顺时针方向自下往上倾斜挡设于相应气泡发生器的上方。

所述气泡发生器包括气泡石。

所述气泡发生器还包括气体集散室，所述气泡石通过该气体集散室连接于布气器。

所述气体集散室由套接于气泡石相应端部的、与气泡石端面形成一空隙的均气增效罩盖，所述均气增效罩盖通过其进气孔与布气器连接。

所述布气器包括环形布气管。

本发明不仅结构特别简单、合理，相较于现有标准通气发酵罐的通气装置和相应通气方式而言，其自身即能形成微小气泡，然后通过气泡的上升动力，利用旋流发生倾斜板使气泡形成转向，以至使料液形成旋转，该旋转与地球公转的方向相同，旋转形成更容易，旋转后使气泡螺旋上升，使罐体内料液边缘为螺旋向上，中间料液螺旋向下，能使进气体在料液中分布更为均匀，料液搅拌更为均匀，大大提高了氧的利用率，降低了发酵罐的制作运行成本，减少了能耗。而相较于自吸式发酵罐而言，大大降低了能耗。

附图说明

图1为本发明一实施例的侧视结构示意图；图2为本发明一实施例的无源自旋流气体分散器立体结构示意图；图3为本发明的气泡石一实施例结构示意图。

具体实施方式

为了便于更好地理解本发明，下面通过实施例结合附图对本发明作进一步地说明。

如图1-3所示。本实施例中，其自旋流通气式发酵罐包括设置于发酵罐1内的无源自旋流气体分散器，以及相应的气源处理装置等。其发酵罐罐体由304或316l不锈钢制成，发酵罐设有冷却夹套2，其与料液接触的构件为与罐体同样的材质。

无源自旋流气体分散器包括布气器，气泡发生器，以及自旋流发生器等。本例中其布气器包括通过支架7设置于发酵罐内腔下部的环形布气管3，其气泡发生器包括若干圆柱形的气泡石5，其自旋流发生器包括旋流发生倾斜板6等。

气泡石5的一端设有由不锈钢制作的均气增效罩盖5a，均气增效罩盖通过其中央开设的进气孔连接有一连接管4，均气增效罩盖内壁面与气泡石的一端面之间设有间隙，由该间隙构成气泡发生器的气体集散室5b。

气泡石5分别呈卧式均匀分布设置于环形布气管3的外侧。气泡石5通过连接管4可螺接或焊接于环形布气管3。气体集散室5b可对从连接管送进的气体进行集气均分于气泡石端面，使气泡石能够形成最大量的均匀的微小气泡溢出。相应增加了其有效运行面积。充分发挥气泡石的微小气泡产生能力。

各旋流发生倾斜板6分别通过支架全覆盖对应设置于各相应的气泡石5的上方，各旋流发生倾斜板6分别依次沿顺时针方向自下往上呈倾斜设置。旋流发生倾斜板可设置于气泡石的上方8-15cm。

各旋流发生倾斜板其向下的投影面积大于气泡石的相应投影面积，且在气泡石的径向方向上的长度可为气泡石的直径的7-12倍，在气泡石的轴向方向上的宽度可为气泡石的长度的1.2-2倍；以便于充分利用气泡、并更好地形成旋流。

发酵罐顶部设有离心式消泡装置18，发酵罐的下部分别设有物料出口13、排污口12，中部设有温度检测器16，发酵罐的顶部分别设有清洗口、出气孔、蒸汽孔和进料口。

发酵罐罐体上的顶部和下部分别开设有人孔15。罐体的冷却夹套2的下部和上部分别开设有冷却水入口14和冷却水出口。

其气源处理装置包括空压机8，连接于空压机出口的油水分离器17，连接于油水分离器出口的减压阀9，连接于减压阀出口的空气过滤器10，空气过滤器的出口通过气体流量计11与环形布气管3的入口连接。

本发明通过其无源自旋流气体分散器，以无动力源气流形成自旋转的方式实施料液的供氧。空压机输出的压缩空气经除油除水后，通过空气过滤器过滤除菌，自罐体内上部往下进入环形布气管内，由环形布气管分配送进气泡石后，被气泡石分散成微米以下级别的微小气泡，自各气泡石出来的微小气泡上升过程中遇到旋流发生倾斜板后，沿着其倾斜壁面于现一个方向倾斜向上运动，带动料液随气泡发生运动，旋流发生倾斜板的顺时针向上倾斜设置使料液旋转运动方向与地球自转方向一致，料液在发酵罐中形成顺时针螺旋流动，微小气泡螺旋上升至顶部，且形成发酵罐边缘料液上升，中间料液下行。

其罐体的径高比可为1:2，气泡石设置数量与罐的体积密切相关，一般5个/吨，进气量为每分钟料液：进气量1:0-0.5范围内可调。

在另一实施例中，其旋流发生倾斜板长20cm，宽10cm，气泡石孔径为0.2μm，长度为5-8cm，直径2-3cm，空气过滤器孔径为0.22μm，发酵罐可连接自动控温系统，进气量手动调节。本例其余结构和相应的运行方式与上述实施例类同。本发明的其余相关运行工艺和发酵罐的结构、辅助装置等可与现有技术类同。

本发明其发酵罐装置其余结构、其他部位装置以及相应运行方式等均可为与本领域现有技术类同。

上述实施例描述了本发明的技术原理，这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其他具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围内。

技术特征：

1.一种自旋流通气式发酵罐，包括气体分散装置，其特征是所述气体分散装置为一无源自旋流气体分散器，所述无源自旋流气体分散器包括设置于发酵罐下部的、与相应气源连接的布气器，分布连接于所述布气器的若干气泡发生器，以及分别对应设置于所述气泡发生器上方的若干自旋流发生器。

2.根据权利要求1所述自旋流通气式发酵罐，其特征是所述自旋流发生器包括旋流发生倾斜板，各所述旋流发生倾斜板分别沿顺时针方向自下往上倾斜挡设于相应气泡发生器的上方。

3.根据权利要求1或2所述自旋流通气式发酵罐，其特征是所述气泡发生器包括气泡石。

4.根据权利要求3所述自旋流通气式发酵罐，其特征是所述气泡发生器还包括气体集散室，所述气泡石通过该气体集散室连接于布气器。

5.根据权利要求4所述自旋流通气式发酵罐，其特征是所述气体集散室由套接于气泡石相应端部的、与气泡石端面形成一空隙的均气增效罩盖，所述均气增效罩盖通过其进气孔与布气器连接。

6.据权利要求1、4或5所述自旋流通气式发酵罐，其特征是所述布气器包括环形布气管。

技术总结
本发明公开了一种自旋流通气式发酵罐。包括气体分散装置，所述气体分散装置为一无源自旋流气体分散器，所述无源自旋流气体分散器包括设置于发酵罐下部的、与相应气源连接的布气器，分布连接于所述布气器的若干气泡发生器，以及分别对应设置于所述气泡发生器上方的若干自旋流发生器。该自旋流通气式发酵罐相应的结构十分简单、合理，运行效率高，氧的利用率高，其无需机械搅拌装置，其相关通气设备制作和运行成本低，运行效率特别高，维护维修简单，能耗低。

技术研发人员：张国栋
受保护的技术使用者：张国栋
技术研发日：2020.05.17
技术公布日：2020.08.04