发酵罐的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种发酵罐，包括罐体，罐体上设有电机，该电机连接一个设置在罐体内的搅拌轴，还包括：螺旋搅拌单元，包括固定臂和螺旋带,所述固定臂固定设置在所述搅拌轴上，所述固定臂的远离所述搅拌轴的一端均固定有一个所述螺旋带；搅拌桨单元，所述搅拌桨单元设置在所述搅拌轴上；所述螺旋搅拌单元设置在所述搅拌轴的靠近发酵罐底部的轴段上，所述搅拌桨单元设置在所述螺旋搅拌单元的上方。本实用新型提高了发酵搅拌效率，提高了氧利用率，提高了发酵液溶氧浓度，从而保证微生物的需氧量，提高微生物产量并保证微生物质量。
【专利说明】
发酵罐
技术领域
[0001]本实用新型涉及发酵装置，尤其涉及一种制药用发酵罐。
【背景技术】
[0002]目前药物生产过程中广泛使用发酵罐进行微生物的发酵，微生物经过发酵获得大部分药物中的有机物成份，如抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等有机物。微生物在发酵罐内发酵时需要进行搅拌，搅拌能够使空气与发酵液混合，使氧气溶解在发酵液中，以供给微生物生长、繁殖。现有的制药用发酵罐通常设置有一个搅拌桨，搅拌桨上套设有若干个桨叶，搅拌桨与驱动装置的输出轴连接，当驱动装置带动搅拌桨转动时，桨叶绕着搅拌桨的轴线转动，对发酵液进行搅拌。但是，目前的制药发酵罐存在搅拌效率较低的缺点。
[0003]申请号为201320860020.7的中国实用新型专利公开了一种发酵罐，包括罐体以及罐体内的蛇管，搅拌轴伸入罐体内，搅拌轴上由下至上依次安装有多层搅拌器，第二层搅拌器为桨叶搅拌器，其他各层搅拌器均为箭叶搅拌器，蛇管下部的罐体内壁上设有挡板。上述发酵罐发酵时，使发酵液以搅拌桨为中心，形成一个漩涡，从而达到搅拌目的，但是使用这种方式搅拌，在桨叶数量一定的情况下，桨叶的大小受限于传动轴的扭矩，形状无法太大，且桨叶只绕着搅拌桨的轴线转动的话，搅拌范围比较减小，远离搅拌桨轴线处的发酵液无法得到充分搅拌，搅拌效率较低，发酵液中溶氧浓度不能保证微生物的需氧量，发酵效率低，发酵效果不好。
[0004]为克服上述问题，申请号为201420204378.9的中国实用新型专利公开了一种高效搅拌的制药发酵罐，包括本体，所述本体包括罐体、均设置在罐体上的搅拌装置以及驱动装置，所述搅拌装置包括行星减速机构、主搅拌桨以及若干副搅拌桨，所述行星减速机构包括齿圈、太阳齿轮以及若干行星齿轮，所述齿圈固定在罐体内且对应罐体顶部设置，所述行星齿轮设置在齿圈内且与齿圈啮合，所述太阳齿轮与齿圈同轴设置且均与各行星齿轮啮合，所述主搅拌桨穿设在太阳齿轮上且与驱动装置连接，所述副搅拌桨穿设在行星齿轮上。该实用新型提供的发酵罐虽然搅拌效率虽然有一定提高，但结构非常复杂，并且发酵罐的罐体径向尺寸需要很大以便能够容纳行星减速机构以及主搅拌桨和若干副搅拌桨，导致发酵罐生产成本高，发酵罐摆放所需空间大。
[0005]有鉴于此特提出本实用新型。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型要解决的技术问题在于克服现有技术的不足，提供一种发酵罐，解决现有发酵罐搅拌效率低，发酵液溶氧浓度低，无法满足微生物的需氧量，发酵效率低的问题，同时，克服了高效搅拌的发酵罐结构复杂、成本高的问题。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用技术方案的基本构思是:
[0008]—种发酵罐，包括:
[0009]罐体，罐体上设有电机，该电机连接一个设置在罐体内的搅拌轴，
[0010]螺旋搅拌单元，包括固定臂和螺旋带，所述固定臂固定设置在所述搅拌轴上，所述固定臂的远离所述搅拌轴的一端均固定有一个所述螺旋带；
[0011 ]搅拌桨单元，所述搅拌桨单元设置在所述搅拌轴上；
[0012]所述螺旋搅拌单元设置在所述搅拌轴的靠近发酵罐底部的轴段上，所述搅拌桨单元设置在所述螺旋搅拌单元的上方。
[0013]发酵罐中搅拌发酵液的不只是现有的搅拌桨，在搅拌桨单元的下方还设置有螺旋搅拌单元，使得在搅拌过程中形成连续的循环的搅拌流，搅拌更加均匀，搅拌效率更高，使氧气与发酵液更充分地混合。
[0014]其中，螺旋搅拌单元包括多个固定臂，所述固定臂设置在所述搅拌轴上，所述固定臂与所述搅拌轴的轴线垂直，所有所述固定臂依次沿所述搅拌轴的轴向呈螺旋形分布。
[0015]其中，所述螺旋带包括第一螺旋面和第二螺旋面，所述固定臂固定在所述第一螺旋面上。
[0016]其中，螺旋带由发酵罐底部向发酵罐顶部依次连接形成螺旋形搅拌带，所述螺旋形搅拌带以所述搅拌轴的轴线为旋转中心线呈螺旋状。
[0017]螺旋带与固定臂组合并依次沿搅拌轴的轴向呈螺旋形分布，构成螺旋搅拌单元，作用类似于一个螺旋搅拌叶片，将发酵罐底部与中部的发酵液持续不断地向上推送，在此过程中空气与发酵液混合，氧气溶解在发酵液中，并随着发酵液被向上推送，使得氧气与发酵罐中的发酵液充分混合。
[0018]其中，搅拌桨单元包括多个搅拌桨，所述搅拌浆的搅拌桨叶为轴流式桨叶或者箭形桨叶。
[0019]其中，多个搅拌桨沿所述搅拌轴等间距分布。
[0020]其中，任意两个相连的所述搅拌桨之间的距离与所述螺旋形搅拌带的螺距相等。
[0021]混合有氧气的发酵液被螺旋搅拌单元不断地由发酵罐底部向上推送，到达搅拌桨的位置时，搅拌桨对发酵液进一步地搅拌，并使发酵液向上推送以及沿着发酵罐径向向罐体内壁的方向移动，使得发酵罐中部与上部，以及远离搅拌轴的发酵液得到了充分地搅拌，使得氧气与发酵罐中的发酵液进一步地充分混合。
[0022]其中，还包括消泡单元，所述消泡单元设置在所述搅拌轴上，并且设置在所述搅拌桨单元上方。
[0023]其中，消泡单元包括至少一个第二固定臂，所述第二固定臂设置在所述搅拌轴上，并且所述第二固定臂所在的平面垂直于所述搅拌轴。
[0024]其中，第二固定臂远离所述搅拌轴的一端设有沿所述搅拌轴轴向方向的搅拌棒，所述搅拌棒的一端与所述第二固定臂固定连接，所述搅拌棒的另一端指向发酵罐底部。
[0025]发酵罐内的微生物发酵过程中会产生二氧化碳并形成气泡，泡沫会浮在发酵罐的液面顶部，消泡单元进行搅拌，对气泡进行剪切、破碎，及时消除发酵罐内的泡沫，避免影响微生物呼吸和代谢，同时，避免泡沫污染发酵罐。
[0026]采用上述技术方案后，本实用新型与现有技术相比具有以下有益效果:
[0027]本实用新型对现有发酵罐的搅拌装置进行改进，在搅拌轴上设有螺旋搅拌单元、搅拌桨单元，螺旋搅拌单元设置在搅拌轴的靠近发酵罐底部的轴段上，搅拌桨单元设置在螺旋搅拌单元的上方。混合有氧气的发酵液被螺旋搅拌单元不断地由发酵罐底部向上推送，到达搅拌桨的位置时，搅拌桨对发酵液进一步地搅拌，并使发酵液向上推送以及沿着发酵罐径向向罐体内壁的方向移动，由于发酵液自身重力的作用，发酵液沿着发酵罐内壁下落到发酵罐底部，螺旋搅拌单元又将发酵罐底部与中部的发酵液持续不断地向上推送，这样使得发酵罐内的发酵液形成了由底部沿着搅拌轴向上，再沿发酵罐径向向罐体内壁的方向移动，再沿着发酵罐内壁下落到发酵罐底部，由底部再向上的循环式搅拌，上述对现有发酵罐的改进，提高了发酵罐的搅拌效率，提高了发酵液溶氧浓度，满足了微生物的需氧量，提高了发酵效率，同时，克服了高效搅拌的发酵罐结构复杂、成本高的问题。
[0028]下面结合附图对本实用新型的【具体实施方式】作进一步详细的描述。
【附图说明】
[0029]图1为本实用新型发酵罐的结构示意图；
[0030]图2为本实用新型螺旋带的结构示意图；
[0031 ]图3为本实用新型消泡单元的结构示意图；
[0032]图中:罐体1、电机2、搅拌轴3、螺旋搅拌单元4、固定臂41、螺旋带42、第一螺旋面421、第二螺旋面422、搅拌桨单元5、搅拌桨51、搅拌桨叶52、消泡单元6、第二固定臂61、搅拌棒6 2。
【具体实施方式】
[0033]为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
[0034]图1所示为本实用新型优选实施方式的示意图。如图所示，在罐体I的上端设有电机2，电机2连接一个设置在罐体I内的搅拌轴3，电机2带动搅拌轴3旋转，搅拌轴3可以为多节，各节之间通过联轴器(未图示)连接。搅拌轴3沿发酵罐的轴向竖直放置。搅拌轴3上设置有螺旋搅拌单元4，该螺旋搅拌单元4包括固定臂41和螺旋带42，搅拌轴3上还设置有搅拌桨单元5，螺旋搅拌单元4设置在搅拌轴3的靠近发酵罐底部的轴段上，所述搅拌桨单元5设置在所述螺旋搅拌单元4的上方。螺旋搅拌单元4中的固定臂41固定设置在所述搅拌轴3上，固定臂41的远离搅拌轴3的一端均固定有一个螺旋带42。从图1中可以看出，搅拌轴3沿发酵罐的底部向发酵罐的顶部，依次设置有螺旋搅拌单元4、搅拌桨单元5 ο发酵罐底部设有通气管(未图示)，发酵罐工作时，空气压缩机通过通气管将压缩空气输入到发酵罐内，螺旋搅拌单元4与搅拌桨单元5共同对发酵液进行搅拌，使得在搅拌过程中形成连续的循环的搅拌流，搅拌更加均匀，搅拌效率更高，使氧气与发酵液更充分地混合。
[0035]实施例一
[0036]如图1和2所示，本实施例所述的螺旋搅拌单元4包括多个固定臂41，固定臂41的一端固定臂设置在搅拌轴3上，固定臂41与搅拌轴3的轴线垂直，固定臂41交错设置在搅拌轴3上，并且固定臂41是从搅拌轴3靠近发酵罐底部的一端向搅拌轴3靠近发酵罐顶部的一端，依次沿搅拌轴3的轴向呈螺旋形分布。每个固定臂的远离搅拌轴3的一端均固定有一个螺旋带42，其中，每一个螺旋带42均包括第一螺旋面421和第二螺旋面422，也就是螺旋带的上面与下面，其中第一螺旋面421朝向发酵罐顶部，第二螺旋面422朝向发酵罐底部。
[0037]固定臂的远离搅拌轴3的一端与螺旋带42上的第一螺旋面421固定连接，或者可以通过螺纹紧固件固定连接，固定臂的远离搅拌轴3的一端可以设置为扁平形状，并设置有通孔，螺旋带42上的第一螺旋面421可以设置有螺孔，便于固定臂与螺旋带固定连接，以保证在发酵搅拌过程中，固定臂与螺旋带始终固定连接，进而两者之间不会发生相对移动或者螺旋带绕着固定臂转动。
[0038]进一步地，所有的螺旋带42由发酵罐底部向发酵罐顶部依次连接，具体地，所有的螺旋带42的第一螺旋面421依次相连，所有的螺旋带42的第二螺旋面422依次相连，使得所有的螺旋带形成螺旋形搅拌带，螺旋形搅拌带以搅拌轴3的轴线为旋转中心线呈螺旋状。
[0039]最终，螺旋搅拌单元4的结构类似于一个螺旋搅拌叶片，将发酵罐底部与中部的发酵液持续不断地向上推送，并且搅拌发酵液，在此过程中空气与发酵液混合，氧气随着发酵液被向上推送，使得氧气与发酵罐中底部、中部与上部的发酵液充分混合。
[0040]实施例二
[0041]如图1所示，作为本实用新型实施例的进一步优选实施方式，搅拌轴3上还设置有搅拌桨单元5，搅拌桨单元5设置在螺旋搅拌单元4的上方。搅拌桨单元5包括多个搅拌桨51，搅拌浆的搅拌桨叶52为轴流式桨叶或者箭形桨叶。搅拌桨51在旋转时使发酵液进一步向上推送以及沿着发酵罐径向向罐体内壁的方向移动。搅拌桨叶52的叶片的形状不限于上述形式，任何能够造成发酵物液向上推送以及沿着发酵罐径向向罐体内壁的方向移动的叶片形状都可以用于本实用新型。
[0042]进一步地，为使发酵罐中的发酵液充分搅拌，可以设置多个搅拌桨51，上述搅拌桨可以沿搅拌轴3等间距分布，以保证发酵罐内中部以及上部的发酵液充分搅拌，进一步地，可以根据发酵罐中发酵液的多少设置多个搅拌桨51，以提高搅拌效率，提高发酵液的溶氧量。优选地，任意两个相连的搅拌桨51之间的距离可以与上述螺旋形搅拌带的螺距相等。
[0043]发酵过程中，混合有氧气的发酵液被螺旋搅拌单元4不断地由发酵罐底部向上推送，到达搅拌桨单元5所在的位置时，搅拌桨单元5对发酵液进一步地搅拌，搅拌桨51和搅拌桨叶52在旋转时使发酵液进一步向上推送以及沿着发酵罐径向向罐体内壁的方向移动，使得发酵罐中部与上部，以及远离搅拌轴的发酵液得到了充分地搅拌，使得氧气与发酵罐中的发酵液进一步地充分混合。
[0044]实施例三
[0045]如图1和3所示，作为本实用新型实施例的进一步优选方式，在上述实施方式的基础上，包括消泡单元6，消泡单元6设置在搅拌轴3上，并且设置在搅拌桨单元5的上方。
[0046]进一步地，消泡单元6包括至少一个第二固定臂61，第二固定臂61设置在搅拌轴上，并且第二固定臂61所在的平面垂直于搅拌轴。第二固定臂61远离搅拌轴3的一端设有沿搅拌轴3的轴向方向的搅拌棒62，搅拌棒62的一端与第二固定臂61固定连接，搅拌棒62的另一端指向发酵罐底部。
[0047]消泡单元6的主要作用在于，发酵过程中，发酵罐内的微生物在发酵过程中会产生二氧化碳并形成气泡，泡沫会浮在发酵罐的液面顶部，搅拌轴3带动消泡单元6进行搅拌，对气泡进行剪切、破碎，可以及时消除发酵罐内的泡沫，避免影响微生物呼吸和代谢，同时，可以避免泡沫污染发酵罐。
[0048]下面结合上述的实施例对本实用新型的具体工作过程进行描述。
[0049]本实用新型提供的发酵罐，在搅拌轴3上设有螺旋搅拌单元4、搅拌桨单元5以及消泡单元6，螺旋搅拌单元4设置在搅拌轴3的靠近发酵罐底部的轴段上，搅拌桨单元5设置在螺旋搅拌单元4的上方，消泡单元6设置在搅拌桨单元5的上方。在罐体I的上端设有电机2，电机2连接一个设置在罐体I内的搅拌轴3，电机2带动搅拌轴3旋转，发酵罐底部设有通气管(未图示)，发酵罐工作时，空气压缩机通过通气管将压缩空气输入到发酵罐内，混合有氧气的发酵液被螺旋搅拌单元4不断地由发酵罐底部向上推送，到达搅拌桨单元5的位置时，搅拌桨单元5对发酵液进一步地搅拌，并使发酵液向上推送以及沿着发酵罐径向向罐体内壁的方向移动，由于发酵液自身重力的作用，发酵液沿着发酵罐内壁下落到发酵罐底部，螺旋搅拌单元4又将发酵罐底部与中部的发酵液持续不断地向上推送，这样使得发酵罐内的发酵液形成了由底部沿着搅拌轴向上，再沿发酵罐径向向罐体内壁的方向移动，再沿着发酵罐内壁下落到发酵罐底部，由底部再向上的循环式搅拌，上述对现有发酵罐的改进，提高了发酵罐的搅拌效率，提高了发酵液溶氧浓度，满足了微生物的需氧量，提高了发酵效率，同时，克服了高效搅拌的发酵罐结构复杂、成本高的问题。
[0050]需要说明的是，上述实施例中的实施方案可以进一步组合或者替换，且实施例仅仅是对本实用新型的优选实施例进行描述，并非对本实用新型的构思和范围进行限定，在不脱离本实用新型设计思想的前提下，本领域中专业技术人员对本实用新型的技术方案作出的各种变化和改进，均属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种发酵罐，包括罐体，罐体上设有电机，该电机连接一个设置在罐体内的搅拌轴，其特征在于，还包括: 螺旋搅拌单元，包括固定臂和螺旋带，所述固定臂固定设置在所述搅拌轴上，所述固定臂的远离所述搅拌轴的一端均固定有一个所述螺旋带； 搅拌桨单元，所述搅拌桨单元设置在所述搅拌轴上； 所述螺旋搅拌单元设置在所述搅拌轴的靠近发酵罐底部的轴段上，所述搅拌桨单元设置在所述螺旋搅拌单元的上方。2.根据权利要求1所述的一种发酵罐，其特征在于，所述螺旋搅拌单元包括多个固定臂，所述固定臂与所述搅拌轴的轴线垂直，所有所述固定臂依次沿所述搅拌轴的轴向呈螺旋形分布。3.根据权利要求1所述的一种发酵罐，其特征在于，所述螺旋带包括第一螺旋面和第二螺旋面，所述固定臂固定在所述第一螺旋面上。4.根据权利要求1所述的一种发酵罐，其特征在于，所述螺旋带由发酵罐底部向发酵罐顶部依次连接形成螺旋形搅拌带，所述螺旋形搅拌带以所述搅拌轴的轴线为旋转中心线呈螺旋状。5.根据权利要求4所述的一种发酵罐，其特征在于，所述搅拌桨单元包括多个搅拌桨，所述搅拌浆的搅拌桨叶为轴流式桨叶或者箭形桨叶。6.根据权利要求5所述的一种发酵罐，其特征在于，所述多个搅拌桨沿所述搅拌轴等间距分布。7.根据权利要求5所述的一种发酵罐，其特征在于，任意两个相连的所述搅拌桨之间的距离与所述螺旋形搅拌带的螺距相等。8.根据权利要求1所述的一种发酵罐，其特征在于，还包括消泡单元，所述消泡单元设置在所述搅拌轴上，并且设置在所述搅拌桨单元上方。9.根据权利要求8所述的一种发酵罐，其特征在于，所述消泡单元包括至少一个第二固定臂，所述第二固定臂设置在所述搅拌轴上，并且所述第二固定臂所在的平面垂直于所述搅拌轴。10.根据权利要求9所述的一种发酵罐，其特征在于，所述第二固定臂远离所述搅拌轴的一端设有沿所述搅拌轴轴向方向的搅拌棒，所述搅拌棒的一端与所述第二固定臂固定连接，所述搅拌棒的另一端指向发酵罐底部。
【文档编号】C12M1/02GK205603574SQ201620405726
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】阙文彬
【申请人】上海唯科生物制药有限公司