用于生物发酵新型无菌氧气处理系统的制作方法

本实用新型属于氧气处理技术领域，具体涉及一种用于生物发酵新型无菌氧气处理系统。

背景技术：

微生物好氧发酵过程中，需要将无菌空气不断通入发酵液中，从而供给微生物所需的氧。空气中含氧量约为21％，为了满足微生物生长和代谢的需要，因此必须通入大量的无菌空气，这就需要配备较大风量的无菌处理系统，造成投资费用成倍增加。除此之外，通气量增大，产生的泡沫大大增加，会带来许多不利因素，如发酵罐的装料系数减少、氧传递系统减小等。泡沫过多时，影响更为严重，造成发酵液从排气管路或轴封逃出而增加染菌机会。

技术实现要素：

针对现有技术存在的缺陷，本实用新型提供一种用于生物发酵新型无菌氧气处理系统，可有效解决上述问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

本实用新型提供一种用于生物发酵新型无菌氧气处理系统，包括空压机(1)、除油装置(2)、冷冻干燥机(3)、分子筛转轮制氧系统(4)、氧气缓冲加热器(5)和过滤系统；

所述空压机(1)设置有进空气口和压缩空气排气口；所述空压机(1)的压缩空气排气口与所述除油装置(2)的进气口连通；所述除油装置(2)的排气口与所述冷冻干燥机(3)的进气口连通；所述冷冻干燥机(3)的排气口与所述分子筛转轮制氧系统(4)的进气口连通；所述分子筛转轮制氧系统(4)的排氧气口与所述氧气缓冲加热器(5)的进气口连通；所述氧气缓冲加热器(5)的排气口与所述过滤系统的进气口连通；所述过滤系统的排气口连通到发酵罐(9)的进气口。

优选的，所述过滤系统包括串联的总过滤器(6)、预过滤器(7)和精过滤器(8)。

优选的，所述分子筛转轮制氧系统(4)包括转轮电机(10)、转轮外壳(11)、转轮(12)、分子筛填料(13)、密封圈(14)、吸附区进气管道阀门(15)、吸附区排气管道阀门(16)和脱附区进气管道阀门(17)；

所述转轮外壳(11)固定设置，其具有封闭的腔体，所述转轮外壳(11)的腔体区分为吸附区和脱附区；所述转轮(12)的表面固定有分子筛；所述转轮(12)置于所述转轮外壳(11)的腔体中，并且，所述转轮(12)的外边缘通过所述密封圈(14)与所述转轮外壳(11)的腔体内壁密封连接；所述转轮(12)的中心通过电机输出轴与位于转轮外壳(11)外部的转轮电机(10)联动，在所述转轮电机(10)的驱动下，所述转轮(12)在所述转轮外壳(11)的腔体中旋转，进而交替进入吸附区和脱附区，实现连续制氧；

所述吸附区的进气口与吸附区进气管道连通；所述吸附区的排气口与吸附区排气管道连通；所述吸附区排气管道的排气口与所述氧气缓冲加热器(5)的进气口连通；从所述吸附区排气管道上引出一个支路，该支路为脱附区排废气管道，所述脱附区排废气管道的排气口与所述脱附区的进气口连通；所述脱附区的排气口与脱附区排废气管道连通；

其中，在所述吸附区进气管道安装有吸附区进气管道阀门(15)；在所述吸附区排气管道安装有吸附区排气管道阀门(16)；在所述脱附区进气管道安装有脱附区进气管道阀门(17)。

本实用新型提供的用于生物发酵新型无菌氧气处理系统具有以下优点：

既保证了发酵罐供氧充足，又通过减少通气量，达到减少无菌空气处理系统费用、避免大量泡沫引起发酵罐逃液染菌的目的。

附图说明

图1为本实用新型提供的用于生物发酵新型无菌氧气处理系统的结构示意图；

图2为本实用新型提供的分子筛转轮制氧系统的结构示意图；

图3为本实用新型提供的分子筛转轮制氧系统的俯视图；

图4为本实用新型提供的分子筛转轮制氧系统的侧视图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

结合图1，本实用新型提供一种用于生物发酵新型无菌氧气处理系统，为一种无菌通气量小、氧含量高的用于生物发酵新型无菌氧气处理系统，包括空压机1、除油装置2、冷冻干燥机3、分子筛转轮制氧系统4、氧气缓冲加热器5和过滤系统；

空压机1设置有进空气口和压缩空气排气口；空压机1的压缩空气排气口与除油装置2的进气口连通；除油装置2的排气口与冷冻干燥机3的进气口连通；冷冻干燥机3的排气口与分子筛转轮制氧系统4的进气口连通；分子筛转轮制氧系统4的排氧气口与氧气缓冲加热器5的进气口连通；氧气缓冲加热器5的排气口与过滤系统的进气口连通；过滤系统的排气口连通到发酵罐9的进气口。其中，过滤系统包括串联的总过滤器6、预过滤器7和精过滤器8。

其实施原理为：

空气经空压机压缩后，进入除油装置除油，再经过冷冻干燥机除水后，进入分子筛转轮制氧系统后制成纯度非常高的氧气，然后，氧气经氧气缓冲热器加热后，再依次经过总控过滤器、预过滤器和精过滤器的除尘除菌，最后进入发酵罐，用于发酵供氧。过程中制得氧气体积大大小于原来的空气体积，后续的氧气缓冲热器、总控过滤器、预过滤器和精过滤器规格减小，相应管道阀门也随之缩小。

对于分子筛转轮制氧系统，结合图2-图4，包括转轮电机10、转轮外壳11、转轮12、分子筛填料13、密封圈14、吸附区进气管道阀门15、吸附区排气管道阀门16和脱附区进气管道阀门17；

转轮外壳11固定设置，其具有封闭的腔体，转轮外壳11的腔体区分为吸附区和脱附区；转轮12的表面固定有分子筛；转轮12置于转轮外壳11的腔体中，并且，转轮12的外边缘通过密封圈14与转轮外壳11的腔体内壁密封连接；转轮12的中心通过电机输出轴与位于转轮外壳11外部的转轮电机10联动，在转轮电机10的驱动下，转轮12在转轮外壳11的腔体中旋转，进而交替进入吸附区和脱附区，实现连续制氧；

吸附区的进气口与吸附区进气管道连通；吸附区的排气口与吸附区排气管道连通；吸附区排气管道的排气口与氧气缓冲加热器5的进气口连通；从吸附区排气管道上引出一个支路，该支路为脱附区排废气管道，脱附区排废气管道的排气口与脱附区的进气口连通；脱附区的排气口与脱附区排废气管道连通；

其中，在吸附区进气管道安装有吸附区进气管道阀门15；在吸附区排气管道安装有吸附区排气管道阀门16；在脱附区进气管道安装有脱附区进气管道阀门17。

其实施原理为：

空气进入分子筛转轮制氧系统吸附区后，由于空气具有压力，空气中氮气和二氧化碳被分子筛吸附，氧气由于不被吸附从排气管道排出，一部分进入后续处理，一部分接入脱附区的进气管道。被吸附的氮气和二氧化碳随着转轮转动进入脱附区后，压力降低，在进入的氧气作用下，从分子筛上脱附一起排出。空载的分子筛随转轮进入吸附区继续吸附。

可见，通过吸附区吸附空气中氮气后，不被吸附的氧气得到聚集，从排气管道排出。转轮进入脱附区脱附去除被吸附的氮气后，再转入吸附区吸附。由于转轮系统的连续转动，不需要阀门切换，操作简单方便。

该系统将分子筛转轮系统用于氧气制备，并将其运用到微生物好氧发酵上。经过分子筛转轮系统制氧后，气体体积大大减小，后续处理系统所需型号也随之减小。

本实用新型提供的用于生物发酵新型无菌氧气处理系统，优点为：

既保证了发酵罐供氧充足，又通过减少通气量，达到减少无菌空气处理系统费用、避免大量泡沫引起发酵罐逃液染菌的目的。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视本实用新型的保护范围。