本发明涉及一种发酵罐，属于酵学装置的化学技术领域。
背景技术：
发酵罐是微生物在发酵过程中生长、繁殖和形成产品的外部环境装置，它取代了传统的发酵容器，并且在连续规模生产、提高产量和产率方面发挥了重要作用。
近年来，中国生物发酵工艺技术和装备水平都有了长足进步，但发酵罐却是几十年一贯制，采用标准式机械搅拌通风发酵罐，还有不少工厂甚至仍在沿用纯径流搅拌系统和管式分布器，普遍存在能耗高、溶氧率低、底物转化率低等弊端。
随着高产菌株的不断使用，标准式机械搅拌通风发酵罐的构造已难以适应通气量愈来愈大的发展趋势，无法满足好氧发酵对溶氧愈来愈高的要求，发酵罐的大型化使得罐内液柱增高，在通气率不变的情况下，绝对通气量相应增加，造成空压机的出口压力增高、能耗增大。要完成大量气体在发酵液中的分散，在搅拌器形式不变的情况下，只能靠增加搅拌器直径和转速来提高溶氧率，但在实际应用中效果并不理想。
另外，随着工业发酵新技术的应用,大容器发酵罐已普遍推广,发酵过程出现泡沫,常给生产带来不利影响。由于发泡的障碍,罐内气相部分被泡沫占有,装料量减少,无疑使发酵罐的容积效率降低。往往由于消泡不及时,泡沫上升,形成“泡液”现象。结果既污染环境,又使产品和微生物从培养液跑掉。
而且，现有的各种微生物发酵工程中所用的发酵设备，主要依靠内部设有电热丝的加热器来对发酵罐内的液体加热，这种加热器容易损坏，安全性较低，损坏后发酵液温度的变化会对菌丝的生长产生影响。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是，针对现有技术不足，提出一种结构简单并不需要增加搅拌器直径和转速就可以显著提高溶氧率的立式发酵罐。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种立式发酵罐，包括立式罐体、固定在罐体上方的电机、减速机以及竖直设置的搅拌轴，所述电机的输出端连接减速机的输入端，所述减速机的输出端与搅拌轴的上端连接固定，所述搅拌轴的下端穿入所述罐体内并垂直延伸至罐体底部，所述搅拌轴的下端间隔设有多个搅拌桨叶，所述罐体内壁依次从上至下间隔设有多段螺旋通道，每段螺旋通道均是由多片固定在罐体内壁上的螺旋叶片沿罐体中心轴线环绕拼接而成，每段螺旋通道的螺旋升角为15°～20°，每段螺旋通道均制有用于容纳搅拌桨叶的贯通通道，一个搅拌桨叶位于一段螺旋通道的下端处并与该段螺旋通道的螺旋升角的角度相同，该段螺旋通道的上端处设有向搅拌轴倾斜且角度为30°～40°的跃升板。
本发明带来的有益效果是：1）本发明通过在罐体内壁依次从上至下间隔设有多段螺旋通道，通过每个搅拌桨叶搅动，将下层的富氧区、富营养区和富菌群区等多个区域的基质通过螺旋通道抬升到上层，并不需要增加搅拌器直径和转速就可以显著提高溶氧率，可以更好的进行发酵，整体结构简单；2）通过在该段螺旋通道的上端处设有向搅拌轴倾斜且角度为30°～40°的跃升板，此时下层的富氧区、富营养区或富菌群区等多个区域的基质速度和方向在此处发生了变化，可以与螺旋通道外处的区域更好的进行混合，可以显著提高溶氧率，更好的进行发酵。
上述技术方案的改进是：相邻所述罐体内顶部的螺旋通道的上端处设有发泡液射流分布器。
本发明带来的有益效果是：本发明通过在相邻所述罐体内顶部的螺旋通道的上端处设有发泡液射流分布器，与搅拌桨叶和螺旋通道相配合，既利用了压缩空气能量，改善发酵液的流场和气体分布，显著降低获得相同溶氧水平所需的通气量和搅拌转速，降低了搅拌器的功率消耗，又实现富氧区、富营养区和富菌群区3个区域的重合，有效避免“葡萄糖反馈抑制”，“二氧化碳反馈抑制”等阻遏效应，一方面提高了发酵效率，另一方面也起到节能作用，有利于微生物生长和代谢，提高发酵效率。
上述技术方案的进一步改进是：所述罐体内上方的侧壁处设有超声波发生器。
本发明带来的有益效果是：通过在述罐体内上方的侧壁处设有超声波发生器，消除了在发酵过程中出现的泡沫，有利于生产。
上述技术方案的完善之一是：所述罐体由内胆体、外壳体以及设于内胆体和外壳体之间的冷却腔室组成。
本发明带来的有益效果是：本发明的罐体由内胆体、外壳体以及设于内胆体和外壳体之间的冷却腔室组成，通过外壳体和冷却腔室，可以解决了大型发酵罐冷却能力不足的问题。
上述技术方案的完善之一的改进是：所述冷却腔室内设有紧贴在内胆体上的半圆形冷却盘管。
上述技术方案的完善之二是：所述罐体内设置有温度传感器，该温度传感器伸出罐体外并且与温度控制器连接。
上述技术方案的完善之三是：所述罐体是不锈钢罐体。
附图说明
下面结合附图对本发明的立式发酵罐作进一步说明。
图1是本发明实施例的立式发酵罐结构示意图。
具体实施方式
实施例
本实施例的立式发酵罐，如图1所示，包括立式罐体1、固定在罐体1上方的电机2、减速机3以及竖直设置的搅拌轴4。罐体1是不锈钢罐体，罐体1由内胆体、外壳体以及设于内胆体和外壳体之间的冷却腔室9组成。冷却腔室9内设有紧贴在内胆体上的半圆形冷却盘管。
电机2的输出端连接减速机3的输入端，减速机3的输出端与搅拌轴4的上端连接固定，搅拌轴4的下端穿入罐体1内并垂直延伸至罐体底部，搅拌轴4的下端间隔设有多个搅拌桨叶5。
罐体1内壁依次从上至下间隔设有多段螺旋通道6，每段螺旋通道6均是由多片固定在罐体内壁上的螺旋叶片沿罐体1中心轴线环绕拼接而成，每段螺旋通道6的螺旋升角为15°～20°，每段螺旋通道6均制有用于容纳搅拌桨叶5的贯通通道7，一个搅拌桨叶5位于一段螺旋通道6的下端处并与该段螺旋通道的螺旋升角的角度相同。该段螺旋通道的上端处设有向搅拌轴倾斜且角度为30°～40°的跃升板11。
本实施例的相邻罐体1内顶部的螺旋通道6的上端处设有发泡液射流分布器（图中未示出）。发泡液射流分布器由缩放喷嘴、文丘里混合管和循环布气管组成，缩放喷嘴内径5～25mm，文丘里混合管进口直径为38～58mm，长度45～75mm，锥角为75～85°，文丘里混合管与循环布气管切线连接，水平倾角为4O～8O°，呈三维立体分布。
本实施例的罐体1内上方的侧壁处设有超声波发生器8。罐体1内设置有温度传感器10，温度传感器10伸出罐体1外并且与温度控制器连接。
本发明的立式发酵罐不局限于上述实施例，凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。