气升式生物反应器的制作方法

本实用新型涉及一种气升式生物反应装置。

背景技术：

气升式发酵罐是上世纪末开始发展应用的一种新型生物反应器，目前已广泛应用于工业大规模生产，包括微生物培养、细胞培养和生物环保等领域。气升式发酵罐工作原理是利用空气喷嘴喷出高速的空气，空气以气泡形式分散于发酵液中，在通气的一侧，液体平均密度下降，在不通气的一侧，液体密度较大，因而产生与通气侧的液体产生密度差，从而形成发酵罐内液体的环流。

现有气升式发酵罐主要由罐体、导流结构、气体分布器等组成，但气升式发酵罐存在以下缺点：(1)气泡分布不均匀，气体分散效果差；(2)大通气孔，气泡较大，气体分散效果较差；(3)物料传质效率较低，物料混匀时间较长。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了解决现有气升式发酵装置的气泡分散不均，氧传质效率较低的问题，而提供一种气升式生物反应器。

本实用新型气升式生物反应器包括罐体、导流筒、进气管、空气分布盘、搅拌器、电机、排液管和保温层，在罐体的顶壁上开有排气口、进料口和消泡剂加入口，罐盖盖设在罐体的顶壁上，所述的搅拌器为旋浆式搅拌器，搅拌器设置在罐体的内底壁上，搅拌器的转轴与罐体的底壁垂直，搅拌器转轴的轴顶面设置有导流锥，搅拌器由电机驱动旋转；

圆盘状的空气分布盘设置在搅拌器的正上方，空气分布盘的下盘面上均匀开有多个喷气头，进气管的一端与空气分布盘相连通，进气管的另一端从罐体的顶壁穿出，在罐体内同轴设置有导流筒，罐体的罐底开有排液口，排液管的一端与罐底的排液口相连通；

所述的保温层包覆在罐体的外侧壁和外底壁上。

本实用新型气升式生物反应器中的空气分布盘喷出的气体在发酵液中形成气泡，气泡喷射在搅拌器的旋浆式桨叶上，打碎气泡，使气泡分割细碎，增加气液接触面积，提高氧传质效率，细碎的气泡通过搅拌器旋转的离心作用分散到导流筒和罐体内壁的环隙内，气泡流在环隙空间内上升，经导流筒的上筒口再在导流筒内密度差的作用进行下降流，形成循环。

本实用新型气升式生物反应器的结构简单，通过搅拌器的旋浆式桨叶打碎气泡，得到细小气泡，提高氧传质效率，利用搅拌器的旋转搅拌作用使气泡分散均匀，并缩短了发酵反应时间，提高了发酵效率，节能降耗。

附图说明

图1为本实用新型气升式生物反应器的结构示意图；

图2为空气分布盘的结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式气升式生物反应器包括罐体1、导流筒2、进气管3、空气分布盘4、搅拌器5、电机6、排液管7和保温层9，在罐体1的顶壁上开有排气口12、进料口13和消泡剂加入口14，罐盖10盖设在罐体1的顶壁上，所述的搅拌器5为旋浆式搅拌器，搅拌器5设置在罐体1的内底壁上，搅拌器5的转轴与罐体1的底壁垂直，搅拌器5转轴的轴顶面设置有导流锥5-1，搅拌器5由电机6驱动旋转；

圆盘状的空气分布盘4设置在搅拌器5的正上方，空气分布盘4的下盘面上均匀开有多个喷气头4-1，进气管3的一端与空气分布盘4相连通，进气管3的另一端从罐体1的顶壁穿出，在罐体1内同轴设置有导流筒2，罐体1的罐底开有排液口，排液管7的一端与罐底的排液口相连通；

所述的保温层9包覆在罐体1的外侧壁和外底壁上。

本实施方式导流筒位于搅拌器的上部，导流筒的筒底与罐体罐底之间形成气液通道。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是罐体1的高径比(H/D)为4～6:1。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是罐体1内设置有温度传感器。

本实施方式的温度传感器用以测试罐体1内发酵液的体系温度。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是在罐体1的侧壁上开有观察窗15。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是罐体1外侧壁的保温层9中设置有电加热板16。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是罐体1的顶壁上设置有压力阀11。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是导流筒2的下筒口沿上设置有围沿2-1，围沿2-1向导流筒2的中轴线倾斜。

本实施方式导流筒下筒口的围沿的作用是使导流筒内的发酵液导流至搅拌器上。

实施例：本实施例气升式生物反应器包括罐体1、导流筒2、进气管3、空气分布盘4、搅拌器5、电机6、排液管7和保温层9，罐体1固设在支座8上，在罐体1的顶壁上开有排气口12、进料口13和消泡剂加入口14，罐盖10盖设在罐体1的顶壁上，所述的搅拌器5为旋浆式搅拌器，搅拌器5设置在罐体1的内底壁上，搅拌器5的转轴与罐体1的底壁垂直，搅拌器5转轴的轴顶面设置有导流锥5-1，搅拌器5由电机6驱动旋转，罐体1的罐底周向倾斜向上，即罐体1的罐底纵截面呈倒圆台形，罐体1的侧壁上开有观察窗15；

圆盘状的空气分布盘4设置在搅拌器5的正上方，空气分布盘4的下盘面上均匀开有多个喷气头4-1，进气管3的一端与空气分布盘4相连通，进气管3的另一端从罐体1的顶壁穿出与空气压缩机相连，在罐体1内同轴设置有导流筒2，罐体1的罐底开有排液口，排液管7的一端与罐底的排液口相连通，在排液管7上设置有阀门；

所述的保温层9包覆在罐体1的外侧壁和外底壁上，罐体1外侧壁的保温层9中设置有电加热板16。

本实施例罐体1的罐底形状易使气泡由罐底沿导流筒和罐体内壁的环隙内上升流。

应用本实施例气升式生物反应器进行发酵的过程如下：

控制螺杆空压机排量：9.92m³/min，工作压力：0.8MPa，电机功率：55KW；气升式生物反应器工作温度为33度，发酵底物为马铃薯薯渣汁水40L，通气量为0.25vvm，搅拌速度：200rpm，发酵完成时间为60h，相对于不含有搅拌器和导流筒的发酵装置，本实用新型的气升式生物反应器发酵时间缩短了10h左右。发酵时间较短，发酵效率高，节能降耗。