本实用新型涉及发酵罐技术领域，具体涉及一种气升式发酵罐。
背景技术：
发酵罐是工业上用于培养微生物、并进行发酵生产的装置。发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药等行业，在作为微生物生长空间的基础上，提供调温、混合、供氧、物料传递等功能，从而为微生物构建尽可能适宜的生长条件。
根据功能特点及培养用途的不同，可以将发酵罐分为不同的类型，当对好氧微生物进行高密度培养时，为满足较高的溶氧需求，一般采用气升式发酵罐。气升式发酵罐的工作模式是将空气或含氧空气泵送至发酵液底部，使喷出的气泡自下而上流经发酵液，再从发酵罐顶部排出；这种模式能为培养体系提供充足的溶氧，而且，借助气泡向上流动所产生的乱流，可实现物料混合作用，从而省去搅拌机构。然而，上述气升作用对物料的混合效果不及搅拌机构，当菌体浓度处于较低水平时，上述气升作用所带来的物料混合效果尚能够满足工艺要求，但当执行高密度培养时，由于菌体浓度过高，再加之菌体的诸多胞外产物(如多糖等)存在粘性，因此会使培养体系粘度显著增加，此时，气升作用很难达到理想的物料混合效果，菌体沉降现象明显。
不仅如此，在上述高密度培养条件下，即使常规的搅拌机构也很难达到理想的物料混合效果，因此，仅采用气升机构和搅拌机构的简单叠加，在传质效率方面依然难以达到工艺要求。
技术实现要素：
本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种气升式发酵罐，以解决现有技术中，当利用常规气升式发酵罐进行高密度培养时，物料混合效果有待提升的技术问题。
本实用新型要解决的另一技术问题是，如何在高密度培养体系中，同时提供充足的溶氧和充分的物料混合作用。
本实用新型要解决的再一技术问题是，如何进一步改善搅拌机构对发酵液的搅拌混合效果。
为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种气升式发酵罐，包括罐体，夹套，第一未附着部，第二未附着部，卸料管，横向转轴，套体，第一搅拌桨，顶盖，进气管，纵向转轴，折角杆，倾斜杆，第二搅拌桨，其中，在罐体的外表固定连接有夹套，在罐体的下端和侧端分别具有未被夹套覆盖的第一未附着部和第二未附着部，在第一未附着部处固定连接有卸料管，在第二未附着部处通过轴承连接有横向转轴，所述横向转轴与一电机传动连接，在横向转轴的末端固定连接有套体，在套体上固定连接有第一搅拌桨；在罐体的上端通过法兰连接有顶盖，在顶盖的上端边缘固定连接有进气管，所述进气管伸入至罐体内部；在顶盖的上端中部通过另一轴承连接有纵向转轴，所述纵向转轴与另一电机传动连接，在纵向转轴的下端固定连接有折角杆，倾斜杆的中部及上部分别与折角杆的两端固定连接，在倾斜杆的下部固定连接有第二搅拌桨。
作为优选，还包括第一圆台和第二圆台，其中，在纵向转轴上固定连接有第一圆台，在倾斜杆的上端固定连接有第二圆台，第一圆台的侧壁与第二圆台的侧壁相互贴合。
作为优选，还包括夹套入口管和夹套出口管，其中，夹套入口管固定连接在夹套的侧端上部，夹套出口管固定连接在夹套的底端。
作为优选，在横向转轴与第二未附着部的交接的位置设置有机械密封。
作为优选，倾斜杆不与纵向转轴重合，且倾斜杆不与纵向转轴平行；倾斜杆与纵向转轴之间夹20°角。
在以上技术方案中，罐体为发酵罐的主体结构，用于容纳培养基及菌体，作为微生物培养、发酵的空间；夹套包覆在罐体表面，可用于冲入热媒水或冷媒水，以调节罐体温度；第一未附着部用于设置卸料管；第二未附着部用于设置横向转轴；卸料管用于在发酵完成后排出发酵液；横向转轴用于承载套体，横向转轴在电机的驱动下转动，从而带动其末端的套体及第一搅拌桨转动，套体用于固定第一搅拌桨，第一搅拌桨用于对料液起到搅拌作用，由于横向转轴水平，因此这一搅拌作用引起上下层料液的混合；顶盖为罐体的上端盖结构，通过法兰固定于罐体顶端；进气管焊接固定在顶盖的边缘处，并竖直伸入至罐体中，其下端口应当接近罐体底部，以保证鼓入的空气能从罐体内部底端向上溢散，进气管应当尽量贴合罐体侧壁，以确保其不阻挡第二搅拌桨运动；进气管用于鼓入空气或氧气，以起到气升作用，为培养体系提供充足溶氧；纵向转轴用于承载折角杆并带动其转动；折角杆用于使倾斜杆以倾斜的状态(即，倾斜杆轴线与纵向转轴轴线具有一定夹角)固定在其上，基于这种倾斜状态，当纵向转轴带动折角杆及倾斜杆转动时，倾斜杆及其上的第二搅拌桨对料液所起到的拨扫作用更加剧烈，有助于提高搅拌效果；倾斜杆的下部用于固定第二搅拌桨；第二搅拌桨在随倾斜杆运动的过程中起到横向的搅拌作用。
基于横向转轴所提供的纵向搅拌作用、纵向转轴所提供的横向搅拌作用、以及进气管所提供的气升作用，可为培养体系提供充足的溶氧以及充分的搅拌效果，适合进行微生物高密度培养。本实用新型在应用时，需在顶盖上设置排气管，用于将流经发酵液后的上行空气导出发酵罐。
在以上技术方案中，倾斜杆与折角杆呈两点定位结构，为了进一步提升倾斜杆的稳定性，在优选技术方案中，可在纵向转轴上增设第一圆台、在倾斜杆上增设第二圆台，并保持第一圆台侧端与第二圆台侧端相贴合，基于这种结构，实现了第三点定位作用，有助于提升旋转状态下倾斜杆的稳定性。
在另外的选技术方案中，给出了夹套入口管、夹套出口管在夹套上的位置，二者分别用于冷媒水或热媒水在夹套中的进出；还给出了保持横向转轴与罐体之间密封的结构，即采用常规的机械密封实现。
本实用新型提供了一种气升式发酵罐。该技术方案将常规的气升结构移至罐体边缘，在罐体内部同时增设了两组不同方向的搅拌机构，并对横向搅拌机构的运动模式进行了全新设计。具体来看，本实用新型在罐体侧壁上设置横向转轴，带动第一搅拌桨执行纵向搅拌，促进上下层料液混合；在顶盖中心设置纵向转轴，带动倾斜杆及其上的第二搅拌桨执行横向搅拌，在水平面内促进料液混合；并将进气管移至罐体内壁附近，在不阻挡两组搅拌机构运动的前提下提供气升作用。基于横向转轴所提供的纵向搅拌作用、纵向转轴所提供的横向搅拌作用、以及进气管所提供的气升作用，可为培养体系提供充足的溶氧以及充分的搅拌效果，适合进行微生物高密度培养。
附图说明
图1是本实用新型整体的纵剖视图；
图2是本实用新型整体的俯视图；
图3是本实用新型中第二搅拌桨的结构示意图；
图4是图3中a-a处的剖视图；
图5是本实用新型中第一搅拌桨及套体的结构示意图；
图中：
1、罐体2、夹套3、第一未附着部4、第二未附着部
5、卸料管6、横向转轴7、套体8、第一搅拌桨
9、顶盖10、进气管11、纵向转轴12、折角杆
13、倾斜杆14、第二搅拌桨15、第一圆台16、第二圆台
17、夹套入口管18、夹套出口管19、机械密封。
具体实施方式
以下将对本实用新型的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本实用新型所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
实施例1
一种气升式发酵罐，如图1～5所示，包括罐体1，夹套2，第一未附着部3，第二未附着部4，卸料管5，横向转轴6，套体7，第一搅拌桨8，顶盖9，进气管10，纵向转轴11，折角杆12，倾斜杆13，第二搅拌桨14，其中，在罐体1的外表固定连接有夹套2，在罐体1的下端和侧端分别具有未被夹套2覆盖的第一未附着部3和第二未附着部4，在第一未附着部3处固定连接有卸料管5，在第二未附着部4处通过轴承连接有横向转轴6，所述横向转轴6与一电机传动连接，在横向转轴6的末端固定连接有套体7，在套体7上固定连接有第一搅拌桨8；在罐体1的上端通过法兰连接有顶盖9，在顶盖9的上端边缘固定连接有进气管10，所述进气管10伸入至罐体1内部；在顶盖9的上端中部通过另一轴承连接有纵向转轴11，所述纵向转轴11与另一电机传动连接，在纵向转轴11的下端固定连接有折角杆12，倾斜杆13的中部及上部分别与折角杆12的两端固定连接，在倾斜杆13的下部固定连接有第二搅拌桨14。
该装置的结构特点如下：罐体1为发酵罐的主体结构，用于容纳培养基及菌体，作为微生物培养、发酵的空间；夹套2包覆在罐体1表面，可用于冲入热媒水或冷媒水，以调节罐体1温度；第一未附着部3用于设置卸料管5；第二未附着部4用于设置横向转轴6；卸料管5用于在发酵完成后排出发酵液；横向转轴6用于承载套体7，横向转轴6在电机的驱动下转动，从而带动其末端的套体7及第一搅拌桨8转动，套体7用于固定第一搅拌桨8，第一搅拌桨8用于对料液起到搅拌作用，由于横向转轴6水平，因此这一搅拌作用引起上下层料液的混合；顶盖9为罐体1的上端盖结构，通过法兰固定于罐体1顶端；进气管10焊接固定在顶盖9的边缘处，并竖直伸入至罐体1中，其下端口应当接近罐体1底部，以保证鼓入的空气能从罐体1内部底端向上溢散，进气管10应当尽量贴合罐体1侧壁，以确保其不阻挡第二搅拌桨14运动；进气管10用于鼓入空气或氧气，以起到气升作用，为培养体系提供充足溶氧；纵向转轴11用于承载折角杆12并带动其转动；折角杆12用于使倾斜杆13以倾斜的状态(即，倾斜杆13轴线与纵向转轴11轴线具有一定夹角)固定在其上，基于这种倾斜状态，当纵向转轴11带动折角杆12及倾斜杆13转动时，倾斜杆13及其上的第二搅拌桨14对料液所起到的拨扫作用更加剧烈，有助于提高搅拌效果；倾斜杆13的下部用于固定第二搅拌桨14；第二搅拌桨14在随倾斜杆13运动的过程中起到横向的搅拌作用。
实施例2
一种气升式发酵罐，如图1～5所示，包括罐体1，夹套2，第一未附着部3，第二未附着部4，卸料管5，横向转轴6，套体7，第一搅拌桨8，顶盖9，进气管10，纵向转轴11，折角杆12，倾斜杆13，第二搅拌桨14，其中，在罐体1的外表固定连接有夹套2，在罐体1的下端和侧端分别具有未被夹套2覆盖的第一未附着部3和第二未附着部4，在第一未附着部3处固定连接有卸料管5，在第二未附着部4处通过轴承连接有横向转轴6，所述横向转轴6与一电机传动连接，在横向转轴6的末端固定连接有套体7，在套体7上固定连接有第一搅拌桨8；在罐体1的上端通过法兰连接有顶盖9，在顶盖9的上端边缘固定连接有进气管10，所述进气管10伸入至罐体1内部；在顶盖9的上端中部通过另一轴承连接有纵向转轴11，所述纵向转轴11与另一电机传动连接，在纵向转轴11的下端固定连接有折角杆12，倾斜杆13的中部及上部分别与折角杆12的两端固定连接，在倾斜杆13的下部固定连接有第二搅拌桨14。
同时，还包括第一圆台15和第二圆台16，其中，在纵向转轴11上固定连接有第一圆台15，在倾斜杆13的上端固定连接有第二圆台16，第一圆台15的侧壁与第二圆台16的侧壁相互贴合。还包括夹套入口管17和夹套出口管18，其中，夹套入口管17固定连接在夹套2的侧端上部，夹套出口管18固定连接在夹套2的底端。在横向转轴6与第二未附着部4的交接的位置设置有机械密封19。倾斜杆13不与纵向转轴11重合，且倾斜杆13不与纵向转轴11平行；倾斜杆13与纵向转轴11之间夹20°角。
在以上技术方案中，倾斜杆13与折角杆12呈两点定位结构，为了进一步提升倾斜杆13的稳定性，在纵向转轴11上增设第一圆台15、在倾斜杆13上增设第二圆台16，并保持第一圆台15侧端与第二圆台16侧端相贴合，基于这种结构，实现了第三点定位作用，有助于提升旋转状态下倾斜杆13的稳定性。
此外，还给出了夹套入口管17、夹套出口管18在夹套2上的位置，二者分别用于冷媒水或热媒水在夹套2中的进出；还给出了保持横向转轴6与罐体1之间密封的结构，即采用常规的机械密封19实现。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。