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专利名称:发酵罐的制作方法
技术领域:
本实用新型涉及生物工程设备领域,具体涉及一种用于各种生物工程产品生产和实验的发酵罐。
背景技术:
生物工程产品包括生物药物、生物化学品、生物燃料、酿造食品(饮料等等),与国计民生息息相关。这些产品的研究开发与制造,都离不开发酵罐,其规模由几升到上千立方米,用于工业化生产的发酵罐容积,近年来呈现越来越大化的趋势。但迄今所见到的发酵罐,内部结构复杂,配管和阀门过多,不仅罐内容易产生死角,增加清洗和灭菌的难度,而且操作麻烦,劳动强度大,能量效率低,易发生误操作、灭菌不彻底的问题,造成生产损失。通气、搅拌式发酵罐还存在气-液混合和传质不良的问题,影响生产效率的提高。为了减轻劳动强度,减少操作差错,提高能量效率和生产效率,本实用新型针别迄今发酵罐的缺点,对发酵罐及其配管的设计进行了改进。
发明内容针对上述技术问题,本实用新型提供了一种能够强化气-液混合以及提高传质效率的发酵罐。实现本实用新型目的的技术方案如下发酵罐,罐体内设有搅拌装置,罐体的底部设有连通该罐体内部的第一管道,位于罐体外部的空气管通过三通阀与该第一管道连接,在罐体的内底面上设有空气导流装置,
该空气导流装置的下端位于第一管道的正上方,空气导流装置的上端位于搅拌装置的正下方。采用了上述方案,本实用新型将通气的管道移到罐体的外部,空气入口和料口合二为一,并取消了分气分布管在罐体内的布置,代之以空气导流装置。由于在发酵过程中空气的持续流通,因而可以确保料口处无死角,不存料,不堵塞。通过空气导流装置,可强化气-液混合,同时引导空气至搅拌装置的下层搅拌桨,强化对空气泡的破碎作用,使空气不至于走短路(即未经搅拌破碎而直接上升),提高气-液传质效率。另外,通过搅拌装置的径向混合和轴向混合的复合型搅拌器,使气-液混合、液-液混合和传质的效率提高,且所需能量更省。
以下结合附图和具体实施方式
对本实用新型作进一步的说明。
图1为本实用新型发酵罐的装配结构示意图;图2为空气导流装置的结构示意图;附图中,1为罐体,2为外盘管,3为内盘管,4为上层搅拌桨,5为中层搅拌桨,6为下层搅拌桨,7为空气导流装置,8为挡板,9为玻璃,10为分叉蒸气管,11为快开盖,12为压力表,13为空气管,14为物料管,15为排水管,16为排气管,17为高压蒸气管,18为搅拌轴,20为排料管,21为预过滤器、22为精过滤器,23为电极口,24为三通阀,25为T型三通球阀,26为蒸气阀,27为排气阀,观为取样球阀,
29为取样管,30为第一管道,33为进气管,34为喉管,35为出气管,36为支架。
具体实施方式
参照图1和图2,本实用新型的发酵罐,其主要由罐体1、布置在罐体1内部的搅拌装置和空气导流装置7、以及布置在罐体外部的管道构成,下面分别对每一部分进行详细说明搅拌装置设置在罐体1内,搅拌装置包括搅拌轴27以及固定在该搅拌轴上的上层搅拌桨4、中层搅拌桨5以及下层搅拌桨6。上层搅拌桨4为水翼推进桨式的上层搅拌桨,例如窄长水翼浆HE-3、短翼浆MaXf0l-T、LagntninA315等,其剪切作用不强,主要作用是轴向混。中层搅拌桨5为弯叶或箭叶圆盘涡轮式的中层搅拌桨,中层搅拌桨5的主要作用是径向混合,这样利于使物料混合得更为均勻,它的功率消耗低于同样是径向混合的平叶圆盘涡轮式搅拌桨。下层搅拌桨6为抛物面叶或半管叶圆盘涡轮式的下层搅拌桨,下层搅拌桨6具有很强的剪切力,主要用于剪切并打碎从空气导流装置输出的空气泡,而自身消耗的能量也小。通过三种形式的搅拌桨的组合,可以使发酵物达到较为理想的混合和传质效果,各层搅拌桨之间的距离以及下层搅拌桨6至罐底的距离按常规距离设计。在发酵过程中,通入压缩空气也是必要的一环,因此,在罐体的底部设置了一个连通该罐体内部的第一管道30,该第一管道为三通管。作为气体的输入来说,分为压缩空气输入以及蒸气输入。位于罐体
1外部的空气管13通过三通阀M与该第一管道30连接,三通阀M为L型的三通球阀,该三通阀M上还连接一个排料管20。空气管上连接一个过滤装置,该过滤装置包括串联的预过滤器21、精过滤器22,在预过滤器21和精过滤器22上均安装有耐高温的压力表12,在预过滤器21前设置兼作空气阀和蒸气阀的L型的三通球阀,另外,在罐体上连接一个通入到罐体内部的高压蒸气管17,在罐体外壁上设有外盘管2,以及在罐体内设有内盘管3,外盘管2和内盘管3均通入冷却水,内盘管3通过L型的三通球阀连接一个排水管15,该排水管15接至贮水罐或凉水塔。空气导流装置7设置在罐体的内底面上,空气导流装置7将来自于第一管30道输出的压缩空气进行收集,并将发酵液吸入,然后对压缩空气以及发酵液进行收缩及混合,最后喷射至下层搅拌桨6进行剪切。空气导流装置7包括支架36以及空气导流管。支架36由3至4根角钢组成,这些角钢的一端焊接固定在罐体内壁上,支架的另一端与空气导流管连接。空气导流管包括喇叭状的进气管33、喇叭状的出气管35以及位于该进气管和出气管之间的喉管34。将进气管33设计成喇叭状,是为了便于使从第一管道30输出的空气进入到进气管33中,同时也便于使压缩空气进入进气管33时将发酵液也吸入到进气管中。将出气管设计成喇叭状,是为了扩大输出面积,增加下层搅拌桨6与压缩空气的接触面积,提高压缩空气的剪切效率。将喉管
34布置在进气管和出气管之间,以及进气管和出气管均为喇叭形状,显然地,喉管34的管径要小于进气管和出气管的口径,-,-。正是因为这样的结构,当从进气管33输出的压缩空气和发酵液进入到喉管34时,在喉管内会形成一个收缩的过程,在该收缩的过程中,压缩空气和发酵液在喉管内进行混合,从喉管输出的气-液混合物在出气管中再次进行混合,这样利于提高气-液混合均勻度。为了进一步使气-液混合良好,出气管35的高度大于进气管33的高度。由于第一管道的作用不但让压缩空气通过,而且还让物料从该第一管道排出,因此空气导流装置的下端位于第一管道的正上方,即空气导流装置与第一管道的输出口之间是有间距的,而进气管33的管口与第一管道管口之间的间距也是由支架36来保证的。-1倍。此外,为了获得下层搅拌桨6对出气管35输出的气-液混合物具有更好地剪切效果,-1倍。罐体1外设置一个物料管14,该物料管的一端与第一管道30连接,物料管的另一端与一个接种分配站连接。物料管不仅是排出物料,其还作为接种管,于是这个物料管与接种管合二为一,并连接到由T
型三通球阀25串连组成的接种分配站。由于接种和打料不会同时操作,因而这种设计不影响工艺过程的实施。由T型三通球阀25组成的接种站结构紧凑,安装和维修方便,无死角,操作简单、灵活。接种分配站的一端连接另外的预过滤器21和精过滤器22,这两个过滤器接用于收压缩空气,在发酵运转中保压,可避免频繁灭菌,从而节约蒸气。接种分配站的另一端连接取样管四,在取样管四上设有取样球阀,取样时先用接种站上的压缩空气冲刷物料管14,这样取样时不用放料,取得的样品为实时发酵样品,避免取出管道内的存料,由于各发酵罐的取样操作不可能同时进行,所以这一设计不会造成操作冲突。T型三通球阀25的与一个蒸气阀沈连接,该蒸气阀通过管道通入到罐体1内,这一蒸气阀通过该T型三通球阀25的切换,可用来对发酵罐灭菌,或对空气过滤器进行反向灭菌。本实用新型的发酵罐具具有以上结构外,在罐体1内壁处根据罐体容积大小以均勻的间距布置4块挡板8。罐体1内上方设置用于冲洗两块视玻璃9的分叉蒸气管10,该蒸气管在罐体1外的部分安装一蒸气阀沈,罐体1的顶部开圆形或椭圆形人孔及快开盖11。罐体1的顶部设置一排气管16,在排气管16上设置有排气阀27,该排气阀的内侧安装耐高温的压力表12。在罐体1中部设有电极口23。上述实施方式只是为了说明本实用新型的结构及作用,并非是对本实用新型的限制,凡在本实用新型的权利要求范围内作出的改动,均会落入到本实用新型的保护
范围内。
,罐体内设有搅拌装置,其特征在于罐体的底部设有连通该罐体内部的第一管道,位于罐体外部的空气管通过三通阀与该第一管道连接,在罐体的内底面上设有空气导流装置,该空气导流装置的下端位于第一管道的正上方,空气导流装置的上端位于搅拌装置的正下方。
,其特征在于空气导流装置包括支架以及空气导流管,支架的一端固定在罐体内壁上,支架的另一端与空气导流管连接,空气导流管包括喇叭状的进气管、喇叭状的出气管以及位于该进气管和出气管之间的喉管。
,-,-。
,其特征在于进气管管口与第一管道管口之间的间距,-1倍。
,其特征在于出气管的高度大于进气管的高度。
,其特征在于所述搅拌装置包括搅拌轴以及固定在该搅拌轴上的上层搅拌桨、中层搅拌桨以及下层搅拌桨。
,其特征在于所述上层搅拌桨为水翼推进桨式的上层搅拌桨,中层搅拌桨为弯叶或箭叶圆盘涡轮式的中层搅拌桨,下层搅拌桨为抛物面叶或半管叶圆盘涡轮式的下层搅拌桨。
,其特征在于所述罐体上连接一个通入到罐体内部的高压蒸气管,在罐体外壁上设有外盘管,以及在罐体内设有内盘管。
,其特征在于所述罐体外设置一个物料管,该物料管的一端与第一管道连接,物料管的另一端与一个接种分配站连接。
,其特征在于空气管上连接一个过滤装置,该过滤装置包括串联的预过滤器、精过滤器。
专利摘要本实用新型公开了一种发酵罐,罐体内设有搅拌装置,罐体的底部设有连通该罐体内部的第一管道,位于罐体外部的空气管通过三通阀与该第一管道连接,在罐体的内底面上设有空气导流装置,该空气导流装置的下端位于第一管道的正上方,空气导流装置的上端位于搅拌装置的正下方。本实用新型的发酵罐能够强化气-液混合以及提高传质效率。