一种新型搅拌桨及适用于高粘度物料发酵的搅拌桨系统和发酵方法技术方案

本发明专利技术涉及一种新型搅拌桨及适用于高粘度物料发酵的搅拌桨系统和发酵方法，新型搅拌桨包括第一轮毂、支撑杆和第一桨叶；第一桨叶固定在支撑杆上；第一桨叶为曲面薄板，曲面为柱面且曲率为0.15。本发明专利技术的有益效果是：桨叶的弯曲设计可以使搅拌桨在产生径向流的同时促进发酵液的轴向流动，可引起更强烈的涡流，使物料充分混合，同时桨叶形成的弧面可为流体提供通过桨叶的空间，从而避免在桨叶后产生气穴；次支撑杆相互垂直的十字型设计不仅能使搅拌桨在轮毂范围形成涡旋，还能在轮毂上下一定范围内形成搅拌效果，能够大幅度提高搅拌桨的作用范围，在保持转速和功耗不变的前提下，可以很大程度上提高物料混合能力，实现以低能耗提供高轴向循环流量。提供高轴向循环流量。提供高轴向循环流量。

【技术实现步骤摘要】
一种新型搅拌桨及适用于高粘度物料发酵的搅拌桨系统和发酵方法


[0001]本专利技术涉及生物工程、化学工程的机械设备领域，特别涉及一种新型搅拌桨及适用于高粘度物料发酵的搅拌桨系统和发酵方法。

技术介绍

[0002]在高分子多糖发酵工业中，研究开发高效的发酵罐对搅拌设备的发展产生了强大的推动力。在高分子多糖发酵过程中，随着产物的不断积累，发酵液黏度不断升高，反应器中混合传质效果不断变差，发酵过程中混合和传质成为发酵过程中的限制性因素。因此对发酵罐搅拌桨的设计提出了更高的要求：不仅需要良好的混合性能，还需要考虑如何降低机械能耗以及生产成本。

技术实现思路

[0003]鉴于此，本专利技术提出了一种新型搅拌桨及适用于高粘度物料发酵的搅拌桨系统和发酵方法，旨在解决现有技术中存在的问题。
[0004]具体的，一种新型搅拌桨，包括第一轮毂、支撑杆和第一桨叶；所述第一桨叶固定在支撑杆上；所述第一桨叶为曲面薄板，所述曲面为柱面，柱面的曲率为0.15；
[0005]所述第一桨叶展开后中间为长方形薄板、两侧为弧形薄板，
[0006]所述曲面第一桨叶是以长方形的对角线为基准，沿另外两个顶点到该对角线的垂线将对角线的两侧的面相向翻折形成。
[0007]这种结构可以使搅拌桨在产生径向流的同时促进发酵液的轴向流动，可引起更强烈的涡流，使物料充分混合，同时桨叶形成的弧面可为流体提供通过桨叶的空间，从而避免在桨叶后产生气穴。
[0008]在此基础上，所述支撑杆包括主支撑杆和次支撑杆，所述主支撑杆固定于所述第一轮毂上，所述次支撑杆垂直固定于主支撑杆上，所述主支撑杆与第一轮毂的轴线所在的一个面垂直；所述第一桨叶的长方形薄板的侧面固定于所述次支撑杆的端部且连接所述次支撑杆的长方形薄板侧面的中心点及其对侧面的中心点所在直线与所述次支撑杆的轴线设置于同一条直线上。
[0009]在此基础上，所述主支撑杆有多个，多个主支撑杆在同一水平高度且沿所述第一轮毂均布设置；每个主支撑杆上设置有4个次支撑杆，4个次支撑杆分为两组；同组中的两个次支撑杆与主支撑杆的轴线所在的一个面对称；两组次支撑杆相互垂直。
[0010]这种一个主支撑杆和设置于该主支撑杆上的次支撑杆整体呈十字型的结构，不仅能使搅拌桨在轮毂附近范围形成涡旋，还能在轮毂上下一定范围内形成搅拌，能够大幅度提高搅拌桨发挥作用的范围，在保持搅拌桨的转速和功耗不变的前提下，可以很大程度上提高物料混合能力，实现以低能耗提供高轴向循环流量。
[0011]在此基础上，不同组的两个次支撑杆在主支撑杆的延伸方向上的投影距离≥第一
桨叶在主支撑杆上的投影长度的1/2，且＜第一桨叶在主支撑杆上的投影长度。这种结构能够使不同组的次支撑杆上的第一桨叶形成交错空间分布，从而最大程度的增大搅拌区域范围。
[0012]在此基础上，所述次支撑杆中的一组与第一轮毂的纵截面呈20
°‑
40
°
的夹角。这种结构使设置于不同次支撑杆上的桨叶高低交错分布，从而增大深度方向的搅拌区域范围。
[0013]一种适用于高粘度物料发酵的搅拌桨系，搅拌轴上设置有2个搅拌桨，分别为第一搅拌桨和第二搅拌桨，所述第一搅拌桨和所述第二搅拌桨沿搅拌轴上下设置，二者之间留有流体通过的间隔；所述第一搅拌桨和所述第二搅拌桨具有相同的旋转方向，与搅拌轴的旋转方向一致。
[0014]作为另一种具体的方案，所述搅拌轴上设置有1个本专利技术中的曲面十字型搅拌桨和1个平折页搅拌桨；
[0015]其中，所述平折页搅拌桨，包括第二轮毂、圆盘和第二桨叶，所述圆盘固定于所述第二轮毂的外周，所述第二桨叶包括平叶和折叶，所述平叶和所述折叶沿圆盘的径向固定于所述圆盘上且间隔均布；所述折叶整体呈V型，包括两个叶片，两个叶片均为矩形薄板，且开口方向与第二桨叶的旋转方向一致；所述折叶在两个叶片的连接处与圆盘固定连接；所述平叶为矩形薄板，所述平叶在长度方向的中心线处与圆盘固定连接；所述平叶伸出所述圆盘外侧形成有第一延伸部，所述折叶伸出所述圆盘外侧形成有第二延伸部，且沿圆盘的径向，所述第二延伸部的长度大于第一延伸部的长度。这种结构将平叶和折叶相结合，两种不同桨叶间可形成小的密闭区域，能够使气体循环于该空间内，使气体其更在两桨叶之间的保留时间更久，从而通过桨叶的旋转将更多的气泡分散于培养液中，提高培养液的溶氧能力，更好满足高黏发酵体系中的溶氧需求。
[0016]在此基础上，所述折叶V型开口的夹角为60
°
，这种折叶的结构形式能够增加桨叶的剪切性，发酵液在有效剪切作用下，传质面积增大，更多的气体进入发酵液内部，从而改善发酵液的传质、传氧效果，同时，V形开口能给予流体一定的流动通道，防止气穴产生。
[0017]进一步的，所述折叶的每个叶片在远离两个叶片的连接处的一侧设置有内凹的缺口槽。具体的，所述缺口槽的V字型顶点位于矩形叶片的两个对角线的交点处，所述缺口槽为V字型，V型开口的夹角为90
°‑
120
°
，优选的，所述缺口槽的V型开口的夹角为115
°
，这种结构能够进一步防止气穴的产生。
[0018]在此基础上，所述平叶的高度小于或等于所述折叶的高度，且大于或等于同一折叶上的两个缺口槽的V字型顶点之间的高度。这种结构使气体在两种桨叶间循环，减少气体的溢出，进一步保证气体能暂存于密闭空间中，从而强化气体分散。
[0019]在此基础上，所述平叶与所述折叶沿所述圆盘径向的长度比为1：1。
[0020]在此基础上，所述第一延伸部与所述第二延伸部沿所述圆盘径向的长度比为1:2.5。
[0021]本专利技术的有益效果在于：第一桨叶的弯曲设计可以使搅拌桨在产生径向流的同时促进发酵液的轴向流动，可引起更强烈的涡流，使物料充分混合，同时桨叶形成的弧面可为流体提供通过桨叶的空间，从而避免在桨叶后产生气穴；次支撑杆相互垂直的十字型设计不仅能使搅拌桨在轮毂范围形成涡旋，还能在轮毂上下一定范围内形成搅拌效果，能够大幅度提高搅拌桨的作用范围，在保持转速和功耗不变的前提下，可以很大程度上提高物料
混合能力，实现以低能耗提供高轴向循环流量。
附图说明
[0022]通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0023]图1为本专利的新型搅拌桨等轴测结构示意图；
[0024]图2为本专利的实施例1中第一桨叶的展开示意图；
[0025]图3为本专利的实施例1中第一桨叶的结构示意图；
[0026]图4为本专利的实施例1中所述第一轮毂的结构示意图；
[0027]图5为本专利的实施例1中所述主支撑杆与次支撑杆相对位置示意图；
[0028]图6为本专利的实施例1中所述次支撑杆与第一轮毂相对位置示意图；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型搅拌桨，其特征在于，包括第一轮毂(1)、支撑杆(2)和第一桨叶(3)；所述第一桨叶(3)固定在支撑杆(2)上；所述第一桨叶(3)为曲面薄板，所述曲面为柱面，柱面的曲率为0.15；所述第一桨叶(3)展开后中间为长方形薄板、两侧为弧形薄板，所述曲面第一桨叶(3)是以长方形的对角线为基准，沿另外两个顶点到该对角线的垂线将对角线的两侧的面相向翻折形成。2.根据权利要求1所述的新型搅拌桨，其特征在于，所述支撑杆(2)包括主支撑杆(2
‑
1)和次支撑杆(2
‑
2)，所述主支撑杆(2
‑
1)固定于所述第一轮毂(1)上，所述次支撑杆(2
‑
2)垂直固定于主支撑杆(2
‑
1)上，所述主支撑杆(2
‑
1)与第一轮毂(1)的轴线所在的一个面垂直；所述第一桨叶(3)的长方形薄板的侧面固定于所述次支撑杆(2
‑
2)的端部且连接所述次支撑杆(2
‑
2)的长方形薄板侧面的中心点及其对侧面的中心点所在直线与所述次支撑杆(2
‑
2)的轴线设置于同一条直线上。3.根据权利要求2所述的新型搅拌桨，其特征在于，所述主支撑杆(2
‑
1)有多个，多个主支撑杆(2
‑
1)在同一水平高度且沿所述第一轮毂(1)均布设置；每个主支撑杆(2
‑
1)上设置有4个次支撑杆(2
‑
2)，4个次支撑杆(2
‑
2)分为两组；同组中的两个次支撑杆(2
‑
2)与主支撑杆(2
‑
1)的轴线所在的一个面对称；两组次支撑杆(2
‑
2)相互垂直。4.根据权利要求3所述的新型搅拌桨，其特征在于，不同组的两个次支撑杆(2
‑
2)在主支撑杆(2
‑
1)的延伸方向上的投影距离≥第一桨叶(3)在主支撑杆(2
‑
1)上的投影长度的1/2，且＜第一桨叶(3)在主支撑杆(2
‑
1)上的投影长度。5.根据权利要求4所述的新型搅拌桨，其特征在于，所述次支撑杆(2
‑
2)中的一组与第一轮毂(1)的纵截面呈20
°‑
40
°
的夹角。6.一种适用于高粘度物料发酵的搅拌桨系统，其特征在于，搅拌轴(4)上设置有1个权利要求1
‑
5任一项所述的搅拌桨和1个平折页搅拌桨；所述平折页搅拌桨包括第二轮毂(A1)、圆盘(A2)和第二桨叶(A3)，所述圆盘(A2)固定于所述第二轮毂(A1)的外周，所述第二桨叶(A3)包括平叶(A3
‑
1)和折叶(A3

【专利技术属性】
技术研发人员：王继乾，朱虎，李慧，柳建林，李本超，徐海，姬思雪，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：