针对现有技术中高粘度物料发酵装置所存在的问题，本实用新型专利技术提供了基于组合搅拌的防贴壁搅拌系统。所述防贴壁发酵装置包括罐体和设置在罐体内部的搅拌装置和防贴壁系统。所述搅拌装置包括搅拌轴和搅拌桨；所述搅拌桨为螺带式搅拌桨，所述螺带式搅拌桨通过连接杆与搅拌轴连接。所述防贴壁系统的传动杆和导轨均固定设置在罐体顶部。其中，所述传动杆的上端与传动齿轮固定连接，所述传动杆的下端设置双向螺纹，并通过双向螺纹与滑块相连接。所述滑块与导轨滑动连接，所述环状刮刀通过固定撑与滑块固定连接。所述防贴壁搅拌系统在提高发酵罐搅拌效率的同时，降低发酵过程中的剪切力和贴壁的影响，解决了丝状真菌为代表的高粘度物料发酵中传质效率低的问题。发酵中传质效率低的问题。发酵中传质效率低的问题。
【技术实现步骤摘要】
基于组合搅拌的防贴壁发酵装置
[0001]本技术属于发酵工程及设备
，涉及一种发酵装置，具体涉及一种基于组合搅拌的防贴壁发酵装置。
技术介绍
[0002]搅拌是生物发酵的重要步骤，在普通的搅拌生物反应器中，当固体含量高于10％时，就会出现混合、传质、传热及高能耗等方面的问题，导致最终原料转化率低，发酵产物浓度低等缺点。高粘度物料的发酵液通常呈现为糊状，粘稠度高，因此存在多处搅拌盲区，导致不同区域气液界面氧交换效果差别较大，发酵液的轴向运动与径向运动在搅拌区域内、外存在较大区别。基于此，采用现有发酵装置对高粘度物料发酵液进行搅拌，往往存在由于其对空气打碎、分散的能力显著降低，导致空气与发酵液的接触面积减小、发酵液中的溶解氧降低的问题。
[0003]其中，丝状真菌是产生抗生素、有机酸、酶、色素、激素等多种代谢产物的重要微生物，是工业发酵产品的主要贡献者之一；其发酵产品广泛应用于食品、医药、农业以及环保等许多领域。现有技术多采用发酵罐液体发酵。一方面，丝状真菌孢子萌发出菌丝及菌丝延长的过程中，在孢子聚集及搅拌桨叶的搅拌作用下菌丝会相互缠绕形成絮状的菌丝团；所述菌丝团会增加发酵液黏度，降低物质、氧气在发酵液中甚至菌体团内部的传递效率，影响发酵产物产量。另一方面，丝状真菌菌体极易粘附于发酵罐内壁上及罐内列管中，而且随着发酵时间的增长，菌体逐步沿发酵罐内壁向上蔓延，贴壁粘附的菌体越积越多，由于贴壁菌体汲取不到液体培养基中的营养，导致传质和供氧均受到较大影响，降低了产物的生产效率。
[0004]为了解决上述问题，目前一般采用提高动力条件的方法，包括提高搅拌强度，加大空气流量等。这类方法虽然能够一定程度上增加传质效率，缓解菌体贴壁积累的问题。但是往往导致能耗增高，提高了产品的生产成本，不适用于大规模推广；而且搅拌强度增强大大提高了发酵液中的剪切力，容易导致菌丝断裂，继而形成愈伤组织，导致产物积累受到影响。
技术实现思路
[0005]针对现有技术中高粘度物料发酵装置所存在的问题，本技术提供了基于组合搅拌的防贴壁搅拌系统。所述防贴壁搅拌系统在提高发酵罐搅拌效率的同时，降低发酵过程中的剪切力和贴壁的影响，解决了丝状真菌为代表的高粘度物料发酵中传质效率低的问题。
[0006]本技术的技术方案：
[0007]基于组合搅拌的防贴壁发酵装置，包括罐体和设置在罐体内部的搅拌装置和防贴壁系统。所述搅拌装置包括搅拌轴和搅拌桨；所述搅拌轴与驱动齿轮固定连接，所述驱动齿轮与所述传动齿轮啮合获取动力。所述搅拌桨为螺带式搅拌桨，所述螺带式搅拌桨通过连
接杆与搅拌轴连接。所述连接杆的长度d1为罐体半径R的0.5
‑
0.8倍。所述螺带式搅拌桨的螺带宽度为5
‑
8cm。所述螺带式搅拌桨的螺距d2为螺带直径D的0.5
‑
2倍；所述螺带式搅拌桨的转速为20
‑
100rpm。缓慢旋转的螺带式搅拌桨，一方面通过在发酵液中上下翻动形成环流，使物料或发酵液充分混合；另一方面，将气体分布器中逸出的大气泡打散成小的气泡，与周围发酵液充分接触，从而提高了发酵液当中的溶解氧，大大增加生物量和产物的产率。此外，螺带式搅拌桨大大降低了剪切力，减少了菌丝体的断裂和愈伤组织的形成，有利于产物的积累。
[0008]所述防贴壁系统由传动杆、滑块、导轨和环状刮刀组成。所述传动杆和所述导轨均固定设置在罐体顶部。其中，所述传动杆的上端与传动齿轮固定连接，所述传动杆的下端设置双向螺纹，并通过双向螺纹与滑块相连接。所述滑块与导轨滑动连接，所述环状刮刀通过固定撑与滑块固定连接。所述滑块与双向螺纹连接的一端设置螺纹孔，与导轨相连的一端设置圆孔。所述环状刮刀的半径r略小于罐体半径R；所述环状刮刀倾斜的方向包括向上斜和向下倾斜，所述环状刮刀的刀刃与罐体侧壁之间的角度为30
‑
45
°
。所述固定撑为硬质柱状，所述固定撑与滑块、环状刮刀均固定连接。所述环状刮刀在滑块的带动下，沿着导轨上下往复运动，从而将发酵罐壁附近积累的菌丝体或固形物打落回发酵液内，有效的减少了其在发酵罐壁的贴壁粘附。
[0009]其中，所述传动齿轮与驱动齿轮的半径比例为0.5
‑
20。所述螺带式搅拌桨上设置多个直径1
‑
2cm的圆孔，所述相邻圆孔之间的距离为30
‑
40cm。所述双向螺纹的长度与螺距的比例为(200
‑
10)：1；所述环状刮刀的刀刃尖端与罐体侧壁之间的距离为1
‑
2cm。
[0010]本技术的有益效果：
[0011](1)本技术所述的基于组合搅拌的防贴壁发酵装置，不但溶氧量大、混合效果好，而且剪切力小，还解决了菌体贴壁的问题。
[0012](2)本技术所述的防贴壁发酵装置，采用了设置圆孔的螺带式搅拌桨，在提高发酵罐搅拌效率，降低了发酵过程中的剪切力，避免了菌丝断裂而影响产物积累。
[0013](3)本技术所述的防贴壁发酵装置，采用的环状刮刀，结构简单，能耗低，特别适用于高固形物含量、高粘度或含有菌丝体的发酵，具有重要的实际应用价值。
附图说明
[0014]附图1为本申请所述的基于组合搅拌的防贴壁发酵装置的结构示意图。
[0015]其中：1.螺带式搅拌桨，2.连接杆，3.搅拌轴，4.驱动齿轮，5.传动齿轮，6.传动杆，7.双向螺纹，8.滑块，9.导轨，10.固定撑，11.环状刮刀。
具体实施方式
[0016]下面结合实施例对本技术做进一步的说明。
[0017]实施例1：
[0018]基于组合搅拌的防贴壁发酵装置，包括罐体和设置在罐体内部的搅拌装置和防贴壁系统。所述罐体半径R为1m。所述搅拌装置包括搅拌轴3和搅拌桨；所述搅拌轴3与驱动齿轮4固定连接，所述驱动齿轮4与所述传动齿轮5啮合获取动力。所述搅拌桨为螺带式搅拌桨1，所述螺带式搅拌桨1通过连接杆2与搅拌轴3连接。所述连接杆2的长度d1为0.8m(罐体半
径R的0.5
‑
0.8倍)。所述螺带式搅拌桨1的螺带宽度为8cm。所述螺带式搅拌桨1的螺距d2为0.8m(D的0.5
‑
2倍)，搅拌桨直径D为1.6m；所述螺带式搅拌桨1的转速为20
‑
100rpm。
[0019]所述防贴壁系统由传动杆6、滑块8、导轨9和环状刮刀11组成。所述传动杆6和所述导轨9均固定设置在罐体顶部。其中，所述传动杆6的上端与传动齿轮5固定连接，所述传动杆6的下端设置双向螺纹7，并通过双向螺纹7与滑块8相连接。所述滑块8与导轨9滑动连接，所述环状刮刀11通过固定撑10与滑块8固定连接。所述滑块8与双向螺纹7连接的一端设置螺纹孔，与导轨9相连的一端设置圆孔。所述环状刮刀11的半径r略小于罐体半径R；所述环状刮刀在垂直方向向下倾斜，所述环状刮刀11的刀刃与罐体侧壁之间的角度为45
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.基于组合搅拌的防贴壁发酵装置，包括罐体和设置在罐体内部的搅拌装置和防贴壁系统，所述搅拌装置包括搅拌轴（3）和搅拌桨，所述搅拌轴（3）通过传动齿轮（5）获取动力；其特征在于：所述防贴壁系统由传动杆（6）、滑块（8）、导轨（9）和环状刮刀（11）组成，所述传动杆（6）和所述导轨（9）均固定设置在罐体顶部；其中，所述传动杆（6）的上端与传动齿轮（5）固定连接，所述传动杆（6）的下端设置双向螺纹（7），并通过双向螺纹（7）与滑块（8）相连接；所述滑块（8）与导轨（9）滑动连接，所述环状刮刀（11）通过固定撑（10）与滑块（8）固定连接。2.根据权利要求1所述的基于组合搅拌的防贴壁发酵装置，其特征在于：所述环状刮刀的半径r略小于罐体半径R；所述环状刮刀（11）的刀刃与罐体侧壁之间的角度为30
‑
45
°
，所述环状刮刀（11）的刀刃尖端与罐体侧壁之间的距离为1
‑
2cm。3.根据权利要求2所述的基于组合搅拌的防贴壁发酵装置，其特征在于：所述搅拌桨为螺带式搅拌桨（1），所述螺带式搅拌桨（1）通过连接杆（2）与搅拌轴（3）连接；所述螺带式搅拌桨（1）的螺带宽度为5
‑
8cm。4.根据权利要求3所述的基于组合搅拌的防贴壁发酵装置，其特征在于：所述连接杆（2）的长度d1为罐体半径R的0.5
‑
...
【专利技术属性】
技术研发人员：周晓峰，宋晓金，高旭光，朱玉军，
申请(专利权)人：莱西市产业技术研究院，
类型：新型
国别省市：
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