一种乳化式好氧发酵罐制造技术

本实用新型专利技术公开了一种乳化式好氧发酵罐。目前的好氧发酵罐，增加压缩空气用量和增大搅拌电机功率对提高单位产量并不明显，且造成能耗增大，产品成本提高，设备造价增加和操作环境恶化。本实用新型专利技术包括罐体和位于罐体内的具有至少二级气液混合器的气液混合循环装置，气液混合循环装置垂直设置，罐体上具有罐体进气管和发酵液进口管，其特征在于：所述气液混合循环装置与罐体的内壁之间设有一自吸空气喷射乳化增压装置。本实用新型专利技术不但提高了氧利用率、传质速度、溶氧系数和单位产量，而且大幅度节约了能源，简化了设备，降低了染菌率、降低了设备造价和维修费用、延长了发酵罐使用寿命。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及生物工程好氧发酵领域，具体地说是一种乳化式好氧发酵罐。
技术介绍
发酵罐是好氧发酵工业生产中关键生化反应设备，在生物发酵生产中，当今普遍采用着罐内具有多级机械搅拌器的传动搅拌装置和罐底设有多种形式通气装置的通用式发酵罐。在生物发酵过程中，好氧菌种需要空气中的氧进行生长发育、新陈代谢并产出代谢产物，对此，充分溶氧这是产生菌生命活力和合成产物所必需的条件。在生产实践中，为了满足好氧性微生物的溶解氧量，使之获得所需的代谢产物增加单位产量，通常采用增加压缩空气用量和增大搅拌电机功率(提高搅拌转速、增加搅拌器数量和增大搅拌器直径)的方法，以求获得发酵液中更多氧量，减小气泡直径、增加气泡数量，增大气、液间接触比表面积，提高溶氧系数和单位产量。然而通用式发酵罐任何形式的通气装置，其气泡直径随着通 气量的增加而增大，且泡沫率增加，提高搅拌转速有利于气泡的粉碎，但当气泡直径到达一定数量级后，与搅拌转速提高无关。由于通用式发酵罐的传质机理为鼓泡传质，其流动特性为柱塞流，它必然存在氧利用率低、溶氧系数低的弊端。因此增加压缩空气用量和增大搅拌电机功率对提高单位产量并不明显，且造成能耗增大，产品成本提高，设备造价增加和操作环境恶化。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是克服上述现有技术存在的缺陷，提供一种既无传动机械搅拌装置、又能减少压缩空气用量的乳化式好氧发酵罐，其具有能充分利用进入发酵罐内压缩空气的能量实现乳化传质的气液喷射乳化装置，利用通入罐内发酵液的能量自吸空气并实现乳化传质、增压的自吸空气喷射乳化增压装置，充分利用气液混合物的重度差、静压力差和流速差实现全床小气泡群乳状流反复多变全循环运动的气液混合循环装置，提高氧利用率、传质速度、溶氧系数和单位产量，大幅度降低能耗、降低产品成本和改善生产管理与操作环境。为此，本技术采用如下的技术方案一种乳化式好氧发酵罐,包括罐体和位于罐体内的具有至少二级气液混合器的气液混合循环装置，气液混合循环装置垂直设置，罐体上具有罐体进气管和发酵液进口管，其特征在于所述气液混合循环装置与罐体的内壁之间设有一自吸空气喷射乳化增压装置，该自吸空气喷射乳化增压装置包括多个尾管、多个空气吸入管、多个支管、一环管、一进液管和至少二个液气乳化增压器，尾管、空气吸入管和支管与液气乳化增压器的个数一致，液气乳化增压器垂直设置，所述的液气乳化增压器包括喷嘴、进气管、混合室和位于混合室下方的扩散管，喷嘴连接在混合室上且喷嘴的出口位于混合室内，进气管与混合室外壁切向连接且二者相通；所述的支管上端和进液管上端与环管连接相通，进液管下端与发酵液进口管连接相通，支管下端与液气乳化增压器的喷嘴连接相通，空气吸入管与液气乳化增压器的进气管连接相通，尾管的入口与液气乳化增压器扩散管的出口连接相通，尾管的出口与气液混合循环装置的第二级气液混合器切线连接相通。作为对上述技术方案的进一步完善和补充，本技术采取以下技术措施所述的空气吸入管位于罐体内(利用罐体内的空气进行自吸)或外端伸出于罐体外(可外接风机，将消毒后的压缩空气送入空气吸入管内，进行自吸)。所述的气液混合循环装置由第一级气液混合器、第二级气液混合器、第三级气液混合器和连接板构成，相邻的两级气液混合器之间采用连接板固接。所述的第一级气液混合器由收缩管和喉管连接而成，其收缩角为45 90。、喉管长度为O. 2 O. 5倍喉管直径；第二级气液混合器由收缩管和喉管连接而成，其收缩角为45 90。、喉管长度为O. 5 I. O倍喉管直径；第三级气液混合器由收缩管、喉管和扩张管依次连接而成，其收缩管的收缩角为45 90° ,扩张管的扩张角为20 60° ,喉管长度为 2 10倍喉管直径。所述的液气乳化增压器中，喷嘴的收缩角为10 20。，扩散管由收缩管、喉管和扩张管依次连接而成，收缩管的收缩角为15 45°、扩张管的扩张角为5 15°、喉管长度为10 40倍喉管直径，扩散管的喉管与喷嘴喉部的横截面积比为3 15 :1。所述罐体的底部设有一位于气液混合循环装置下方的气液喷射乳化装置，该气液喷射乳化装置由多个弯管、多个法兰、一环管、一进气管和至少两圈气液乳化器组构成，弯管和进气管与环管连接相通，进气管与罐体进气管连接相通，每圈气液乳化器组至少配有二支气液乳化器，弯管和法兰的个数与气液乳化器的支数一致，所有气液乳化器的出口方向均在同一横截面的圆周切线上，每支气液乳化器与法兰连接固定。所述的气液乳化器由喷嘴、法兰、连接板和扩散管组成，喷嘴固接在法兰上，法兰和扩散管用连接板焊接固定，扩散管由收缩管、喉管和扩张管依次连接而成，喷嘴的出口位于收缩管内，收缩管的收缩角为30 90°，扩张管的扩张角为7 15°，喉管长度为6 15倍喉管直径，喷嘴的收缩角为10° 20°，扩散管与喷嘴喉部的横截面积比为8 15:1，气液乳化器与水平面的夹角为O 20°、0 15°或-10 0°。在气液喷射乳化装置中，每圈气液乳化器组的多个气液乳化器沿圆周均匀分布。在气液混合循环装置上方设有至少一块稳液消泡筛板。在自吸空气喷射乳化增压装置中，液气乳化增压器的多个尾管出口均在第二级气液混合器的位于同一横截面的圆周切线方向上，且多个尾管出口沿圆周均匀分布。本技术的乳化式好氧发酵罐，采用气液喷射乳化装置、自吸空气喷射乳化增压装置和气液混合循环装置代替具有多级机械搅拌器的传动机械搅拌装置，并减少压缩空气用量，特别是自吸空气喷射乳化增压装置，充分利用通入发酵罐内压缩空气和发酵液的能量进行质量与能量的传递转换，将传统的鼓泡传质机理改变为乳化传质机理，将罐顶排放气体中的氧再次吸入利用，将气液混合物的流动特性从柱塞流转变为反复多变全循环运动的乳化流，不但提高了氧利用率、传质速度、溶氧系数和单位产量，而且大幅度节约了能源，简化了设备，降低了染菌率、降低了设备造价和维修费用、延长了发酵罐使用寿命，同时消除了噪音和蒸汽直接实消时罐体的震动，改善了生产管理与操作环境。下面结合说明书附图和具体实施方式对本技术作进一步的说明。附图说明图I为本技术的结构示意图。图2为本技术气液喷射乳化装置的结构示意图。图3为图2的A向视图。图4为本技术气液乳化器的结构示意图。图5为本技术气液混合循环装置结构原理示意图。图6为本技术自吸空气喷射乳化增压装置的结构示意图。图7为图6的B向视图。图8为本技术液气乳化增压器的结构示意图。 具体实施方式如图I所示的乳化式好氧发酵罐，罐体6是一个长筒形立式密闭容器，罐体6和裙座I固接成一体，罐体6的顶部具有进料口 14、视镜15、菌种营养液进口 16、排气口 17、人孔18等接口，罐体6的底部具有外伸罐外的发酵液出口管21，罐体6外壁固接异形管带(或夹套)换热器8，罐体6具有罐体进气管4和发酵液进口管19，罐体6内设置内盘管换热器7。如图2-3所示，在罐体6底部具有气液喷射乳化装置2，该气液喷射乳化装置2由多个弯管22、多个法兰23、一环管25、一进气管26和三圈气液乳化器组29、30、31构成，弯管22和进气管26与环管25连接相通，进气管26与罐体进气管4连接相通，每圈气液乳化器组配有8支气液乳化器,其出口方向均在同一横截面的圆周切线上，每支气液乳本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种乳化式好氧发酵罐，包括罐体(6)和位于罐体(6)内的具有至少二级气液混合器的气液混合循环装置(3)，气液混合循环装置(3)垂直设置，罐体(6)上具有罐体进气管(4)和发酵液进口管(19)，其特征在于：所述气液混合循环装置(3)与罐体(6)的内壁之间设有一自吸空气喷射乳化增压装置(11)，该自吸空气喷射乳化增压装置(11)包括多个尾管(41)、多个空气吸入管(43)、多个支管(44)、一环管(45)、一进液管(46)和至少二个液气乳化增压器，尾管(41)、空气吸入管(43)和支管(44)与液气乳化增压器的个数一致，液气乳化增压器垂直设置，所述的液气乳化增压器包括喷嘴(49)、进气管(50)、混合室(51)和位于混合室(51)下方的扩散管(52)，喷嘴(49)连接在混合室(51)上且喷嘴(49)的出口位于混合室(51)内，进气管(50)与混合室(51)外壁切向连接且二者相通；所述的支管(44)上端和进液管(46)上端与环管(45)连接相通，进液管(46)下端与发酵液进口管(19)连接相通，支管(44)下端与液气乳化增压器的喷嘴(49)连接相通，空气吸入管(43)与液气乳化增压器的进气管(50)连接相通，尾管(41)的入口与液气乳化增压器扩散管(52)的出口连接相通，尾管(41)的出口与气液混合循环装置（3）的第二级气液混合器(38)切线连接相通。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢行娥，
申请(专利权)人：卢行娥，
类型：实用新型
国别省市：