[發明專利]一種臥式液態發酵罐

有效

• 申請號: 201010189534.5
• 申請日: 2010-06-01
• 公開（公告）號: CN102268365A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 陸飛浩
• 申請（專利權）人: 陸飛浩
• 主分類號: C12M1/02
• 分類號: C12M1/02;C12M1/04;C12M3/00
• 代理公司: 寧波誠源專利事務所有限公司 33102
• 代理人: 袁忠衛

技術領域

本發明涉及一種發酵罐，尤其是一種應用于工業化大生產中的好氣性微生物臥式液態發酵罐。

背景技術

通常好氣性微生物發酵罐都是立式的，且內部有攪拌系統、冷卻散熱系統以及通氣排氣裝置等。隨著工業大生產發酵規模不斷擴大，單臺發酵罐直徑、高度也成倍增加。發酵罐直徑從過去2m～4m增至現在的4m～10m；高度從過去5m～10m增至現在的10m～20m。由于攪拌功率與攪拌器直徑的平方成正比、通氣壓力與發酵罐內液層高度成正比，因此發酵罐體積擴大后攪拌功率成倍上升、通氣壓力迅速上升，最終導致能耗大幅增加。

為降低能耗，近年開發有立式無攪拌射流發酵罐，其利用壓縮空氣壓力能，通過射流裝置使氣液均質并轉化為高速射流，再借助罐內導流裝置，帶動發酵液循環、使微生物發酵過程在罐內均勻進行。但為克服液層靜壓力和轉化高速射流所需壓力能，其空氣進罐壓力遠大于帶攪拌的普通通氣發酵罐所需壓力，雖然省卻了攪拌功率消耗，而空壓機出口壓力上升導致電耗上升，此消彼長，射流無攪拌發酵罐并不節能。況且部分生產菌不能在高速射流的環境中生長代謝，不能應用，因此其實際應用范圍非常有限，需要改進。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是針對上述的技術現狀而提供一種氣液混合效果良好、發酵效率高，且能耗低無需攪拌裝置的好氣性臥式液體發酵罐。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種臥式液體發酵罐，其包括罐體、冷卻系統、進氣系統及排氣系統，所述罐體上設置有料液進出口、出氣氣帽及各種必要的管道接口；所述冷卻系統至少包括設置在罐體內的冷卻裝置以及與之相連接的冷卻液進口管與出口管，所述進氣系統包括進氣管、及與進氣管相連通的氣液混合器，所述排氣系統包括排氣管，其特征在于：所述冷卻裝置是由環形螺旋管橫向設置在罐體內，形成兩端開口的圓筒狀結構；所述氣液混合器設置在前述環形螺旋管的筒狀結構內，使罐體內的發酵氣液在氣液混合器的推動下，沿著環形螺旋管作內外循環運動，環形螺旋管同時構成發酵罐內引起液體強制循環的“導流筒”。

作為改進，所述環形螺旋管由小直徑圓管卷制成的2～3圈不同環形直徑的螺旋管組成，并分為并聯的數段，每段環形螺旋管分別設有相應的冷卻液進口管與出口管。所述環形螺旋管中心軸線平行于罐體的中心線。

作為優選，所述小直徑圓管是DN25～DN100的無縫鋼管。

進一步改進，所述氣液混合器采用旋流混合器，呈多級并聯，沿螺旋管的中心軸線設置在每段環形螺旋管內，且每級旋流混合器分別通過進氣支管與進氣管相通。旋流混合器是無菌空氣的進氣裝置，空氣在其中渦旋通道內噴射旋轉流出，吸引附近液體帶入其中，并與氣體強制混合后呈乳化狀導出旋流混合器。由于在發酵罐簡體長度方向，布置多個旋流混合器，使“導流筒”內的液層宏觀上逐步沿發酵罐軸向推進，其外圍液層自然往相反方向推進，從而形成循環。此循環不同于普通發酵罐內通過機械攪拌器建立的循環，沒有機械剪切對微生物細胞的損害。

作為改進，所述排氣系統還包括出氣管、高效旋擊氣液分離器與液體回流管，所述出氣管的一端與出氣氣帽相連，另一端連接氣液分離器，所述氣液分離器上連接有排氣管與液體回流管，由出氣管帶來的氣液固混合物經氣液分離器處理后，分離出來的固、液物通過回流管回流，分離出來的氣體由排氣管排出。作進一步改進，所述回流管連接至發酵罐內氣液混合器中心入口附近，便于回流物被引出、分流，

再進一步改進，所述罐體還設置有回氣系統，所述回氣系統包括氣體循環管和氣體混合器，所述氣體循環管與氣液分離器相連，所述氣體混合器與進氣系統相通，氣液分離器中的部分氣體通過氣體循環管連接進入氣體混合器，在氣體混合器的作用下，被無菌空氣抽吸，通過進氣系統連接至罐內再次循環使用。

作為優選，所述氣體混合器為文氏管式氣體混合器，無菌空氣在其中通過時，產生壓力變化，抽吸部分發酵出氣并與之混合。

作為改進，所述氣體循環管上設置有流量調節閥門，用以調節控制氣體的流量。

再改進，所述的冷卻液進、出口管、排氣管以及各個進氣支管上分別設置有流量調節閥。可以對罐體內的溫度、空氣通量進行調節控制。

進一步改進，所述冷卻系統還包括設置在發酵罐外表面的薄層環形帶構成的外冷卻裝置，用以提高冷卻效果。