[實用新型]射流內(nèi)循環(huán)發(fā)酵罐

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201020260615.5
• 申請日: 2010-07-16
• 公開（公告）號: CN201762318U
• 公開（公告）日: 2011-03-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建明
• 申請（專利權(quán)）人: 劉建明
• 主分類號: C12M1/08
• 分類號: C12M1/08
• 代理公司: 福州市鼓樓區(qū)京華專利事務(wù)所(普通合伙) 35212
• 代理人: 翁素華

【技術(shù)領(lǐng)域】

本實用新型涉及微生物發(fā)酵設(shè)備，具體是指一種射流內(nèi)循環(huán)發(fā)酵罐。

【背景技術(shù)】

近年來，我國氨基酸發(fā)酵工業(yè)突飛猛進(jìn)，谷氨酸、賴氨酸產(chǎn)量世界第一，苯丙氨酸、纈氨酸等也占有了很大的市場份額，但是發(fā)酵工業(yè)設(shè)備還相對落后。

發(fā)酵罐由于好氧微生物的呼吸、基質(zhì)的氧化所需要的氧是液相中溶解的氧，因此在好氧發(fā)酵過程中氧的氣液傳質(zhì)十分重要。微生物群的攝氧量很大，但氧在發(fā)酵液中的溶解度卻很低，氧在發(fā)酵液中的飽和溶解度僅為8ppm左右，溶氧不足會嚴(yán)重影響微生物生長與代謝。要維持菌體正常生長代謝必須迅速補(bǔ)充培養(yǎng)液中的溶解氧，因此氧溶解速度成為好氧發(fā)酵過程的限制因素。一個良好的好氧發(fā)酵罐除了應(yīng)具備結(jié)構(gòu)、操作等方面的優(yōu)點外，還應(yīng)具有氧利用率高、能耗低的特點。要提高發(fā)酵罐的生產(chǎn)能力、氧利用率，降低能耗都必須依靠提高溶氧速率來實現(xiàn)。

因此，開發(fā)研究高溶氧速率、低能耗的新型發(fā)酵罐迫在眉睫。

目前我國采用的發(fā)酵設(shè)備主要有以下幾種：

一、機(jī)械攪拌通風(fēng)發(fā)酵罐

這是我國各大型發(fā)酵企業(yè)普遍使用的發(fā)酵罐，罐體內(nèi)氣體在液相中受到兩次分散。一次分散是通過一氣體分布管將無菌空氣通入液體中，二次分散是由攪拌器的渦流剪切來完成。由于發(fā)酵液的特性，氣體分布管的孔徑并不能太小，只能通過加大通風(fēng)量、加強(qiáng)攪拌的方法以達(dá)到提高溶氧速率的目的。其氧利用率低、能耗高，且隨著高產(chǎn)菌株的不斷使用，此種發(fā)酵罐已難以滿足對溶氧速率愈來愈高的要求。

二、射流攪拌發(fā)酵罐

國內(nèi)一些企業(yè)對傳統(tǒng)的機(jī)械攪拌罐進(jìn)行了改造，開發(fā)出射流攪拌發(fā)酵罐這一新型發(fā)酵罐，如圖1和圖2所示，是兩種射流攪拌發(fā)酵罐，在通風(fēng)發(fā)酵罐10的底部設(shè)置氣體射流混合器20。空氣以高速從噴嘴噴出，在氣體射流混合器中20與在負(fù)壓和卷吸作用下吸入的液體混合后以自由射流方式射入罐中液體層，上升氣泡再遇攪拌器30，被再次分散后進(jìn)入發(fā)酵罐上部空間后放空。射流攪拌發(fā)酵罐具有較高溶氧速率，但存在以下幾個不足之處：1、由于沒有混合管，氣液高效混合時間較短；2、底部加了太多管道，可能存在滅菌死角，容易導(dǎo)致發(fā)酵罐染菌；3、內(nèi)部料液循環(huán)效果不佳。

三、氣升式發(fā)酵罐

國內(nèi)對氣升式發(fā)酵罐也進(jìn)行了大量的研究，氣升式發(fā)酵罐的工作原理是利用空氣噴嘴噴出高速的空氣，空氣以氣泡式分散于液體中，在通氣的一側(cè)，液體平均密度下降，在不通氣的一側(cè)，液體密度較大，因而產(chǎn)生與通氣側(cè)的液體產(chǎn)生密度差，從而形成發(fā)酵罐內(nèi)液體的環(huán)流。氣升式發(fā)酵罐有多種形式，較常見的有內(nèi)循環(huán)管式，外循環(huán)管式、拉力筒式和垂直隔板式。氣升式發(fā)酵罐的優(yōu)點是能耗低，液體中的煎切作用小，結(jié)構(gòu)簡單。在同樣的能耗下，其氧傳遞能力比機(jī)械攪拌式通氣發(fā)酵罐要高得多，廣泛用于大規(guī)模生產(chǎn)單細(xì)胞蛋白質(zhì)。但不適用于高黏度或含大量固體的培養(yǎng)液，未見在氨基酸行業(yè)使用報導(dǎo)。

【實用新型內(nèi)容】

本實用新型所要解決的技術(shù)問題在于提供一種氧利用率高、能耗低的射流內(nèi)循環(huán)發(fā)酵罐。

本實用新型采用以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題：

射流內(nèi)循環(huán)發(fā)酵罐，包括罐體、空氣管道；所述空氣管道從罐體外伸入罐體內(nèi)；所述罐體內(nèi)設(shè)有射流曝氣器；該射流曝氣器包括喉管、擴(kuò)散管、收縮口三部分；所述收縮口沿所述罐體圓周切線方向彎曲；所述喉管與空氣管道的噴嘴相連接。

所述罐體內(nèi)還設(shè)有攪拌器。

本實用新型的優(yōu)點在于：1、延長擴(kuò)散管，增加了收縮口，使速度水頭轉(zhuǎn)化為壓力水頭，延長乳化狀態(tài)下氣液高效混合時間，加速氧的傳遞；2、采用開放裝置，不存在滅菌死角；3、發(fā)酵液與空氣上進(jìn)下出，加大了內(nèi)部物料循環(huán)，且由于收縮口方向為切線方向，增加了氣液接觸時間，都有利于氧在液體中的傳遞。

【附圖說明】

下面參照附圖結(jié)合實施例對本實用新型作進(jìn)一步的描述。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中射流攪拌發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示意圖之一。

圖2是現(xiàn)有技術(shù)中射流攪拌發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示意圖之二。

圖3是本實用新型射流內(nèi)循環(huán)發(fā)酵罐實施例一結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型射流內(nèi)循環(huán)發(fā)酵罐實施例二結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實用新型射流內(nèi)循環(huán)發(fā)酵罐實施例二俯視圖。

【具體實施方式】

實施例一：

如圖3所示，射流內(nèi)循環(huán)發(fā)酵罐，包括罐體100、罐體100內(nèi)沿周邊等距離設(shè)有四個射流曝氣器200；該射流曝氣器200包括喉管201、擴(kuò)散管202、收縮口203三部分；所述收縮口203沿所述罐體100圓周切線方向彎曲，所述喉管201與空氣管道300的噴嘴301相連接。