[發明專利]乳化式好氧發酵罐

有效

• 申請號: 201210202058.5
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN102732417A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 盧行娥
• 申請（專利權）人: 盧行娥
• 主分類號: C12M1/04
• 分類號: C12M1/04
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 張建青

技術領域

本發明涉及生物工程好氧發酵領域，具體地說是一種乳化式好氧發酵罐。

背景技術

發酵罐是好氧發酵工業生產中關鍵生化反應設備，在生物發酵生產中，當今普遍采用著罐內具有多級機械攪拌器的傳動攪拌裝置和罐底設有多種形式通氣裝置的通用式發酵罐。在生物發酵過程中，好氧菌種需要空氣中的氧進行生長發育、新陳代謝并產出代謝產物，對此，充分溶氧這是產生菌生命活力和合成產物所必需的條件。在生產實踐中，為了滿足好氧性微生物的溶解氧量，使之獲得所需的代謝產物增加單位產量，通常采用增加壓縮空氣用量和增大攪拌電機功率(提高攪拌轉速、增加攪拌器數量和增大攪拌器直徑)的方法，以求獲得發酵液中更多氧量，減小氣泡直徑、增加氣泡數量，增大氣、液間接觸比表面積，提高溶氧系數和單位產量。然而通用式發酵罐任何形式的通氣裝置，其氣泡直徑隨著通氣量的增加而增大，且泡沫率增加，提高攪拌轉速有利于氣泡的粉碎，但當氣泡直徑到達一定數量級后，與攪拌轉速提高無關。由于通用式發酵罐的傳質機理為鼓泡傳質，其流動特性為柱塞流，它必然存在氧利用率低、溶氧系數低的弊端。因此增加壓縮空氣用量和增大攪拌電機功率對提高單位產量并不明顯，且造成能耗增大，產品成本提高，設備造價增加和操作環境惡化。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是克服上述現有技術存在的缺陷，提供一種既無傳動機械攪拌裝置、又能減少壓縮空氣用量的乳化式好氧發酵罐，其具有能充分利用進入發酵罐內壓縮空氣的能量實現乳化傳質的氣液噴射乳化裝置，利用通入罐內發酵液的能量自吸空氣并實現乳化傳質、增壓的自吸空氣噴射乳化增壓裝置，充分利用氣液混合物的重度差、靜壓力差和流速差實現全床小氣泡群乳狀流反復多變全循環運動的氣液混合循環裝置，提高氧利用率、傳質速度、溶氧系數和單位產量，大幅度降低能耗、降低產品成本和改善生產管理與操作環境。

為此，本發明采用如下的技術方案：乳化式好氧發酵罐，包括罐體和位于罐體內的具有至少二級氣液混合器的氣液混合循環裝置，氣液混合循環裝置垂直設置，罐體上具有罐體進氣管和發酵液進口管，其特征在于：所述氣液混合循環裝置與罐體的內壁之間設有一自吸空氣噴射乳化增壓裝置，

該自吸空氣噴射乳化增壓裝置包括多個尾管、多個空氣吸入管、多個支管、一環管、一進液管和至少二個液氣乳化增壓器，尾管、空氣吸入管和支管與液氣乳化增壓器的個數一致，液氣乳化增壓器垂直設置，所述的液氣乳化增壓器包括噴嘴、進氣管、混合室和位于混合室下方的擴散管，噴嘴連接在混合室上且噴嘴的出口位于混合室內，進氣管與混合室外壁切向連接且二者相通；

所述的支管上端和進液管上端與環管連接相通，進液管下端與發酵液進口管連接相通，支管下端與液氣乳化增壓器的噴嘴連接相通，空氣吸入管與液氣乳化增壓器的進氣管連接相通，尾管的入口與液氣乳化增壓器擴散管的出口連接相通，尾管的出口與氣液混合循環裝置的第二級氣液混合器切線連接相通。

作為對上述技術方案的進一步完善和補充，本發明采取以下技術措施：

所述的空氣吸入管位于罐體內（利用罐體內的空氣進行自吸）或外端伸出于罐體外（可外接風機，將消毒后的壓縮空氣送入空氣吸入管內，進行自吸）。

所述的氣液混合循環裝置由第一級氣液混合器、第二級氣液混合器、第三級氣液混合器和連接板構成，相鄰的兩級氣液混合器之間采用連接板固接。

所述的第一級氣液混合器由收縮管和喉管連接而成，其收縮角為45～90^°、喉管長度為0.2～0.5倍喉管直徑；第二級氣液混合器由收縮管和喉管連接而成，其收縮角為45～90^°、喉管長度為0.5～1.0倍喉管直徑；第三級氣液混合器由收縮管、喉管和擴張管依次連接而成，其收縮管的收縮角為45～90^°，擴張管的擴張角為20～60^°，喉管長度為2～10倍喉管直徑。

所述的液氣乳化增壓器中，噴嘴的收縮角為10～20^°，擴散管由收縮管、喉管和擴張管依次連接而成，收縮管的收縮角為15～45^°、擴張管的擴張角為5～15^°、喉管長度為10～40倍喉管直徑，擴散管的喉管與噴嘴喉部的橫截面積比為3～15：1。