[發明專利]一種用于好氧發酵系統的溶氣裝置

在審

• 申請號: 201910721177.3
• 申請日: 2019-08-06
• 公開（公告）號: CN110331078A
• 公開（公告）日: 2019-10-15
• 發明（設計）人: 丁大偉;安志軍;胡鵬
• 申請（專利權）人: 蘇州吉態來胺生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/04
• 分類號: C12M1/04;C12M1/02;C12M1/00
• 代理公司: 南京蘇科專利代理有限責任公司 32102
• 代理人: 陳虹霞;黃春松

本發明公開了一種用于好氧發酵系統的溶氣裝置包括：橫臥設置的溶氣罐，在溶氣罐前段設置有出水連接管，出水連接管通過出水管與發酵罐的輸送管的進口端密封連接；在溶氣罐后段設置有進水連接管，進水連接管通過進水管與氣液混合泵的出水口密封連接，氣液混合泵的進水口與取液管的出水口密封連接，取液管的進水口端密封伸入發酵罐的發酵液中；進水連接管的軸線與溶氣罐的軸線呈空間交錯設置，從而使從進水連接管噴射入溶氣罐中的發酵液呈螺旋狀旋轉前進；在位于出水連接管與進水連接管之間的溶氣罐壁上間隔分布有若干壓縮空氣進氣管。該裝置運行能耗低，且能高效溶解氧氣，從而使得從各射流管噴射析出均勻綿密的微米級的氣泡。

技術領域

本發明涉及生物發酵技術，尤其涉及一種用于好氧發酵系統的溶氣裝置。

背景技術

溶解氧是指溶解于水中分子狀態的氧，氧是一種難溶氣體，在常壓、25℃的條件下，空氣中的氧在純水中的溶解度僅約為0.25mmol/L。在發酵液中，由于各種溶解的營養成分、無機鹽和微生物的代謝產物存在，會明顯降低氧的溶解度，而好氧微生物生長和代謝均需要氧氣，因此發酵液中的溶氧濃度是影響好氧發酵的關鍵因素，對微生物的生產和產物形成有重要的影響：提高溶氧濃度能加速好氧發酵的進程，提高反應效率。

傳統提高好氧發酵液中的溶氧濃度的溶氧方式有以下兩種：

第一種方式：如圖1所示，在容積為十立方米的發酵罐1中安裝一根直徑為40mm的輸送管11，輸送管11的出口端12伸入發酵罐1底部，在發酵罐1中設置有帶切割攪拌槳葉13的攪拌軸14，攪拌軸14由一個功率為20KW左右的攪拌電機15和變速箱組合驅動。工作時，壓縮空氣源源不斷從輸送管11進入，然后從輸送管11的出口端12不斷冒出直徑大于40mm的氣泡，通過高速旋轉的切割攪拌槳葉13切割氣泡，將氣泡打碎成厘米級的氣泡。但上述方式運行功耗大，且形成的氣泡為厘米級，溶氧濃度非常低。

第二種方式：參見圖1所示，在容積為十立方米的發酵罐1中安裝一根直徑為40mm的輸送管11，輸送管11的出口端12伸入發酵罐1底部，在輸送管11的出口端12設置專用毫米級孔徑的曝氣頭，利用曝氣頭上小孔的細小孔徑、以物理力學原理來切割氣泡。工作時，壓縮空氣源源不斷從輸送管11進入，然后通過曝氣頭切割后不斷形成毫米級的氣泡。上述方式雖然得到的氣泡比第一種方式中得到的氣泡要小很多，但溶氧濃度依然不是很理想，長期使用過程中還存在曝氣頭上小孔容易堵塞現象，此外，發酵罐在每次使用之前均需要高溫滅菌、在使用完畢后均需要酸洗，對曝氣頭的要求非常嚴格：曝氣頭需要耐高溫、耐酸堿。

發明內容

本發明所需解決的技術問題是：提供一種能產生微米級的氣泡的用于好氧發酵系統的溶氣裝置。根據氣液傳質定律，氣泡越是細微，同等壓力體積之下氣體的表面積越大，傳質效率越高，因而產生微米級的氣泡的傳質效率比傳統溶氧方式的傳質效率提高至少幾十倍。

為解決上述問題，本發明采用的技術方案是：本申請所述的一種用于好氧發酵系統的溶氣裝置的結構包括：橫臥設置的溶氣罐，在溶氣罐前段設置有與溶氣罐空腔連通的出水連接管，出水連接管通過出水管與發酵罐的輸送管的進口端密封連接；在溶氣罐后段設置有與溶氣罐空腔連通的進水連接管，進水連接管通過進水管與氣液混合泵的出水口密封連接，氣液混合泵的進水口與取液管的出水口密封連接，取液管的進水口端密封伸入發酵罐的發酵液中；進水連接管的軸線與溶氣罐的軸線呈空間交錯設置，從而使從進水連接管噴射入溶氣罐中的發酵液呈螺旋狀旋轉前進；在位于出水連接管與進水連接管之間的溶氣罐壁上間隔分布有若干壓縮空氣進氣管。