專利名稱：多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物發(fā)酵技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種多功能復(fù)合型生物發(fā) 酵用阻沫回收裝置。
技術(shù)背景在生物發(fā)酵過程中，營養(yǎng)豐富的培養(yǎng)體新陳代謝旺盛，其料液在攪拌 漿剪切力和大量無菌空氣進(jìn)入的影響下會形成了大量泡沫，從而導(dǎo)致溢罐 和逃液的發(fā)生，尤其是在泡沫高峰期會有大量生物活體隨泡沬溢罐和逃液 噴出罐體外，對周邊環(huán)境造成極大地污染和危害，同時在生物發(fā)酵中隨逃 液噴出的數(shù)以億計(jì)的生物活體又是噬菌體大量滋生的溫床，直接威脅到生 物發(fā)酵的正常生產(chǎn)，嚴(yán)重時甚至造成連續(xù)染菌和停產(chǎn)。因此，防止因溢罐 和逃液引發(fā)的生產(chǎn)區(qū)環(huán)境污染，確保安全無菌生產(chǎn)已經(jīng)成為發(fā)酵行業(yè)工作 的重中之重?，F(xiàn)有技術(shù)通常采用加入大量的高分子消泡劑或植物油對泡沫 進(jìn)行抑制，或降低液面高度，預(yù)留泡沫層空間，或減少裝料量來減少這種 現(xiàn)象的發(fā)生。但是上述幾種處理方式都會降低設(shè)備利用率和產(chǎn)量，使寶貴 的有形資源造成浪費(fèi)。中國專利《阻沫器》(申請?zhí)?6230343.7)提供了一種以機(jī)械方式阻 止泡沫上冒，從而阻止"逃溢"現(xiàn)象發(fā)生的生產(chǎn)裝備，該阻沫器是利用含 泡沫液體在經(jīng)過阻沫主板的導(dǎo)流孔時形成的升降速度差裂解泡沬壁，待形 成碎片后再經(jīng)后擋板改變方向，以泡沫碎片擊破液面上層泡沫表壁，從而 達(dá)到抑制泡沫層高度的目的，但是由于受到阻沫主板厚度的限制，導(dǎo)流控 升降速差并不明顯，特別是對以植物油為發(fā)酵培養(yǎng)基主要原料的發(fā)酵物形 成的泡沫，因其泡壁韌度大且表壁厚，根本無法破碎，而經(jīng)過導(dǎo)流孔加速 后又降速的處理使得流體回復(fù)初速，不能有效增加泡沫碎片對液面泡沫的 擊打力度，所以阻沫能力受到限制，對大多數(shù)發(fā)酵產(chǎn)品在發(fā)酵過程中形成 的泡沫阻擊能力相對較弱，故該技術(shù)一直未能得到有效推廣；同時該技術(shù) 采用常規(guī)直葉式攪拌槳狀設(shè)計(jì)，阻沫主板按上下對稱均分于連接盤兩面， 這種設(shè)計(jì)在泡沫層處于阻沫有效位置即靠近連接盤下工作面時，僅有一半 主板處于工作狀態(tài)，當(dāng)液面淹沒阻沫器后，上部主板和擋板又會增大攪拌 運(yùn)轉(zhuǎn)阻力，易造成電機(jī)負(fù)荷徒增甚至燒毀電機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)，不利安全運(yùn)行。 發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的就在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種有效阻止發(fā) 酵液溢罐和逃液，防止環(huán)境污染，確保安全無菌生產(chǎn)，適用于大多數(shù)發(fā)酵 產(chǎn)品生產(chǎn)，且阻沫效果好的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置。本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置，其特征在于包括一安裝在生物反應(yīng)器攪拌軸上的新型阻沫器，一安裝在生物反應(yīng)器軸封下沿的排氣內(nèi)引氣盤，一安裝在生物反應(yīng)器外，且通過外排氣管與排氣內(nèi)引氣盤相連的罐式 氣液分離回收器，該罐式氣液分離回收器為錐形底、底部為敞開式結(jié)構(gòu)， 其上開有尾氣排氣口和無菌空氣進(jìn)氣口 ，一安裝在罐式氣液分離回收器錐形底部的雙L管，該雙L管側(cè)壁上開 有氣液回收吸入口，一安裝在回收管末端，且設(shè)置在生物反應(yīng)器內(nèi)部的回收氣液分配站， 回收管另一端與雙L管連接，無菌空氣通過氣流加速管直接被引入雙L管。所述新型阻沬器包括中心盤及均勻采用下沉式上邊緣部緊固安裝在 中心盤上的若干個阻沫板，該阻沫板為空腔結(jié)構(gòu)，其下底面密布有變徑導(dǎo) 流加速孔；所述中心盤上安裝有軸套，新型阻沫器通過軸套安裝在生物反 應(yīng)器的攪拌軸上，該新型阻沫器與攪拌軸同步轉(zhuǎn)動并由此產(chǎn)生阻沫功能-一般不設(shè)置后擋板直接利用罐體上封頭內(nèi)壁作為逆向板，當(dāng)液面含泡沫層 靠近阻沫板時束流以破壁所需要的線速度形成擊發(fā)力，對于成泡狀明顯的 一般泡沫可以瞬間破壁，從而限制泡沫層的上升，對于呈膨脹狀無形的高 強(qiáng)度泡沫，可阻擊近60%成泡并將余泡料混合液加速經(jīng)由引氣盤送入回收 器進(jìn)行氣液泡分離并回收料液；對于需要加裝后擋板改變擊點(diǎn)流向和防止 因阻沫主板過長而變形的200立方米以上超大容積的生物反應(yīng)器用阻沬 器，則在阻沫板上加裝空框式活頁轉(zhuǎn)向擋板，所述的空框式活頁轉(zhuǎn)向擋板 是由A型擋板框和內(nèi)置固定在其上的活頁可升降片組成，其作用是改變泡 沫碎片束流向形成擊碎液面表層泡沫的新的擊點(diǎn)。當(dāng)液面上升淹沒阻沫器 后活頁板隨浮力自動翻巻，減少液面阻力。這種設(shè)置既加固了主板，防止 變形，其活頁可升降片又能在泡沬層上升后隨液面自動上浮疊折，規(guī)避了 因液面上升阻沬擋板阻力驟然增大而帶來的增加攪拌電機(jī)負(fù)荷的危險(xiǎn)。同 時本技術(shù)還將中心盤、阻沫板、軸套及空框式活頁轉(zhuǎn)向擋板各部件之間采 用絲桿連接和嵌入式相結(jié)合的緊固連接法，這樣不僅可以根據(jù)成泡強(qiáng)弱調(diào) 整阻沫主板位置，還可以一器多用，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。所述排氣內(nèi)引氣盤為朝液面開有導(dǎo)氣孔的環(huán)管，該環(huán)管側(cè)面幵有與外 排氣管連通的排氣孔，環(huán)管是由兩個180度彎管組成，兩彎管以上下兩對 簡易掛耳由螺栓緊固，易拆易洗，同時將排氣孔從封頭側(cè)位改為中央，避 開了液面隨攪拌而形成的波峰，有效的利用了上封頭的容積空間，使裝料 體積直接增加5%以上。所述罐式氣液分離回收器為帶錐形底的筒狀體，其內(nèi)設(shè)有氣液分離撞板，該氣液分離撞板與罐式氣液分離回收器罐頂之間形成單向密封室，迫 使帶泡沫的料液在高速運(yùn)行中經(jīng)慣性撞擊后按比重差定向分流，罐頂為快 開式頂蓋，側(cè)壁上設(shè)置有上下兩個視鏡和燈鏡，運(yùn)行過程中可直接監(jiān)控， 每批發(fā)酵終止后可拆洗，無滅菌死角，其錐部配置雙L管后利用峽谷效應(yīng) 可加速經(jīng)慣性分離后的料液和水分回收，需要回收無菌空氣節(jié)能的只要在 雙L管外接無菌空氣，改變無菌空氣進(jìn)氣通道，在經(jīng)過回收器錐底時形成 局部負(fù)壓把料液和一部分無菌空氣吸進(jìn)回收管。整套罐式氣液分離回收器 通過外排氣管、進(jìn)氣管和回收管與生物反應(yīng)器主體連通形成一個密閉無菌 的大環(huán)路，以體外循環(huán)的方式，實(shí)現(xiàn)阻沫增量到料液和空氣回收。經(jīng)加速 進(jìn)入回收器內(nèi)的含泡氣體，在利用慣性氣液分離后，利用各自不同的比重 差和流速差使氣、液、水各行其道，料液和水直接順回收管流回生物反應(yīng) 器繼續(xù)參與發(fā)酵，干凈干燥的尾氣則沿尾氣排氣口通暢排出。整個過程無 外加動力，沒有任何外加物料，自然、快捷、流暢，達(dá)到了阻沫增量，同 時防止了逃液，實(shí)現(xiàn)了空氣回收，保護(hù)了環(huán)境，增加了產(chǎn)量。所述雙L管即雙流，為來自不同方向的兩種相同或不同流體在局部負(fù)壓作用下，融為一體后相向并流，為異型噴射套管(即外型為兩頭細(xì)中間 粗園型套管)，其側(cè)壁上開有與罐式氣液分離回收器相通的氣液回收吸入 口，內(nèi)部設(shè)有管芯，管芯為水滴狀花瓶型，中空，內(nèi)芯與管壁之間形成走 廊式環(huán)路，管芯上端通過氣流加速管將無菌空氣引入，這種設(shè)計(jì)成功利用 了既有進(jìn)氣作為動力源在其經(jīng)過回收器錐底時，以特殊的雙流效應(yīng)在錐底 形成負(fù)壓，并以吸入的方式加速回收液和無菌空氣進(jìn)入生物反應(yīng)器內(nèi)，節(jié) 約了空氣動力消耗。所述回收氣液分配站為下壁面以章魚狀布置有引出管的環(huán)管，其設(shè)置 在生物反應(yīng)器第二檔攪拌槳附近，這種設(shè)計(jì)可使其借助發(fā)酵液在攪拌漿作 用下產(chǎn)生流場時的引力，使回收的料液與無菌空氣克服罐內(nèi)因液位產(chǎn)生的 靜壓順利進(jìn)入生物反應(yīng)器并與發(fā)酵液均勻混合，正常發(fā)酵培養(yǎng)。上述所有設(shè)備在應(yīng)用中互為依托、互相貫通，綜合解決了生物發(fā)酵過 程中普遍存在的"高泡沫"影響產(chǎn)量，"高通氣量"影響環(huán)境，"高能耗" 影響效益的三高難題，為生物產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了一個增產(chǎn)、環(huán)保、節(jié)能、 安全的新的輔助設(shè)備。本發(fā)明的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)時， 與生物反應(yīng)器配套安裝使用，能有效阻止泡沫層的溢灌和逃液，提高發(fā)酵液裝液量和放罐產(chǎn)量，使放罐體積達(dá)到罐容的80% 85%，實(shí)驗(yàn)表明，本 發(fā)明的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置對于因泡沫量大影響裝料 量的產(chǎn)品如阿維菌素增產(chǎn)幅度和效果達(dá)15%以上。同時經(jīng)過本裝置處理后 的排氣干凈干燥，杜絕了排氣中含有的生物活體和其他污染源，有效的保 護(hù)了環(huán)境。本發(fā)明的裝置在空氣回收上節(jié)能效果更為顯著，以120立方罐為例，按每小時通氣量3000立方計(jì)，回收10% 20%可節(jié)約無菌空氣和 減少排放氣體300 600立方/時，節(jié)能減排效果明顯。在實(shí)際實(shí)用中，還可進(jìn)行發(fā)酵生產(chǎn)過程中隨排氣蒸發(fā)的水分的回收， 這樣不僅為生物發(fā)酵提供一個相對穩(wěn)定的濕度，還可節(jié)約寶貴的水資源和 制造無菌水耗用的蒸汽能源。


圖1為本發(fā)明多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置的總體結(jié)構(gòu)示意 簡圖；圖2為本裝置中新型阻沬器的結(jié)構(gòu)示意簡圖； 圖3為本裝置中新型阻沬器底面平面圖； 圖4為阻沫器中空框式活頁轉(zhuǎn)向擋板的結(jié)構(gòu)示意簡圖； 圖5為本裝置中排氣內(nèi)引氣盤的結(jié)構(gòu)示意簡圖； 圖6為本裝置中排氣內(nèi)引氣盤的底面平面圖； 圖7為罐式氣液分離回收器與雙L管的連接結(jié)構(gòu)示意簡圖； 圖8為本裝置中回收氣液分配站的結(jié)構(gòu)示意簡圖； 圖9為本裝置中回收氣液分配站的底面平面圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置包括如下設(shè)備a. 新型阻沫器該新型阻沫器1包括中心盤l一l及若干個阻沫板l一2，阻沬板l一2 共有六片，以下沉式靠近頂邊緊固均勻安裝在中心盤l一l的外環(huán)上。阻 沫板l一l為空腔結(jié)構(gòu)，其下底面采用線性加速原理密布設(shè)計(jì)有變徑導(dǎo)流 加速孔，后側(cè)還可以安裝空框式活頁轉(zhuǎn)向擋板1一3。所述的空框式活頁轉(zhuǎn) 向擋板l一3是由A型擋板框1一31和內(nèi)置固定在其上的活頁可升降片1 一32組成。中心盤l一l中心安裝有軸套9。新型阻沬器1通過該軸套9 安裝在生物反應(yīng)器8內(nèi)的攪拌軸8—1上。b. 排氣內(nèi)引氣盤排氣內(nèi)引氣盤2釆用兩個180度彎管2—3組成，兩彎管2—3以上下 兩對簡易掛耳由螺栓緊固。兩環(huán)管的液面向開有若干個導(dǎo)氣孔2 — 1，環(huán)管 側(cè)面開有與外排氣管3連通的排氣孔2—2，緊靠軸封環(huán)攪拌軸安裝。排氣 內(nèi)引氣盤2以圓鋼直接固定在生物反應(yīng)器8的軸封下沿。c. 罐式氣液分離回收器罐式氣液分離回收器4為錐形底、底部為敞開式結(jié)構(gòu)，其上開有尾氣 排氣口4一1和無菌空氣進(jìn)氣口4一2，內(nèi)部設(shè)有氣液分離撞板4一3，該氣 液分離撞板4一3與罐式氣液分離回收器4罐頂之間形成有密封室4一4， 罐頂為快開式頂蓋4一5，罐壁上還設(shè)置有上下兩個視鏡和燈鏡。罐式氣液分離回收器4設(shè)在生物反應(yīng)器8外部，其通過外排氣管3與排氣內(nèi)引氣盤2連通。d. 雙L管雙L管5外型為兩頭細(xì)中間粗園型套管，安裝在罐式氣液分離回收器 4的錐底，其側(cè)壁上開有氣液回收吸入口 5 — 1，內(nèi)部設(shè)有管芯5 — 2，且其 上部通過氣液加速管IO將由無菌空氣進(jìn)氣口 4一2處的無菌空氣直接引入 到雙L管5內(nèi)。雙L管的下端連通有回收管6。e. 回收氣液分配站回收氣液分配站7主體也是一環(huán)管7—2，其下壁面章魚狀布置有引出 管7 — 1。回收氣液分配站7安裝在回收管6末端，且設(shè)置在生物反應(yīng)器8內(nèi)的 第二檔攪拌槳附近。
權(quán)利要求
1.一種多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置，其特征在于包括一安裝在生物反應(yīng)器(8)攪拌軸(8-1)上的新型阻沫器(1)，一安裝在生物反應(yīng)器(8)軸封下沿的排氣內(nèi)引氣盤(2)，一安裝在生物反應(yīng)器外，且通過外排氣管(3)與排氣內(nèi)引氣盤(2)相連的罐式氣液分離回收器(4)，該罐式氣液分離回收器(4)為錐形底、底部為敞開式結(jié)構(gòu)，其上開有尾氣排氣口(4-1)和無菌空氣進(jìn)氣口(4-2)，一安裝在罐式氣液分離回收器(4)錐形底部的雙L管(5)，該雙L管(5)側(cè)壁上開有氣液回收吸入口(5-1)，一安裝在回收管(6)末端，且設(shè)置在生物反應(yīng)器內(nèi)部的回收氣液分配站(7)，回收管(6)另一端與雙L管(5)連接，無菌空氣通過氣流加速管(10)直接被引入雙L管(5)。
2. 按照權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置，其 特征是所述新型阻沫器(1)包括中心盤(l一l)及均勻安裝在中心盤(1_1)上的若干個阻沬板(l一2)，該阻沫板(l一2)為空腔結(jié)構(gòu)，其 下底面密布有變徑導(dǎo)流加速孔；所述中心盤(l一l)上安裝有軸套(9)， 新型阻沫器通過軸套(9)安裝在生物反應(yīng)器(8)的攪拌軸(8 — 1)上。
3. 按照權(quán)利要求2所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置，其 特征是上述阻沫板(l一2)上安裝有空框式活頁轉(zhuǎn)向擋板(l一3)，所 述的空框式活頁轉(zhuǎn)向擋板(l一3)是由A型擋板框(1一31)和固定在其 上的活頁可升降片(1一32)組成。
4. 按照權(quán)利要求2或3所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝 置，其特征是上述中心盤(l一l)、阻沬板(l一2)、軸套(9)及空框 式活頁轉(zhuǎn)向擋板(l一3)各部件之間采用絲桿連接和嵌入式相結(jié)合的緊固 連接法。
5. 按照權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沬回收裝置，其 特征是所述排氣內(nèi)引氣盤(2)為一液面向開有導(dǎo)氣孔(2—1)的環(huán)管(2-3)，該環(huán)管側(cè)面開有與外排氣管(3)連通的排氣孔(2—2)。
6. 按照權(quán)利要求5所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置，其 特征是所述排氣內(nèi)引氣盤(2)采用兩個180度環(huán)管組成，排氣孔(2 — 2)設(shè)在環(huán)管中央。
7. 按照權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置，其 特征是所述罐式氣液分離回收器(4)內(nèi)設(shè)有氣液分離撞板(4一3),該 氣液分離撞板(4一3)與罐式氣液分離回收器(4)罐頂之間形成有密封 室(4一4)。
8. 按照權(quán)利要求1或7所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝 置，其特征是.*所述罐式氣液分離回收器(4)的罐頂為快開式頂蓋(4一 5)。
9. 按照權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置，其 特征是所述雙L管(5)內(nèi)設(shè)有管芯(5 — 2)。
10. 按照權(quán)利要求1所述的多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置， 其特征是所述回收氣液分配站(7)為下壁面以章魚狀布置有引出管(7 一O的環(huán)管(7—2)，其設(shè)置在生物反應(yīng)器(8)第二檔攪拌槳附近。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多功能復(fù)合型生物發(fā)酵用阻沫回收裝置，其特征在于包括新型阻沫器、排氣內(nèi)引氣盤、罐式氣液分離回收器、雙L管和回收氣液分配站，上述所有設(shè)備在應(yīng)用中互為依托、互相貫通，綜合解決了生物發(fā)酵過程中普遍存在的“高泡沫”影響產(chǎn)量，“高通氣量”影響環(huán)境，“高能耗”影響效益的三高難題。將本裝置應(yīng)用于發(fā)酵生產(chǎn)時，與生物反應(yīng)器配套安裝使用，能有效阻止泡沫層的溢灌和逃液，提高發(fā)酵液裝液量和放罐產(chǎn)量，同時杜絕了環(huán)境污染，且節(jié)能減排效果明顯。
文檔編號C12M1/21GK101285034SQ20081012560
公開日2008年10月15日 申請日期2008年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月6日
發(fā)明者李明忠 申請人:李明忠