專利名稱：一種帶有機械攪拌的氣升式發(fā)酵罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及生物工程領(lǐng)域，主要用于通風(fēng)發(fā)酵。
目前，通風(fēng)發(fā)酵罐主要有兩大類一類是機械攪拌發(fā)酵罐，一類是氣升式發(fā)酵罐。機械攪拌發(fā)酵罐主要由罐體、攪拌器、擋板和換熱器等組成，其氣體分散和醪液循環(huán)運動主要由攪拌器來完成，它存在單位能耗較大等缺點?，F(xiàn)有的氣升式發(fā)酵罐主要由罐體、導(dǎo)流筒(管)、氣體分布器等組成，其氣體分散主要由氣體分布器來完成，醪液循環(huán)運動主要由導(dǎo)流筒(管)來完成，它存在氣液混合不均、氧傳質(zhì)效率較差等缺點。
本實用新型的目的是提供一種能耗小、氧傳質(zhì)優(yōu)的機械攪拌和空氣提升兼?zhèn)涞陌l(fā)酵罐。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的如


圖1所示，通入進氣室6的壓縮空氣經(jīng)罐底下封頭8上的小孔分散成大氣泡流入罐內(nèi)，與醪液混合；在浮力和攪拌器4產(chǎn)生的壓力差作用下，醪液夾帶大氣泡流向攪拌器4；攪拌器4快速旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生剪切力將大氣泡分散成小氣泡，并使之與醪液進一步混合；在攪拌器4的推動下，醪液夾帶小氣泡流入靜混合器5；靜混合器5通過其內(nèi)的氣液流動產(chǎn)生剪切力，將流進靜混合器5的氣泡再次分散，得到細氣泡，并使之與流進靜混合器5的醪液混合均勻；混有細氣泡的醪液流出靜混合器5，作為醪液的一支，與靜混合器5外部流入筒式換熱器2內(nèi)側(cè)的另一支醪液進行氣液、液液混合，共同進入筒式換熱器2內(nèi)側(cè)；上述混有空氣的醪液進入筒式換熱器2內(nèi)側(cè)后，在浮力和筒式換熱器2內(nèi)外側(cè)壓力差作用下，在筒式換熱器2內(nèi)側(cè)上浮，并在呈鋸齒形的板式換熱器3的擾動下產(chǎn)生漩渦，繼續(xù)發(fā)生氣液混合；在筒式換熱器2外側(cè)的醪液，在筒式換熱器2內(nèi)外側(cè)壓力差作用下，夾帶部分細氣泡在筒式換熱器2外側(cè)向下運動，構(gòu)成筒式換熱器2內(nèi)外側(cè)的醪液循環(huán)運動。在醪液流動過程中，通入筒式換熱器2和板式換熱器3的冷卻水通過各換熱器壁面與醪液發(fā)生熱量交換，空氣和醪液進行氧、二氧化碳等質(zhì)量交換。從而完成本實用新型的目的。
本實用新型的詳細結(jié)構(gòu)由實施例和附圖給出。
圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實用新型板式換熱器示意圖；圖3為本實用新型靜混合器示意圖；
圖1～圖3中各標(biāo)號的名稱為1.罐體；2.筒式換熱器；3.板式換熱器；4.攪拌器；5.靜混合器；6.進氣室；7.轉(zhuǎn)動軸；8.下封頭；9.鋸齒形折板；10.彎葉片。
以下結(jié)合附圖進行結(jié)構(gòu)的詳細描述如
圖1～圖3所示，本實用新型主要由罐體1、筒式換熱器2、板式換熱器3、攪拌器4、靜混合器5、進氣室6和冷卻水管等組成。罐體1由圓柱形直筒及其底部的下封頭8、頂部的上封頭構(gòu)成。下封頭8中央?yún)^(qū)域設(shè)有若干小孔。進氣室6位于下封頭8下方，通過下封頭8上的小孔與罐體內(nèi)相通。筒式換熱器2由相距很近的兩同心圓筒及兩端的封頭構(gòu)成，兩圓筒之間的空間為冷卻水的流道；筒式換熱器2位于罐體1的直筒段，通過冷卻水出入管與罐體1相連；筒式換熱器2起換熱和導(dǎo)流作用。板式換熱器3是由兩塊形成間距的鋸齒形折板9經(jīng)邊緣封閉連接構(gòu)成，兩折板9之間的空間為冷卻水的流道；若干塊板式換熱器3呈環(huán)形對稱分布于筒式換熱器2的內(nèi)側(cè)上段，每塊板式換熱器3各自通過冷卻水管與筒式換熱器2相連；由于板式換熱器3的鋸齒形外形使得流經(jīng)板式換熱器3的醪液產(chǎn)生漩渦，促進了氣液混合，又由于板式換熱器3阻止了攪拌器4引起的醪液周向運動，因此板式換熱器3兼有換熱、混合及擋板功能。攪拌器4為圓盤下渦輪，即葉片位于圓盤下方，其位于筒式換熱器2內(nèi)側(cè)下段及下方之間內(nèi)層，與穿過罐底下封頭8的轉(zhuǎn)動軸7相連；攪拌器4主要具有氣液分散功能，其通過轉(zhuǎn)動，將進入罐內(nèi)的壓縮空氣周向均勻分散，并提供混有氣泡的醪液流過靜混合器5進一步進行氣液分散所需的能量。靜混合器5是由若干層交替同心重疊的環(huán)形分布的彎葉片10組成，其中同層葉片繞行方向相同，相鄰層葉片繞行方向相反；靜混合器5位于筒式換熱器2內(nèi)側(cè)下段及下方之間外層，通過連桿與筒式換熱器2(或罐體1)相連；靜混合器5主要作用是剪切流經(jīng)其內(nèi)的氣泡和醪液，使氣泡變小，使氣液混合均勻。
本實用新型具有如下主要優(yōu)點1.氧傳質(zhì)效率高。由于罐底進行機械攪拌，不僅氣液分散均勻，而且產(chǎn)生的氣泡小(顯然克服了普通氣升式發(fā)酵罐的氣泡分散不均這一致命弱點)，不僅使罐底區(qū)域氧傳質(zhì)效率與機械攪拌罐的一樣具有高溶氧速率，而且在醪液上浮的過程中氣泡不易凝并(由于大小相同的氣泡上浮速度相同，氣泡之間的相對速度為零)，氣泡分布均勻(由于底部氣泡分散均勻)，使溶氧速率較普通氣升式罐大大提高。由于筒式換熱器內(nèi)側(cè)氣液分散均勻，使筒式換熱器內(nèi)外側(cè)的醪液環(huán)流加快，將相對較多的細氣泡拖入筒式換熱器外側(cè)，并向下運動，繼續(xù)進行氧傳質(zhì)。值得一提的是攪拌器對罐底附近的醪液環(huán)流有重要作用，它不僅使最易發(fā)生物料沉淀的地方不發(fā)生沉淀，而且使整個環(huán)流加速，促進了氧傳質(zhì)效率的提高。上述等諸多因素的共同作用使得本實用新型具有很高的氧傳質(zhì)效率。
2.傳熱效率高。由于本實用新型的換熱器傳熱面積大，1m3發(fā)酵液的冷卻面積可超過2.5m2，且分布較均勻，換熱器里外的水流及醪液流動均作強湍流運動，因此換熱效率極高。
3.能耗低。由于只有罐底部進行機械攪拌，并且攪拌器及其相關(guān)裝置(如靜混合器等)主要起分散壓縮空氣作用，因此，攪拌器的能耗較小，實驗表明，本實用新型的攪拌器能耗約為普通機械攪拌罐攪拌系統(tǒng)能耗的30％(顯然克服了能耗大這一機械攪拌罐的最大弱點)。由于普通氣升式罐要得到發(fā)酵工藝要求的溶氧速率，其通氣比或通氣壓力通常比機械攪拌罐大，因此通氣能耗顯著增加；而本實用新型由于其底部采用機械攪拌，氣液混合易得到均勻，用氣量和通氣壓力均與機械攪拌罐相當(dāng)，即用氣量相對較少，通氣壓力較低，因此，通氣能耗小。由于本實用新型傳熱效率高，冷卻水利用率高，從而使得冷卻系統(tǒng)的能耗也較低。上述等諸因素的共同作用使得本實用新型的能耗大大降低。
權(quán)利要求1.一種帶有機械攪拌的氣升式發(fā)酵罐，它主要由發(fā)酵罐罐體、筒式換熱器、板式換熱器、攪拌器、靜混合器、進氣室及冷卻水管等組成，其特征在于筒式換熱器2位于罐體1的直筒段，若干塊板式換熱器3呈環(huán)形對稱分布于筒式換熱器2的內(nèi)側(cè)上段；攪拌器4為圓盤下渦輪，即葉片位于圓盤下方，它位于筒式換熱器2內(nèi)側(cè)下段及下方之間內(nèi)層；靜混合器5位于筒式換熱器2內(nèi)側(cè)下段及下方之間外層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有機械攪拌的氣升式發(fā)酵罐，其特征在于板式換熱器3由兩塊形成間距的鋸齒形折板9經(jīng)邊緣封閉連接構(gòu)成，兩折板9之間的空間為冷卻水的流道，每塊板式換熱器3各自通過冷卻水管與筒式換熱器2相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有機械攪拌的氣升式發(fā)酵罐，其特征在于靜混合器5由若干層交替同心重疊的環(huán)形分布的彎葉片10組成，其中同層葉片繞行方向相同，相鄰層葉片繞行方向相反。
專利摘要本實用新型涉及生物工程領(lǐng)域，是一種帶有機械攪拌的氣升式發(fā)酵罐，主要用于通風(fēng)發(fā)酵，它主要由發(fā)酵罐體1，筒式換熱器2，板式換熱器3，攪拌器4，靜混合器5，進氣室6等組成。其特征在于筒式換熱器2位于罐體1的直筒段，若干塊板式換熱器3呈環(huán)形對稱分布于筒式換熱器2內(nèi)側(cè)上段，攪拌器4位于筒式換熱器2內(nèi)側(cè)下段及下方之間內(nèi)層，靜混合器5位于筒式換熱器2內(nèi)側(cè)下段及下方之間外層。本發(fā)酵罐具有顯著的氧傳質(zhì)效率高、能耗低和傳熱效率高等優(yōu)點。
文檔編號C12M1/06GK2246670SQ96231179
公開日1997年2月5日 申請日期1996年1月29日 優(yōu)先權(quán)日1996年1月29日
發(fā)明者姚大康, 張朱浦, 李秀武, 吳國偉 申請人:姚大康