[实用新型]节能型高粘度发酵罐内置式均质混合器及其发酵罐

说明书

技术领域

本实用新型型涉及一种节能型高粘度发酵罐内置式均质混合器及其含有该混合器的发酵罐。

背景技术

在采用发酵罐对高粘度体系进行搅拌时，容易产生混合不均的问题。例如，结冷胶等产品的发酵过程中发酵液的粘度最高可达7000-10000cp甚至更高。在发酵初期表现为低粘度的牛顿体系，搅拌系统很容易在全罐内形成湍流，从而达到全混；随着发酵时间的延长结冷胶逐渐形成和积累，发酵液变得越来越粘稠，发酵液粘度也逐渐加大，到发酵后期(约占发酵全程三分之一到五分之二)表现为高粘度的假塑性非牛顿体系，这时仅桨叶周围的发酵液随桨叶旋转，而由于粘滞力的作用，距离搅拌桨叶越远的区域，发酵液的动能、速率、气含量也越来越低，而到罐壁处时发酵液几乎处于静止状态，即产生了“死区”(参见图1)，对于料液的混合、气体的分散以及温度的传递都极为不利，从而造成细胞代谢受到抑制，糖代谢途径发生转移，从而造成产胶速率及糖的转化率急剧降低。具体如图1所示，所述发酵罐6内部设有搅拌浆叶2，在发酵后期，所述发酵罐围绕搅拌桨叶2形成可搅拌区域200和无法搅拌区域100(也即“死区”)，其中的“死区”的面积较大，也即粘滞现象较为严重。

现在的发酵生产上一般采取加大罐体的高径比、改变搅拌桨叶的类型及配合方式来改善发酵环境，但是目前还是无法解决靠近罐壁的搅拌死区的问题，而且，加大搅拌功率同时会加大搅拌系统的加工及安装难度，从而提高成本。

国内外现有的专利与文献并未提供专门针对解决高粘度发酵后期存在的搅拌死区及气体分散困难等特点的设计。现有文献报道过在发酵罐内安装喷射器，主要是利用分布器将进气气泡打碎、利用射流增加罐体流体动能，达到节能的目的。但是主要是通过对射流器的结构进行改造。但是这些方法中射流器的结构较为复杂，因此容易滞留产品，对于产品的纯度可能造成影响，而且对后期存在的死区的效果不明显。

因此，本领域缺乏一种可以减少发酵罐后期的粘滞现象，可实现对高粘度发酵罐的节能性能进行改造的装置。

实用新型内容

本实用新型的第一目的是提供一种可以减少发酵罐后期的粘滞现象，可实现对高粘度发酵罐的节能性能进行改造的节能型高粘度发酵罐内置式均质混合器。

本实用新型的第二目的是提供一种可以减少发酵罐后期的粘滞现象，可实现节能改造的高粘度发酵罐。

本实用新型第一方面提供一种节能型高粘度发酵罐内置式均质混合器，所述混合器包括：

-空气均布器，其中所述空气均布器连通气体进口；

-设在所述空气均布器上的喷嘴；

-相应于所述喷嘴的喷射方向设置的带有引流装置的气液均质喷射器，且所述引流装置朝向所述喷嘴的喷射方向；

其中，

所述带有引流装置的气液均质喷射器的轴线在水平截面上的投影与喷嘴出口处的圆周切线呈一夹角α，该轴线与水平面呈一夹角β，使得各个气液均质喷射器形成的喷射气液流方向沿发酵罐的搅拌轴方向倾斜向上。

在一优选例中，所述高粘度发酵罐是指高粘度体系用的发酵罐。

在一优选例中，所述喷嘴的喷射方向对应于带有引流装置的气液均质喷射器，也即喷射方向沿搅拌方向倾斜向下，气体喷射方向在水平截面上的投影与喷嘴出口处的圆周切线的夹角为0～90°，带有引流装置的气液均质喷射器的轴线与水平方向的夹角为0～90°。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述夹角α为0～90°；所述夹角β的角度为0～90°，且在夹角α为0时夹角β不为90°。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述引流装置的靠近喷嘴的一端为喇叭口状。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述引流装置距喷嘴口的距离为气液均质喷射器的管径的1.5-2倍.

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述空气均布器为圆环式向罐壁辐射结构。

在一优选例中，所述圆环式向罐壁辐射结构为使得空气通过气体进口进入中心圆环然后通过四个均布管导向外圈的分布圆环，且在所述分布圆环上均布4-8个带有延伸向罐壁的喷嘴。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述空气均布器上均匀分布4-8个喷嘴。

在本实用新型的一个具体实施方式中，且所述喷嘴设置在同一平面上。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述喷嘴的出口面积为气体进口的面积的1/4-1/8。

在本实用新型的一个具体实施方式中，所述喷嘴与所述气液均质喷射器的入口处距离为所述气液均质喷射器内径的0～3倍。

本实用新型的第二方面提供一种发酵罐，所述发酵罐包括：

-罐体；

-设在罐体中部的搅拌桨叶