[发明专利]一种使用超声波消泡的发酵罐

说明书

技术领域

本发明属于生物工程机械技术领域。具体是涉及一种发酵行业中使用超声波消除泡沫的发酵罐。

背景技术

在好氧生物发酵过程中，由于通气搅拌和微生物自身代谢产生的二氧化碳，而使培养液产生大量泡沫。大量的泡沫会给生产带来较多危害：1、会降低通气效果；2、还可能导致大量培养液逃逸，造成浪费和环境的污染；3、泡沫上升至灌顶，会从轴封渗出，造成染菌的危险。

消泡的方法可分为机械消泡和化学消泡。机械消泡多用耙式、刮板式、碟片式等。化学消泡是在发酵液中加入消泡剂用以消除气泡。目前，发酵工业上消除泡沫的方法，多采用机械消泡和化学消泡相结合的办法。

发酵工业上常用的消泡剂主要有聚醚类和硅酮类，它们都是有毒性物质。过多使用消泡剂，在发酵产品中会有残留，因此食用后会影响人类健康。而且消泡剂价格昂贵，大量使用会增加生产成本。

超声波是频率高于20000赫兹的声波，它方向性好，穿透能力强，易于获得较集中的声能。随着超声波技术的进一步研究，发现超声波也具有消泡作用，其消泡原理：超声波具有很大的功率和能量，它可使泡沫分子运动加剧，并促使泡沫分子产生压缩和稀疏作用，进而促进泡沫分子破裂而得以消除。

在现有发酵罐的发明中，授权公告号CN 102206575 B（申请号201110077484.6）的中国专利公开了一种发酵罐，罐体内设有搅拌装置，罐体的底部设有连通该罐体内部的第一管道，位于罐体外部的空气管通过三通阀与该第一管道连接，在罐体的内底面上设有空气导流装置，该空气导流装置的下端位于第一管道的正上方，空气导流装置的上端位于搅拌装置的正下方。授权公告号 CN 100510048C（申请号200610017078.X）的中国专利公开了一种发酵罐，尤其是公开了用于固态基质的蠕动式发酵罐，其技术方案是在支撑臂内有通过贴有压电片的弹簧组固定连接的柔性壁，柔性壁外表面螺旋粘贴有换热管，并固定有培养基液体入口管、进料管、膜渗出液出口管、发酵产物出口管和排渣管，各柔性管从支撑臂内伸出；柔性壁的材质是精密铸造模具硅橡胶；在柔性壁的内侧面贴上一层膜，膜上贴上一层网，再在柔性壁内装个E字形支架。

现有技术未对发酵罐消除发酵泡沫及除去空气分布器污垢做出改进，也未对超声波的消泡作用加以运用。

发明内容

本发明的技术任务是针对现有技术的不足，提供一种能有效消除发酵泡沫，降低消泡剂使用量，提高产品质量的使用超声波消除泡沫的发酵罐。

本发明的上述目的是通过以下技术方案来实现的：

一种使用超声波消泡的发酵罐，包括发酵罐壳体和超声波发生装置，所述发酵罐设置有搅拌电机和旋风分离器，旋风分离器设置在发酵罐的上部；所述超声波发生装置由消泡反应器、超声波换能器、控制器和电源组成，消泡反应器设置在旋风分离器的底部，并与发酵罐壳体的上顶部相连。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，所述发酵罐的体积为200-500m³（优选350m³）。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，所述旋风分离器的体积为20-35m³（优选30m³）。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，所述搅拌电机的功率为260-750kW（优选420kW）。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，在发酵罐旋风分离器的底部设置1-3个（优选为2个）超声波发生装置。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，所述消泡反应器与发酵罐壳体和旋风分离器相通，形成消泡反应通道。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，所述消泡反应器与发酵罐壳体通过焊接方式相连。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，所述消泡反应器和换能器通过变径杆和法兰连接，法兰外围设置5-8个（优选6个）固定螺母，连接方式采用焊接或螺丝连接（优选螺丝连接，并在连接处焊接）。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，所述换能器用专用高频线将其串联起来，并连接于控制器和电源。

根据上面所述的一种使用超声波消泡的发酵罐，优选的，所述消泡反应器所用材质为不锈钢。

采用本发明的优点：

1、本发明能有效消除发酵泡沫，与化学消泡剂相比，能有效降低消泡成本，而且由于它不含有毒性物质，因而提高了产品质量；