[实用新型]气升式发酵反应器

说明书

本实用新型涉及一种用气体导人方法的酶或微生物学装置，特别是一种气升式发酵反应器，它尤其适合使用在好气性微生物例如苏云金芽胞杆菌的发酵生产中。它由发酵罐和气体压送机械组成。

现有技术中的一种苏云金芽胞杆菌的发酵反应器如附图1所示，它由发酵罐1，气体压送机械2，送风管3，固接在送风管3排气端部的莲嘴喷头4以及搅拌器5组成，气体压送机械2是一种空气压缩梵(简称空压机)，埋放在罐底中央的送风管3将空压机输送过来的压缩空气从下往上喷进发酵罐1底部的发酵液中，带动发酵液在罐内流动，将送进的压缩空气与罐中的发酵液充分接受，增加其溶氧量，以满足好气性的苏云金芽胞杆菌在发酵生长中，尤其是在其对数生长期中对氧气的需要，由于发酵罐管径相对于压缩空气的射束直径太大，故靠近罐壁边缘的液体感受到压缩空气射流的作用很弱，基本上处于滞流或者滞留不动状态，并通过液体之间的粘性将这种运动阻力传递给发酵罐中部的的发酵液；另外，竖直安放的发酵罐，罐中莲嘴喷头4上部的所有液体也通过液体的粘性将发酵液的重力转化成运动阻力施加给由喷头中喷出的空气射流。同时，从下往上单向运动的发酵液动能到达液面面在空间中被全部耗散掉，以上两种运动阻力以及一种动能的耗散方式，使得即使在使用终压为294kpa以上的空压机作为气体压送机械2时，发酵液流动的雷诺数Re仍然小于2000，无法产生运动质点在径向上的翻滚碰撞的紊流运动，而只能是一种层流的流动形态，这样，只有通过在罐体中增设搅拌器5让发酵液产生径向脉动，使质点之间互相交换位置，从而将在发酵罐中轴线位置集中的空气与发酵液充分接触，以增加发酵液溶氧量，但是，由于发酵液流速低，使得发酵液中每一运动质点与空气接触的频率低，这样，便直接影响发酵液中苏云芽胞杆菌的溶氧效率，使苏云金芽胞杆菌的生产效率一直在很低的范围内徘徊；另外，更由于流动阻力大，动能耗散快，流速低，动能只能维持一段很短的流动距离，这样，制约着发酵罐液面高度，使发酵罐只能以小型化或者低长径比的形式出现在工业化生产中，发酵罐这种极低的发酵效价严重影响着苏云金芽胞杆菌在大工业生中的生产效率。这种较高的生产成本同时也严重制约着苏云金芽胞杆菌在工业生产以及实际应用中的普及率。

本实用新型的目在于克服现有技术中的不足之处，而提供一种结构简单，发酵液溶氧量高，同时耗用功率又较小的，发酵罐发酵效价高，从而提高生产效率，降低生产成本的气升式发酵反应器。

本实用新型的目的是通过以下途径来达到的。

气升式发酵反应器，由发酵罐以及气体压送机械组成，气体压送机械通过送风管与发酵罐连接，送风管排气端埋放在罐底中部，排气口朝上，并且排气端联接有一种莲嘴喷头，发酵罐内中部悬挂有一种薄壁同心管，同心管内周横截面积为同一剖面下发酵罐内周横截面积的60％～87％，同心管上顶面与发酵液自然液面高度的距离为+500～-500毫米，同心管下底面与莲嘴喷头上顶面的距离为30～100毫米。

同心管的介入，改变了发酵液在发酵罐中的流动形态，变原来的单向运动为现在的循环流动，在气流压力的喷射作用下，同心管内的发酵液由下往上运动，并还由于压缩气体在发酵罐内膨胀所占用大量的空间，故发酵液液面高度被提高，原来可能低于同心管顶部的液面高度这时被提高而高于同心管顶部；还由于气流压力的喷射作用，在同心管底面与莲嘴喷头上顶面之间瞬时内产生了一个空腔，这样，处于同心管外侧的发酵液往该空腔里挤，迫使同心管外侧、发酵罐中、上部的发酵液在重力作用下，往下流动。这样，发酵液从同心管底部到其顶部，在圆周方向以抛物线式扩散，再沿着同心管外侧与发酵罐内侧之间的圆环形通道而返回到同心管底部，从而完成一次循环流动过程。

由于发酵液在发酵罐中是这种循环流动，而不是现有技术中的单向流动，故杜绝了现有技术中那种动能在液面高度上被耗散的现象。另外，循环流动的每一流体质点都要通过莲嘴喷头的正上部，而获得充分接触空气的机会，从而大大地提高了发酵液的溶氧效率。