[实用新型]高溶氧发酵罐

说明书

本实用新型涉及一种生化工程中的发酵设备，尤其是对单口通气搅拌发酵罐的改进。

在好气性微生物发酵生产中如何提高发酵单位，以获得较高的单罐产量，人们在菌种工艺方面不断地探索，同时对设备提出了提高溶氧速率，减少搅拌功率以降低生产成本的要求。长期以来，对传统的单口通气搅拌发酵罐内构件进行了多方面的研究和改进，试图通过减少通气量，加大搅拌功率达到增加发酵液中溶氧的目的，取得了一定效果，但效果不够理想，轴功率的增加，引起能耗的增加，成本上升。同时，在好气性微生物发酵生产中，根据亨利定律，提高罐压，可以提高发酵液中的溶氧，但罐压太高，一是影响空气流量，二是二氧化碳溶角大幅度上升，对发酵不利。通气搅拌发酵罐的供气是靠空气压缩机完成的，空气在压缩过程中获得了极大的能量。其中极小部分用来克服供气系统中的阻力被消耗掉了。在进入发酵罐时，压缩空气所具有的动能却没有被充分利用，这部分能量的浪费是巨大的；通气搅拌发酵罐底层桨叶的主要作用是将进入发酵液中的空气分割细碎的小气泡，增加气液接触面积，但是，在搅拌桨叶角速度一定的情况下增加溶氧系数是有限的。中国专利91226248.6“一种气升式发酵反应器”采用内循环式结构，通过多段小周期循环，使气液接触时间加长，氧气溶解较充分，但装置复杂，能耗仍很高。

本实用新型的目的在于克服上述的不足，提供一种结构简单，溶氧效率高，能耗低、运行成本低的高溶氧发酵罐。

本实用新型可以这样实现：高溶氧发酵罐，包括壳体、搅拌桨、进气管，其特征在于壳体的底部设有与进气管相通的射流气液混合器，围绕壳体的中心轴均匀设置数个射流气液混合器的排溶管。射流气液混合器与进气管相通，在不改变供气压力的情况下，可以提高流速，达到增加溶氧的目的。发酵液在射流混合器内部受到高速气流的猛烈冲刷，使气液得到充分、密切的接触，使气泡和菌种表面液膜厚度减少，加速溶氧和营养成份进入细胞内部的速率。围绕壳体的中心轴均匀设置的排溶管，将经高速气流充分混合后的发酵液以较高的流速，按同一圆周方向从排溶管管口排出，使该层的发酵液形成涡流，其方向与搅拌桨叶的旋转方向一致，可以替代搅拌桨底层桨叶，这样在不增加搅拌功率的情况下，充分利用空气的动能，发酵液流速更高，湍动更厉害，同时数个排溶管较之单口分布器气液混合接触面更分散、更大，这对发酵生产是更为有利的。排溶管的根数可据罐体的大小及进气压力等因素考虑，一般为3～10根。

为了使溶氧效果更好，每个排溶管都设有射流气液混合器与其相通。这样气液更分散，排溶管管口排出的发酵液形成的湍动程度更厉害，缩短发酵液内部循环周期，消除发酵液溶氧死角，增加小气泡聚合难度，延长空气在发酵液内部停留的时间，从而达到提高空气利用率、减少供气的目的。

排溶管的倾角可以0°～55°，该倾角是指排溶管管口处发酵液排出的方向与水平面的夹角，合理的倾角可以使湍动程度十分显著，较好的一般为10°～35°，太大或太小会使发酵液湍动的范围受到一定限制。

本实用新型中所述的射流气液混合器为环保领域通用的曝气装置，由喷嘴、空气吸入口、吸入室、混合管、排溶管组成，经过喷嘴和吸入室的气、液在混合管中进行激烈的掺杂，使空气被粉碎成极小的气泡，以气水乳浊液的形式进入排溶管。

本实用新型结构简单，溶氧效果显著，能耗低，运行成本低，将对好气性发酵生产起积极的推动作用。

图1为本实用新型结构示意图。

图2为本实用新型俯视图。

图3为本实用新型的射流气液混合器示意图。

下面结合附图进一步说明本实用新型。

实施例1，一种发酵罐，包括壳体(1)、搅拌桨(2)、进气管(3)，在壳体(1)的底部设有射流气液混合器(4)、射流气液混合器(4)与进气管(3)相通，射流气液混合器为普通的射流曝气装置，围绕壳体(1)的中心轴均匀设置数个如3个射流气液混合器的排溶管(5)，排溶管(5)呈水平方向，即其倾角为零，将气与发酵液的混合物排出。

实施例2，一种高溶氧发酵反应罐，包括壳体(1)、搅拌桨(2)、进气管(3)，在壳体(1)的底部设有射流气液混合器(4)与进气管(3)相通，围绕壳体(1)的中心轴均匀设置数个如10个排溶管(5)，每个排溶管(5)的倾角为55°。本发酵罐中的搅拌桨的底层桨叶可以拆除，由射流气流混合器的排溶管引起的湍动替代搅拌桨底层桨叶的作用，根据湍动的程度，倾角可以设置为10°～35°，射流气液混合器(4)的进气口(6)与进气管(3)相通，进液口(7)与发酵液相通，通过射流的作用，进入的气体和发酵液经过喷嘴(8)、吸入室(9)在混合管(10)中进行充分、密切混合后，由射流气液混合器的排溶管(5)管口排出。这样可以增加溶氧效果，同时能耗降低，运行成本得以下降。