[实用新型]一种生物发酵设备

说明书

技术领域

本实用新型属于生物发酵技术领域，涉及一种生物发酵设备。

背景技术

发酵是人类较早接触的一种生物化学反应，如今在食品工业、生物和化学工业中均有广泛应用。大多数的生化反应都是需氧的，故通气发酵设备是需氧生化反应设备的核心和基础。无论是使用微生物、媒或动植物细胞（或组织）作为生物催化剂，也不管其目的的产物是抗生素、酵母、氨基酸、有机酸或是酶，所需的生物发酵设备均应具有结构严密、防杂菌污染、培养流动与混合良好、结构简单、方便维护检修以及能耗低等特点，更为重要的，生物发酵设备还应具有良好的传质和传热性能。

发酵罐是生物发酵设备的核心，目前，常用的发酵罐有机械搅拌式、气升环流式、鼓泡式和自吸式等，其中机械搅拌式发酵罐一直占据着主导地位。如中国专利文献公开了一种机械搅拌式循环复合发酵反应器【申请号：200920078689.4】，包括反应罐和换热器，所述换热器设置在反应罐内，反应罐底部设置有产品出口,反应罐底部为进料端,反应罐与换热器之间的间隙为进料反应通道,换热器顶部开口与环状空间连通,换热器底部开口与产品出口对应,换热器内腔中设置有推进式搅拌器,进料反应通道与换热器内腔形成物料内循环通道，所述换热器由换热元件组成，换热元件包括两个换热板，两个换热板四周封闭，两个换热板之间经多个焊点焊接连接，相邻两焊点之间的空隙形成一个通道，多个通道配合形成冷却通道，换热元件上设置有与冷却通道连通的冷却液入口和冷却液出口。该发酵罐内液体的流动完全依靠搅拌器的搅动来实现，使得该发酵罐的搅拌器负荷较大，在一定程度上降低了搅拌器的使用寿命；更为重要的，仅通过搅拌器的搅动实现罐内液体的流动，其液体流动雷诺系数不高，导致罐内液体与罐内换热盘管的传热系数不高，不利于罐内换热盘管的传热效果，使得该发酵罐对于高发热量的生物菌种，比如发热量达30瓦/升以上，就无法有效的完成热量传递，或者是需要很大的换热面积而设置很多的换热盘管，换热盘管的增多造成搅拌空间减少，其结果必然导致发酵罐无法完成良好的搅拌混合效果，传质性能降低，并降低了溶氧传质。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种生物发酵设备，本实用新型所要解决的技术问题是如何使发酵罐具有较好的传质性能。

本实用新型的目的可通过下列技术方案来实现：一种生物发酵设备，本生物发酵设备包括发酵罐和外循环冷却管路，所述发酵罐包括圆筒状的壳体，所述壳体内设置有搅拌轴，在壳体上设置有用于带动搅拌轴旋转的电机，其特征在于，所述壳体的侧壁上固连有若干抽液管，所述壳体的下端侧壁上固连有若干根回流管，所述抽液管的一端和回流管的一端均伸入所述壳体内，若干根回流管沿壳体的周向间隔设置，所述回流管喷入的物料能在壳体内形成旋流且旋流方向与搅拌轴的旋转方向相同，所述抽液管的另一端和回流管的另一端之间通过外循环冷却管路相连通。

本发酵罐为机械搅拌式通风发酵罐，发酵罐的壳体内设置有起传热作用的换热盘管，电机设置在发酵罐壳体的顶部，搅拌轴竖直设置在壳体内，在搅拌轴上沿其轴线方向间隔设置有若干搅拌桨。电机带动搅拌轴旋转时，能带动壳体内的物料产生轴向和径向的流动，从而对发酵罐内的物料进行混合。由于壳体下端的侧壁上沿壳体周向设置有多根回流管，回流管喷入的物料能在壳体内形成旋流，且旋流方向与搅拌轴的旋转方向相同，这样的设计一方面能使物料混合更加良好，使液体中的固态物质保持悬浮状态，有利于固体和营养物质充分接触，便于营养吸收。同时还可以打碎气泡，增加气液接触面积，提高气液间的传质速率，使发酵罐传质性能提升；另一方面，旋流的形成还能增加壳体内物料流动的雷诺系数，物料流动的雷诺系数增加，使物料与换热盘管的传热系数增高，提升发酵罐内换热盘管的传热效果，使得该发酵罐对于高发热量的生物菌种也能很好地完成传热，在传热效果相当的条件下能减少换热盘管的数量，从而留出较多的搅拌空间，使发酵罐能够实现良好的搅拌混合效果，进一步提高传质性能。

在上述的生物发酵设备中，所述壳体下端侧壁上开设有若干安装孔，所述安装孔位于同一高度，若干安装孔沿壳体的周向均匀间隔设置，所述回流管固定插设在所述安装孔内。每个安装孔内固定插设有一个回流管。由于安装孔位于同一高度，因此使回流管也位于同一高度，各回流管从同一高度不同方向喷入物料，能更加容易形成旋流，增加物料混合效果。