[发明专利]一种搓泡式气体分布发酵罐

说明书

本发明涉及一种搓泡式气体分布发酵罐，包括罐体和搅拌器，搅拌器从顶部插入罐体内，搅拌器的搅拌轴上装有1～5层搅拌桨。罐体的底部安装有简易点式空气分布管或篦形空气分布管，供风设备通过进气口连接到简易点式空气分布管或篦形空气分布管，简易点式空气分布管或篦形空气分布管下部设有点式分布出气孔。每层搅拌桨的叶片为两片，一片为长叶片螺旋推进式桨叶，一片为短叶片螺旋推进式桨叶，长叶片是短叶片长度的1.5～2倍。本发明通过改变搅拌形式与在发酵罐底部加装空气分布器相结合，在发酵罐内形成搓泡式气体分散，改善了气液混合效果，在搅拌强度非常低的情况下提高了发酵过程液体溶氧的系数，有利于加快发酵反应速度。

技术领域

本发明属于化工生产设备技术领域，涉及一种发酵罐，具体涉及一种搓泡式气体分布发酵罐。

背景技术

发酵罐是一种生物反应器，生物反应器是指为微生物菌体或酶提供适宜的反应环境，进行细胞增殖或生产的装置。生物反应器为微生物菌体的生长和繁殖提供适宜的生长环境，促进菌体生产人们需要的产物。

现有的高通量输氧的好氧发酵罐一般通过两种方式输入氧气，一是标准自旋流通气式发酵罐，通过底部的气体分散器，将空气散发出来，然后使用搅拌桨将气泡打碎并搅拌均匀，搅拌过程中也会使气泡螺旋上升，增加了氧气利用率，该设计气泡仍较大，氧的利用率低，结构复杂、耗能较高、设备成本高；另一种设计是自吸式发酵罐，底部有电机和自吸盘，自吸盘连接有空气入口，电机带动自吸盘高速转动，形成局部真空，将空气吸入料液，空气在自吸盘的转动下被分散成微小气泡，料液随自吸盘的转动也发生旋转，小气泡形成螺旋上升至顶部，这种设计氧气利用率高，但该设计要在料液底部形成真空，能耗极高，通常适宜耗氧量很高的发酵。

目前国内大多采用机械搅拌通风发酵罐，为了提高液体溶氧系数，加快反应速度，通常通过加大通风量及加大搅拌功率来实现。但是加大通风量的效果并不理想，产生的氧的利用率低，并且能耗大。从生产中能耗的数据来看搅拌的能耗占到发酵的一半，随着社会发展，节能降耗是大势所趋，机械搅拌通风发酵罐的改革势在必行。

发明内容

本发明的目的是提供一种搓泡式气体分布发酵罐，通过改进搅拌方式和简化空气进入液体的方式改善气液混合效果，以提高发酵过程液体溶氧的系数，加快发酵反应速度。

本发明的技术方案是：搓泡式气体分布发酵罐，包括罐体和搅拌器，搅拌器从顶部插入罐体内，搅拌器的上部装有搅拌电机，搅拌器的搅拌轴上装有1～5层搅拌桨。罐体的上部设有进料口和尾气出口，底部设有出料口。罐体的底部安装有简易点式空气分布管或篦形空气分布管，供风设备通过进气口连接到简易点式空气分布管或篦形空气分布管，简易点式空气分布管或篦形空气分布管的下部分别设有点式分布出气孔。每层搅拌桨的叶片为两片，一片为长叶片螺旋推进式桨叶，一片为短叶片螺旋推进式桨叶，长叶片是短叶片长度的1.5～2倍。

简易点式空气分布管的下部均匀设有出气孔，每个出气孔出气辐射直径300～500mm发酵罐截面区域，出气孔的数量和孔径根据工艺要求和发酵罐直径设定。简易点式空气分布管适应于直径小于或等于2m的搓泡式发酵罐。篦形空气分布管由中间分配管和焊接在两侧的分布支管构成，分布支管的下部设有均匀分布的出气孔，每个出气孔出气辐射直径300～500mm发酵罐截面区域，出气孔的数量和孔径根据工艺要求和发酵罐直径确定。篦形空气分布管适应于直径大于2m的搓泡式发酵罐。

发酵罐的罐体内设有冷却盘管，冷却盘管为蛇管型结构，通过支撑件安装在罐体内壁的下部。冷却盘管上部设有冷却水出口，下部设有冷却水进口。搅拌桨的叶片的朝向为旋转时朝下推进物料。