專利名稱：生物發(fā)酵消泡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物工程設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種生物發(fā)酵消泡裝置。
背景技術(shù)：
通氣、攪拌發(fā)酵過程常常伴隨大量泡沫的產(chǎn)生，不僅容易造成發(fā)酵液的“逃液”損失，降低發(fā)酵罐的裝料量，而且增加污染菌的風(fēng)險。過多化學(xué)消泡劑的加入既增加發(fā)酵生產(chǎn)成本，還降低發(fā)酵過程氧的傳遞速率，減少發(fā)酵產(chǎn)率，并有可能影響到產(chǎn)物提取效率和產(chǎn)品質(zhì)量。目前所設(shè)計(jì)的各種機(jī)械消泡裝置，在一定時期和一定程度上可減少化學(xué)消泡劑的用量，但對于發(fā)酵過程中后期的頑固性泡沫，簡單的裝置往往力不從心，而復(fù)雜的裝置容易產(chǎn)生清洗和滅菌死角，導(dǎo)致雜菌的污染。為了克服以上所述機(jī)械消泡與化學(xué)消泡的缺點(diǎn)，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種消泡裝置，并結(jié)合這一裝置的應(yīng)用，對化學(xué)消泡劑的加入方式進(jìn)行了改進(jìn)，具體如下。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種生物發(fā)酵消泡裝置，可對在醫(yī)藥、食品和化工產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的通氣、攪拌發(fā)酵過程進(jìn)行消泡，以減少酵液的逃液損失，節(jié)省消泡劑。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案如下生物發(fā)酵消泡裝置，包括發(fā)酵罐以及攪拌軸，所述發(fā)酵罐的內(nèi)頂壁面上固定一個具有靜止腔的靜止筒體，靜止筒體的側(cè)壁面上設(shè)有與該靜止筒體的靜止腔連通的排氣管， 攪拌軸的下端從靜止筒體的靜止腔穿出，一個具有旋轉(zhuǎn)腔的旋轉(zhuǎn)裝置周向固定于攪拌軸上，該旋轉(zhuǎn)裝置的上部位于靜止筒體的靜止腔中，旋轉(zhuǎn)裝置上部的側(cè)壁面上至少設(shè)有2個通孔，旋轉(zhuǎn)裝置下部伸出到靜止腔外，旋轉(zhuǎn)裝置下部的側(cè)壁面上設(shè)有氣液分離裝置。采用了上述方案，本發(fā)明在工作時，首先通過耙齒對發(fā)酵罐內(nèi)上升的泡沫進(jìn)行初步破泡，未能消除的泡沫從氣液分離器的入口進(jìn)入到氣液分離器中進(jìn)行第一次氣/水分離，殘留的泡沫隨氣流進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)腔中，隨旋轉(zhuǎn)裝置和攪拌軸的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行第二次氣/水分離，剩余的少量泡沫隨氣流進(jìn)入到靜止腔中，在旋轉(zhuǎn)裝置和靜止筒體之間進(jìn)行第三次氣/水分離，最后不含泡沫的廢氣流經(jīng)排氣管排出到發(fā)酵罐外。如果經(jīng)過一次機(jī)械破泡和三次氣/水分離，發(fā)酵罐內(nèi)仍有大量泡沫滯留于靜止腔內(nèi)，則經(jīng)泡沫探頭探知后啟動化學(xué)消泡劑加入。由于相對于發(fā)酵罐的液面面積來說靜止腔與旋轉(zhuǎn)腔之間的環(huán)形液面面積很小，因而只需要加入極少量的消泡劑就能達(dá)到消泡作用。綜上所述，本發(fā)明對泡沫經(jīng)過一次機(jī)械破泡和三次氣/水分離，在正常情況下可以不再采用化學(xué)消泡劑，特殊情況時可以減少化學(xué)消泡劑的用量，并且，裝置的結(jié)構(gòu)簡單， 所占用發(fā)酵罐內(nèi)的空間小，容易進(jìn)行清洗，即不會產(chǎn)生清洗和滅菌死角。下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。


圖1為本發(fā)明消泡裝置的裝配結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為沿圖1中A-A線的剖面結(jié)構(gòu)圖；圖3為沿圖1中B-B線的剖面結(jié)構(gòu)圖；附圖中，1為發(fā)酵罐，2為靜止筒體，2a為靜止腔，3為旋轉(zhuǎn)裝置，3a為旋轉(zhuǎn)腔，3b為扇形體，3c為通孔，4為輸氣管，5為破泡裝置，5a為短旋臂，恥為長旋臂，5c為耙齒，5d為扇形體，6為氣液分離器，6a為入口，7為消泡劑加入管，8為攪拌軸，泡沫探頭9，10為夾板，11 為排氣管。
具體實(shí)施例方式參照圖1至圖3，本發(fā)明的生物發(fā)酵消泡裝置，其主要由發(fā)酵罐1、攪拌軸8、靜止筒體2、旋轉(zhuǎn)裝置3、氣液分離裝置、破泡裝置組成，下面對每部分及各部分之間的結(jié)構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)地說明(發(fā)酵罐和攪拌軸為現(xiàn)有部件，因此不再詳述)具有靜止腔加的靜止筒體2通過焊接方式固定在發(fā)酵罐1的內(nèi)頂壁面上，攪拌軸 8的下端從靜止筒體2的靜止腔加穿出。靜止筒體2的側(cè)壁面上設(shè)置一個孔，排氣管11的一端插入到孔中與靜止筒體的靜止腔加連通，排氣管11的另一端從發(fā)酵罐的側(cè)壁穿出。靜止筒體在消泡的過程中是靜止不動的，而設(shè)置其最主要的目的是能夠使泡沫進(jìn)行第三次氣 /水分離，具體的工程過程會在下面提到。具有旋轉(zhuǎn)腔3a的旋轉(zhuǎn)裝置3周向固定于攪拌軸8上。旋轉(zhuǎn)裝置3為一個上端封閉的圓筒，為了讓攪拌軸8穿過，在該圓筒的上表面留出一個供攪拌軸穿過的軸孔，圓筒的下表面設(shè)有讓位孔，讓位孔與攪拌軸之間具有間隙。在本實(shí)施例中，為了在清洗發(fā)酵罐及消泡裝置時能方便快速地拆卸圓筒，該圓筒的具體結(jié)構(gòu)是這樣的圓筒由4個扇形體北組成， 每個扇形體的弧度為90度，各個呈扇形體北的上端面均設(shè)有夾板10，這些扇形體拼合后通過螺栓連接夾板將扇形體抱緊在攪拌軸上。這種結(jié)構(gòu)的圓筒除了具有快速的可拆卸性，在沿著攪拌軸的軸向重新周向定位時也具有很大的方便性。旋轉(zhuǎn)裝置3的上部位于靜止筒體的靜止腔中，在這樣的位置關(guān)系下，靜止筒體2與旋轉(zhuǎn)裝置3之間成型出了一個環(huán)形空間， 但為了能使氣體排放順暢以及使發(fā)酵罐內(nèi)的氣壓得以保持在正壓狀態(tài)下，靜止筒體與旋轉(zhuǎn)裝置之間的環(huán)形截面積小于或等于圓筒內(nèi)壁與攪拌軸之間的環(huán)形截面積。旋轉(zhuǎn)裝置上部的側(cè)壁面上至少設(shè)有2個通孔3c，該通孔可以是圓孔，也可以是矩形孔。當(dāng)通孔3c為兩個時， 是布置在兩個相對的扇形體北上，即呈對稱布置的狀態(tài)，而另外兩個相對的扇形體北上不設(shè)置通孔，各通孔的面積為排氣管截面積的52%-60%；當(dāng)通孔3c為4個時，每個扇形體北上均設(shè)置一個，各通孔的面積為排氣管截面積的_30%。旋轉(zhuǎn)裝置3下部伸出到靜止腔外，在這樣的位置關(guān)系下，旋轉(zhuǎn)裝置下部的側(cè)壁面上設(shè)置了氣液分離裝置。氣液分離裝置包括氣液分離器6以及與輸氣管4，輸氣管4的一端與旋轉(zhuǎn)裝置連接，輸氣管的另一端經(jīng)轉(zhuǎn)折后豎直向下延伸并與氣液分離器連接。圓筒內(nèi)壁與攪拌軸之間的環(huán)形截面積大于排氣管的截面積。為方便夾帶發(fā)酵液的泡沫通過，各個氣液分離器6的矩形入口 6a總截面和出口的總截面積均應(yīng)大于排氣管11的截面積，優(yōu)選地，氣液分離器6 的入口 6a的總截面積為排氣管截面積的1. 2-2. 0倍，而出口的總截面積為排氣管截面積的1. 1-1. 5 倍。發(fā)酵罐1上設(shè)有一個泡沫探頭9，以以一個消泡劑加入管7，泡沫探頭的一端與消泡劑自動加入機(jī)構(gòu)連接(圖中未示出)，而消泡劑加入管7的一端則和無菌消泡劑儲罐連接，泡沫探頭9和消泡劑加入管7的另一端均伸入到靜止腔加中，泡沫探頭9在靜止腔內(nèi)的高低位置可以根據(jù)發(fā)酵過程泡沫的多少進(jìn)行調(diào)節(jié)。破泡裝置5周向緊固在攪拌軸8上，破泡裝置5位于旋轉(zhuǎn)裝置下方的，破泡裝置5 用于泡沫的初步破泡，可以提高消泡的效果。破泡裝置包括一對對稱設(shè)置和長旋臂5b，以及一對對稱設(shè)置的短旋臂5a，長旋臂和短旋臂的下表面上均設(shè)有耙齒5c，耙齒5c作為消泡漿。長旋臂恥和短旋臂fe的一端與氣液分離器6固定連接，另一端則設(shè)置有扇形體5d，同樣地，在各個扇形體5d的周面上設(shè)置有夾板，這些扇形體拼合后通過螺栓連接夾板將扇形體抱緊在攪拌軸上。由于消泡的重點(diǎn)是在發(fā)酵液的中心部分，以防泡沫進(jìn)入靜止腔中，故旋臂不宜太長，優(yōu)選地，連接在兩個長旋臂恥上的兩個氣液分離器6的中心距為發(fā)酵罐內(nèi)徑的十分之四至十分之五，連接在兩個短旋臂如上的兩個氣液分離器6的中心距為發(fā)酵罐內(nèi)徑的十分之三至十分之四。本發(fā)明的消泡工作過程如下攪拌軸在轉(zhuǎn)動的過程中，帶動破泡裝置5、氣液分離裝置以及旋轉(zhuǎn)裝置3同步旋轉(zhuǎn)，首先通過耙齒5c對發(fā)酵罐內(nèi)上升的泡沫進(jìn)行初步破泡，未能消除的泡沫從氣液分離器 6的入口 6a進(jìn)入到氣液分離器6中進(jìn)行第一次氣/水分離，殘留的泡沫隨氣流進(jìn)入到旋轉(zhuǎn)裝置3的旋轉(zhuǎn)腔中，隨旋轉(zhuǎn)裝置3和攪拌軸8的旋轉(zhuǎn)進(jìn)行第二次氣/水分離，剩余的少量泡沫隨氣流進(jìn)入到靜止腔中，在旋轉(zhuǎn)裝置3和靜止筒體2之間進(jìn)行第三次氣/水分離，最后不含泡沫的廢氣流經(jīng)排氣管排出到發(fā)酵罐外。如果經(jīng)過一次機(jī)械破泡和三次氣/水分離，發(fā)酵罐內(nèi)仍有大量泡沫滯留于靜止腔加內(nèi)，則經(jīng)泡沫探頭探知后啟動化學(xué)消泡劑加入。由于相對于發(fā)酵罐的液面面積來說靜止腔與旋轉(zhuǎn)腔之間的環(huán)形液面面積很小，因而只需要加入極少量的消泡劑就能達(dá)到消泡作用。
權(quán)利要求
1.生物發(fā)酵消泡裝置，包括發(fā)酵罐以及攪拌軸，其特征在于所述發(fā)酵罐的內(nèi)頂壁面上固定一個具有靜止腔的靜止筒體，靜止筒體的側(cè)壁面上設(shè)有與該靜止筒體的靜止腔連通的排氣管，攪拌軸的下端從靜止筒體的靜止腔穿出，一個具有旋轉(zhuǎn)腔的旋轉(zhuǎn)裝置周向固定于攪拌軸上，該旋轉(zhuǎn)裝置的上部位于靜止筒體的靜止腔中，旋轉(zhuǎn)裝置上部的側(cè)壁面上至少設(shè)有2個通孔，旋轉(zhuǎn)裝置下部伸出到靜止腔外，旋轉(zhuǎn)裝置下部的側(cè)壁面上設(shè)有氣液分離裝置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于靜止筒體與旋轉(zhuǎn)裝置之間的環(huán)形截面積小于或等于圓筒內(nèi)壁與攪拌軸之間的環(huán)形截面積。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于所述旋轉(zhuǎn)裝置包括一個圓筒，該圓筒的上表面留有一個供攪拌軸穿過的軸孔，圓筒的下表面設(shè)有讓位孔，讓位孔與攪拌軸之間具有間隙。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于所述圓筒至少由2個扇形體組成，各個呈扇形體的上端面均設(shè)有夾板，這些扇形體拼合后通過螺栓連接夾板將呈扇形體抱緊在攪拌軸上。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于所述圓筒內(nèi)壁與攪拌軸之間的環(huán)形截面積大于排氣管的截面積。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于所述通孔為2個，各通孔的面積大于二分之一排氣管截面積；或者通孔為4個，各通孔的面積大于四分之一排氣管截面積。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于所述氣液分離裝置包括氣液分離器以及與輸氣管，輸氣管的一端與旋轉(zhuǎn)裝置連接，輸氣管的另一端經(jīng)轉(zhuǎn)折后豎直向下延伸并與氣液分離器連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于所述發(fā)酵罐上設(shè)有一個泡沫探頭，以一個消泡劑加入管。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任意一項(xiàng)所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于所述攪拌軸上還周向緊固一個位于旋轉(zhuǎn)裝置下方的破泡裝置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的生物發(fā)酵消泡裝置，其特征在于所述破泡裝置包括一對對稱設(shè)置和長旋臂，以及一對對稱設(shè)置的短旋臂，長旋臂和短旋臂的下表面上均設(shè)有耙齒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種生物發(fā)酵消泡裝置，包括發(fā)酵罐以及攪拌軸，所述發(fā)酵罐的內(nèi)頂壁面上固定一個具有靜止腔的靜止筒體，靜止筒體的側(cè)壁面上設(shè)有與該靜止筒體的靜止腔連通的排氣管，攪拌軸的下端從靜止筒體的靜止腔穿出，一個具有旋轉(zhuǎn)腔的旋轉(zhuǎn)裝置周向固定于攪拌軸上，該旋轉(zhuǎn)裝置的上部位于靜止筒體的靜止腔中，旋轉(zhuǎn)裝置上部的側(cè)壁面上至少設(shè)有2個通孔，旋轉(zhuǎn)裝置下部伸出到靜止腔外，旋轉(zhuǎn)裝置下部的側(cè)壁面上設(shè)有氣液分離裝置。本發(fā)明可對在醫(yī)藥、食品和化工產(chǎn)品發(fā)酵生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的通氣、攪拌發(fā)酵過程進(jìn)行消泡，以減少酵液的逃液損失，節(jié)省消泡劑。
文檔編號C12M1/02GK102206578SQ20111007750
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月30日
發(fā)明者徐親民, 李德高 申請人:常州三高生物技術(shù)工程設(shè)備有限公司