專利名稱：節(jié)能降耗型谷氨酸發(fā)酵罐的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域。具體地說是發(fā)酵罐進(jìn)料管口安裝在發(fā)酵罐的底部的谷氨酸發(fā)酵罐。
背景技術(shù)：
發(fā)酵罐是多學(xué)科交叉的生物技術(shù)領(lǐng)域，是21世紀(jì)生物工程發(fā)展的重要前沿之一。發(fā)酵罐是進(jìn)行生化反應(yīng)的核心設(shè)備，它的結(jié)構(gòu)、操作方式和操作條件對反應(yīng)原料的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)品的質(zhì)量有著密切的關(guān)系。發(fā)展至今，發(fā)酵罐已經(jīng)形成了多種類型:僅在反應(yīng)器結(jié)構(gòu)特征上，目前已發(fā)展了釜式、罐式、管式、塔式、模式等類型。隨著社會的進(jìn)步、發(fā)酵工業(yè)的發(fā)展，節(jié)能減排已成為當(dāng)今社會研究的熱點(diǎn)之一。谷氨酸發(fā)酵企業(yè)中，發(fā)酵罐進(jìn)料管口均安裝在頂部，進(jìn)料時(shí)，需要將料液用泵先打到發(fā)酵罐的頂部才能進(jìn)入到反應(yīng)器中，此過程需要額外克服料液從底部到頂部的重力勢能，造成能量浪費(fèi)。同時(shí)也增加了管道投資成本。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的技術(shù)任務(wù)是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能有效節(jié)約能源，降低設(shè)備投資成本的改進(jìn)的谷氨酸發(fā)酵罐。一種改進(jìn)的谷氨酸發(fā)酵罐，包括與攪拌槳相連的電機(jī)、設(shè)在發(fā)酵罐底部的出料管、連接有進(jìn)料泵的進(jìn)料管，其特征是，所述進(jìn)料管口設(shè)在發(fā)酵罐的底部。前面所述的谷氨酸發(fā)酵罐，優(yōu)選的方案是，發(fā)酵罐的體積為300_600m3 (優(yōu)選500m3)。前面所述的谷氨酸發(fā)酵罐，優(yōu)選的方案是，進(jìn)料管為不帶保溫層的無縫鋼管。前面所述的谷氨酸發(fā)酵罐，優(yōu)選的方案是，料液的流速控制為V=lm/s，截面積A=0.056 m2，直徑 d=0.267m。現(xiàn)有的發(fā)酵罐進(jìn)料管口安裝在頂部，與底部進(jìn)料相比，進(jìn)料時(shí)額外需要的理論能量是料液的重力勢能，(假設(shè)反應(yīng)器是圓柱體，不考慮其橢圓形底部和橢圓形頂部)。所克服的料液重力勢能計(jì)算公式為=EP1=Iiigh=P Vgh1 ( P指料液密度、v指料液體積、g指重力加速度、Ii1指從發(fā)酵罐底部到頂部的高度)。本實(shí)用新型的目的是為節(jié)約能源和減少設(shè)備投資。為克服上述設(shè)備缺陷，通過革新，將進(jìn)料管口安裝在發(fā)酵罐的底部，所需要克服料液的重力勢能大大降低(假設(shè)反應(yīng)器是圓柱體，不考慮其橢圓形底部)。所克服的料液重力勢能計(jì)算公式為:Ep2=l/2mgh2=l/2p Vgh2 (h2指從發(fā)酵罐底部到發(fā)酵罐中料液上表面高度)。發(fā)酵罐的裝料系數(shù)通常是0.6 0.7，故112=0.6 0.7 Ii1，進(jìn)而Ερ2=0.3 0.35 Epl。本實(shí)用新型的發(fā)酵罐進(jìn)料管口位置與現(xiàn)有進(jìn)料管口位置相比，所產(chǎn)生的有益效果是:本實(shí)用新型不改變生產(chǎn)工藝，只改變進(jìn)料管口的位置，在生產(chǎn)中實(shí)施后，同樣可保證發(fā)酵正常遠(yuǎn)轉(zhuǎn)。該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是降低了進(jìn)料過程中的所克服的重力勢能，進(jìn)而降低了進(jìn)料泵所需電能；同時(shí)也縮短了進(jìn)料管道，降低了設(shè)備投資成本。
圖1是本實(shí)用新型的一種谷氨酸發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)示意圖。其中，1為進(jìn)料管；2為進(jìn)料泵；3為出料管；4為電機(jī)。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例和附圖詳細(xì)說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，但保護(hù)范圍不被此限制。實(shí)施例一種改進(jìn)的谷氨酸發(fā)酵罐，結(jié)構(gòu)可以參照附圖1，包括與攪拌槳相連的電機(jī)、設(shè)在發(fā)酵罐底部的出料管、連接有進(jìn)料泵的進(jìn)料管，所述進(jìn)料管口設(shè)在發(fā)酵罐的底部。以500m3谷氨酸發(fā)酵罐為例，根據(jù)《壓力容器安全技術(shù)監(jiān)察規(guī)程》規(guī)定，發(fā)酵罐屬于一級壓力容器，設(shè)計(jì)計(jì)算按GB 150-2011《鋼制壓力容器》進(jìn)行。進(jìn)料管選擇不帶保溫層的鋼管，其直徑的確定主要根據(jù)流體力學(xué)方程式計(jì)算:本發(fā)酵罐實(shí)裝400m3，設(shè)計(jì)2h之內(nèi)進(jìn)料完畢，則進(jìn)料體積流量q=400+ (3600 X 2 )=0.056 (m3/s)，取料液的流速V=lm/s，則進(jìn)料管截面積A=0.056 m2，則其直徑d=0.267m。選擇Φ 273 X 6無縫鋼管。假設(shè)反應(yīng)器是圓柱體,不考慮其橢圓形底部和橢圓形頂部，圓筒直徑D=5.6m，圓筒高度H=18m，裝料系數(shù)為0.65，料液密度P =1080kg/ m3。EP1=P Vgh1=IOSOX ( π 2.82 X 18 X 0.65) X 9.8 X 18=54872KJ=15.24kw/hEp2=0.65/2 Ep1=0.325X 15.24 kw/h=4.95kw/h。試驗(yàn)例:連續(xù)進(jìn)行了 10次試驗(yàn)，其結(jié)果如下 —I批次I理論耗電量差平均值kw/h I實(shí)際耗電量差平均值/kw/h
對照-試驗(yàn) IlO Il0.29\9.55注:對照指頂部進(jìn)料，試驗(yàn)為底部進(jìn)料。由生產(chǎn)耗電量結(jié)果可以看出，谷氨酸發(fā)酵罐進(jìn)料管口安裝在底部成本有所降低，每lkw/h耗電量以0.5元計(jì)算，每進(jìn)一批料可節(jié)省成本4.775元。同時(shí)還可以減少管道投資成本。本實(shí)用新型的一種改進(jìn)的谷氨酸發(fā)酵罐，應(yīng)用于生物化工產(chǎn)品生產(chǎn)中是可行的。
權(quán)利要求1.一種改進(jìn)的谷氨酸發(fā)酵罐，包括與攪拌槳相連的電機(jī)、設(shè)在發(fā)酵罐底部的出料管、連接有進(jìn)料泵的進(jìn)料管，其特征是，所述進(jìn)料管口設(shè)在發(fā)酵罐的底部。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷氨酸發(fā)酵罐，其特征是，發(fā)酵罐的體積為300-600m3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的谷氨酸發(fā)酵罐，其特征是，進(jìn)料管截面積A=0.056 m2，直徑d=0.267m。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種節(jié)能降耗型谷氨酸發(fā)酵罐，屬于生物工程技術(shù)領(lǐng)域，其特征是發(fā)酵罐進(jìn)料管口安裝在發(fā)酵罐的底部。與過去安裝在發(fā)酵罐頂部相比，具有節(jié)約能源、縮短進(jìn)料時(shí)間、降低成本等優(yōu)點(diǎn)。在發(fā)酵、化工等行業(yè)具有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號C12M1/00GK202989119SQ2012207102
公開日2013年6月12日 申請日期2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月21日
發(fā)明者楊玉嶺, 滿德恩, 張恒志, 程美科, 郭脈海, 李國良, 殷慧 申請人:菱花集團(tuán)有限公司