高效節(jié)能型生物發(fā)酵罐及其配套管網(wǎng)系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明涉及生物發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備，特別是高效節(jié)能型生物發(fā)酵罐及其管網(wǎng)系統(tǒng)。
[0002]
【背景技術(shù)】
[0003]現(xiàn)有技術(shù)中的生物發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備的輸送物料、蒸汽和空氣的管網(wǎng)布局設(shè)計(jì)復(fù)雜，管道閥門較多，控制閥分布距離較遠(yuǎn)，操作不便，染菌率較高;再由于現(xiàn)有發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)使發(fā)酵過(guò)程氧氣利用率偏低，生產(chǎn)效率較低。因此現(xiàn)有的生物發(fā)酵生產(chǎn)設(shè)備及其管網(wǎng)系統(tǒng)急待改進(jìn)。
[0004]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供溶氧高，發(fā)酵生產(chǎn)水平高；管道少，管網(wǎng)布局合理，管道閥配件少，減少染菌率的新型生物發(fā)酵罐及其管網(wǎng)系統(tǒng)。
[0006]
本發(fā)明的目的是通過(guò)以下途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
[0007]生物發(fā)酵罐及配套管網(wǎng)系統(tǒng)，包括生物發(fā)酵罐和與罐體連接的空氣管網(wǎng)系統(tǒng)、無(wú)菌物料管網(wǎng)系統(tǒng)以及蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)等組成的工藝管網(wǎng)，蒸汽對(duì)管道和罐體進(jìn)行預(yù)熱消毒，空氣入罐發(fā)酵物料，其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是，罐體上連接工藝管網(wǎng)的管口設(shè)置在罐體一側(cè)，連接相應(yīng)的工藝管道分布于罐體的同一側(cè)，其中蒸汽管網(wǎng)系統(tǒng)上設(shè)置二次蒸汽回收增壓栗，收集二次蒸汽，生物發(fā)酵罐體底部設(shè)置空氣管口，空氣由空氣管口進(jìn)入罐內(nèi)，進(jìn)行生物發(fā)酵，罐體上部設(shè)置壓料空氣管口連接空氣總管，用于壓料提取，位于發(fā)酵罐體頂部的中心排氣管口連接有旋風(fēng)分離收集器，回收分離隨排汽逃溢的逃液進(jìn)罐，二次利用，進(jìn)空氣和出物料共用一個(gè)管道，通過(guò)閥門控制，發(fā)酵罐體內(nèi)設(shè)置導(dǎo)流筒使發(fā)酵液在罐內(nèi)循環(huán)運(yùn)動(dòng)發(fā)酵。
[0008]這樣，工藝管網(wǎng)在罐體的同一側(cè)，最大程度靠近發(fā)酵罐安全距離范圍內(nèi)，工藝管網(wǎng)上的控制閥離罐體較近，操作更便捷。對(duì)于發(fā)酵罐配套的工藝管網(wǎng)消毒蒸汽，經(jīng)空氣管道輸入發(fā)酵罐內(nèi)，預(yù)熱消毒，排出的蒸汽輸入增加栗，收集二次蒸汽參與一次蒸汽共同對(duì)工藝管網(wǎng)加熱消毒，實(shí)現(xiàn)蒸汽自我回收及整體二次蒸汽回收。工藝管網(wǎng)消毒完成后，空氣總管輸入無(wú)菌空氣進(jìn)入發(fā)酵罐進(jìn)行生物發(fā)酵。生產(chǎn)過(guò)程中，有部分汽液隨中心排氣管口排入接連的旋風(fēng)分離收集器，回收分離隨排氣逃溢的發(fā)酵液進(jìn)罐，實(shí)現(xiàn)排出蒸汽和逃溢物料均得到回收重復(fù)利用。長(zhǎng)期利用節(jié)能增效十分可觀。在工藝管網(wǎng)中空氣輸入和物料輸出共用一個(gè)管道，減化管道布置，省工省料安全便捷，有利于無(wú)菌生產(chǎn)控制。
[0009]所述的與管網(wǎng)連接的管口分布為中心排氣管口位于罐頂部中心，壓料空氣管口位于罐體上部一側(cè)，取樣移種補(bǔ)料管口位于壓料空氣管口同側(cè)罐體中部，進(jìn)空氣出物料管口共用位于罐底中心部。
[0010]發(fā)酵罐因工藝操作需要在罐體上開設(shè)相應(yīng)的管接口與管網(wǎng)連接，罐體對(duì)外開口越多染菌機(jī)率越高，因此本發(fā)明管接口的設(shè)置上采取合并共用原則，將取樣、移種、補(bǔ)料管口合并為一，將罐底部進(jìn)空氣管口與物料出管口合并為一，減少管接口數(shù)為五個(gè)，并用培養(yǎng)基伐，減少染菌機(jī)會(huì)，將發(fā)酵罐與外界管道伐門嚴(yán)格封閉并隔離，保證發(fā)酵罐長(zhǎng)期處于無(wú)菌環(huán)境中安全生產(chǎn)。管口的位置設(shè)置使與相應(yīng)管口連接的各工藝管網(wǎng)處于罐體的同一側(cè)，使管網(wǎng)靠近發(fā)酵罐安全距離范圍內(nèi)，對(duì)于各控制閥的操作也更便捷。
[0011 ]關(guān)于罐體的管口設(shè)置可進(jìn)一步優(yōu)化為:
所述的中心排氣管口設(shè)置在發(fā)酵罐頂部封頭中心位置，在傳動(dòng)軸機(jī)械密封器的下方增裝一組三通管件與旋風(fēng)分離收集器連接。
[0012]這樣，軸封下方位置始終處于排氣壓力下，外界空氣不可能倒流入罐內(nèi)，所以不會(huì)因機(jī)械密封問(wèn)題引發(fā)染菌，確保機(jī)械密封器處染菌機(jī)率為零。
[0013]因中心排氣提高排氣管口位置，相應(yīng)提高罐容3%—5%。
[0014]中心排氣選擇排氣管流速與空氣進(jìn)氣管流速基本相等，利用排氣流速提高旋風(fēng)分離收集器效率。收集發(fā)酵逃液并回收到發(fā)酵罐內(nèi)，在無(wú)逃液情況下可以回收罐內(nèi)無(wú)菌空氣量3%左右，罐容越大效益越大。
[0015]所述的罐底部空氣管口處裝置一臺(tái)封頭式多孔網(wǎng)狀空氣分配器。
[0016]這樣，大面積細(xì)孔網(wǎng)，空氣在壓力下貫穿孔網(wǎng)后噴入罐底凹型攪拌器元盤中，汽液再次混合擴(kuò)散。該空氣分布器運(yùn)行中壓降小，不集料，不堵塞，拆裝方便，易清洗，消毒徹底，不會(huì)因空氣分布器問(wèn)題弓I發(fā)染菌事故。
[0017]所述的罐體上的管口與管網(wǎng)連接的閥門均為培養(yǎng)基閥。
[0018]培養(yǎng)基閥具備有截止閥細(xì)調(diào)節(jié)流量的功能，同時(shí)又具備有隔膜閥物料無(wú)菌輸送功能，而且使罐體管接口與罐體外管網(wǎng)實(shí)現(xiàn)無(wú)菌隔離。
[0019]對(duì)于發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)優(yōu)化為:
所述的生物發(fā)酵罐內(nèi)部設(shè)置導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒內(nèi)側(cè)容積與導(dǎo)流筒外側(cè)容積罐相等，導(dǎo)流筒體為圓形盤管盤成，兼作冷卻盤管，導(dǎo)流筒體內(nèi)間隔設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)擋板，導(dǎo)流筒中間設(shè)置有推進(jìn)式攪拌裝置，發(fā)酵罐內(nèi)底部有凹型攪拌器。
[0020]這樣，導(dǎo)流筒內(nèi)推進(jìn)式軸向攪拌器將發(fā)酵液體沿筒內(nèi)自上而下軸向流動(dòng)，再被底部凹型攪拌葉推入導(dǎo)流筒外壁，將發(fā)酵液轉(zhuǎn)為徑向流動(dòng)，發(fā)酵液再沿導(dǎo)流筒外罐壁間自下而上流動(dòng)，在導(dǎo)流筒上端部被上部攪拌葉吸入導(dǎo)流筒內(nèi)壁，發(fā)酵液體再經(jīng)多塊擋板阻擋使軸向運(yùn)動(dòng)的液體又帶有徑向運(yùn)動(dòng)。這樣，發(fā)酵液在發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行自上而下，再自下而上往復(fù)循環(huán)流動(dòng)，延長(zhǎng)了發(fā)酵液體與空氣混合的時(shí)間，在不加大空氣流量下，不加大罐內(nèi)運(yùn)行壓力狀態(tài)下，達(dá)到提尚氧的傳遞能力從而增加發(fā)酵液體內(nèi)的溶氧，提尚菌體生命活力，提尚發(fā)酵生產(chǎn)水平。
[0021]所述的導(dǎo)流筒可依據(jù)發(fā)酵罐的高度分層設(shè)置導(dǎo)流筒，每層導(dǎo)流筒中間設(shè)置有推進(jìn)式攪拌器。
[0022]這樣，在不增加攪拌功率，不提高罐體體積的情況下能對(duì)更大量的生物進(jìn)行發(fā)酵。
[0023]綜上所述，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)合理，實(shí)用，提高生物發(fā)酵罐結(jié)構(gòu)多功能化，提高生物發(fā)酵生產(chǎn)水平;對(duì)工藝管網(wǎng)及配套的管道閥門配件優(yōu)化品質(zhì)，力求管網(wǎng)布局科學(xué)化，人性化。實(shí)現(xiàn)工藝管網(wǎng)運(yùn)行操作更安全，更可