專利名稱：一種針對高粘度發(fā)酵過程的氣液分散型攪拌槳的制作方法
技術領域：
一種針對高粘度發(fā)酵過程的氣液分散型攪拌槳，尤其涉及一種適用于高粘 度體系下氣-液、液-液分散的攪拌槳。本發(fā)明屬化學工程、生物工程和醫(yī)藥工程 領域，
背景技術：
氣-液分散在發(fā)酵工業(yè)微生物好氧培養(yǎng)的操作中是必不可少的，通過強烈的 氣-液分散作用可使空氣中的氧氣溶解在發(fā)酵培養(yǎng)基中以供微生物菌體呼吸和代 謝。用于氣-液分散和液-液分散的攪拌槳通常為圓盤直葉渦輪攪拌槳、圓盤箭葉 渦輪攪拌槳和圓盤彎葉渦輪攪拌槳，屬徑向流攪拌槳。由于圓盤直葉渦輪攪拌 槳在攪拌過程中的徑向排量不高，在葉片背后易形成氣穴，因此其單位體積功
率下的分散效率不是很高。目前國外專門從事工業(yè)攪拌設計的公司如Lightoin、 Chemineer等相繼開發(fā)了圓盤半圓管葉片渦輪攪拌槳和圓盤拋物線型葉片攪拌
槳，這兩種徑向流攪拌槳相比于傳統(tǒng)的徑向流攪拌槳，氣體捕獲能力、液體徑 向排量和氣-液分散能力都有了顯著的提高，由于采用了曲面型葉片，攪拌槳旋
轉過程中葉片背后不易形成氣穴，有效地提高了常規(guī)好氧發(fā)酵過程的氣-液傳質 能力，同時也節(jié)約了能耗。但在真菌培養(yǎng)和微生物多糖等高粘度發(fā)酵過程中， 發(fā)酵液表現(xiàn)出高粘度、假塑性流體的特征，此時氣-液傳質的阻力大大增加，普 通的攪拌槳無法適應高粘度體系下的氣-液傳質需求，細胞無法有效地得到溶解 氧而使微生物的代謝和產物合成受到限制，影響高粘度體系下好氧發(fā)酵過程的 實施。本發(fā)明采用了對稱的鋸齒形葉片，增強了槳葉與液體的接觸與剪切，利 用假塑性流體的剪切稀釋作用，促進氣-液傳質過程，在上、下葉片之間設置一 個夾角以保證氣體的捕獲，而在上、下葉片內緣之間設置一個夾角， 一方面保 證槳葉的剪切作用，另一方面使一部分流體泄漏出葉片區(qū)，避免氣穴形成，降 低了攪拌槳的功率消耗。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提出一種針對高粘度發(fā)酵過程的氣-液分散型攪拌槳，克服 現(xiàn)有技術的不足，針對高粘度發(fā)酵體系中氣-液傳質效率較低的現(xiàn)狀，提供一種 適用于高粘度體系、結構簡單、分散效率高的攪拌槳。
本發(fā)明的技術方案 一種氣液分散型攪拌槳，包括攪拌軸、以及與攪拌軸 連接的攪拌槳，攪拌槳包括圓盤(l)、偶數(shù)個均布在圓盤外緣下側的下斜葉片(2)、
偶數(shù)個均布在圓盤外緣上側的上斜葉片(3)和輪轂(4)、上斜葉片(3)與下斜葉片(2)
3對稱地連接于圓盤(l)的上下兩面，并呈30 65度的夾角，其夾角的方向與攪拌 旋轉方向一致；所述的斜葉片呈L型，斜葉片外緣(5)和內緣(6)上設置有鋸齒， 所述的葉片外緣(5)與相鄰的邊呈直角，葉片外緣(5)與內緣(6)呈5 15度的夾角。 所述的一種氣液分散型攪拌槳，所述的上、下斜葉片數(shù)量相等，且各為4 8 中的偶數(shù)個。
所述的一種氣液分散型攪拌槳，攪拌槳圓盤(l)的設置方式選用分體設置或 連體設置，輪轂(4)內側設置有鍵槽。
對于小尺寸的攪拌槳，圓盤的設置方式可以為連體設置。而對于大尺寸的 攪拌槳，圓盤的設置方式可以為分體設置，這時圓盤由兩個對稱的半圓盤組成， 通過輪轂外側的螺栓相互固定，為了有效固定攪拌槳至攪拌軸上，在輪轂內側 設置有鍵槽。
本發(fā)明的有益效果攪拌槳屬徑流剪切槳，由于圓盤上下的斜葉片之間呈 一定角度的夾角，適合大氣量在液體中的分散，提高了液體的流動性。由于上 下兩葉片的內緣形成一夾縫，并且夾縫的開度隨攪拌槳半徑增加而增加，可供 一部分流體通過，避免了在葉片背面形成氣穴，同時減少了攪拌功率的消耗。 在攪拌槳的斜葉片內緣和外緣設有鋸齒，增加了邊界的接觸面，提高了流體剪 切力，提高了氣-液分散能力和對高粘度假塑性流體的剪切稀釋作用，為高粘度 的好氧發(fā)酵體系提供了有效的氣-液傳質保證，節(jié)省了高粘度流體攪拌過程的功 率消耗，利用攪拌槳吐出場的壓力變化及低動力葉輪的揚力使流體集中，產生 了強大的剪斷破壞作用。本發(fā)明的攪拌槳為高粘度流體體系下的氣-液分散，液-液分散提供了良好的攪拌保證，具有攪拌效果好、效率高、能耗省、結構簡單 的優(yōu)點。本發(fā)明僅對攪拌槳進行改進，對于傳統(tǒng)發(fā)酵設備的改造經濟可行，可 以在不增加功率消耗的條件下增強高粘度好氧發(fā)酵體系的氣-液傳質效率。最后， 可以根據(jù)設備的規(guī)模選擇連體式或分體式，具有拆裝方便的優(yōu)點。
由于在攪拌槳的斜葉片內緣和外緣設置有鋸齒，增加了邊界的接解面，而 斜葉片內緣與外緣之間設置一角度，使上、下葉片之間的間隙隨著半徑增加而 增加， 一方面避免了在斜葉片背后形成氣穴，同時又減少了攪拌槳的功率消耗。


圖l攪拌槳總體結構示意圖。1、圓盤；2.、下葉片；3、上葉片；4、輪轂。 圖2攪拌槳的葉片示意圖。5、外緣鋸齒；6、內緣鋸齒。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發(fā)明做進一步說明。 一種針對高粘度發(fā)酵過程的氣-液分散型攪拌槳，本實施例以連體式的攪拌
槳作說明。如圖l和圖2所示，攪拌槳包括圓盤(l)、輪轂(4)、 6個均布在圓盤 外緣上側的上斜葉片(3)和6個均布在圓盤外緣下側的下斜葉片(2)，所述的上斜葉片(3)和下斜葉片(2)的外緣(5)和內緣(6)上分別設置有10個和7個鋸齒，所述 的葉片(圖2)外緣(5)與相鄰的邊呈直角，葉片內緣(6)與外緣(5)的夾角為10度。 上葉片與下葉片的夾角為45度，其夾角的方向與攪拌旋轉方向一致。攪拌槳圓 盤(l)的設置方式為連體設置，輪轂(4)內側設置有鍵槽。
權利要求
1、一種氣液分散型攪拌槳，包括攪拌軸、以及與攪拌軸連接的攪拌槳，其特征是攪拌槳包括圓盤(1)、偶數(shù)個均布在圓盤外緣下側的下斜葉片(2)、偶數(shù)個均布在圓盤外緣上側的上斜葉片(3)和輪轂(4)、上斜葉片(3)與下斜葉片(2)對稱地連接于圓盤(1)的上下兩面，并呈30～65度的夾角，其夾角的方向與攪拌旋轉方向一致；所述的斜葉片呈L型，斜葉片外緣(5)和內緣(6)上設置有鋸齒，所述的葉片外緣(5)與相鄰的邊呈直角，葉片外緣(5)與內緣(6)呈5～15度的夾角。
2、 根據(jù)權利要求1所述的一種氣液分散型攪拌槳，其特征是所述的上、 下斜葉片數(shù)量相等，且各為4 8中的偶數(shù)個。
3、 根據(jù)權利要求1或2所述的一種氣液分散型攪拌槳，其特征是攪拌槳 圓盤(l)的設置方式選用分體設置或連體設置，輪轂(4)內側設置有鍵槽。
全文摘要
一種針對高粘度發(fā)酵過程的氣液分散型攪拌槳，屬化學工程、生物工程和醫(yī)藥工程領域。本發(fā)明的攪拌槳由圓盤(1)、偶數(shù)個均布在圓盤外緣下側的下斜葉片(2)、偶數(shù)個均布在圓盤外緣上側的上斜葉片(3)和輪轂(4)組成，上斜葉片(3)與下斜葉片(2)對稱地連接于圓盤(1)的上下兩面，并呈一定的夾角，其夾角的方向與攪拌旋轉方向一致；斜葉片呈L型，斜葉片外緣(5)和內緣(6)上設置有鋸齒，葉片外緣與相鄰的邊呈直角，葉片外緣與內緣呈一定的夾角。攪拌槳屬徑流剪切槳，圓盤上、下斜葉片之間呈一定夾角，適合大氣量在液體中的分散，提高了液體的流動性。該攪拌槳為高粘度流體體系下的氣-液分散，液-液分散提供了良好的攪拌保證，具有攪拌效果好、效率高、能耗省、結構簡單的優(yōu)點。
文檔編號B01F7/18GK101480587SQ20081024267
公開日2009年7月15日 申請日期2008年12月31日 優(yōu)先權日2008年12月31日
發(fā)明者吳劍榮, 莉 朱, 詹曉北, 鄭志永 申請人:江南大學