專利名稱：臥式多功能微生物反應(yīng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于生物技術(shù)領(lǐng)域的生物加工工程中以微生物為催化劑，進(jìn)行深層液體培養(yǎng)細(xì)胞和有用代謝產(chǎn)物的裝置。其產(chǎn)品有的做為微生物制劑直接使用，有的產(chǎn)品提供給微生物工業(yè)下游工程，進(jìn)行深加工生產(chǎn)。
本實用新型的臥式多功能微生物反應(yīng)器包括臥式箱體、傳質(zhì)驅(qū)動器、高效低阻空氣凈化器、篩式轉(zhuǎn)換器、壓力調(diào)節(jié)器、雙向光源、加熱器及加料口、接種口、出料口、排氣閥門、冷卻水進(jìn)口、冷卻水出口與電力電纜、傳感器信號線、氣路管線的接線端套管口。其特點是，反應(yīng)器的臥式箱體為玻璃等耐腐蝕透明材料制成的臥式長方體，長、高、寬按比例遞減；傳質(zhì)驅(qū)動器為交流電機(jī)與離心旋渦泵組成同軸機(jī)電一體化并帶有雙自吸氣引口的復(fù)合攪拌裝置，直接安置在容器內(nèi)下部的一端；高效低阻空氣凈化器是專為傳質(zhì)驅(qū)動器配套的空氣過濾器，其中的過濾芯件為低阻力、高吸附容量的過濾筒；篩式轉(zhuǎn)換器是由冷卻水管及管間縫孔組成的與容器橫截面形狀相似的長方形篩板，橫向安置在容器中間；壓力調(diào)節(jié)器是由套管及添入其中的活性炭纖維氈墊組成，接于排氣閥門上；雙向光源是由日光燈平行等間距排列所組成的燈排，對應(yīng)布置在容器外側(cè)面。這種反應(yīng)器與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點第一結(jié)構(gòu)優(yōu)化，部件減少，臥式箱體比表面積大，散熱能力強(qiáng)，省去大型夾套或蛇管專用冷卻器；發(fā)酵液在容器內(nèi)橫向循環(huán)，箱壁具有導(dǎo)流作用，省去擋板、直板、提升筒、降液管、循環(huán)管等專設(shè)導(dǎo)流部件；容器內(nèi)液深靜壓力低，適于采用雙自吸氣式供氣，省去空氣壓縮、減濕、冷卻等系統(tǒng)裝置；傳質(zhì)驅(qū)動器置入容器中，實行動量內(nèi)部輸入，省去帶有軸封的變速傳動裝置。第二節(jié)能，省去機(jī)械變速傳動裝置，提高傳動效率3～10％；省去空壓機(jī)等供氣系統(tǒng)，減少輸出功率20～50％；采用高效低阻空氣凈化器供氣，濾阻降低1/2～2/3，傳質(zhì)驅(qū)動器也減少功率輸出50％～60％。第三無污染隱患，攪拌裝置去掉軸封，沒有軸封污染隱患；排氣口設(shè)有壓力調(diào)節(jié)器的過濾吸附墊，防止負(fù)壓波動倒吸氣意外污染；高效低阻空氣凈化器為雙自吸氣供氣，除菌率高，可達(dá)99.99％以上。第四，傳質(zhì)驅(qū)動器可進(jìn)行動態(tài)的機(jī)械攪拌、液流攪拌、氣流攪拌，與篩式轉(zhuǎn)換器配合還進(jìn)行靜態(tài)元件攪拌，同時產(chǎn)生載氧體效應(yīng)，提高傳氧效率；傳質(zhì)驅(qū)動器的轉(zhuǎn)速及葉輪長度可調(diào)，并且其進(jìn)口設(shè)有濾網(wǎng)阻止菌絲團(tuán)進(jìn)入，因而可防止過度操作損傷菌絲。第五，容器內(nèi)液深靜壓力降低，適宜采用低強(qiáng)度的玻璃等透明材料，便于應(yīng)用雙向光源采光，增加了培養(yǎng)光能營養(yǎng)型微生物的功能。本實用新型適用于科研單位新產(chǎn)品開發(fā)；環(huán)保企業(yè)工程菌放大培養(yǎng)；養(yǎng)殖、種植業(yè)的微生物制劑制造；生物企業(yè)高性能產(chǎn)品的大規(guī)模生產(chǎn)。
在以上總體結(jié)構(gòu)中具有特點的器件是，臥式箱體如


圖1、2、3所示，臥式箱體1是由玻璃等耐腐蝕透明材料制成，外形規(guī)格長L、高H、寬W關(guān)系式為L＞H＞W(wǎng)，并且H/L、W/H＝0.3～0.6，容積為2～500立升；傳質(zhì)驅(qū)動器如
圖1、2、4所示，傳質(zhì)驅(qū)動器5是由交流電機(jī)與離心旋渦泵組成同軸26機(jī)電一體化的裝置，電機(jī)的繞組24由絕緣屏蔽套25密封，定子上設(shè)有冷卻、潤滑循環(huán)液的流槽27，泵體設(shè)有進(jìn)口濾網(wǎng)31和出口噴射管17，泵體內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)動葉輪29和縱向旋渦環(huán)形流道28，并在其進(jìn)口處安裝葉輪機(jī)械攪拌自吸氣引管30和在出口處安裝液流噴射自吸氣引管18；篩式轉(zhuǎn)換器如圖2、3所示，篩式轉(zhuǎn)換器19是由耐腐蝕、導(dǎo)熱性能好的金屬或塑料管8與管壁間縫孔9組成的長方形篩板，與冷卻水進(jìn)口7、出口11相連；高效低阻空氣凈化器如
圖1、5所示，高效低阻空氣凈化器6是由已有技術(shù)過濾器的罐體32與高效低阻空氣過濾芯件組成，該芯件由多孔管支撐骨架35、活性炭纖維氈與無紡布復(fù)合卷繞層34和化纖長絲卷繞層33構(gòu)成的中空圓柱體形狀的過濾吸附筒，底部封頭，上部出口與供氣管路相連；壓力調(diào)節(jié)器如圖2、6所示，壓力調(diào)節(jié)器15是由套管37和添入其中的活性炭纖維氈墊36構(gòu)成，氈墊為圓形；雙向光源如
圖1、2所示，雙向光源2其照明燈具為日光型熒光燈排，燈管長度與臥式箱體1外型長度L相近，并安裝在其大側(cè)面旁。
本實用新型的工作過程參見
圖1-6所示，當(dāng)打開排氣閥門14后，將配制合適濃度、溫度、PH的無菌培養(yǎng)液經(jīng)加料口12控制流量加入箱體容器，并在接種口13加入液體菌種。當(dāng)需氧操作時，打開氣路閥門3和氣路閥門4。如需光照，則啟動雙向光源2。然后啟動傳質(zhì)驅(qū)動器5。驅(qū)動器的葉輪29轉(zhuǎn)動，形成負(fù)壓，吸入容器此端底部發(fā)酵液和經(jīng)自吸氣引管30、氣路管線20、高效低阻空氣凈化器6吸入無菌空氣，氣、液體經(jīng)縱向旋渦環(huán)行流道28，壓入泵室出口噴射管17。出口噴射管內(nèi)的氣液流高速流動，又帶動液流噴射自吸氣引管18吸入無菌空氣，進(jìn)一步加大液流內(nèi)含氣量。通過調(diào)整雙自吸氣路上的開關(guān)3與4兩者吸氣比例，泵體即不發(fā)生氣蝕震動，又有足夠的供氣。驅(qū)動器噴射出的氣液流束，使底部兩端的發(fā)酵液發(fā)生轉(zhuǎn)移，降低一端的液面，提高另一端發(fā)酵液的重力位能和彈性力位能，使上部液體折回流動，形成交錯環(huán)流；氣液流束攪動容器底部發(fā)酵液，使可能沉積固相物又懸浮在發(fā)酵液中，并隨循環(huán)擴(kuò)散到整個容器；氣液流束中的氧飽和發(fā)酵液與底部液相主流融合，并隨循環(huán)擴(kuò)散到整個容器。氣液流束中所含的大量氣泡，上升傳氧給上部液相主流。當(dāng)氣泡到達(dá)篩式轉(zhuǎn)換器19下面時，暫時停留在冷卻管8壁上，然后液膜被降溫，并被篩孔9分割成細(xì)小氣泡繼續(xù)上升。被降溫的液膜成載氧體，加大向上部液相主流傳氧能力。未被發(fā)酵液吸收的氣泡到達(dá)發(fā)酵液的液面后，又被環(huán)流液面的沖浪震動而部分破裂，放出廢氣，通過壓力調(diào)節(jié)器15排出。部分泡沫被沖浪推到傳質(zhì)驅(qū)動器5的頂部，重新被吸入，產(chǎn)生消泡作用。在以上的反應(yīng)器運行中，當(dāng)有取樣放料或降溫操作等原因造成容器負(fù)壓倒吸氣時，壓力調(diào)節(jié)器15上的過濾吸附墊發(fā)揮濾菌作用；當(dāng)有溫度波動時，傳感器信號線21給出信號，啟動篩式轉(zhuǎn)換器19，由冷卻水進(jìn)口7和出口11通水降溫；或者啟動加熱器16進(jìn)行升溫，從而起到調(diào)溫或保溫的作用；當(dāng)有PH值波動時，由加料口12加入調(diào)節(jié)液，從而穩(wěn)定酸堿度。進(jìn)行厭氧操作時，關(guān)閉氣路閥門3、閥門4和排氣閥門14。當(dāng)從出料口10抽樣檢查反應(yīng)器中產(chǎn)品合格時，然后產(chǎn)品就從出料口10放出，產(chǎn)品可直接利用或轉(zhuǎn)入下游深加工。
權(quán)利要求1.臥式多功能微生物反應(yīng)器，其特征在于由臥式箱體(1)、傳質(zhì)驅(qū)動器(5)、篩式轉(zhuǎn)換器(19)、高效低阻空氣凈化器(6)、壓力調(diào)節(jié)器(15)、雙向光源(2)及加熱器(16)組成，在臥式箱體(1)的一端側(cè)面的頂部安裝排汽閥門(14)及壓力調(diào)節(jié)器(15)，上部設(shè)有加料口(12)和接種口(13)，中部設(shè)有冷卻水進(jìn)口(7)和出口(11)并與臥式箱體(1)內(nèi)中間橫向安裝的篩式轉(zhuǎn)換器(19)相通，另一端側(cè)面頂部設(shè)有通過動力電纜(22)、傳感器信號線(21)、氣路管線(20)的接線端的套管口(23)，在臥式箱體(1)內(nèi)下部一端安裝傳質(zhì)驅(qū)動器(5)，并通過氣路管線(20)及氣路閥門(3)、閥門(4)和安裝在外部的高效低阻空氣凈化器(6)相連，在臥式箱體(1)的側(cè)面外壁安裝雙向光源(2)，在臥式箱體(1)的底部一端設(shè)有出料口(10)，箱內(nèi)底部中間安裝加熱器(16)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式多功能微生物反應(yīng)器，其特征在于所述的臥式箱體(1)是由玻璃等耐腐蝕透明材料制成，外形規(guī)格長L、高H、寬W關(guān)系式為L＞H＞W(wǎng)，并且H/L、W/H＝0.3～0.6，容積為2～500立升。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述臥式多功能微生物反應(yīng)器，其特征在于所述的傳質(zhì)驅(qū)動器(5)是由交流電機(jī)與離心旋渦泵組成同軸(26)機(jī)電一體化的裝置，電機(jī)的繞組(24)由絕緣屏蔽套(25)密封，定子上設(shè)有冷卻、潤滑循環(huán)液的流槽(27)，泵體設(shè)有進(jìn)口濾網(wǎng)(31)和出口噴射管(17)，泵體內(nèi)設(shè)有轉(zhuǎn)動葉輪(29)和縱向旋渦環(huán)形流道(28)，并在其進(jìn)口處安裝葉輪機(jī)械攪拌自吸氣引管(30)和在出口處安裝液流噴射自吸氣引管(18)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述臥式多功能微生物反應(yīng)器，其特征在于所述的篩式轉(zhuǎn)換器(19)是由耐腐蝕、導(dǎo)熱性能好的金屬或塑料管(8)與管壁間縫孔(9)組成的長方形篩板，與冷卻水進(jìn)口(7)、出口(11)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述臥式多功能微生物反應(yīng)器，其特征在于所述的高效低阻空氣凈化器(6)是由已有技術(shù)過濾器的罐體(32)與高效低阻空氣過濾芯件組成，該芯件由多孔管支撐骨架(35)、活性炭纖維氈與無紡布復(fù)合卷繞層(34)和化纖長絲卷繞層(33)構(gòu)成的中空圓柱體形狀的過濾吸附筒，底部封頭，上部出口與供氣管路相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的臥式多功能微生物反應(yīng)器，其特征在于所述的壓力調(diào)節(jié)器(15)是由套管(37)和添入其中的活性炭纖維氈墊(36)構(gòu)成，氈墊為圓形。
7.根據(jù)權(quán)利要求(1)所述的臥式多功能微生物反應(yīng)器，其特征在于所述的雙向光源(2)，其照明燈具為日光型熒光燈排，燈管長度與臥式箱體(1)外型長度L相近，并安裝在其大側(cè)面旁。
專利摘要本實用新型為一種培養(yǎng)各種微生物純種菌、混合菌及代謝產(chǎn)物的臥式多功能微生物反應(yīng)器，由臥式箱體、傳質(zhì)驅(qū)動器、篩式轉(zhuǎn)換器、高效低阻空氣凈化器、壓力調(diào)節(jié)器、雙向光源及加熱器構(gòu)成，箱體一端側(cè)面頂部安裝排氣閥門與壓力調(diào)節(jié)器，上部設(shè)有加料口、接種口，中部設(shè)有連通篩式轉(zhuǎn)換器的冷卻水進(jìn)出口，底部設(shè)有出料口，另一端側(cè)面頂部設(shè)有接線端套管，外側(cè)面布設(shè)雙向光源，箱內(nèi)底部中間安裝加熱器，下部一端安裝傳質(zhì)驅(qū)動器，并與外部安裝的高效低阻空氣凈化器相連，實行動量內(nèi)部直接輸入、雙自吸式供氣和四種方式混合攪拌，具有結(jié)構(gòu)簡單、能耗低、無污染、效率高的特點，適于科研單位新產(chǎn)品開發(fā)、環(huán)保企業(yè)工程菌培養(yǎng)、養(yǎng)殖種植業(yè)微生物制劑制造和生物企業(yè)多樣性微生物制品的大規(guī)模生產(chǎn)。
文檔編號C12M1/00GK2528777SQ0125079
公開日2003年1月1日 申請日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者張舜, 張宇化, 陳新, 張光大 申請人:張舜