專利名稱：一種高粘物料發(fā)酵攪拌器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高粘物料發(fā)酵攪拌裝置，屬于生物發(fā)酵領(lǐng)域與生物反應(yīng)器相關(guān)的攪拌器制造技術(shù)，特別涉及一種高粘度微生物多糖發(fā)酵攪拌器。
背景技術(shù)：
高粘度物料發(fā)酵液通常呈現(xiàn)為糊狀，粘稠度高，造成攪拌盲區(qū)多，不同區(qū)域氣液界面氧交換效果差別較大，發(fā)酵液軸向運動與徑向運動在攪拌區(qū)域內(nèi)外有所不同。目前高粘物料發(fā)酵通用工藝流程為培養(yǎng)基配方中各成分稱量，按要求投入發(fā)酵罐，加水定容后實消滅菌，冷卻后接入發(fā)酵菌種，再通入無菌空氣，整個發(fā)酵過程都要進行攪拌。無菌空氣通常是從發(fā)酵罐底端第一擋攪拌葉輪下方通入，剛出口的大氣泡由直徑不大的第一擋攪拌葉輪進行初步粉碎，上升速度較快，待進入第二擋攪拌區(qū)再次被直徑較大直臂式U型攪拌器二次粉碎，依此類推。發(fā)酵初期，發(fā)酵液粘度較低，對傳質(zhì)傳氧影響不大，因為罐內(nèi)整個液體在攪拌的帶動下徑向運動和受罐壁擋板阻力作用產(chǎn)生軸向運動能充分相互交匯疊加，有利于氣液交換，溶氧效果好，數(shù)小時后微生物生長便達(dá)到對數(shù)生長階段，隨著發(fā)酵的進行，高粘代謝產(chǎn)物不斷積累，發(fā)酵液會逐漸地變稠，罐內(nèi)發(fā)酵液運動狀態(tài)也會發(fā)生改變，到達(dá)一定的粘稠度后，軸向運動消失，僅存攪拌葉輪轉(zhuǎn)動掃過的區(qū)域面積有徑向運動，上升的大氣泡無法通過攪拌粉碎成小氣泡，氣液界面氧交換強度下降，氣泡逃逸速度加快，加之，攪拌盲區(qū)氣泡量少，無法為微生物的繼續(xù)代謝提供所需的氧氣，整個合成代謝水平受到抑制，因而發(fā)酵液粘度再提高及與粘度相關(guān)目標(biāo)物分子聚合度、目標(biāo)物的產(chǎn)量均受到影響。上述情況通常的解決辦法是①提高攪拌轉(zhuǎn)速，增加電機功率，同時需要加粗?jǐn)嚢栎S徑。②加大攪拌葉直徑，加寬攪拌葉片，提高攪拌強度。這兩種解決辦法弊病顯而易見， 無法從根本上解決高粘物料發(fā)酵后期攪拌盲區(qū)發(fā)酵液運動性差或不運動，造成溶氧差，發(fā)酵液粘度上不去聚合度低，轉(zhuǎn)化率低等問題。

發(fā)明內(nèi)容
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，增加攪拌區(qū)域面積， 使上升氣泡路徑更長，上升過程減小為直徑更小的氣泡，提高溶氧量，提高發(fā)酵效率，節(jié)約成本。本發(fā)明是通過以下的技術(shù)方案實現(xiàn)的一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，包括攪拌軸和攪拌葉片，所述攪拌葉片包括水平方向設(shè)置在所述攪拌軸底部的直葉式葉片和所述直葉式葉片上部的混合攪拌葉片組，所述混合攪拌葉片組包括水平層狀的平板葉片和垂直設(shè)置在所述平板葉片之間的調(diào)節(jié)立板。所述平板葉片為若干層，每一層平板葉片的中心位置通過鍵、鍵槽和螺栓與所述攪拌軸連接固定。所述平板葉片由直臂U型葉片和普通平板葉片組成，所述直臂U型葉片的端頭安裝U形攪拌裝置。
所述調(diào)節(jié)立板個數(shù)由所述攪拌器底部開始，在所述每相鄰兩層的平板葉片之間倍數(shù)增長。這樣保證了本攪拌器的錐形結(jié)構(gòu)，具有最大的區(qū)域攪拌面積，氣泡在由發(fā)酵罐底部上升的過程中，在錐形攪拌器的作用下，上升的大氣泡被粉碎成小氣泡，增加溶氧量。所述平板葉片通過調(diào)角螺栓與所述調(diào)節(jié)立板連接固定。所述調(diào)節(jié)立板以所述調(diào)角螺栓為軸可進行0-90°旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明進行工作時，首先在發(fā)酵罐中通入發(fā)酵培養(yǎng)基，打開攪拌器，通入空氣， 由于平板葉片與攪拌軸之間，平板葉片與調(diào)節(jié)立板之間都是通過調(diào)角螺栓進行固定連接， 使整個攪拌裝置都可以在水平和豎直方向進行角度調(diào)節(jié)，攪拌過程切割因通入空氣而產(chǎn)生的氣泡，使氣泡在上升的過程中直徑減小，增大溶氧量；另外，由于調(diào)節(jié)立板的個數(shù)是成倍數(shù)增加，使攪拌器本身呈現(xiàn)錐形結(jié)構(gòu)，增大了攪拌面積，并且由于調(diào)節(jié)立板個數(shù)增加，平板葉片的長度也增大，使發(fā)酵罐內(nèi)不易被攪拌到的部分也能得到攪拌，并且在平板葉片兩邊還安裝U形攪拌裝置，使攪拌更加均勻；本攪拌器由于采用調(diào)角螺栓進行連接固定，可以達(dá)到一種全角度改變，發(fā)酵罐內(nèi)各個空間均可以得到有效攪拌，攪拌器尺寸可根據(jù)發(fā)酵罐大小和原料體積進行改變。本發(fā)明的有益效果為1、對高粘物料需氧發(fā)酵過程，能增加溶氧量；2、對已有發(fā)酵裝置，在不改變原有電機功率、通氣比條件下，采用本發(fā)明，加裝調(diào)頻降低轉(zhuǎn)速，能取得提高發(fā)酵液粘度，提高發(fā)酵目標(biāo)物產(chǎn)率，減少發(fā)酵周期的顯著效果。3、對新上發(fā)酵裝置，如配置有足夠動力且轉(zhuǎn)速恒定，采用本發(fā)明，可通過調(diào)節(jié)立板角度，在滿足負(fù)荷要求下，減少通氣比，仍能取得提高發(fā)酵液粘度、增加目標(biāo)物產(chǎn)率的效果。


圖1是高粘物料發(fā)酵攪拌器的結(jié)構(gòu)示意圖
具體實施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明做進一步說明。如圖1，是高粘物料發(fā)酵攪拌器的結(jié)構(gòu)示意圖，包括攪拌軸1和攪拌葉片7，所述攪拌葉片7分兩部分，包括水平方向設(shè)置在所述攪拌軸1底部的直葉式葉片2和所述直葉式葉片2上部的混合攪拌葉片組，所述混合攪拌葉片組包括水平層狀的平板葉片3和垂直設(shè)置在所述平板葉片3之間的調(diào)節(jié)立板5。其中平板葉片3為若干層，每一層平板葉片的中心位置通過調(diào)角螺栓6與所述攪拌軸1連接固定，調(diào)角螺栓6含有鍵和鍵槽，使固定更加充分。這樣可以根據(jù)發(fā)酵罐和發(fā)酵物料來調(diào)節(jié)本攪拌器的大小，如果進行大量發(fā)酵物料的攪拌，則增大平板葉片3的層數(shù)，而調(diào)節(jié)立板5亦可隨之增加。如圖中所示，平板葉片3由直臂U型葉片和普通平板葉片組成，直臂U型葉片的端頭安裝U形攪拌裝置4。平板葉片3由最底層之上的一層開始，每一層平板葉片3的兩邊安裝U形攪拌裝置4，可以攪拌物料不易被攪拌的部分，提高發(fā)酵效率。調(diào)節(jié)立板5個數(shù)由攪拌器底部開始，在每相鄰兩層的平板葉片3之間倍數(shù)增長。如圖所示，調(diào)節(jié)立板5在兩層之間的個數(shù)分別是兩個和四個，這樣保證了本攪拌器的錐形結(jié)構(gòu)，氣泡在由發(fā)酵罐底部上升的過程中，在錐形攪拌器的作用小，直徑逐漸減小，增加溶氧量。 平板葉片3通過調(diào)角螺栓6與調(diào)節(jié)立板5連接固定；調(diào)節(jié)立板5以調(diào)角螺栓6為軸可進行0-90°旋轉(zhuǎn)。使本裝置在各個角度都可以進行角度轉(zhuǎn)化，達(dá)到攪拌充分的目的。
權(quán)利要求
1.一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，包括攪拌軸和攪拌葉片，其特征在于所述攪拌葉片包括水平方向設(shè)置在所述攪拌軸底部的直葉式葉片和所述直葉式葉片上部的混合攪拌葉片組， 所述混合攪拌葉片組包括水平層狀的平板葉片和垂直設(shè)置在所述平板葉片之間的調(diào)節(jié)立板。
2.如權(quán)利要求1所述的一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，其特征在于所述平板葉片為若干層，每一層平板葉片的中心位置通過鍵、鍵槽和螺栓與所述攪拌軸連接固定。
3.如權(quán)利要求1所述的一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，其特征在于所述平板葉片由直臂U 型葉片和普通平板葉片組成，所述直臂U型葉片的端頭安裝U形攪拌裝置。
4.如權(quán)利要求1所述的一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，其特征在于所述調(diào)節(jié)立板個數(shù)由所述攪拌器底部開始，在所述每相鄰兩層的平板葉片之間倍數(shù)增長。
5.如權(quán)利要求1所述的一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，其特征在于所述平板葉片通過調(diào)角螺栓與所述調(diào)節(jié)立板連接固定。
6.如權(quán)利要求1所述的一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，其特征在于所述調(diào)節(jié)立板以所述調(diào)角螺栓為軸可進行0-90°旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高粘物料發(fā)酵攪拌器，包括攪拌軸和攪拌葉片，其特征在于所述攪拌葉片包括水平方向設(shè)置在所述攪拌軸底部的直葉式葉片和所述直葉式葉片上部混合攪拌葉片組，所述混合攪拌葉片組包括水平層狀的平板葉片和垂直設(shè)置在所述直臂葉片之間的調(diào)節(jié)立板，所述平板葉片還包括直臂U型葉片。本發(fā)明通過增加葉片數(shù)量和調(diào)整旋轉(zhuǎn)角度，擴大了區(qū)域攪拌面積，加大了罐內(nèi)發(fā)酵物料湍流程度，減少了攪拌盲區(qū)，上升大氣泡被逐漸打碎成小氣泡，呈“V”字型緩慢上升，延長氣液界面氧傳遞時間，有利于微生物的生長，此種攪拌器特別適應(yīng)于微生物多糖發(fā)酵行業(yè)和一些高粘物料發(fā)酵使用。
文檔編號C12M1/02GK102229885SQ20111016315
公開日2011年11月2日 申請日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者吉武科 申請人:嚴(yán)希海, 吉武科, 趙雙枝