本發(fā)明涉及發(fā)酵裝置的技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種vc氣升式帶換熱發(fā)酵罐。

背景技術(shù)：

眾所周知，發(fā)酵罐指工業(yè)上用來進(jìn)行微生物發(fā)酵的裝置，目前原料藥、食品等行業(yè)的生產(chǎn)主要以生物發(fā)酵為主，常用的好氧發(fā)酵罐有機(jī)械攪拌式、氣升式等，

機(jī)械攪拌式發(fā)酵罐是依靠機(jī)械攪拌作用，將通入罐內(nèi)的無菌壓縮空氣氣泡分割細(xì)碎，與培養(yǎng)基充分混合，以提高氧的吸收系數(shù)，通過設(shè)備內(nèi)換熱管組換熱，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，動力消耗大，制造要求高；

氣升式發(fā)酵罐，無機(jī)械攪拌，利用空氣動力，使液體形成的循環(huán)流動，促進(jìn)罐內(nèi)發(fā)酵液混合、氧的溶解和熱量的傳遞，一般發(fā)酵過程中，每立方發(fā)酵液每小時約產(chǎn)生12-30mj的熱量，另外培養(yǎng)基經(jīng)實消和連消后問道較高，需要將其冷卻至培養(yǎng)溫度，這就需要發(fā)酵罐具有足夠的換熱面積和合適的冷卻介質(zhì)，將熱量及時地帶出罐體；但罐內(nèi)換熱管組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，增加了發(fā)酵罐內(nèi)的摩擦阻力，降低了液體提升能力，不方便清洗、維護(hù)，雜菌感染幾率大。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、換熱均勻并且減少了發(fā)酵罐內(nèi)的摩擦阻力，提高了液體提升能力，便于清洗維護(hù)，并且雜菌感染幾率減小的vc氣升式帶換熱發(fā)酵罐。

本發(fā)明的vc氣升式帶換熱發(fā)酵罐，包括罐體和支撐架，罐體安裝在支撐架上，罐體的內(nèi)部設(shè)置有工作腔，罐體底壁上設(shè)置有進(jìn)氣管和出料管，罐體側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)料管，罐體頂端設(shè)置有接種口和人孔，所述罐體的工作腔內(nèi)橫向設(shè)置有上篩板、中篩板和下篩板，將工作腔隔成第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室，第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室為縱向排列設(shè)置，還包括第一導(dǎo)流筒、第二導(dǎo)流筒和第三導(dǎo)流筒，所述第一導(dǎo)流筒的頂部輸入端位于第一腔室內(nèi)，第一導(dǎo)流筒的底部輸出端位于第二腔室內(nèi)，第二導(dǎo)流筒的頂部輸入端位于第二腔室內(nèi)，第二導(dǎo)流筒的底部輸出端位于第三腔室內(nèi)，第三導(dǎo)流筒的頂部輸入端位于第三腔室內(nèi)，第三導(dǎo)流筒的底部輸出端位于第四腔室內(nèi)，并且第二導(dǎo)流筒的輸入端位于第一導(dǎo)流筒輸出端的下方，第三導(dǎo)流筒的輸入端位于第二導(dǎo)流筒輸出端的下方，第三導(dǎo)流筒的輸出端與出料管連通，所述進(jìn)料管和進(jìn)氣管均與第四腔室相通，接種口和人孔均與第一腔室相通；所述第一導(dǎo)流筒、第二導(dǎo)流筒和第三導(dǎo)流筒的外壁上均設(shè)置有夾套，所述夾套與第一導(dǎo)流筒、第二導(dǎo)流筒和第三導(dǎo)流筒的外壁之間形成放置腔，夾套的外壁上設(shè)置有進(jìn)水口和出水口，進(jìn)水口和出水口均與放置腔相通。

本發(fā)明的vc氣升式帶換熱發(fā)酵罐，所述第四腔室內(nèi)設(shè)置有噴嘴，所述進(jìn)氣管的輸入端位于罐體的外側(cè)，進(jìn)氣管的輸出端穿過罐體的側(cè)壁并伸入至第四腔室內(nèi)與噴嘴連通。

本發(fā)明的vc氣升式帶換熱發(fā)酵罐，還包括攀爬梯，所述攀爬梯安裝在第一腔室內(nèi)側(cè)壁上，并且攀爬梯位于人孔的下方。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果為：通過上述設(shè)置，可以達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、換熱均勻并且減少了發(fā)酵罐內(nèi)的摩擦阻力，提高了液體提升能力，便于清洗維護(hù)，并且雜菌感染幾率減小的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明中導(dǎo)流筒的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本發(fā)明中噴嘴與進(jìn)氣管連通的俯視結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本發(fā)明中篩板的俯視結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例，對本發(fā)明的具體實施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實施例用于說明本發(fā)明，但不用來限制本發(fā)明的范圍。

如圖1至圖4所示，本發(fā)明的vc氣升式帶換熱發(fā)酵罐，包括罐體1和支撐架2，罐體安裝在支撐架上，罐體的內(nèi)部設(shè)置有工作腔，罐體底壁上設(shè)置有進(jìn)氣管3和出料管4，罐體側(cè)壁上設(shè)置有進(jìn)料管，罐體頂端設(shè)置有接種口5和人孔6，罐體的工作腔內(nèi)橫向設(shè)置有上篩板7、中篩板8和下篩板9，將工作腔隔成第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室，第一腔室、第二腔室、第三腔室和第四腔室為縱向排列設(shè)置，還包括第一導(dǎo)流筒10、第二導(dǎo)流筒11和第三導(dǎo)流筒12，第一導(dǎo)流筒的頂部輸入端位于第一腔室內(nèi)，第一導(dǎo)流筒的底部輸出端位于第二腔室內(nèi)，第二導(dǎo)流筒的頂部輸入端位于第二腔室內(nèi)，第二導(dǎo)流筒的底部輸出端位于第三腔室內(nèi)，第三導(dǎo)流筒的頂部輸入端位于第三腔室內(nèi)，第三導(dǎo)流筒的底部輸出端位于第四腔室內(nèi)，并且第二導(dǎo)流筒的輸入端位于第一導(dǎo)流筒輸出端的下方，第三導(dǎo)流筒的輸入端位于第二導(dǎo)流筒輸出端的下方，第三導(dǎo)流筒的輸出端與出料管連通，進(jìn)料管和進(jìn)氣管均與第四腔室相通，接種口和人孔均與第一腔室相通；第一導(dǎo)流筒、第二導(dǎo)流筒和第三導(dǎo)流筒的外壁上均設(shè)置有夾套13，夾套與第一導(dǎo)流筒、第二導(dǎo)流筒和第三導(dǎo)流筒的外壁之間形成放置腔14，夾套的外壁上設(shè)置有進(jìn)水口15和出水口16，進(jìn)水口和出水口均與放置腔相通，第四腔室內(nèi)設(shè)置有噴嘴17，進(jìn)氣管的輸入端位于罐體的外側(cè)，進(jìn)氣管的輸出端穿過罐體的側(cè)壁并伸入至第四腔室內(nèi)與噴嘴連通，還包括攀爬梯18，攀爬梯安裝在第一腔室內(nèi)側(cè)壁上，并且攀爬梯位于人孔的下方；通過上述設(shè)置，可以達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單、換熱均勻并且減少了發(fā)酵罐內(nèi)的摩擦阻力，提高了液體提升能力，便于清洗維護(hù)，并且雜菌感染幾率減小的效果。

本發(fā)明的工作介質(zhì)及壓力：罐體內(nèi)主要介質(zhì)為液化淀粉乳、葡萄糖、無機(jī)鹽、蒸汽及空氣，滅菌溫度為121℃，蒸汽壓力為0.28mpa（表壓），屬于i類壓力容器，整體發(fā)酵罐要考慮內(nèi)部壓力對氣體提升液體能力的影響，從經(jīng)濟(jì)角度考慮宜采取低壓操作。

本發(fā)明的工作原理：145m3vc氣升式帶換熱發(fā)酵罐內(nèi)的工藝過程是純種培養(yǎng)的過程，利用壓縮空氣使罐內(nèi)液體沿著帶換熱夾套式導(dǎo)流筒作循環(huán)流動，實現(xiàn)發(fā)酵液的混合、氧的溶解以及熱量的傳遞。

本發(fā)明的材料：罐體材料均選用s30408不銹鋼，支撐架為q235b碳鋼。

本發(fā)明的技術(shù)特點：其特點充分利用空氣動力，使液體形成合理的循環(huán)流動，促進(jìn)罐內(nèi)發(fā)酵液和空氣的混合、氧的溶解和熱量的傳遞，防止生產(chǎn)過程中罐內(nèi)發(fā)酵液被其他雜菌污染，實現(xiàn)發(fā)酵設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，無攪拌動力消耗，降低制造成本。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)：vc氣升式帶換熱發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)及參數(shù)如圖1所示，直徑：dn=3200mm，高度：h=l7000mm（圓形筒體），發(fā)酵罐總高：20060mm，換熱面積：外半管110m²，內(nèi)導(dǎo)流筒：42m²，全容積：145m³；設(shè)備內(nèi)構(gòu)件力求簡單，罐內(nèi)導(dǎo)流筒兼換熱，便于清潔和滅菌，流動死角較少，有利于發(fā)酵，同時便于加工制造；為了便于清洗及內(nèi)構(gòu)件裝卸，發(fā)酵罐頂部設(shè)有快開人孔，方便操作。罐頂裝有視鏡和燈鏡，并配有用于沖洗視鏡的蒸汽吹管；發(fā)酵罐殼體及構(gòu)件均采用連續(xù)焊縫并打磨光滑，拋光要求為ra≤0.6μm，方便清洗消毒，盡量減少流動死角，以防止染菌中毒，影響產(chǎn)品質(zhì)量和收率。

本發(fā)明的空氣分布裝置：如圖3所示，安裝在最下層導(dǎo)流筒下部靠近下封頭的位置，采用設(shè)有2-4個對稱噴嘴的環(huán)管結(jié)構(gòu)。噴嘴開口斜向下，壓縮空氣少部分起泡分散到液體中，大部分射向下封頭，并通過下封頭使氣流向上翻騰，逐步分散于液體中，同時促使液體激烈翻騰，進(jìn)一步增加溶氧。由于氣流的沖擊作用，固體物料不易罐底堆積。噴嘴直徑與數(shù)量、發(fā)酵罐尺寸與空氣壓力等應(yīng)相互匹配；為了使氣體進(jìn)一步破碎分散，增加氧的傳遞速率，在導(dǎo)流筒和發(fā)酵罐罐壁間設(shè)置篩板（如圖4所示），空氣在通過篩板上正三角型排列的孔時再次分散。由于發(fā)酵液中含有菌絲，對篩板上菌絲的清洗較為困難，因此篩板的數(shù)量需要酌情考慮。

本發(fā)明的傳熱過程：發(fā)酵罐的換熱面積應(yīng)滿足正常發(fā)酵所產(chǎn)生的熱量和培養(yǎng)基經(jīng)高溫消毒后冷卻所需的熱量傳遞。有良好的熱量交換性能，以適應(yīng)滅菌操作和使發(fā)酵在最適溫度下進(jìn)行；發(fā)酵罐罐體外部采用外半管冷卻，外半管的傳熱系數(shù)高，有利于罐內(nèi)消毒、清洗、并能加強(qiáng)筒體強(qiáng)度，降低罐體的壁厚，節(jié)約投資。由于半管受設(shè)備內(nèi)液面高度的限制，冷卻面積達(dá)不到要求，降溫困難，難于維持發(fā)酵工藝要求的溫度。一般帶攪拌的大型發(fā)酵罐罐內(nèi)安裝4、6或8組蛇管或盤管換熱器來增加換熱面積。但換熱器增加了vc發(fā)酵罐內(nèi)的摩擦阻力，降低了液體提升能力，因而不易采用。故發(fā)酵罐用夾套換熱式導(dǎo)流筒（如圖2所示）來增加的傳熱面積，從而達(dá)到使用要求，其結(jié)構(gòu)緊湊，且降低了發(fā)酵罐內(nèi)發(fā)酵液染菌的機(jī)率。

本發(fā)明的導(dǎo)流過程：vc發(fā)酵罐內(nèi)設(shè)上、中、下三個導(dǎo)流筒，導(dǎo)流筒與罐底及側(cè)壁連接進(jìn)行固定，下部設(shè)空氣分布裝置。在氣體的帶動以及導(dǎo)流筒內(nèi)外密度差的作用下，使導(dǎo)流筒外發(fā)酵液上升，導(dǎo)流筒內(nèi)發(fā)酵液下降，從而在整個罐體內(nèi)部形成循環(huán)流動，促進(jìn)發(fā)酵液之間的均勻混合和氣液接觸；通常導(dǎo)流筒是采用薄鋼板制成的，但發(fā)酵罐換熱面積不夠，采用冷卻盤管彎而制成（盤管之間間隙以扁鋼點焊固定，防止液體泄漏），但這種導(dǎo)流筒焊縫多，易染菌，以上使用效果不好。本發(fā)酵罐的夾套換熱式導(dǎo)流筒如圖2所示，導(dǎo)流筒上端安裝了圓錐形的斜口導(dǎo)流結(jié)構(gòu)，導(dǎo)流筒筒壁采用夾套結(jié)構(gòu)，換熱面積滿足正常發(fā)酵所產(chǎn)生的熱量和培養(yǎng)基經(jīng)高溫消毒后冷卻所需的熱量，導(dǎo)流筒各部分結(jié)構(gòu)簡單，外表面焊縫少，易加工，易消毒，不易產(chǎn)生固體物料堆積和染菌；導(dǎo)流筒直徑、高度和液面高度是影響發(fā)酵液循環(huán)效率的重要因素。發(fā)酵液循環(huán)周期必須符合菌種發(fā)酵溶氧的需求，周期過長則供氧不足，過短則空氣耗量大，動力消耗大。液面過高易使循環(huán)強(qiáng)度不夠，可能造成罐內(nèi)最上層的發(fā)酵液呆滯不動，使罐內(nèi)溶氧分布不均勻。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變型，這些改進(jìn)和變型也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。