專利名稱：多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及生物發酵技術領域，特別是涉及一種多功能復合型生 物發酵用阻沫回收裝置。
背景技術：
在生物發酵過程中，營養豐富的培養體新陳代謝旺盛，其料液在攪拌 漿剪切力和大量無菌空氣進入的影響下會形成了大量泡沬，從而導致溢罐 和逃液的發生，尤其是在泡沫高峰期會有大量生物活體隨泡沫溢罐和逃液 噴出罐體外，對周邊環境造成極大地污染和危害，同時在生物發酵中隨逃 液噴出的數以億計的生物活體又是噬菌體大量滋生的溫床，直接威脅到生 物發酵的正常生產，嚴重時甚至造成連續染菌和停產。因此，防止因溢罐 和逃液引發的生產區環境污染，確保安全無菌生產已經成為發酵行業工作 的重中之重。現有技術通常采用加入大量的高分子消泡劑或植物油對泡沫 進行抑制，或降低液面高度，預留泡沫層空間，或減少裝料量來減少這種 現象的發生。但是上述幾種處理方式都會降低設備利用率和產量，使寶貴 的有形資源造成浪費。
中國專利《阻沫器》(申請號96230343.7)提供了一種以機械方式阻 止泡沫上冒，從而阻止"逃溢"現象發生的生產裝備，該阻沫器是利用含 泡沬液體在經過阻沫主板的導流孔時形成的升降速度差裂解泡沬壁，待形 成碎片后再經后擋板改變方向，以泡沫碎片擊破液面上層泡沫表壁，從而 達到抑制泡沫層高度的目的，但是由于受到阻沫主板厚度的限制，導流控 升降速差并不明顯，特別是對以植物油為發酵培養基主要原料的發酵物形 成的泡沬，因其泡壁韌度大且表壁厚，根本無法破碎，而經過導流孔加速 后又降速的處理使得流體回復初速，不能有效增加泡沫碎片對液面泡沫的 擊打力度，所以阻沫能力受到限制，對大多數發酵產品在發酵過程中形成 的泡沫阻擊能力相對較弱，故該技術一直未能得到有效推廣；同時該技術 采用常規直葉式攪拌槳狀設計，阻沫主板按上下對稱均分于連接盤兩面， 這種設計在泡沫層處于阻沫有效位置即靠近連接盤下工作面時，僅有一半 主板處于工作狀態，當液面淹沒阻沫器后，上部主板和擋板又會增大攪拌 運轉阻力，易造成電機負荷徒增甚至燒毀電機的風險，不利安全運行。 發明內容
本實用新型的目的就在于克服上述現有技術的缺陷，提供一種有效阻 止發酵液溢罐和逃液，防止環境污染，確保安全無菌生產，適用于大多數 發酵產品生產，且阻沫效果好的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置。本實用新型是通過下述技術方案實現的
一種多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置，其特征在于包括 一安裝在生物反應器攪拌軸上的新型阻沫器， 一安裝在生物反應器軸封下沿的排氣內引氣盤，
一安裝在生物反應器外，且通過外排氣管與排氣內引氣盤相連的罐式 氣液分離回收器，該罐式氣液分離回收器為錐形底、底部為敞開式結構， 其上開有尾氣排氣口和無菌空氣進氣口 ，
一安裝在罐式氣液分離回收器錐形底部的雙L管，該雙L管側壁上開 有氣液回收吸入口，
一安裝在回收管末端，且設置在生物反應器內部的回收氣液分配站， 回收管另一端與雙L管連接，
無菌空氣通過氣流加速管直接被引入雙L管。
所述新型阻沬器包括中心盤及均勻采用下沉式上邊緣部緊固安裝在 中心盤上的若干個阻沬板，該阻沬板為空腔結構，其下底面密布有變徑導 流加速孔；所述中心盤上安裝有軸套，新型阻沫器通過軸套安裝在生物反 應器的攪拌軸上，該新型阻沬器與攪拌軸同步轉動并由此產生阻沬功能 一般不設置后擋板直接利用罐體上封頭內壁作為逆向板，當液面含泡沫層 靠近阻沫板時束流以破壁所需要的線速度形成擊發力，對于成泡狀明顯的 一般泡沬可以瞬間破壁，從而限制泡沬層的上升，對于呈膨脹狀無形的高
強度泡沫，可阻擊近60%成泡并將余泡料混合液加速經由引氣盤送入回收 器進行氣液泡分離并回收料液；對于需要加裝后擋板改變擊點流向和防止 因阻沫主板過長而變形的200立方米以上超大容積的生物反應器用阻沫 器，則在阻沫板上加裝空框式活頁轉向擋板，所述的空框式活頁轉向擋板 是由A型擋板框和內置固定在其上的活頁可升降片組成，其作用是改變泡 沬碎片束流向形成擊碎液面表層泡沫的新的擊點。當液面上升淹沒阻沫器 后活頁板隨浮力自動翻巻，減少液面阻力。這種設置既加固了主板，防止 變形，其活頁可升降片又能在泡沫層上升后隨液面自動上浮疊折，規避了 因液面上升阻沬擋板阻力驟然增大而帶來的增加攪拌電機負荷的危險。同 時本技術還將中心盤、阻沫板、軸套及空框式活頁轉向擋板各部件之間采 用絲桿連接和嵌入式相結合的緊固連接法，這樣不僅可以根據成泡強弱調 整阻沫主板位置，還可以一器多用，擴大了應用范圍。
所述排氣內引氣盤為朝液面開有導氣孔的環管，該環管側面開有與外 排氣管連通的排氣孔，環管是由兩個180度彎管組成，兩彎管以上下兩對 簡易掛耳由螺栓緊固，易拆易洗，同時將排氣孔從封頭側位改為中央，避 開了液面隨攪拌而形成的波峰，有效的利用了上封頭的容積空間，使裝料 體積直接增加5%以上。
所述罐式氣液分離回收器為帶錐形底的筒狀體，其內設有氣液分離撞板，該氣液分離撞板與罐式氣液分離回收器罐頂之間形成單向密封室，迫 使帶泡沬的料液在高速運行中經慣性撞擊后按比重差定向分流，罐頂為快 開式頂蓋，側壁上設置有上下兩個視鏡和燈鏡，運行過程中可直接監控， 每批發酵終止后可拆洗，無滅菌死角，其錐部配置雙L管后利用峽谷效應 可加速經慣性分離后的料液和水分回收，需要回收無菌空氣節能的只要在
雙L管外接無菌空氣，改變無菌空氣進氣通道，在經過回收器錐底時形成
局部負壓把料液和一部分無菌空氣吸進回收管。整套罐式氣液分離回收器 通過外排氣管、進氣管和回收管與生物反應器主體連通形成一個密閉無菌 的大環路，以體外循環的方式，實現阻沫增量到料液和空氣回收。經加速 進入回收器內的含泡氣體，在利用慣性氣液分離后，利用各自不同的比重 差和流速差使氣、液、水各行其道，料液和水直接順回收管流回生物反應 器繼續參與發酵，干凈干燥的尾氣則沿尾氣排氣口通暢排出。整個過程無 外加動力，沒有任何外加物料，自然、快捷、流暢，達到了阻沫增量，同 時防止了逃液，實現了空氣回收，保護了環境，增加了產量。
所述雙L管即雙流，為來自不同方向的兩種相同或不同流體在局部負 壓作用下，融為一體后相向并流，為異型噴射套管(即外型為兩頭細中間 粗園型套管)，其側壁上開有與罐式氣液分離回收器相通的氣液回收吸入 口，內部設有管芯，管芯為水滴狀花瓶型，中空，內芯與管壁之間形成走 廊式環路，管芯上端通過氣流加速管將無菌空氣引入，這種設計成功利用 了既有進氣作為動力源在其經過回收器錐底時，以特殊的雙流效應在錐底 形成負壓，并以吸入的方式加速回收液和無菌空氣進入生物反應器內，節 約了空氣動力消耗。
所述回收氣液分配站為下壁面以章魚狀布置有引出管的環管，其設置 在生物反應器第二檔攪拌槳附近，這種設計可使其借助發酵液在攪拌漿作 用下產生流場時的引力，使回收的料液與無菌空氣克服罐內因液位產生的 靜壓順利進入生物反應器并與發酵液均勻混合，正常發酵培養。
上述所有設備在應用中互為依托、互相貫通，綜合解決了生物發酵過 程中普遍存在的"高泡沫"影響產量，"高通氣量"影響環境，"高能耗" 影響效益的三高難題，為生物產業的發展提供了一個增產、環保、節能、
安全的新的輔助設備o
本實用新型的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置應用于發酵生 產時，與生物反應器配套安裝使用，能有效阻止泡沫層的溢灌和逃液，提
高發酵液裝液量和放罐產量，使放罐體積達到罐容的80% 85%，實驗表 明，本實用新型的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置對于因泡沫量大 影響裝料量的產品如阿維菌素增產幅度和效果達15%以上。同時經過本裝 置處理后的排氣干凈干燥，杜絕了排氣中含有的生物活體和其他污染源， 有效的保護了環境。本實用新型的裝置在空氣回收上節能效果更為顯著，以120立方罐為例，按每小時通氣量3000立方計，回收10% 20%可節 約無菌空氣和減少排放氣體300 600立方/時，節能減排效果明顯。
在實際實用中，還可進行發酵生產過程中隨排氣蒸發的水分的回收， 這樣不僅為生物發酵提供一個相對穩定的濕度，還可節約寶貴的水資源和 制造無菌水耗用的蒸汽能源。
圖1為本實用新型多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置的總體結構 示意簡圖2 ^本裝置中新型阻沫器的結構示意簡圖； 圖3為本裝置中新型阻沬器底面平面圖； 圖4為阻沫器中空框式活頁轉向擋板的結構示意簡圖； 圖5為本裝置中排氣內引氣盤的結構示意簡圖； 圖6為本裝置中排氣內引氣盤的底面平面圖； 圖7為罐式氣液分離回收器與雙L管的連接結構示意簡圖； 圖8為本裝置中回收氣液分配站的結構示意簡圖； 圖9為本裝置中回收氣液分配站的底面平面圖。
具體實施方式
本實用新型的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置包括如下設備
a. 新型阻沫器
該新型阻沫器1包括中心盤l一l及若干個阻沫板l一2，阻沬板l一2 共有六片，以下沉式靠近頂邊緊固均勻安裝在中心盤l一l的外環上。阻 沫板1 — 1為空腔結構，其下底面采用線性加速原理密布設計有變徑導流 加速孔，后側還可以安裝空框式活頁轉向擋板1一3。所述的空框式活頁轉 向擋板l一3是由A型擋板框1一31和內置固定在其上的活頁可升降片1 一32組成。中心盤l一l中心安裝有軸套9。新型阻沫器1通過該軸套9 安裝在生物反應器8內的攪拌軸8 — 1上。
b. 排氣內引氣盤
排氣內引氣盤2采用兩個180度彎管2—3組成，兩彎管2—3以上下 兩對簡易掛耳由螺栓緊固。兩環管的液面向開有若干個導氣孔2—1，環管 側面開有與外排氣管3連通的排氣孔2—2，緊靠軸封環攪拌軸安裝。排氣 內引氣盤2以圓鋼直接固定在生物反應器8的軸封下沿。
c. 罐式氣液分離回收器
罐式氣液分離回收器4為錐形底、底部為敞開式結構，其上開有尾氣 排氣口4一1和無菌空氣進氣口4一2，內部設有氣液分離撞板4一3，該氣 液分離撞板4一3與罐式氣液分離回收器4罐頂之間形成有密封室4一4， 罐頂為快開式頂蓋4一5，罐壁上還設置有上下兩個視鏡和燈鏡。
罐式氣液分離回收器4設在生物反應器8外部，其通過外排氣管3與排氣內引氣盤2連通。
d. 雙L管
雙L管5外型為兩頭細中間粗園型套管，安裝在罐式氣液分離回收器 4的錐底，其側壁上開有氣液回收吸入口 5 — 1，內部設有管芯5—2，且其 上部通過氣液加速管10將由無菌空氣進氣口 4一2處的無菌空氣直接引入 到雙L管5內。
雙L管的下端連通有回收管6。
e. 回收氣液分配站
回收氣液分配站7主體也是一環管7—2，其下壁面章魚狀布置有引出 管7—1。
回收氣液分配站7安裝在回收管6末端，且設置在生物反應器8內的 第二檔攪拌槳附近。
權利要求1. 一種多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置，其特征在于包括一安裝在生物反應器(8)攪拌軸(8—1)上的新型阻沫器(1)，一安裝在生物反應器(8)軸封下沿的排氣內引氣盤(2)，一安裝在生物反應器外，且通過外排氣管(3)與排氣內引氣盤(2)相連的罐式氣液分離回收器(4)，該罐式氣液分離回收器(4)為錐形底、底部為敞開式結構，其上開有尾氣排氣口(4—1)和無菌空氣進氣口(4—2)，一安裝在罐式氣液分離回收器(4)錐形底部的雙L管(5)，該雙L管(5)側壁上開有氣液回收吸入口(5—1)，一安裝在回收管(6)末端，且設置在生物反應器內部的回收氣液分配站(7)，回收管(6)另一端與雙L管(5)連接，無菌空氣通過氣流加速管(10)直接被引入雙L管(5)。
2. 按照權利要求1所述的多功能復合型生物發酵用阻沬回收裝置，其 特征是所述新型阻沫器(1)包括中心盤(l一l)及均勻安裝在中心盤(l一l)上的若干個阻沫板(l一2)，該阻沫板(l一2)為空腔結構，其 下底面密布有變徑導流加速孔；所述中心盤(l一l)上安裝有軸套(9)， 新型阻沬器通過軸套(9)安裝在生物反應器(8)的攪拌軸(8 — 1)上。
3. 按照權利要求2所述的多功能復合型生物發酵用阻沬回收裝置，其 特征是上述阻沫板(l一2)上安裝有空框式活頁轉向擋板(l一3)，所 述的空框式活頁轉向擋板(l一3)是由A型擋板框(1一31)和固定在其 上的活頁可升降片(1一32)組成。
4. 按照權利要求2或3所述的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝 置，其特征是上述中心盤(l一l)、阻沫板(l一2)、軸套(9)及空框 式活頁轉向擋板(l一3)各部件之間采用絲桿連接和嵌入式相結合的緊固 連接法。
5. 按照權利要求1所述的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置，其 特征是所述排氣內引氣盤(2)為一液面向開有導氣孔(2 — 1)的環管(2—3)，該環管側面開有與外排氣管(3)連通的排氣孔(2—2)。
6. 按照權利要求5所述的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置，其 特征是所述排氣內引氣盤(2)采用兩個180度環管組成，排氣孔(2 — 2)設在環管中央。
7. 按照權利要求1所述的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置，其 特征是所述罐式氣液分離回收器(4)內設有氣液分離撞板(4_3)，該 氣液分離撞板(4一3)與罐式氣液分離回收器(4)罐頂之間形成有密封 室(4一4)。
8. 按照權利要求1或7所述的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置，其特征是所述罐式氣液分離回收器(4)的罐頂為快開式頂蓋(4一5)。
9. 按照權利要求1所述的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置，其 特征是所述雙L管(5)內設有管芯(5 — 2)。
10. 按照權利要求1所述的多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置， 其特征是所述回收氣液分配站(7)為下壁面以章魚狀布置有引出管(7 一l)的環管(7—2)，其設置在生物反應器(8)第二檔攪拌槳附近。
專利摘要本實用新型涉及一種多功能復合型生物發酵用阻沫回收裝置，其特征在于包括新型阻沫器、排氣內引氣盤、罐式氣液分離回收器、雙L管和回收氣液分配站，上述所有設備在應用中互為依托、互相貫通，綜合解決了生物發酵過程中普遍存在的“高泡沫”影響產量，“高通氣量”影響環境，“高能耗”影響效益的三高難題。將本裝置應用于發酵生產時，與生物反應器配套安裝使用，能有效阻止泡沫層的溢灌和逃液，提高發酵液裝液量和放罐產量，同時杜絕了環境污染，且節能減排效果明顯。
文檔編號C12M1/21GK201241147SQ2008201190
公開日2009年5月20日 申請日期2008年6月6日 優先權日2008年6月6日
發明者李明忠 申請人:李明忠