專利名稱：發酵罐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及化工設備技術領域，具體地，涉及一種發酵罐。
背景技術：
目前，在發酵行業中，通常會采用發酵罐進行發酵，例如賴氨酸發酵一類的有氧發 酵。此種發酵罐高徑比較小，一般為1. 7 2，采用沿發酵罐的高度方向分布的三級攪拌器 的結構，該三級的攪拌器均為直徑相同的渦輪式攪拌器，渦輪在旋轉時造成高度湍動的徑 向流動，適用于氣體及不互溶液體的分散和液液相反應的過程，此種三級攪拌器結構的功 能在于使發酵物料均勻混合。在發酵罐內由于生物發酵而產生的多余熱量通過蛇管結構來冷卻，該蛇管以多組 的形式沿發酵罐高度方向設置于發酵罐內壁，蛇管內容納有水或者其他冷卻液；發酵罐內 沒有布置進氣裝置，空壓機將空氣直接從罐底的氣孔通入發酵罐。由于賴氨酸發酵要在有氧且控溫的條件下進行，所以上述發酵罐存在很多缺陷和 不足。首先，發酵罐的攪拌形式比較單一，三級的攪拌器均為直徑相同的渦輪式攪拌器，而 蝸輪式攪拌器主要使發酵物料徑向流動，因此對使發酵物料在整個發酵罐內循環流動的效 果較差；其次，正因為該渦輪式攪拌器主要使發酵物料徑向流動，所以對蝸輪攪拌器的攪拌 阻力較大，所以攪拌功率匹配高，一般為1 1，即IOOm2發酵罐需配IOOkw的電機；另外，由 于發酵罐罐身直徑較大且罐內沒有布置進氣裝置，所以由空壓機輸入發酵罐內的空氣分布 不均，影響發酵物料中氧氣的溶解。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種發酵罐，該發酵罐對發酵罐中的攪拌結構、通氣結 構和冷卻結構都進行了改進。為了實現上述目的，本實用新型提供一種發酵罐，該發酵罐包括罐體和設置在所 述罐體內的攪拌軸，所述攪拌軸上設置有攪拌器，其中，所述攪拌器包括旋槳式攪拌器和渦 輪式攪拌器，所述渦輪式攪拌器設置在所述攪拌軸的下端，所述旋槳式攪拌器設置在所述 渦輪式攪拌器的上方。優選地，所述渦輪式攪拌器的數量為一個，所述旋槳式攪拌器的數量為3個。更優選地，所述攪拌器之間的設置為等間距。優選地，所述渦輪式攪拌器的葉片形狀為拋物線圓盤渦輪，葉片數量為6。優選地，所述罐體的高徑比為3 4。優選地，所述旋槳式攪拌器的攪拌槳葉為軸流式槳葉。優選地，所述渦輪式攪拌器的直徑小于所述旋槳式攪拌器的直徑。優選地，在所述攪拌軸和所述罐體的底部之間設置有通風管，該通風管的一端穿 出所述罐體，另一端具有噴頭。更優選地，所述噴頭為多個。[0015]更優選地，所述噴頭設置于所述渦輪式攪拌器的下方。更優選地，所述渦輪式攪拌器的下方設置有導流筒，所述噴頭設置于該導流筒的 下方。優選地，在所述罐體的內壁沿罐體的高度方向上設置有內蛇管。優選地，在所述罐體的外壁沿罐體的徑向方向上纏繞有外蛇管。通過上述技術方案，不僅使得發酵物料在罐體內循環從而混合更均勻，提高了發 酵物料中的溶氧量，并能使氧氣與物料更充分更均勻地混合，還提高了發酵罐的散熱性能 和罐體的強度。本實用新型的其他特征和優點將在隨后的具體實施方式
部分予以詳細說明。
[0021]附圖是用來提供對本實用新型的進一步理解，并且構成說明書的-的具體實施方式
一起用于解釋本實用新型，但并不構成對本實用新型的限制[0022]圖1是本實用新型的發酵罐的一種實施方式的示意圖。[0023]附圖標記說明[0024]1罐體2攪拌軸[0025]3旋槳式攪拌器4渦輪式攪拌器[0026]5通風管6噴頭[0027]7導流筒8內蛇管[0028]9外蛇管10人孔[0029]11電機12聯軸器[0030]13消泡器14出料口
-部分，與下面
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的具體實施方式
進行詳細說明。應當理解的是，此處 所描述的具體實施方式
僅用于說明和解釋本實用新型，并不用于限制本實用新型。在本實用新型中，在未作相反說明的情況下，使用的方位詞如“上”、“下”通常是指 附圖中所示的罐體1的高度方向的上和下；“內”、“外”是指發酵罐罐體1的內部和外部； “軸向”指攪拌軸2的方向，“徑向”指罐體1的直徑方向，即垂直于攪拌軸2的方向。圖1所示為本實用新型優選實施方式的示意圖。如圖所示，人孔10設置在罐體1 的上端，當發酵罐內部的裝置需要維護和更換時，維修人員可以從人孔10進入發酵罐內， 如圖1所示的罐體1的左側內壁上設置有梯子等結構，該梯子可以連接到發酵罐的罐底，并 且在罐體1內的不同高度上如圖所示設置有檢修架，方便維修人員活動。電機11通過傳動 結構帶動攪拌軸2旋轉，圖1中所示的實施方式中優選皮帶輪作為該傳動結構。攪拌軸2 可以為多節，各節之間通過聯軸器12連接。攪拌軸2的上方設置有消泡器13，該消泡器13 的作用是將發酵產生的泡沫打碎，有利用發酵物料和空氣的混合。如圖1所示，本實用新型提供一種發酵罐，該發酵罐包括罐體1和設置在所述罐體 1內的攪拌軸2，所述攪拌軸2上設置有有攪拌器，其中，所述攪拌器包括旋槳式攪拌器3和 渦輪式攪拌器4，所述渦輪式攪拌器4設置在所述攪拌軸2的下端，所述旋槳式攪拌器3設置在所述渦輪式攪拌器4的上方。優選地，所述渦輪式攪拌器4的數量為一個，所述旋槳式攪拌器3的數量為3個。 更優選地，所述攪拌器之間為等間距。渦輪式攪拌器由在水平圓盤上安裝2至4片平直的或彎曲的葉片所構成。渦輪在 旋轉時造成高度湍動的徑向流動，適用于氣體及不互溶液體的分散和液液相反應的過程。 渦輪式攪拌器的主要優點是當能量消耗不大時，攪拌效率較高，攪拌產生很強的徑向流，因 此它適用于乳濁液、懸浮液等。在本實用新型的優選實施方式中，所述渦輪式攪拌器4的葉片形狀為拋物線圓盤 渦輪，葉片數量為6。在上述的本實用新型的攪拌結構中，旋槳式攪拌器3和渦輪式攪拌器4以攪拌軸 2為軸同軸地設置，渦輪式攪拌器4設置在攪拌軸2的下端，旋槳式攪拌器3可以為一個或 多個，多個旋槳式攪拌器3之間的距離根據內蛇管8的布置情況和實際需要設置。由于旋 槳式攪拌器3主要造成發酵物料的軸向液流，也就是沿攪拌軸2方向的液流，而渦輪式攪拌 器4則主要造成發酵物料的徑向液流，也就是沿罐體1的徑向的垂直于攪拌軸2方向的液 流，所以當發酵物料在旋槳式攪拌器3的作用下沿攪拌軸2向下運動到渦輪式攪拌器4處， 又在渦輪式攪拌器4的作用下向沿徑向運動到罐體1的內壁，由于攪拌軸2周圍的液體向 下的壓力較大，而罐體1的內壁處液體壓力較小，從而使得罐體1的內壁處的發酵物料與攪 拌軸2周圍的發酵物料由于攪拌而產生強制對流，當罐體1的內壁處的液體到達物料上表 面時再沿徑向向內流動，如此循環，從而使發酵物料在罐體1內沿軸向方向循環流動，這樣 不但有利于發酵物料的均勻混合，還有利于發酵物料的冷卻。優選地，所述罐體1的高徑比為3 4。但是，本實用新型并不限于此范圍內的高 徑比，任何大于現有的發酵罐高徑比的值都能較小攪拌器旋轉時消耗的能量，也就是說，本 實用新型的思想在于所設計的發酵罐比傳統的發酵罐更加細長。由于罐體1的直徑變小， 并且發酵物料在軸向方向上循環流動，所以攪拌器在徑向上受到的阻力變小，因此攪拌功 率匹配顯著降低，根據實際應用證實，300m2發酵罐由傳統發酵罐所匹配的300kw電機降低 為180kw電機。在本實用新型的實施方式中，優選地，所述旋槳式攪拌器3的攪拌槳葉為軸流式 槳葉。在本實用新型的優選實施方式中，所述軸流式槳葉優選為箭葉式，能在攪拌槳葉旋轉 時造成發酵物料的軸向液流。但葉片的形狀不限于上述形式，任何能夠造成發酵物料軸向 液流的葉片形狀都可以用于本實用新型。另外，優選地，在所述攪拌軸2和罐體1的底部之間設置有通風管5，該通風管5的 一端穿出所述罐體1，另一端具有噴頭6。更優選地，所述噴頭6為多個，且朝向不同方向。空壓機通過通風管5將壓縮空氣輸入到發酵罐內，多個朝向不同方向的噴頭6能 使輸入發酵物料中的空氣均勻分布，圖1中的通風管5上具有兩個噴頭6，并朝向兩個方向 相對的設置，也可以根據實際需要設置為多個方向，從而使空氣與發酵物料的混合更加均 勻。優選地，所述噴頭6設置于所述渦輪式攪拌器4的下方。并且，優選地，所述渦輪 式攪拌器4的下方設置有導流筒7，所述噴頭6設置于該導流筒7的下方。導流筒7的作用在于將噴頭6輸出的壓縮空氣向上引導，直至與導流筒7上端相對應的渦輪式攪拌器4，從而使空氣能夠與發酵物料在渦輪式攪拌器4處更好地混合。另外，需要指出的是，攪拌軸2的軸向方向與罐體1的高度方向之間可以成一定角 度，由于發酵罐的罐體1的高徑比限制，該角度應為小于45°的銳角，也就是說攪拌軸2的 軸向方向與罐體1的高度方向不相同，攪拌軸2斜插入罐體1中，此時液流的循環回路不對 稱，可以增加湍流，防止液面凹陷。優選地，在所述罐體1的內壁沿罐體1的高度方向上設置有內蛇管8。由于本實用 新型的發酵罐中的發酵物料沿軸向方向循環流動，即使攪拌軸2的軸向方向與罐體1的高 度方向不相同，內蛇管8也發酵物料循環方向基本相同，因此能夠提高冷卻效果。另外，優選地，在所述罐體1的外壁沿罐體1的徑向方向上纏繞有外蛇管9。外蛇 管9的方向與內蛇管8的方向相互垂直，這樣，不僅提高了冷卻效果，還由于該外蛇管9設 置于罐體1的外壁而提高了罐體1的強度。下面結合圖1介紹本實用新型的發酵罐的工作過程。發酵物料通過進料口(未圖示)投入發酵罐中，發酵物料投入量的上限(也是最 佳情況)為沒過內蛇管8的上端。然后啟動電機11，電機11通過傳動機構帶動攪拌軸2旋轉，在圖1所示實施方式 中，該傳動機構為皮帶輪。在攪拌軸2上，以攪拌軸2為軸同軸地設置有消泡器13、旋槳式攪拌器3和渦輪式 攪拌器4。在旋槳式攪拌器3旋轉時造成發酵物料的軸向液流，在圖1所示實施方式中，多 個旋槳式攪拌器3等間距設置，從而使發酵物料不斷地繞著攪拌軸2旋轉地軸向流動。攪 拌軸2下端的渦輪式攪拌器4的旋轉造成發酵物料的徑向液流。這樣，沿著攪拌軸2不斷 產生使發酵物料軸向流動的壓力，在接近罐底處又具有徑向向外流動的力，流體由于慣性 繼續向下流動，直至流速降低到零或者解除罐體1的底部，但是由于罐體1的內壁側的壓力 小于攪拌軸2側的壓力，并且渦輪式攪拌器4又不斷地將發酵物料向罐體1的內壁方向推 動，所以罐底附近的發酵物料會沿徑向朝向罐體1的內壁流動，然后再向上流動，到達接近 液面處時，由于最上方的旋槳式攪拌器3在其上方形成低壓，所以罐體1的內壁側的發酵物 料沿徑向方向流向攪拌軸2，從而實現了發酵物料沿豎直方向循環。而設置在旋槳式攪拌器 之上的發酵物料液面處的消泡器13將發酵物料在循環流動的過程中產生的泡沫打碎，防 止液面由于泡沫過多而升高。在攪拌軸2之下和罐體1的底部之間設置有通風管5，通風管5的一端穿出罐體 1，并與空壓機(未圖示)連接，另一端具有噴頭6，空壓機將壓縮空氣通過通風管5和噴頭 6輸入到罐體1內。在如圖1所示的本實用新型實施方式中，通風管5上具有多個噴頭6， 且多個噴頭6設置于所述渦輪式攪拌器4的下方，壓縮空氣向上運動，并在渦輪式攪拌器4 處被攪拌，從而與發酵物料混合。在本實施方式中，還優選地設置有導流筒7，噴頭6設置于 該導流筒7的下方，該導流筒7的作用在于引導輸入到發酵物料中的壓縮空氣向上流動到 渦輪式攪拌器4，從而使壓縮空氣能被渦輪式攪拌器4被打碎和攪拌，促進了壓縮空氣與發 酵物料的混合。由于發酵物料在發酵的過程中會產生熱量，為了控制發酵溫度，在發酵罐的罐體1 內壁沿豎直方向上設置有內蛇管8，也就是說內蛇管8的徑向方向與罐體1的高度方向相 同。為了提高發酵罐的冷卻性能，優選地，在圖1所示的實施方式中，罐體1的外壁沿水平方向纏繞有外蛇管9，也就是說，外蛇管9的徑向與罐體1的徑向方向相同。這樣不僅提高 了發酵罐的冷卻性能，由于加設了外蛇管9，還能提高發酵罐的罐體1的強度。當完成發酵后，需要將最終的發酵產物輸出時，將設置于罐體1的底部的出料口 14打開，通過與出料口 14連接的管道將發酵產物從發酵罐中引導出來，從而完成發酵。以上結合附圖詳細描述了本實用新型的優選實施方式，但是，本實用新型并不限 于上述實施方式中的具體細節，在本實用新型的技術構思范圍內，可以對本實用新型的技 術方案進行多種簡單變型，這些簡單變型均屬于本實用新型的保護范圍。例如，可以將旋槳 式攪拌器3的葉片替換為其他形狀的葉片。另外需要說明的是，在上述具體實施方式
中所描述的各個具體技術特征，在不矛 盾的情況下，可以通過任何合適的方式進行組合，為了避免不必要的重復，本實用新型對各 種可能的組合方式不再另行說明。此外，本實用新型的各種不同的實施方式之間也可以進行任意組合，只要其不違 背本實用新型的思想，其同樣應當視為本實用新型所公開的內容。
權利要求1.一種發酵罐，該發酵罐包括罐體(1)和設置在所述罐體(1)內的攪拌軸0)，所述攪 拌軸( 上設置有攪拌器，其特征在于，所述攪拌器包括旋槳式攪拌器( 和渦輪式攪拌器 G)，所述渦輪式攪拌器(4)設置在所述攪拌軸O)的下端，所述旋槳式攪拌器C3)設置在 所述渦輪式攪拌器的上方。
2.根據權利要求1所述的發酵罐，其特征在于，所述渦輪式攪拌器(4)的數量為一個， 所述旋槳式攪拌器(3)的數量為3個。
3.根據權利要求2所述的發酵罐，其特征在于，所述攪拌器之間等間距布置。
4.根據權利要求1所述的發酵罐，其特征在于，所述渦輪式攪拌器(4)的葉片形狀為拋 物線圓盤渦輪，葉片數量為6。
5.根據權利要求1所述的發酵罐，其特征在于，所述罐體(1)的高徑比為3 4。
6.根據權利要求1所述的發酵罐，其特征在于，所述旋槳式攪拌器C3)的攪拌槳葉為軸 流式槳葉。
7.根據權利要求1所述的發酵罐，其特征在于，在所述攪拌軸( 和所述罐體(1)的底 部之間設置有通風管(5)，該通風管(5)的一端穿出所述罐體(1)，另一端具有噴頭(6)。
8.根據權利要求7所述的發酵罐，其特征在于，所述噴頭(6)為多個。
9.根據權利要求7或8所述的發酵罐，其特征在于，所述噴頭(6)設置于所述渦輪式攪 拌器⑷的下方。
10.根據權利要求9所述的發酵罐，其特征在于，所述渦輪式攪拌器(4)的下方設置有 導流筒(7)，所述噴頭(6)設置于該導流筒(7)的下方。
11.根據權利要求1所述的發酵罐，其特征在于，在所述罐體(1)的內壁沿罐體(1)的 高度方向上設置有內蛇管(8)。
12.根據權利要求1所述的發酵罐，其特征在于，在所述罐體(1)的外壁沿罐體(1)的 徑向方向上纏繞有外蛇管(9)。
專利摘要本實用新型提供一種發酵罐，該發酵罐包括罐體和設置在所述罐體內的攪拌軸，所述攪拌軸上設置有攪拌器，其中，所述攪拌器包括旋槳式攪拌器和渦輪式攪拌器，所述渦輪式攪拌器設置在所述攪拌軸的下端，所述旋槳式攪拌器設置在所述渦輪式攪拌器的上方。通過上述技術方案，不僅使得發酵物料在罐體內循環從而混合更均勻，提高了發酵物料中的溶氧量，并能使氧氣與物料更充分更均勻地混合，還提高了發酵罐的散熱性能和罐體的強度。
文檔編號C12M1/02GK201901671SQ201020659899
公開日2011年7月20日 申請日期2010年12月10日 優先權日2010年12月10日
發明者劉利, 周勇, 周友超, 周永生 申請人:安徽豐原生物化學股份有限公司