本發(fā)明涉及發(fā)酵所需空氣分布技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器和發(fā)酵罐。

背景技術(shù)：

目前在生物好氧發(fā)酵生產(chǎn)中，如氨基酸(谷氨酸、賴氨酸…、有機酸(檸檬酸、衣康酸……)、抗生素(青霉素、土霉素……)酶制劑產(chǎn)品、糖醇類產(chǎn)品等等，都是屬于液態(tài)深層好氧發(fā)酵生產(chǎn)。所謂“好氧生產(chǎn)”就是將無菌壓縮空氣均勻地分布于發(fā)酵罐內(nèi)的原料液中，使菌體能夠得到充分的有氧呼吸，使其正常的生長、代謝，以達到所需要的生物產(chǎn)品。品種不同，好氧發(fā)酵周期也不同，但無論哪種好氧發(fā)酵，自始至終都離不開空氣。因此，如何將空氣均勻地分布其中，使原料液菌體充分地將空氣中的氧吸收是影響穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的關(guān)鍵因素。

傳統(tǒng)的空氣分布器，就是在發(fā)酵罐底部通入一根直管，有“﹁”字型、有“﹂”字型、有“η”字型，然后通過攪拌軸上的多檔槳葉將空氣均勻地分布其中,使氣液相溶，進而達到菌體呼吸生長、代謝產(chǎn)物的目的。該技術(shù)的不足之處是空氣不能均勻分布，特別是大直徑發(fā)酵罐，存在攪拌死角，使氧和料液菌體不能充分融合，造成溶氧不足影響發(fā)酵指標。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器和發(fā)酵罐，用以解決現(xiàn)有技術(shù)存在使得空氣不能均勻分布在料液中，使氧和料液菌體不能充分融合，造成溶氧不足影響發(fā)酵指標。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：構(gòu)造一種發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器，所述發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器包括：呈環(huán)形管狀結(jié)構(gòu)的環(huán)形主管、與所述環(huán)形主管連接用于為所述環(huán)形主管送氣的供氣管、以及至少三個安裝在所述環(huán)形主管上用于向發(fā)酵管內(nèi)的料液噴射空氣的噴氣裝置；所述噴氣裝置包括：呈管狀結(jié)構(gòu)且與所述環(huán)形主管連通的噴氣管；以及至少兩個不同外徑的第一噴管和第二噴管；所述噴氣管包括：一段呈空心管狀的中心管、以及安裝在所述中心管進氣端的法蘭，所述中心管內(nèi)設(shè)置有至少三條呈等速螺旋線形狀的螺旋槽，所述中心管通過所述法蘭等距安裝在所述環(huán)形主管上；所述第一噴管的進氣端套設(shè)固定在所述中心管的出氣端，所述第二噴管的進氣端套設(shè)固定在所述第一噴管的出氣端。優(yōu)選的，所述噴氣管包括：一段呈空心管狀的中心管、所述中心管進氣端設(shè)置有絲扣，所述中心管內(nèi)設(shè)置有至少三條呈等速螺旋線形狀的等速螺旋槽，所述中心管通過所述絲扣等距安裝在所述環(huán)形主管上。

優(yōu)選的，所述中心管的出氣端與所述第一噴管的進氣端之間安裝有至少兩個呈片狀的連接片，所述第一噴管的出氣端與所述第二噴管的進氣端之間安裝有至少兩片所述連接片，所述第一噴管通過所述連接片固定在所述中心管的出氣端，所述第二噴管通過所述連接片固定在所述第一噴管的出氣端。

優(yōu)選的，所述中心管的中心軸線與所述第一噴管和第二噴管中心軸線在為同一直線。

優(yōu)選的，所述中心管的出氣端與所述第一噴管的進氣端之間、以及所述第一噴管的出氣端與所述第二噴管的進氣端之間，均設(shè)置有至少兩個被所述連接片分隔開便于料液進入所述第一噴管和第二噴管內(nèi)腔的進料口。優(yōu)選的，所述環(huán)形主管和所述供氣管的尺寸根據(jù)所述發(fā)酵管的尺寸和所述噴氣裝置的數(shù)量取得最優(yōu)值。

相對應(yīng)的，本發(fā)明的另一目的在于提供一種發(fā)酵罐，所述發(fā)酵罐包括罐體、安裝在所述罐體內(nèi)部用于攪拌料液的攪拌裝置、以及安裝在所述罐體底部的發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器，所述發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器為權(quán)利要求1-7任意一項權(quán)利要求所述的發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器。

優(yōu)選的，所述攪拌裝置包括：呈桿狀活動安裝在所述罐體中心的攪拌軸、若干個安裝在所述攪拌軸上用于攪動料液的攪拌葉。

本發(fā)明具有如下優(yōu)點：本發(fā)明利用供氣管將外界供氣設(shè)備與環(huán)形主管連接，通過供氣管向環(huán)形主管供氣，通過安裝在環(huán)形主管上噴氣裝置向第一噴管和第二噴管的內(nèi)腔噴射空氣，將料液中的菌體與空氣中的氧氣在第一噴管和第二噴管的內(nèi)腔融合，再將料液與空氣的混合物噴射到發(fā)酵罐的各個角落做進一步的融合，達到氧氣和料液中的菌體充分融合從而達到發(fā)酵指標。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，能夠使得氧氣和料液中的菌體充分融合的特點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器和發(fā)酵罐的結(jié)構(gòu)圖；

圖2為本發(fā)明噴氣裝置的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明噴氣裝置的截面圖；

圖4為本發(fā)明本發(fā)明中心管的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明中心管的截面圖。

具體實施方式

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。

實施例1

如圖1、2、3、4以及5所示，一種發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器包括：呈環(huán)形管狀結(jié)構(gòu)的環(huán)形主管21、與環(huán)形主管21連接用于為環(huán)形主管21送氣的供氣管22、以及至少三個安裝在環(huán)形主管21上用于向發(fā)酵管內(nèi)的料液噴射空氣的噴氣裝置23，噴氣裝置23包括：呈管狀結(jié)構(gòu)且與環(huán)形主管21連通的噴氣管231；以及至少兩個不同外徑的第一噴管232和第二噴管233。本發(fā)明利用供氣管22將外界供氣設(shè)備與環(huán)形主管21連接，通過供氣管22向環(huán)形主管21供氣，通過安裝在環(huán)形主管21上噴氣裝置23向第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔噴射空氣，將料液中的菌體與空氣中的氧氣在第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔融合，再將料液與空氣的混合物噴射到發(fā)酵罐1的各個角落做進一步的融合，達到氧氣和料液中的菌體充分融合從而達到發(fā)酵指標。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，能夠使得氧氣和料液中的菌體充分融合的特點。

該環(huán)形主管21為一段沒有閉合的環(huán)形管子，用于為等距安裝在環(huán)行主管上的為各個噴氣裝置23供氣。為了保證氧氣和料液中的菌體充分融合，環(huán)形主管21的尺寸要與發(fā)酵罐1的尺寸匹配，既發(fā)酵罐1越大，環(huán)形主管21的尺寸也要變大。在本實施例中，該環(huán)形主管21為一段沒有閉合的環(huán)形管子，可以理解的，該環(huán)形主管21也可以是一段閉合的呈圓圈狀的管子，環(huán)形主管21可以使圓形管子制成環(huán)形管子，也可以是方形管子制成環(huán)形管子或者其他形狀的管子制成，具體可以結(jié)合實際使用效果和生產(chǎn)成本結(jié)合取而定。環(huán)形主管21可以是金屬環(huán)形主管21，也可以是其它材料制成的管子，具體根據(jù)發(fā)酵罐1內(nèi)的料液酸堿度和環(huán)形主管21的耐壓指標而定。

該供氣管22為一段空心管狀結(jié)構(gòu)的管子，通過將環(huán)形主管21與外界的供氣設(shè)備連接來為環(huán)形主管21送氣。供氣管22的內(nèi)徑要與環(huán)形主管21的內(nèi)徑匹配，以滿足為環(huán)形主管21的供氣需求為宜。供氣管22與環(huán)形主管21可以采用焊接，也可以選擇絲扣耦合或者其他方式連接，供氣管22可以是金屬供氣管22，也可以是其它材料制成的管子，具體根據(jù)發(fā)酵罐1內(nèi)的料液酸堿度和供氣管22的耐壓指標而定。

該噴氣裝置23為一個由噴氣管231和至少兩個外徑不同的管子組成的具有空腔結(jié)構(gòu)的裝置，用于將料液吸入噴氣裝置23內(nèi)腔與噴出的空氣相互融合，然后將料液與空氣的混合物噴射到發(fā)酵罐1的各個位置，噴氣裝置23包括噴氣管231、第一噴管232、以及第二噴管233，噴氣裝置23數(shù)量根據(jù)發(fā)酵罐1的尺寸以及發(fā)酵罐1料液量取得最優(yōu)值。

該噴氣管231為一段空心管狀結(jié)構(gòu)的管子，用于將環(huán)形主管21內(nèi)的空氣噴射出到第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔。在本實施例中，噴氣管231包括中心管2311和法蘭2312，中心管2311通過法蘭2312等距安裝在環(huán)形主管21上，可以理解的，也可以為噴氣管231包括中心管2311，該中心管2311的進氣端設(shè)置有絲扣，中心管2311直接通過絲扣安裝在環(huán)形主管21上，當然，噴氣管231與環(huán)形主管21的安裝方式還不僅僅局限于以上兩種，還可以有其他安裝方式，再次不在詳細介紹。

該中心管2311內(nèi)設(shè)置有至少三條呈等速螺旋線形狀的螺旋槽2313，由于該螺旋槽2313的存在使得經(jīng)過中心管2311內(nèi)部的空氣受到的風阻大大減小，增加了空氣從中心管2311出氣端噴射出去的射程，從而使得更多的空氣與料液相互融合。中心管2311可以是金屬中心管2311，也可以是其它材料制成的管子，具體根據(jù)發(fā)酵罐1內(nèi)的料液酸堿度和中心管2311的耐壓指標而定。

該法蘭2312為與中心管2311尺寸匹配的普通法蘭2312，用于將中心管2311等距安裝在環(huán)形主管21上。法蘭2312與中心管2311和環(huán)形主管21可以選擇直接焊接，也可以選擇絲扣安裝或者其他形式。法蘭2312的材料與中心管2311的材料相同。

該第一噴管232和第二噴管233均為一段具有不同外徑的空心管狀結(jié)構(gòu)的管子，利用第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔，使得料液中的菌體與中心管2311噴射出空氣中的氧氣相互融合。第一噴管232的進氣端套設(shè)安裝在中心管2311的出氣端，第二噴管233的進氣端套設(shè)安裝在第一噴管232的出氣端，由于中心管2311、第一噴管232、第二噴管233的外徑尺寸不同，中心管2311的出氣端與第一噴管232的進氣端之間安裝有至少兩片連接片2321，第一噴管232的出氣端與第二噴管233的進氣端之間安裝有至少兩片連接片2321，第一噴管232通過連接片2321固定在所述中心管2311的出氣端，第二噴管233通過連接片2321固定在第一噴管232的出氣端。連接片2321數(shù)量可以根據(jù)實驗取得最優(yōu)值，第一噴管232和第二噴管233可以是金屬管，也可以是其它材料制成的管子，具體根據(jù)發(fā)酵罐1內(nèi)的料液酸堿度和實際需要而定。中心管2311的出氣端與第一噴管232的進氣端之間、以及第一噴管232的出氣端與第二噴管233的進氣端之間，均設(shè)置有至少兩個被連接片2321分隔開便于料液進入各個噴管內(nèi)腔的進料口2322。由于中心管2311噴出空氣速度較大，第一噴管232和第二噴管233內(nèi)腔中的空氣從第二噴管233出氣端涌出，在第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔中形成短暫的低壓區(qū)，發(fā)酵罐1中的料液從進料口2322進入第一噴管232和第二噴管233內(nèi)腔并與中心管2311噴出的空氣相互融合，只有由于受到中心管2311的壓力料液與空氣的混合物被噴射到發(fā)酵罐1的各個位置進一步融合。

工作時，本發(fā)明利用供氣管22將外界供氣設(shè)備與環(huán)形主管21連接，通過供氣管22向環(huán)形主管21供氣，通過安裝在環(huán)形主管21上噴氣裝置23向第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔噴射空氣，將料液中的菌體與空氣中的氧氣在第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔融合，再將料液與空氣的混合物噴射到發(fā)酵罐1的各個角落做進一步的融合，達到氧氣和料液中的菌體充分融合從而達到發(fā)酵指標。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，能夠使得氧氣和料液中的菌體充分融合的特點。

實施例2

如圖1所示，一種發(fā)酵罐包括：罐體11、攪拌裝置12、以及發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器2，所述發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器2為如上所述的發(fā)酵罐的螺旋式空氣分布器2。

該罐體11為普通的罐體11，可以是金屬罐體11，也可以是其它材料制成的罐體，具體根據(jù)發(fā)酵罐1內(nèi)的料液酸堿度和實際需要而定，罐體11的尺寸根據(jù)所盛的料液量而定。

該攪拌裝置12用于通過自身的轉(zhuǎn)動來將料液與料液中的空氣充分混合，使得料液中的氧氣與料液中的菌體進一步的融合。該攪拌裝置12包括：呈桿狀活動安裝在罐體11中心的攪拌軸121、若干個安裝在攪拌軸121上用于攪動料液的攪拌槳葉。

該攪拌軸121為一段活動安裝在罐體11中央的金屬桿，攪拌軸121與外界的動力裝置連接，由動力裝置來帶動攪拌軸121轉(zhuǎn)動。攪拌軸121轉(zhuǎn)動的速度可以根據(jù)實際需要選擇最適合的轉(zhuǎn)速。

進一步的，為了方便用戶定期對發(fā)酵罐1內(nèi)進行清洗，可以將攪拌軸121制成可拆卸的攪拌軸121，攪拌軸121與發(fā)酵罐1的罐口和罐底部均設(shè)置有與攪拌軸121外徑匹配的套筒，攪拌軸121可以在該套筒內(nèi)自由轉(zhuǎn)動。

該攪拌葉122為片狀結(jié)構(gòu)，圍繞著攪拌軸121在發(fā)酵罐1內(nèi)轉(zhuǎn)動，進而使得料液中的氧氣與料液中的菌體充分融合。攪拌葉122的數(shù)量可以根據(jù)實驗結(jié)果取得最優(yōu)值，在本實施例中，攪拌葉122為金屬攪拌葉，可以理解的，也可以是塑料攪拌葉或者其他材料制成攪拌葉。

進一步的，為了使得節(jié)省成本避免在部分攪拌葉122損壞的情況時同時廢棄攪拌軸121，可以將攪拌葉122通過套筒固定或者螺絲固定在攪拌軸121上，當其中的一片攪拌葉122損壞時，可以將壞掉攪拌葉122的換掉，而不用廢掉攪拌軸121和其他沒有損壞的攪拌葉122，從而降低了生產(chǎn)成本。

工作時，活動安裝在罐體11上的攪拌裝置12被外界的動力裝置帶動而在罐體11轉(zhuǎn)動，同時供氣管22將外界供氣設(shè)備與環(huán)形主管21連接，通過供氣管22向環(huán)形主管21供氣，通過安裝在環(huán)形主管21上噴氣裝置23向第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔噴射空氣，將料液中的菌體與空氣中的氧氣在第一噴管232和第二噴管233的內(nèi)腔融合，再將料液與空氣的混合物噴射到發(fā)酵罐1的各個角落做進一步的融合，使得空氣中的氧氣被料液中的菌體快速均勻的溶解吸收，杜絕了攪拌死角和溶癢不充分的弊端，因此可以大幅提高發(fā)酵技術(shù)指標。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，能夠使得氧氣和料液中的菌體充分融合的特點。

雖然，上文中已經(jīng)用一般性說明及具體實施例對本發(fā)明作了詳盡的描述，但在本發(fā)明基礎(chǔ)上，可以對之作一些修改或改進，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本發(fā)明精神的基礎(chǔ)上所做的這些修改或改進，均屬于本發(fā)明要求保護的范圍。