一种气升式氨基酸发酵罐的制作方法

本实用新型涉及一种生物工程设备，尤其是一种气升式氨基酸发酵罐。

背景技术：

传统的氨基酸发酵设备主要是机械搅拌通风式发酵罐，在氨基酸发酵过程中为了满足溶氧需求，通常提高搅拌转速，但是高搅拌转速造成剪切力过大，对溶解度较低的氨基酸结晶过程产生不利影响，致使形成晶体的细碎，为下游氨基酸产物的分离提取造成困难，增加产品生产成本。

气升式发酵罐无机械搅拌，利用无菌空气带动发酵液在发酵罐内形成环流，具有剪切力小，能耗低、空气利用效率高等优点。但是传统的气升式发酵罐无ph、溶解氧、消泡桨等装置，对氨基酸发酵过程解析与控制、反应器的放大等造成了困难。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于提供一种气升式氨基酸发酵罐。

为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是：

一种气升式氨基酸发酵罐，包括端盖和罐体，所述端盖和罐体采用法兰连接，其中，

所述端盖包括法兰盘(3)、消泡电机(1)、消泡桨(15)、补料口(2)、接种口(16)和尾气管(17)，所述消泡电机(1)通过搅拌轴与消泡桨(15)相连，消泡电机(1)位于端盖的中心位置，搅拌轴与法兰盘(3)通过轴封连接，消泡电机(1)与消泡桨(15)分别布置在法兰盘(1)上下两侧，所述补料口(2)、接种口(16)、尾气管(17)、固定螺丝(18)分别分布在法兰盘(3)上；

所述罐体中部为圆柱体、底部为锥体，该圆柱体的中下部和锥体底部外侧依次包裹中部冷却夹套(4)和底部冷却夹套(7)，罐体中部一侧设置视孔(14)，视孔下部设置有取样管(5),取样管(5)连通发酵罐内部和外部截止阀，用于发酵过程中取样，罐体中部一侧设置三个插口，分别安装有温度计套管(10)、第一传感器(11)和第二传感器(12)，罐体内部设置用于引导发酵液流动的导流筒(13)，罐体导流筒(13)下部设有气体分布器(9)，通气管(6)从发酵罐外部穿过罐体的锥体底部曲面中上部与气体分布器(9)相连通，用于向发酵罐内通入无菌空气；所述罐体底部设置出料口(8)，用于排出发酵罐中的废物。

上述罐体中部设置的插口必要时还可以安装温度电极、溶氧电极、ph电极、在线浊度传感器、葡萄糖浓度在线传感器等。

优选的，上述气升式氨基酸发酵罐，为更好的满足发酵工艺需求，所述补料口(2)有三个。

优选的，上述气升式氨基酸发酵罐，为满足发酵罐端盖和罐体法兰连接的结构强度和气密性要求，法兰盘(3)上对称设置10个固定螺丝(18)。

优选的，上述气升式氨基酸发酵罐，所述中部冷却夹套(4)和底部冷却夹套(7)的材料均采用316不锈钢。

优选的，上述气升式氨基酸发酵罐，所述导流筒(13)由半圆形冷却盘管(13-4)围绕内壁(13-2)外侧螺旋上升并焊接在一起，冷却盘管和内壁之间形成冷却管腔(13-5)，供冷却水在内部流动，用以发酵液换热冷却；导流筒冷却管上部一侧和对称下部另一侧分别设置冷却水进口(13-3)和冷却水出口(13-1)。

优选的，上述气升式氨基酸发酵罐，所述锥体底部的锥角在60-70°之间，有利于发酵形成的结晶产物收集。

优选的，上述气升式氨基酸发酵罐，所述视孔(14)的材料为透明硼硅玻璃，便于观察发酵罐内情况。

优选的，上述气升式氨基酸发酵罐，所述气体分布器(9)为环管式气体分布器，在环管(8-1)上设置有开口向上的喷孔(8-2)，使无菌空气尽可能多的分散成小气泡，增大气液接触面积。

有益效果：

上述气升式氨基酸发酵罐，利用无菌空气带动发酵液环流，利用ph电极、溶解氧电极检测发酵过程，利用消泡桨结合消泡剂控制发酵罐内的泡沫状态，利用两段冷却形成发酵罐上下温度差，加速发酵液环流，促进传热传质，发酵过程中剪切力较小，有助于发酵产物结晶，形成比较大的产物结晶，有利于结晶产品的收集分离。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图正视图；

图2为本实用新型结构示意图左视图；

图3为本实用新型结构示意图俯视图；

图4为导流筒局部剖视图；

图5为端盖结构示意图；

图6为空气分布器截面图；

图7为设备运行示意图。

图中1.消泡电机，2.补料口，3.法兰盘，4.中部冷却夹套，5.取样管，6.通气管，7.底部冷却加套，8.出料口，9.气体分布器，10.温度计套管，11.第一传感器，12.第二传感器，13.导流筒，14.视孔，15.消泡桨，16.接种口，17.尾气管，18.固定螺丝，8-1-环管，8-2-喷孔，13-1-冷却水出口，13-2-内壁，13-3-冷却水进口，13-4-冷却盘管，13-5-冷却管腔。

具体实施方式

实施例1

如图1-6所示，所述气升式氨基酸发酵罐，包括端盖和罐体，所述端盖和罐体采用法兰连接，其中，

所述端盖包括法兰盘3、消泡电机1、消泡桨15、补料口2、接种口16和尾气管17，所述消泡电机1通过搅拌轴与消泡桨15相连，消泡电机1位于端盖的中心位置，搅拌轴与法兰盘3通过轴封连接，消泡电机1与消泡桨15分别布置在法兰盘1上下两侧，所述补料口2、接种口16、尾气管17、十个固定螺丝18对称分布在法兰盘3上，为满足发酵工艺需求，补料口数量为三个；

所述罐体中部为圆柱体、底部为锥体，所述锥体底部的锥角在60-70°之间，有利于发酵形成的结晶产物收集，所述圆柱体的中下部和锥体底部外侧依次包裹中部冷却夹套4和底部冷却夹套7，所述中部冷却夹套4和底部冷却夹套7的材料均采用316不锈钢，罐体中部一侧设置视孔14，所述视孔14的材料为透明硼硅玻璃，便于观察发酵罐内情况，所述视孔下部设置有取样管5,取样管5连通发酵罐内部和外部截止阀，用于发酵过程中取样，罐体中部一侧设置三个插口，分别安装有温度计套管10、第一传感器11和第二传感器12，所述插口必要时还可以安装温度电极、溶氧电极、ph电极、在线浊度传感器、葡萄糖浓度在线传感器等。罐体内部设置用于引导发酵液流动的导流筒13，所述导流筒13由用于辅助控制发酵液温度的半圆形冷却盘管13-4围绕内壁13-2外侧螺旋上升并焊接在一起，冷却盘管和内壁之间形成冷却管腔13-5，供冷却水在内部流动，用以发酵液换热冷却；导流筒冷却管上部一侧和对称下部另一侧分别设置冷却水进口13-3和冷却水出口13-1；罐体导流筒13下部设有气体分布器9，所述气体分布器9为环管式气体分布器，在环管8-1上设置有开口向上的喷孔8-2，使无菌空气尽可能多的分散成小气泡，增大气液接触面积，通气管6从发酵罐外部穿过罐体的锥体底部曲面中上部与气体分布器9相连通，用于向发酵罐内通入无菌空气；所述罐体底部设置出料口8，用于排出发酵罐中的废物。

如图7所示，无菌空气通过进气管6和空气分布器9进入发酵罐，带动发酵液环流，同时底部冷却夹套7和中部夹套4控制锥形底部发酵液温度略高于发酵罐中部发酵液温度，形成的温度梯度有利于底部发酵液向上部移动，加速发酵液环流。

发酵过程中当发酵过程中产生大量气泡时，可以从视孔14发现，打开消泡电机1，通过消泡桨15进行消泡，必要时也可以从补料口2流加一定消泡剂。另外依据温度传感器10,及其他传感器(电极)及时调整夹套冷却水流速、补料速率、通风量等参数，实现精准控制发酵过程。

发酵罐中产物结晶由于剪切力较小，形成结晶颗粒较大，在重力的作用下沉积在发酵罐底部，同时由于发酵罐内压力高于大气压，产物结晶可以从底部排出口8排出，提高发酵罐利用率。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。