專利名稱：清潔節能型生物反應器的制作方法
技術領域：
本發明涉及生物發酵領域，特別是一種用于生物發酵清潔生產和降低能耗的“清潔節能生物反應器”的研制，亦適于對傳統生物反應器的技術改造。
背景技術：
本發明是在傳統攪拌式生物反應器(發酵罐)的基礎上依托本人已獲得發明專利的《生物發酵用多功能復合型阻沫回收裝置》(專利號ZL200810125603.9)以及已獲發明專利申請初審通過的《高效生物消沫器》(專利申請號2010102^220. 8)和《智能清潔型生物發酵增產裝備》(專利申請號201010248558. 3)相關技術對傳統攪拌式生物反應器進行技術改造和集成創新而成。傳統標準式生物反應器按通氣和攪拌方式分為氣升式和機械攪拌式兩大類，前者適用于一般性適氧類菌發酵，目前主要應用于維生素類發酵。由于抗生素和氨基酸類發酵菌同屬好氣性菌，對溶解氧要求高，除了大通氣量維持發酵全過程外，運行中還需要對發酵液進行不斷地剪切分散，以利于溶解氧的利用，目前仍采用機械攪拌式生物反應器。由于機械攪拌的動力依靠電動機帶動皮帶輪驅動，體積龐大、噪音大、維修困難、運行耗能接近發酵總能耗的40%，是生物發酵產業高能耗，高污染的主要組分。同時，大功率電機和飛旋的皮帶輪也給近距離接觸的操作工人帶來了極大的不安全隱患。成為生物發酵實現清潔高產能的一個最大的障礙。發明專利《生物發酵用多功能復合型阻沫回收裝置》為生物反應器提供了提高產量，保護環境的輔助裝置，已公布的發明專利申請《高效生物消沫器》和《智能清潔型生物發酵增產裝備》成功地突破了氣液回流的技術瓶頸，實現了從回流依靠器內流體流場引力到助推攪拌槳的質的跨越。進一步聚焦回流氣液流能量，用回流氣液流作為動力驅動攪拌槳， 就是本發明致力攻克的主要目標。
發明內容
本發明的主要內容就是徹底摒棄傳統生物反應器的機械動力攪拌的電機動力源， 撤掉包括軸封皮帶輪、減速機、支撐塔、電機座、電動機等全部的外來機電動力設備，保留和縮短攪拌軸，升高攪拌槳。降低回流管進器位置，增大回流量，用創新發明的“渦島”部件聚焦和放大回流氣液流力點形成旋渦引向力，推動攪拌正常運轉。頂部軸封取消后，排氣口的位置由封頭外沿升至頂部中心點，使罐有效容積達到罐容積極限。本發明是通過下述技術方法實現的1、一種安裝在攪拌軸兩端的密封軸承套。其特征是撤掉了傳統攪拌式生物反應器封頭上的全部機電傳動設備部件，取消軸封，攪拌軸完全移進反應器內，由連接在器壁的上下兩排支撐橫梁懸空固定。由于攪拌軸縮短了近一半，接觸面除了流動料液外沒有任何耗阻，其上下兩端均由密封軸承套固定，轉動靈活，極大地減輕了阻力消耗，有效地保證了轉速。在不影響攪拌效果的前提下節約攪拌動力消耗100%。
2、一種能夠使含泡沫上溢的排氣均勻送出的“勻沫器”，有效防止排氣中泡沫含量超量，堵塞回流通道，確保排氣中的泡沫含量均勻分布。其特征是在頂部排氣口內側安裝由卡盤固定的“勻沫器”，“勻沫器”呈風扇類結構，由上升氣流形成動能，以離心方式實現通過排氣口的氣流均勻送出。3、一種能夠聚焦和放大回流氣液流著力點并使其形成渦流的“渦島”。其特征是在被推攪拌槳葉的外沿形成具一定力度的定向旋渦，以旋渦流帶動攪拌槳旋轉。4、一種能夠減少回流氣液阻力的“復式降阻槽”，由于能夠有效降低回流氣液流在回流中的阻力和靜壓影響，回流位置比原發明專利下降一個攪拌槳檔位，增加回流進氣和吸入回流總量，增強引助推力。
圖1為本發明“清潔節能型生物反應器”裝置的總體結構示意簡圖，右下角圓圈內的附圖為原傳統機電攪拌或生物反應器結構示意簡圖。圖2為本裝置中“勻沫器”結構示意簡圖。圖3為本裝置中“渦島”結構示意簡圖。本裝置中阻沫回收器器體見發明專利申請公布中附圖，專利申請公布號 CN101921703A,申請公布日:2010. 12. 22具體實施方法一、本發明的“清潔節能型生物反應器”依托和引用了如下部件①傳統標準機電攪拌式生物反應器主體結構含器體、冷卻升溫控制系統、進出料系統、滅菌系統和無菌空氣進排氣系統。②發明專禾Ij “生物發酵用多功能復合型阻沫回收裝置”(專利號 ZL200810125603. 9)和發明專利申請“高效生物消沫器”(專利申請公布號CN101921703A) 中的“生物消沫器” “器體” “分離柱” “L. L管” “消振芯” “回流釜”，以及發明專利申請初步審查合格的“智能清潔型生物發酵增產裝備”(專利申請號201010248558.3)中的“S. L 噴槍”。③通用設備部件用于攪拌軸兩端固定的“密封軸承套”。二、本發明的“清潔節能型生物反應器”在已有技術基礎上完善和創新發明了如下部件發明專利申請“高效生物消沫器”(專利公布號CN101921703A)中的“減阻槽”，本發明中根據功能重新定位和更名為“復式降阻槽”。三、本發明的“清潔節能型生物反應器”創新發明了如下部件①“勻沫器”勻沫器(12)由三片半渦狀葉片(12-3)和圓形框腔(12_1)組成，以卡盤式緊固于反應器頂部排氣口的基座(12-1)。其結構示意圖如圖2。②渦島(6)，由若干片片狀不同的三維拋物線曲線板(6-1)按特殊角度組成環島 (6-2)，以支撐橫粱(8-2)固定于反應器內第二檔攪拌槳下端。其結構示意圖如圖3。發明效果本發明與傳統標準機電攪拌式生物反應器相比，具有以下優勢
①培養液裝料量和發酵液放罐產量增加10 20%，且不受品種影響，對所有的好氣性菌發酵其容積利用率均可以達到85%以上。②無菌空氣回收率達到30 40%。化學消泡劑用量減少50 80%，蒸發量降低 40 60%，可以從根本上消除發酵臭氣對大氣環境的污染。③攪拌耗能降低100%，以器容為120m3反應器為例，每小時節量電可超過100KW。④消除了機械攪拌運行中的噪音污染，使生物發酵實現清潔生產。
權利要求
1.一種“清潔節能型生物反應器”，其特征在于包括①取消傳統攪拌式生物反應器的電機傳動機械攪拌系統所有動力傳動部件包括電機、電機座、皮帶輪、減速機和立于生物反應器頂部的攪拌傳動支撐塔。反應器上排氣口位置移置頂部原攪拌軸伸出口(11)。②在原攪拌電機機座的位置配裝根據本人相關發明專利研制的“高效生物消沫器” (2)。(專利號"ZL200810125603. 9 ；201010226220. 8 ；201010248558. 3)。其進氣口 與反應器排氣口(11)相接，回流管從反應器中部第二檔攪拌槳(9- 位置進入器內。③一安裝在反應器內上下兩端支撐橫梁中心點的攪拌軸軸承套(7)④一安裝在生物反應器頂部排氣口(11)的“勻沫器”(12)⑤一安裝在S.L噴槍噴口下端的“渦島”(6)⑥一連接“高效阻沫回收器”與S.L噴槍的“復式降阻槽”(10)
2.按照權利要求③所述的“清潔節能型生物反應器”攪拌軸密封軸承套(7)，其特征是攪拌槳軸由原伸出器頂與傳動支撐塔皮帶輪相接改為截短收回器內，在靠近第三檔攪拌槳(9-3)的上端位置以帶密封罩軸承緊固于支撐橫梁中心點位置。
3.按照權利要求④所述的“清潔節能型生物反應器”勻沫器(12)，其特征是該部件為園形半渦狀槳葉式結構，包括卡盤(12-1)，中心軸(12-2)和半渦槳葉(12-3)，成風扇狀整體安裝在反應器內頂部排氣口(圖2)。
4.按照權利要求⑤所述的“清潔節能型生物反應器”“渦島”(6)其特征是該部件為組合式結構，由若干片片狀不同的三維拋物線曲線板(6-1)按特殊角度組成環島(6-2)，以支撐橫梁(8-2)固定于器內第二檔攪拌槳葉下端(圖3)。
5.按照權利要求⑥所述的“清潔節能型生物反應器”復式降阻槽(10)，其特征是多層多管組合式結構，兩端開口，上下分別以法蘭與“高效生物消沫器”器體(2)與S. L噴槍(5) 相連接，成為聯通反應器流體外循環的組成部分。
全文摘要
本發明涉及到一種“清潔節能型生物反應器”，其特征在于利用發明人既有發明專利等相關技術集成創新和對“勻沫器”、“渦島”以及回流降阻功率更大的“復式降阻槽”部件的創新研制，對傳統生物反應器主要組成部分中的以機電作為動力的攪拌系統和排氣系統進行改造，保留了傳統生物反應器中機械攪拌部件。以回流進罐的氣液流通過“渦島”部件形成渦流的推力代替電機傳動作為動力，使生物發酵生產更清潔，更節能。與傳統生物反應器相比，制造和維護成本降低，生產效率和安全系數提高，裝料量和放罐量增加到10～20％，無菌空氣用量減少15～30％，發酵液蒸發量降低40～60％，化學消泡劑用量減少50～80％，攪拌耗能降低100％。
文檔編號C12M1/21GK102174366SQ20111000320
公開日2011年9月7日 申請日期2011年1月10日 優先權日2011年1月10日
發明者李明忠 申請人:李明忠