一种强化溶氧发酵罐系统的制作方法

1.本实用新型属于有氧发酵装置技术领域，具体涉及一种强化溶氧发酵罐系统。


背景技术：

2.发酵罐，指工业上用来进行微生物发酵的装置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其容积在1m3至数百m3。在设计和加工中应注意结构严密，合理。用于好气发酵(如生产抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等)的发酵罐因需向罐中连续通入大量无菌空气或氧气，但实际由于搅拌压头、混合效率以及气体自身的溶解性等原因，气体分散不匀，容易聚团逸散，无法长时间分散在溶液中，利用率较低，从而限制了罐内菌落的生长，影响了反应；另一方面，在高密度发酵过程中，微生物的耗氧量大大超过常规发酵技术，目前国内通用的发酵罐，大多难以满足高密度发酵技术所需的溶氧要求，大大限制了该技术的工业化应用。


技术实现要素：

3.本实用新型针对上述缺陷，提供一种在菌种的特定生长阶段给予适量的营养，符合菌种的生长曲线，而且具有强化气液混合系统，使得气体能更细密均匀的溶解在液体中，且加入了特殊配置的高粘度溶液维持气体较长时间不逸散，提高了液体中的溶氧量，保证的菌种的氧气需求，提高了气体利用率的强化溶氧发酵罐系统。
4.本实用新型提供如下技术方案：一种强化溶氧发酵罐系统，所述系统包括发酵罐，还包括用于为发酵罐提供营养液的补料罐和连接所述补料罐和所述发酵罐的管道，所述管道上由所述补料罐至所述发酵罐依次设置有第一电磁阀、离心泵、用于在管道内喷射压缩空气或氧气的射流器、第一单向阀和第三电磁阀，第一电磁阀和第三电磁阀用于分别控制管道连接补料罐和发酵罐的管道的两个端口是否开启，第一单向阀用于控制射流器的启闭，进而控制所述射流器是否向管道向所述发酵罐的液体流向一侧喷射压缩空气或氧气。
5.进一步地，所述发酵罐外侧设置有与所述管道相通的外部循环管路，所述外部循环管路与所述管道于所述发酵罐外的交汇处设置有空气喷嘴。
6.进一步地，所述空气喷嘴外界有第二电磁阀，所述第二电磁阀外接有控制压缩空气或氧气是否通过所述空气喷嘴进入所述发酵罐的第二单向阀。
7.进一步地，所述管道上于所述离心泵与所述射流器之间还设置有压力表。
8.进一步地，所述管道上于所述离心泵与所述射流器之间还设置有转子流量计。
9.优选地，转子流量计设置于压力表之后。
10.进一步地，所述管道上于所述射流器和所述第一单向阀之间设置有玻璃观镜。
11.进一步地，补料罐上设置有球阀。
12.本实用新型的有益效果为：
13.本实用新型提供的系统不仅能定时完成补料任务，在菌种的特定生长阶段给予适量的营养，符合菌种的生长曲线，而且具有强化气液混合系统，使得气体能更细密均匀的溶解在液体中，且加入了特殊配置的高粘度溶液维持气体较长时间不逸散，提高了液体中的
溶氧量，保证的菌种的氧气需求，提高了气体利用率。采用传统发酵罐系统，发酵od＝120；采用该发酵罐系统，同等条件下od＝145。
附图说明
14.在下文中将基于实施例并参考附图来对本实用新型进行更详细的描述。其中：
15.图1为本实用新型提供的强化溶氧发酵罐系统整体结构示意图。
16.图中：1、球阀；2、补料罐；3、第一电磁阀；4、离心泵；5、压力表；6、转子流量计；7、射流器；8、玻璃视镜；9、第一单向阀；10、发酵罐；11、第二电磁阀；12、第二单向阀；13、第三电磁阀；14、空气喷嘴；15、外部循环管路。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.实施例1
19.如图1所示，为本实用新型提供的一种强化溶氧发酵罐系统，系统包括发酵罐10，还包括用于为发酵罐10提供营养液的补料罐2和连接补料罐2和发酵罐10的管道10
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1，补料罐2上设置有球阀1，管道10
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1上由补料罐2至发酵罐10依次设置有第一电磁阀3、离心泵4、用于在管道10
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1内喷射压缩空气或氧气的射流器7、第一单向阀9和第三电磁阀13，第一电磁阀3和第三电磁阀13用于分别控制管道10
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1连接补料罐2和发酵罐10的管道10
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1的两个端口是否开启，第一单向阀9用于控制射流器7的启闭，进而控制射流器7是否向管道10
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1向发酵罐10的液体流向一侧喷射压缩空气或氧气；
20.发酵罐10外侧设置有与管道10
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1相通的外部循环管路15，外部循环管路15与管道10
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1于发酵罐10外的交汇处设置有空气喷嘴14，空气喷嘴14外界有第二电磁阀11，第二电磁阀11外接有控制压缩空气或氧气是否通过空气喷嘴14进入发酵罐10的第二单向阀12。第二单向阀12用于控制第二电磁阀11是否开启，进而控制压缩空气或氧气是否通过空气喷嘴14进入发酵罐10。
21.工作原理：本实用新型提供的系统事先进行高温灭菌操作，需要对发酵罐10进行补料时，打开球阀1，按一定比例在补料罐2加入水、甘油、葡萄糖、吐温20配置营养液，搅拌均匀备用。打开第一电磁阀3、第三电磁阀13，启动离心泵4，营养液在流经射流器7时与压缩空气/氧气充分接触混合，气体以极密集的小气泡分散在营养液中经过第一单向阀9进入到发酵罐10，然后发酵罐10进行接种、培养。
22.发酵罐10内进行稳定培养期间，关闭第一电磁阀3、离心泵4，打开第二电磁阀11，压缩空气/氧气从第二单向阀12和空气喷嘴14喷射分散进入外部循环管路15，再进入到发酵罐10。需要定时再次补充营养液时，关闭第二电磁阀11，打开第一电磁阀3、离心泵4定时补料。
23.在稳定培养阶段，气体通过第二单向阀12、第二电磁阀11和空气喷嘴14分散到外部循环管路15，翻动反应液，强化了混合效果。
24.本实用新型提供的系统由于设置了射流器7，使得在补料时营养液在流经过程中，使气体能够快速高效的溶于液体，使气体以极小的气泡状态存在于营养液中，不容易发生团聚，延长了气体停留时间。
25.本实用新型提供的系统不仅能定时完成补料任务，在菌种的特定生长阶段给予适量的营养，符合菌种的生长曲线，而且具有强化气液混合系统，使得气体能更细密均匀的溶解在液体中，且加入了特殊配置的高粘度溶液维持气体较长时间不逸散，提高了液体中的溶氧量，保证的菌种的氧气需求，提高了气体利用率。采用传统1
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m3发酵罐系统进行大肠杆菌高密度发酵五次，发酵菌体od＝120
±
5(n＝5)；采用该发酵罐系统，同等条件下菌体od＝145
±
3(n＝5)。
26.实施例2
27.在实施例1的基础上，管道10
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1上于离心泵4与射流器7之间还设置有压力表5，用于实时监测补料罐5向发酵罐10输送营养液的管道10
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1的压力，避免压力过大导致管道破裂
28.实施例3
29.在实施例1的基础上，管道10
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1上于离心泵4与射流器7之间还设置有转子流量计6，用于实时监测管道10
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1内流经的营养液的流速和流量，进而控制流量
30.优选地，转子流量计6设置于压力表5之后。
31.实施例4
32.在实施例1的基础上，管道10
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1上于射流器7和第一单向阀9之间设置有玻璃观镜8，用于观察射流器7向管道10
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1喷射出压缩空气或氧气后，气体以极密集的小气泡分散在营养液中的情况。
33.虽然已经参考优选实施例对本实用新型进行了描述，但在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。