微生物发酵罐论文和设计-仇俊涛

全文摘要

本实用新型公开了一种微生物发酵罐，由外至内依次设置有环形的第一气室、第二气室、第三气室以及中心的培养室，第一气室与第二气室之间设置氧分子筛，第二气室与第三气室之间设置防水分隔环，第三气室与培养室之间设置多孔陶瓷环；第一气室在两侧分别设置进气口和出气口，出气口设置释压阀，且释压阀的开启压力大于氧分子筛的释放压力；防水分隔环顶部设置若干连通第二气室和第三气室的输气道。本实用新型过滤面积大，氧气产出率高；通过多孔陶瓷环氧气分散成若干的微弱气泡，使两相接触面积增大而加速反应，氧气最大化地溶解在培养基中，由于氧气量小、布气均匀，氧气溶解率高，所以不会在培养基中形成明显的气泡对培养基造成影响。

主设计要求

1.一种微生物发酵罐，由外至内依次设置有环形的第一气室(1)、第二气室(3)、第三气室(5)以及中心的培养室(7)，其特征在于：所述第一气室(1)与第二气室(3)之间设置氧分子筛(2)，所述第二气室(3)与第三气室(5)之间设置防水分隔环(4)，所述第三气室(5)与培养室(7)之间设置多孔陶瓷环(6)；所述第一气室(1)在两侧分别设置进气口(11)和出气口(12)，所述出气口(12)设置释压阀(12a)，且所述释压阀(12a)的开启压力大于氧分子筛(2)的释放压力；所述防水分隔环(4)顶部设置若干连通第二气室(3)和第三气室(5)的输气道(41)。

设计方案

2.根据权利要求1所述的微生物发酵罐，其特征在于：所述进气口(11)安装逆止阀(11a)。

3.根据权利要求1所述的微生物发酵罐，其特征在于：所述氧分子筛(2)采用沸石分子筛。

4.根据权利要求1所述的微生物发酵罐，其特征在于：所述释压阀(12a)的开启压力为氧分子筛(2)过滤压力的1.2-1.4倍。

5.根据权利要求1所述的微生物发酵罐，其特征在于：所述多孔陶瓷环(6)孔径100-200μm。

6.根据权利要求1所述的微生物发酵罐，其特征在于：所述第三气室(5)的厚度不超过0.5cm。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及微生物培育技术领域，特别涉及一种微生物发酵罐。

背景技术

微生物种类很多，随着科学技术的发展，微生物的相关价值也得到开发。因此微生物的人工培育也逐渐兴起，微生物的分类很多，单就对氧气的依赖来说可分为需氧菌和厌氧菌，对于需氧菌来说其繁殖和成长都离不开氧气，但是一般微生物都采用液体的培育基质，其内部基质很难溶解空气中的氧气，而采用人工供氧，直接通过氧气，由于培养基对氧气的溶解需要时间，氧气量太大不能吸收溶解，造成浪费，同时会产生大量的气泡对培养基造成影响，而假如通入微弱的氧气量，不仅分布不均匀，由于其溶解速率的问题，供氧量还达不到。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是提供一种可自产氧气，氧气溶解率高，分布均匀，不会产生明显气泡影响培养基的微生物发酵罐。

本实用新型的技术方案为：

一种微生物发酵罐，由外至内依次设置有环形的第一气室、第二气室、第三气室以及中心的培养室，所述第一气室与第二气室之间设置氧分子筛，所述第二气室与第三气室之间设置防水分隔环，所述第三气室与培养室之间设置多孔陶瓷环；所述第一气室在两侧分别设置进气口和出气口，所述出气口设置释压阀，且所述释压阀的开启压力大于氧分子筛的释放压力；所述防水分隔环顶部设置若干连通第二气室和第三气室的输气道。

进一步的，进气口安装逆止阀。

进一步的，氧分子筛采用沸石分子筛。

进一步的，释压阀的开启压力为氧分子筛过滤压力的1.2-1.4倍。

进一步的，多孔陶瓷环孔径100-200μm。

进一步的，第三气室的厚度不超过0.5cm。

本实用新型的有益之处在于：

本实用新型第一气室与第二气室均为环形，之间设置氧分子筛，这样可以提升过滤面积，增加氧气的产出率；通过多孔陶瓷环的散气作用，氧气分散成若干的微弱气泡，使两相接触面积增大而加速反应，发酵罐的整个内侧壁(多孔陶瓷环)都相当于一个滤网，氧气在第三气室聚集与渗入的培养基混合，然后化为若干微小气流或者气泡穿过多孔陶瓷环进入培养室，这过程中气液混流，这样氧气就会最大化地溶解在培养基中，为枯草芽孢杆菌等好氧菌的培养提供必要的氧气，增加其培养的速度，由于氧气量小、布气均匀，氧气溶解率高，所以不会在培养基中形成明显的气泡对培养基造成影响。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为图1中的A-A截面结构示意图。

图中：1-第一气室，11-进气口，11a-逆止阀，12-出气口，12a-释压阀，2-氧分子筛，3-第二气室，4-防水分隔环，41-输气道，5-第三气室，6-多孔陶瓷环，7-培养室。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-2所示：

一种微生物发酵罐，由外至内依次设置有环形的第一气室1、第二气室3、第三气室5以及中心的培养室7，所述第一气室1与第二气室3之间设置氧分子筛2，所述第二气室3与第三气室5之间设置防水分隔环4，所述第三气室5与培养室7之间设置多孔陶瓷环6；所述第一气室1在两侧分别设置进气口11和出气口12，所述出气口12设置释压阀12a，且所述释压阀12a的开启压力大于氧分子筛2的释放压力；所述防水分隔环4顶部设置若干连通第二气室3和第三气室5的输气道41。

本实用新型使用时进气口11接空气压缩机，由于其对气流量的需求非常小，因此可以通过分流管道实现一个空气压缩机来为若干的发酵罐供气，为了保证空气的洁净度，气流必须经过过滤处理后才能输入发酵罐，气流不断地在第一气室1聚集，压力逐渐增大到过滤压力，空气中的氧气通过氧分子筛3到达第二气室3，而二氧化碳和氮气等被氧分子筛吸附不能通过(分子筛制氧为成熟的技术，此处对其原理不再赘述)，当压力逐渐达到释压阀12a的释放压力后，此时氧分子筛2吸附也接近饱和，释压阀12a打开释放第一气室1内的过滤废气，同时氧分子筛解压再生进入下一个循环，氧气到达第二气室后，由防水分隔环4上的输气道41进入第三气室5内部，这样设置是为了避免培养基倒灌入第二气室，污染氧分子筛。

第一气室1与第二气室3均为环形，之间设置氧分子筛2，这样可以提升过滤面积，增加氧气的产出率。

多孔陶瓷材料是以刚玉砂、碳化硅、堇青石等优质原料为主料、经过成型和特殊高温烧结工艺制备的一种具有开孔孔径、高开口气孔率的一种多孔性陶瓷材料、具有耐高温，高压、抗酸、碱和有机介质腐蚀，良好的生物惰性、可控的孔结构及高的开口孔隙率。多孔陶瓷的重要特征是具有较多的均匀可控的气孔。气孔有开口气孔和闭口气孔之分，开口气孔具有过滤、吸收、吸附、消除回声等作用。

多孔陶瓷用于气-液(氧气和培养基)两相混合，即通常所说的布气、散气。通过多孔陶瓷环6的散气作用，氧气分散成若干的微弱气泡，使两相接触面积增大而加速反应，发酵罐的整个内侧壁(多孔陶瓷环)都相当于一个滤网，氧气在第三气室聚集与渗入的培养基混合，然后化为若干微小气流或者气泡穿过多孔陶瓷环进入培养室，这过程中气液混流，这样氧气就会最大化地溶解在培养基中，为枯草芽孢杆菌等好氧菌的培养提供必要的氧气，增加其培养的速度，由于氧气量小、布气均匀，氧气溶解率高，所以不会在培养基中形成明显的气泡对培养基造成影响。

而且物理和化学性质稳定。多孔陶瓷材料可以耐酸、碱腐蚀，也能够承受高温、高压，自身洁净状态好，不会造成二次污染，这样就可以避免多孔陶瓷环6污染培养基，其在一般的环境下不会与里面的物质起化学反应。

具体的，进气口11安装逆止阀11a。

具体的，氧分子筛2采用沸石分子筛，使用市面上常用的3A沸石分子筛即可。

具体的，释压阀12a的开启压力为氧分子筛2过滤压力的1.2-1.4倍，这样可以保证氧分子筛2吸附接近饱和时再打开。

具体的，多孔陶瓷环6孔径100-200μm，保证氧气分散成足够多的微小气流，便于其与培养基进行反应溶解。

具体的，由于氧气量不大，为了避免过多的培养基液体积在第三气室5内，第三气室5的厚度不超过0.5cm。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

设计图

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