全文摘要
本实用新型技术属于生物反应器装置技术领域，涉及一种提高生物反应器供气效率的装置，包括供气管，该供气管一端连接供气主管，供气管相对应的另一端连接空气分配器，所述空气分配器设置在所述生物反应器的内底部，该空气分配器由分配器储气室和覆盖在其上表面的弧形面板组成，该弧形面板采用微孔排气，其上分布有若干微孔。该装置使空气更均匀地分布到溶液中，从而增加溶液中菌体与氧气的接触面积，在不需要提高搅拌转速的前提下提升了溶氧值，提高了空气使用效率。
主设计要求
1.一种提高生物反应器供气效率的装置，包括供气管(1)，该供气管(1)一端连接供气主管(100)，供气管(1)相对应的另一端连接空气分配器(3)，其特征在于，所述空气分配器(3)设置在所述生物反应器(200)的内底部，该空气分配器(3)由分配器储气室(31)和覆盖在该分配器储气室(31)上表面的弧形面板(32)组成，该弧形面板(32)凸面朝上，采用微孔排气，所述凸面上分布有若干微孔。
设计方案
1.一种提高生物反应器供气效率的装置，包括供气管(1)，该供气管(1)一端连接供气主管(100)，供气管(1)相对应的另一端连接空气分配器(3)，其特征在于，所述空气分配器(3)设置在所述生物反应器(200)的内底部，该空气分配器(3)由分配器储气室(31)和覆盖在该分配器储气室(31)上表面的弧形面板(32)组成，该弧形面板(32)凸面朝上，采用微孔排气，所述凸面上分布有若干微孔。
2.根据权利要求1所述的提高生物反应器供气效率的装置，其特征在于，所述弧形面板(32)上的微孔呈均匀分布状态。
3.根据权利要求1或2所述的提高生物反应器供气效率的装置，其特征在于，所述弧形面板(32)上的微孔的孔径为φ0.05mm～φ0.2mm，孔距为5mm～10mm。
4.根据权利要求1所述的提高生物反应器供气效率的装置，其特征在于，所述弧形面板(32)的弧高与分配器储气室(31)的直径比例为1:4～1:40。
5.根据权利要求1所述的提高生物反应器供气效率的装置，其特征在于，所述供气管(1)与空气分配器(3)之间通过拆卸式活接(2)连接。
6.根据权利要求5所述的提高生物反应器供气效率的装置，其特征在于，所述拆卸式活接(2)为不锈钢内丝活接。
7.根据权利要求5或6所述的提高生物反应器供气效率的装置，其特征在于，所述拆卸式活接(2)的密封面为聚四氟乙烯材质。
8.根据权利要求1或2或4或5或6所述的提高生物反应器供气效率的装置，其特征在于，所述供气管(1)和空气分配器(3)为不锈钢材质。
9.根据权利要求1或2或4或5或6所述的提高生物反应器供气效率的装置，其特征在于，所述空气分配器(3)上开设有清理口(33)。
设计说明书
技术领域
本实用新型技术属于生物反应器装置技术领域，特别涉及一种提高生物反应器供气效率的装置。
背景技术
在发酵培养中，溶氧水平是好氧微生物高密度发酵的关键参数，氧气浓度越大，菌体的生长速率会更高，发酵效率也会越高。发酵过程中，中后期生物量增加使溶液浓度逐渐增大，由于生物反应器供氧能力的限制，不能更好满足好氧微生物对氧的需求，导致代谢副产物的大量积累，从而抑制菌体生长及目的产物合成。
现有技术中，针对溶液内有氧发酵装置而言，其通常利用一根与外界空气源相连的气管伸到发酵装置的底部的环形空气分配器内朝溶液中供氧，并配置搅拌器辅助，避免菌体沉淀和将溶液中的气泡打散，以便反应器在溶氧过程中增加液(菌)体与氧气的接触面积。而随着溶液浓度逐渐增大，加大进气量和搅拌器转速以保持菌体生长所需要的最佳溶氧值时，会导致两个方面的问题：一、进气量增大，导致供气设备负荷增加，溶液中形成更大的气泡，气很快被排出，不能被有效利用；二、搅拌转速越高剪切力越大，对溶液中的菌体造成损伤，影响菌体生长和产品品质。
实用新型内容
本实用新型就是为了有效解决上述技术问题而提供的一种提高生物反应器供气效率的装置。
为实现上述目的，本实用新型采用了下列的设计结构以及设计方案。
一种提高生物反应器供气效率的装置，包括供气管(1)，该供气管(1)一端连接供气主管(100)，供气管(1)相对应的另一端连接空气分配器(3)，所述空气分配器(3)设置在所述生物反应器(200)的内底部，该空气分配器(3)由分配器储气室(31)和覆盖在该分配器储气室(31)上表面的弧形面板(32)组成，该弧形面板(32)凸面朝上，采用微孔排气，所述凸面上分布有若干微孔。
进一步地，所述弧形面板(32)上的微孔呈均匀分布状态。
进一步地，所述弧形面板(32)上的微孔的孔径为φ0.05mm～φ0.2mm，孔距为5mm～10mm。
进一步地，所述弧形面板(32)的弧高与分配器储气室(31)的直径比例为1:4～1:40。
进一步地，所述供气管(1)与空气分配器(3)之间通过拆卸式活接(2)连接。
进一步地，所述拆卸式活接(2)为不锈钢内丝活接。
进一步地，所述拆卸式活接(2)的密封面为聚四氟乙烯材质。
进一步地，所述供气管(1)和空气分配器(3)为不锈钢材质。
进一步地，所述空气分配器(3)上开设有清理口(33)。
本实用新型的设计原理为：本实用新型的一种提高生物反应器供气效率的装置，供气管(1)一端连接供气主管(100)，其另一端连接空气分配器(3)，通入空气后，从空气分配器(3)上表面的弧形面板(32)的微孔中挤压出密集的细小气泡，通过该弧形面板(32)排出的气泡不容易串联成大气泡，能更均匀地分布到溶液中，从而增加溶液中菌体与氧气的接触面积，在不需要提高搅拌转速的前提下提升了溶氧值，提高了空气使用效率。
本实用新型将空气分配器(3)上表面设置为弧形面板(32)，可增大空气分配器(3)上表面的表面面积，从而增加气体排出面积。而设置的弧形面板(32)凸面朝上，利于气泡的扩散，从而通过弧形面板(32)微孔中稳定挤压出很多微小气泡，这些微小气泡能够快速溶入液体中，不容易在弧形表面相互汇聚形成大气泡。
空气分配器(3)的大小和弧形面板(32)的弧高可根据生物反应器的容积大小按比例来相应调整，使弧形面板(32)的微孔挤压出来的微小气泡快速溶入液体中，而且气泡不容易在弧形面板(32)上相互汇聚形成大气泡。
而弧形面板(32)上的微孔大小和孔距可根据生物反应器的底部面积来相应调整，使在一定供气压力下，空气会从通过弧形面板(32)的微孔稳定挤压出很多微小气泡。
本实用新型与现有技术相比产生了如下的有益效果。
(1)与现有供气装置的反应器相比，本实用新型的装置能在较低的搅拌转速下，大幅提高氧利用率，从而保证菌体在较低剪切力的环境中快速生长，提高产品周期并保证产品质量，解决了生物反应器供气装置瓶颈问题，大幅提高了好氧微生物工业化生产效率。
(2)由于进气流量大幅减少，空压机自启动周期延长；搅拌器转速降低，能耗下降；培养周期缩短，生产效率提高，配套设备运转时间下降。同时由于搅拌转速降低，菌体损伤率大幅降低，确保后续加工工艺环节中，产品中有效成分得到很好保留，提高产品竞争力。
(3)该装置结构简单，制备成本低，耐用性高，尤其是设置了拆卸式活接及在空气分配器上开设了清理口，清洗维护方便。
附图说明
图1是本实用新型的提高生物反应器供气效率的装置的结构示意图。
图2是本实用新型的提高生物反应器供气效率的装置的结构示意图。
图3是本实用新型的提高生物反应器供气效率的装置使用状态图。
其中图中标记为，1-供气管；2-拆卸式活接；3-空气分配器；31-分配器储气室；32-弧形面板；33-清理口；4-螺栓；100-空气主管；200-生物反应器；201-搅拌器；202-搅拌器电机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步说明。
实施例1
如图1、图3所示，一种提高生物反应器供气效率的装置，包括供气管1和空气分配器3。供气管1为管径为φ50mm，管壁厚3mm的不锈钢进气管，供气管1一端连接供气主管100，通过供气主管100向空气分配器3内供应空气；供气管1的另一端连接空气分配器3。
空气分配器3由分配器储气室31和覆盖在该分配器储气室31上表面的弧形面板32组成。分配器储气室31为直径为φ500mm，深度为80mm的圆盘式储气室，弧形面板32为厚度3mm，弧高50mm的弧形不锈钢微孔面板，该弧形面板32凸面朝上，采用微孔排气。所述凸面上分布有若干微孔，微孔呈均匀分布状态，微孔的孔径为φ0.05mmm，孔距为5mm。
使用时，供气管1连接供气主管100，设置在生物反应器200的内侧靠近侧壁，空气分配器3设置在生物反应器200的内底部，生物反应器200上端一定距离设置有搅拌器201，搅拌器201通过搅拌器电机202驱动。当气体进入弧形微孔圆盘式空气分配器3后，在空气分配器3形成一定压力，从弧形面板32的微孔中排出，形成密集的小气泡溶入溶液中，取代了利用搅拌器201高速旋转打碎大气泡的工艺。
实施例2
如图2所示，本实施例中，为了方便拆卸和安装，所述供气管1与空气分配器3之间通过拆卸式活接2连接。进一步地，该拆卸式活接2为不锈钢内丝活接，拆卸式活接2的密封面为聚四氟乙烯材质，从而确保该卸式活接2耐高温、耐腐蚀，不易变形，便于重复利用。
在另一实施例中，在空气分配器3上开设有清理口33，该清理口33通过直径为φ20mm，长为25mm的不锈钢螺栓4封堵，便于空气分配器3的清洗维护。
实施例3
如表1所示，在排气压力、培养阶段和搅拌器搅拌转速相同的条件下，本实用新型的提高生物反应器供气效率的装置与现有技术相比，供气管的进气流量减少，而生物反应器溶氧值提升，说明本实用新型的装置通气效率更高。
表1
而在排气压力、培养阶段相同的条件下，设定一个生物反应器溶氧值和供气管进气流量，调节搅拌器的转速来进行维持，转速高低形成的剪切力对菌体损伤程度对比情况如表2所示。可见，使用本实用新型的提高生物反应器供气效率的装置菌体完整度更高，生长更好，培养周期更短。
表2
以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其进行限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的普通技术人员来说，仍然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型所要求保护的技术方案的精神和范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920085801.0
申请日:2019-01-18
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:53(云南)
授权编号:CN209522843U
授权时间:20191022
主分类号:C12M 1/00
专利分类号:C12M1/00;C12M1/04
范畴分类:18H;
申请人:昆明藻能生物科技有限公司
第一申请人:昆明藻能生物科技有限公司
申请人地址:650108 云南省昆明市五华区科发路139号云南省大学科技园云南留学人员创业园二期A3栋5楼505-3号
发明人:代兴举;张卫文;陈磊;刘璐
第一发明人:代兴举
当前权利人:昆明藻能生物科技有限公司
代理人:赛晓刚
代理机构:53115
代理机构编号:昆明今威专利商标代理有限公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计