[发明专利]高密度发酵过程中的搅拌式反应器

说明书

本发明公开了一种高密度发酵过程中的搅拌式反应器，包括位于釜口法兰(6)上部的电动机(1)、减速机(2)、联轴器(3)、机架(4)和机械密封(5)以及伸入釜内的搅拌轴(7)和搅拌器等，沿搅拌轴(7)从上至下配置有两层上翻式曲线圆盘涡轮奖(8)、分布器(9)、中间轴承(10)、上翻式曲线圆盘涡轮奖(8)和径流曲线圆盘涡轮桨(11)以及最下部的分布器(9)，在釜外配置有空压机(12)连通釜内的分布器(9)，在连通管线接近空压机附近设计有补料口，本发明较现有产品可以提高传质和混合性能。

技术领域

本发明属于发酵设备技术领域，特别是高密度发酵过程中的搅拌式反应器。

背景技术

为了在有限的容积，获得更多的发酵产物，目前越来越多的医药产品是通过高密度发酵过程来获得。发酵过程由于菌体浓度过高，物料的粘稠性增加，对发酵罐的搅拌传动系统就提出更高的要求，目前的搅拌设备存在着一些问题，如传质和混合难以同时满足要求，并且高粘稠物料带来的是发酵罐内的流动性变差，补料难以很快地分散均匀，底部的溶解氧很难快速循环到其它区域。这种发酵罐内的非均匀性容易导致发酵单位的降低，以及副产物的增加，从而导致后期分离提前困难。并且溶解的二氧化碳很难更新排出，有时会产生二氧化碳对产物的抑制作用。

发明内容

本发明提供一种高密度发酵过程中的搅拌式反应器，可以大大提升发酵罐的传质和混合性能。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是提供一种高密度发酵过程中的搅拌式反应器，包括位于釜口法兰上部的电动机、减速机、联轴器、机架和机械密封以及伸入釜内的搅拌轴和搅拌器等。沿搅拌轴从上至下配置有两层上翻式曲线圆盘涡轮桨、分布器、中间轴承、上翻式曲线圆盘涡轮桨和径流曲线圆盘涡轮桨以及最下部的分布器。在釜外配置有空压机连通釜内的分布器，在连通管线接近空压机附近设计有补料口。所述上翻式曲线圆盘涡轮桨包括轮毂、圆盘、主桨叶以及副桨叶，圆盘焊接在轮毂周围，主桨叶对称安装在圆盘外侧，副桨叶安装在主桨叶的外侧上部。这样设计的高密度发酵过程中的搅拌式反应器可以大大提升发酵罐的传质和混合性能，除了上翻式曲线圆盘涡轮桨和径流曲线圆盘涡轮桨形成流体沿搅拌轴向上，壁面向下的整体大循环及局部强烈混合外，还具有辅助分散气体的功能，空压机通过连通管线输送到分布器的气体或补料能快速分散到发酵罐内各个位置。

设计时可以将主桨叶与圆盘、副桨叶采用螺栓连接，并且位置可以调节，这样利于调整使其达到较佳效果，通常主桨叶个数可以是3、4或6，这样便于加工和安装，主桨叶为上翻式的翼型叶片，副桨叶为空心半管状，可以是半圆管或抛物线等，副桨叶的叶片长度为主桨叶的1/3至1/2，圆盘直径为主桨叶外径的1/3至3/4，实践表明这样设计效果更佳。

径流曲线圆盘涡轮桨包括轮毂、圆盘和空心半管状的外桨叶，外桨叶可以是半圆管或抛物线等，圆盘直径为外桨叶外径的1/2至3/4，这样设计效果较好。

分布器为圆环形，位于上侧的分布器通过连通管线固定在中间轴承的构件上，位于下侧的分布器通过连通管线固定在釜底。

本发明的优点是：大大提升发酵罐的传质和混合性能，气体分散更加均匀，整个发酵罐的混合时间大大缩短，减小二氧化碳的抑制作用，缓解搅拌给罐体带来的冲击，罐内的溶解氧、二氧化碳和培养基的均匀性可以提升50％以上，从而消除局部的浓度梯度，减速代谢副产物的生成，降低能耗。

附图说明

图1是高密度发酵过程中的搅拌式反应器整体结构示意图。

图2是上翻式曲线圆盘涡轮桨的横向视图，图中只画出了两个主桨叶便于表达。

图3是图2的俯视图方位，与图2所示结构的区别是主桨叶为4个。