一种微界面传质强化发酵系统及方法技术方案

本发明专利技术提供了一种微界面传质强化发酵系统及方法，包括发酵罐；发酵罐的一侧连接有循环管路；循环管路的入口高度高于出口高度；循环管路的内部设置有微界面机组；微界面机组包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，第一微界面发生器位于第二微界面发生器的上方，第一微界面发生器与第二微界面发生器间设置有导流管，第一微界面发生器的出口通过导流管与第二微界面发生器相连；第一微界面发生器的一侧壁连接有空气管路，空气经空气管路进入第一微界面发生器分散破碎成微米级别的微气泡后，进入第二微界面发生器继续分散破碎。本发明专利技术的微界面传质强化发酵系统发酵时间短，发酵效率高，原料利用率高。原料利用率高。原料利用率高。

【技术实现步骤摘要】
一种微界面传质强化发酵系统及方法


[0001]本专利技术属于发酵系统
，具体而言，涉及一种微界面传质强化发酵系统及方法。

技术介绍

[0002]微生物菌剂是指有效菌经过工业化生产扩繁后，利用草炭、蛭石等多孔的物质作为吸附剂吸附菌体的发酵液加工制成的活菌制剂。这种菌剂可用于农业拌种或蘸根，具有改良土壤、恢复地力、预防土传病害、维持根际微生物区系平衡和降解有毒害物质等作用。农用微生物菌剂恰当使用可以提高农产品产量、改善农产品品质、减少化肥用量、降低成本、改良土壤、保护生态环境。发酵罐是生产微生物菌剂过程中必需使用到的设备。
[0003]现有的用于生产微生物菌剂的发酵罐，存在以下不足：
[0004](1)现有的发酵罐一般都是通过一根设置在中部的搅拌轴带动搅拌桨来进行旋转，搅拌不够充分，一般只能进行局部搅拌，而且还会存在搅拌死角，使得内部食品发酵物受热不充分，影响发酵效率；
[0005](2)发酵罐内空气与物料间的传质面积小，发酵时间长，效率低。
[0006]有鉴于此，特提出本专利技术。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一目的在于提供一种微界面传质强化发酵系统，该系统发酵时间短，发酵效率高，通过设置循环管路，将未反应完全的发酵物回流至发酵罐底部继续参与发酵，提高了发酵罐内发酵物的利用率，避免了发酵物的浪费；通过在发酵罐内设置微界面机组，能够将空气分散破碎为微米级别的微气泡后，与物料进行混合，提高了空气与物料间的相界传质面积，缩短了发酵时间，提高了发酵效率。
>[0008]本专利技术的第二目的在于提供一种微界面传质强化发酵方法，该方法通过应用上述发酵系统，大幅提高了发酵效率，缩短了发酵时间，降低了发酵成本。
[0009]为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010]本专利技术提供了一种微界面传质强化发酵系统，包括发酵罐；所述发酵罐的一侧连接有循环管路；所述循环管路的入口高度高于出口高度；所述循环管路的内部设置有微界面机组；
[0011]所述微界面机组包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，所述第一微界面发生器位于所述第二微界面发生器的上方，所述第一微界面发生器与所述第二微界面发生器间设置有导流管，所述第一微界面发生器的出口通过所述导流管与所述第二微界面发生器相连；所述第一微界面发生器的一侧壁连接有空气管路，空气经所述空气管路进入所述第一微界面发生器分散破碎成微米级别的微气泡后，进入所述第二微界面发生器继续分散破碎。
[0012]现有技术中，发酵罐一般都是通过一根设置在中部的搅拌轴带动搅拌桨来进行旋
转，搅拌不够充分，一般只能进行局部搅拌，而且还会存在搅拌死角，使得内部食品发酵物受热不充分，影响发酵效率；且发酵罐内液体与物料间的传质面积小，发酵时间长，效率低，所需空气用量大，需要加压操作才能够保证产率。
[0013]为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种微界面传质强化发酵系统，该发酵系统通过设置循环管路，将未反应完全的发酵物回流至发酵罐底部继续参与发酵，提高了发酵罐内发酵物的利用率，避免了发酵物的浪费；通过在循环管路内设置微界面机组，能够将空气分散破碎为微米级别的微气泡后，与物料进行混合，提高了空气与物料间的相界传质面积，缩短了发酵时间，提高了发酵效率，且无需加压，能够有效降低能耗。
[0014]优选的，所述第二微界面发生器下方设置有锥形的微气泡分布器，且微气泡分布器的锥形尖端向下，所述微气泡分布器的表面为网状。通过设置微气泡分布器，能够使微气泡进行均匀分散，提高传质效果；另外，之所以微气泡分布器设置为网状，微气泡从第二微界面发生器中流出后，部分微气泡与微气泡分布器的网壁相撞，进一步破碎为更小的微气泡，提高了微气泡的微界面强化传质效果。
[0015]优选的，所述循环管路靠近出口的一端设置有轴流泵，所述轴流泵沿所述循环管路内物料流动方向位于所述微界面机组的后方。设置轴流泵是为了为循环物料提供循环动力，另外，轴流泵还能够与微气泡分布器配合，轴流泵为微气泡提供较快的流速，使其撞击在微气泡分布器的网壁上，利用微气泡本身的动能将其破碎为更微小的微气泡，从而进一步提高传质效果。
[0016]优选的，所述第一微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器或气液联动式微界面发生器。
[0017]优选的，所述第二微界面发生器为气动式微界面发生器、液动式微界面发生器或气液联动式微界面发生器。
[0018]本专利技术的发酵系统将微界面技术与发酵工艺相结合，提高了发酵效率。其中，发酵罐的一侧设置有循环管路，循环管路能够将未反应完全的发酵物回流至发酵罐底部继续参与发酵，进而提高发酵罐内发酵物的利用率，避免了发酵物的浪费；通过在循环管路内设置微界面机组，能够将空气分散破碎为微米级别的微气泡后，与物料进行混合，提高了空气与物料间的相界传质面积，缩短了发酵时间，提高了发酵效率。
[0019]在本专利技术中，微界面机组包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，且两个微界面发生器间通过导流管连接，这种串联设置的方式能够使空气经过两次微界面分散破碎，能够有效提高微界面传质效果。另外，第二微界面发生器下方还设置有网状的微气泡分布器，微气泡从第二微界面发生器流出后，在轴流泵的作用下具有较快的流速，流经微气泡分布器时，部分微气泡撞击在网壁上，破碎为更微小的微气泡，从而进一步提高传质效果。可见，本专利技术通过将微界面技术与发酵技术相结合，并结合导流管和微气泡分布器，提高了微界面发生器本身的应用效果。
[0020]本领域所属技术人员可以理解的是，本专利技术所采用的微界面发生器在本专利技术人在先专利中已有体现，如申请号CN201610641119.6、CN201610641251.7、CN201710766435.0、CN106187660、CN105903425A、CN109437390A、CN205833127U及CN207581700U的专利。在先专利CN201610641119.6中详细介绍了微米气泡发生器(即微界面发生器)的具体产品结构和工作原理，该申请文件中记载了“微米气泡发生器包括本体和二次破碎件、本体内具有空
腔，本体上设有与空腔连通的进口，空腔的相对的第一端和第二端均敞开，其中空腔的横截面积从空腔的中部向空腔的第一端和第二端减小；二次破碎件设在空腔的第一端和第二端中的至少一个处，二次破碎件的一部分设在空腔内，二次破碎件与空腔两端敞开的通孔之间形成一个环形通道。微米气泡发生器还包括进气管和进液管。”从该申请文件中公开的具体结构可以知晓其具体工作原理为：液体通过进液管切向进入微米气泡发生器内，超高速旋转并切割气体，使气体气泡破碎成微米级别的微气泡，从而提高液相与气相之间的传质面积，而且该专利中的微米气泡发生器属于气动式微界面发生器。
[0021]另外，在先专利201610641251.7中有记载一次气泡破碎器具有循环液进口、循环气进口和气液混合物出口，二次气泡破碎器则是将进料口与气液混合物出口连通，说明气泡破碎器都是需要气液混合进入，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微界面传质强化发酵系统，其特征在于，包括发酵罐；所述发酵罐的一侧连接有循环管路；所述循环管路的入口高度高于出口高度；所述循环管路的内部设置有微界面机组；所述微界面机组包括第一微界面发生器和第二微界面发生器，所述第一微界面发生器位于所述第二微界面发生器的上方，所述第一微界面发生器与所述第二微界面发生器间设置有导流管，所述第一微界面发生器的出口通过所述导流管与所述第二微界面发生器相连；所述第一微界面发生器的一侧壁连接有空气管路，空气经所述空气管路进入所述第一微界面发生器分散破碎成微米级别的微气泡后，进入所述第二微界面发生器继续分散破碎。2.根据权利要求1所述的微界面传质强化发酵系统，其特征在于，所述第二微界面发生器下方设置有锥形的微气泡分布器，所述微气泡分布器的表面为网状。3.根据权利要求1所述的微界面传质强化发酵系统，其特征在于，所述循环管路靠近出口的一端设置有轴流泵，所述轴流泵沿所述循环管路内物料流动方向位于所述微界面机组的后方。4.根据权利要求1所述的微界面传质强化发酵系统，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：张志炳，周政，张锋，李磊，孟为民，王宝荣，杨高东，罗华勋，杨国强，田洪舟，曹宇，
申请(专利权)人：南京延长反应技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：