本技術(shù)屬于發(fā)酵培養(yǎng)，具體而言，涉及一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置。

背景技術(shù)：

1、生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置是一種專用于微生物發(fā)酵過程的設(shè)備，廣泛應(yīng)用于食品工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)、環(huán)保產(chǎn)業(yè)、生物能源等領(lǐng)域。這類裝置通常包括罐體、攪拌系統(tǒng)、通氣裝置、溫度控制系統(tǒng)、ph調(diào)控系統(tǒng)以及各類傳感器和控制器等關(guān)鍵組件，旨在為微生物提供一個適宜的生長環(huán)境，實現(xiàn)目標(biāo)產(chǎn)物的高效生產(chǎn)。

2、傳統(tǒng)的生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，盡管在一定程度上滿足了大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的需要，但仍存在一些固有的弊端與局限性。首先，發(fā)酵過程中常常伴隨大量泡沫的產(chǎn)生，這主要是由于微生物代謝、通氣攪拌以及某些添加物(如表面活性劑)等因素共同作用的結(jié)果。泡沫不僅占據(jù)了罐體內(nèi)寶貴的體積，影響發(fā)酵液的實際裝載量，還可能導(dǎo)致發(fā)酵液溢出，引發(fā)環(huán)境污染和設(shè)備損壞。更為重要的是，泡沫層會阻礙氧氣的傳遞，影響微生物的呼吸作用，降低發(fā)酵效率，同時也對攪拌系統(tǒng)的效率產(chǎn)生負面影響，增加能耗。傳統(tǒng)的應(yīng)對泡沫問題的方法主要包括化學(xué)消泡和物理消泡?；瘜W(xué)消泡通常通過添加消泡劑來破壞泡沫結(jié)構(gòu)，但消泡劑可能對微生物生長及產(chǎn)物性質(zhì)產(chǎn)生不利影響，且難以精確控制添加量，易造成二次污染。物理消泡則主要依賴于罐體頂部的靜態(tài)消泡器，如擋板、溢流堰等，其消泡效果有限，且不能隨發(fā)酵過程中的泡沫特性動態(tài)調(diào)整。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本實用新型提供的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，解決了傳統(tǒng)生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置的泡沫問題，實現(xiàn)了對發(fā)酵過程中泡沫的主動、高效消減。

2、本實用新型是這樣實現(xiàn)的：

3、本實用新型提供一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，包括用于容納發(fā)酵液的罐體，所述罐體內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)腔以及攪拌機構(gòu)，其中，所述罐體內(nèi)壁設(shè)置有消泡機構(gòu)，所述消泡機構(gòu)包括導(dǎo)流槽、葉片，所述導(dǎo)流槽為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流槽沿所述罐體內(nèi)壁圓周方向布置，所述葉片通過旋轉(zhuǎn)軸與所述導(dǎo)流槽連接，所述旋轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)有軸承；

4、其中，還包括葉片角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述葉片角度調(diào)節(jié)機構(gòu)與所述葉片的旋轉(zhuǎn)軸連接。

5、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本實用新型的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置還可以做如下改進：

6、其中，所述導(dǎo)流槽截面呈u形或v形。

7、進一步的，所述葉片有多個，沿所述導(dǎo)流槽的長度方向等間距分布，每個所述葉片通過所述旋轉(zhuǎn)軸與所述導(dǎo)流槽固定連接。

8、采用上述改進方案的有益效果為：消泡葉片通過旋轉(zhuǎn)軸與導(dǎo)流槽內(nèi)部的特定位置固定連接。旋轉(zhuǎn)軸選用高強度、耐腐蝕材料制成，其一端或兩端嵌入導(dǎo)流槽預(yù)先設(shè)計好的軸孔中。為了保證葉片能夠順暢旋轉(zhuǎn)，軸孔處安裝有高精度、低摩擦的軸承。軸承內(nèi)圈緊密套在旋轉(zhuǎn)軸上，外圈則固定在導(dǎo)流槽的軸孔壁上，形成了葉片旋轉(zhuǎn)的基礎(chǔ)支撐結(jié)構(gòu)。軸承的選擇應(yīng)兼顧承載能力、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)性和使用壽命，確保在長期運行和可能的清洗消毒條件下保持良好的性能。

9、進一步的，所述葉片角度調(diào)節(jié)機構(gòu)包括步進電機、傳動齒輪組和角度傳感器，所述步進電機的輸出軸與所述傳動齒輪組的輸入齒輪同軸連接，所述傳動齒輪組的輸出齒輪與所述旋轉(zhuǎn)軸同軸連接，所述角度傳感器固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的中部。

10、步進電機、傳動齒輪組和角度傳感器依次連接，其中步進電機的輸出軸與傳動齒輪組的輸入齒輪同軸連接，傳動齒輪組的輸出齒輪與旋轉(zhuǎn)軸同軸連接，角度傳感器固定于旋轉(zhuǎn)軸的一端或中部，用于檢測旋轉(zhuǎn)軸及消泡葉片的實際轉(zhuǎn)動角度。步進電機通過所述傳動齒輪組驅(qū)動所述旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動。

11、進一步的，所述葉片的調(diào)節(jié)角度范圍為0°至45°。

12、進一步的，所述葉片的邊緣設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)，所述葉片的邊緣線速度與發(fā)酵液在所述導(dǎo)流槽內(nèi)的流速之比為0.5至1.5。

13、進一步的，所述導(dǎo)流槽的深度為所述罐體內(nèi)徑的1/10至1/6。

14、進一步的，所述導(dǎo)流槽的寬度與所述罐體內(nèi)徑之比為1/20至1/10。

15、進一步的，所述旋轉(zhuǎn)軸與所述軸承之間采用過盈配合或鍵連接方式固定。

16、所述軸承為深溝球軸承或圓柱滾子軸承。

17、進一步的，所述導(dǎo)流槽的材質(zhì)為不銹鋼，厚度為1至3毫米。

18、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本實用新型提供的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置的有益效果是：

19、主動消泡，防止溢出：本實用新型通過內(nèi)置動態(tài)消泡系統(tǒng)，能在發(fā)酵過程中持續(xù)、主動地消除泡沫，有效避免泡沫累積導(dǎo)致的溢出風(fēng)險，確保發(fā)酵環(huán)境的清潔，減少環(huán)境污染和設(shè)備損壞的可能性；

20、適應(yīng)性強，精準(zhǔn)調(diào)控：消泡葉片可調(diào)節(jié)角度的設(shè)計，使其能根據(jù)發(fā)酵不同階段泡沫的生成速率、粘度、穩(wěn)定性等特點進行針對性調(diào)整，提高了消泡效果的針對性和有效性，增強了發(fā)酵過程的可控性；

21、提高攪拌效率，節(jié)能降耗：通過消泡葉片對泡沫的破碎，減少了泡沫層對攪拌槳工作效率的阻礙，降低了攪拌能耗，同時也有利于提高氧氣在發(fā)酵液中的溶解與傳遞效率，有利于微生物的呼吸代謝，從而提高整體發(fā)酵效率；

22、保持發(fā)酵環(huán)境穩(wěn)定：消泡系統(tǒng)的應(yīng)用減少了泡沫對發(fā)酵液液位、溫度、ph等關(guān)鍵參數(shù)的干擾，有助于維持發(fā)酵環(huán)境的穩(wěn)定，有利于微生物的正常生長和產(chǎn)物合成，提高產(chǎn)物質(zhì)量和收率。

技術(shù)特征：

1.一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，包括用于容納發(fā)酵液的罐體(10)，所述罐體(10)內(nèi)部設(shè)置有內(nèi)腔以及攪拌機構(gòu)(20)，其特征在于，所述罐體(10)內(nèi)壁設(shè)置有消泡機構(gòu)(30)，所述消泡機構(gòu)(30)包括導(dǎo)流槽(31)、葉片(32)，所述導(dǎo)流槽(31)為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流槽(31)沿所述罐體(10)內(nèi)壁圓周方向布置，所述葉片(32)通過旋轉(zhuǎn)軸與所述導(dǎo)流槽(31)連接，所述旋轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)有軸承；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流槽(31)截面呈u形或v形。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述葉片(32)有多個，沿所述導(dǎo)流槽(31)的長度方向等間距分布，每個所述葉片(32)通過所述旋轉(zhuǎn)軸與所述導(dǎo)流槽(31)固定連接。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述葉片角度調(diào)節(jié)機構(gòu)(40)包括步進電機、傳動齒輪組和角度傳感器，所述步進電機的輸出軸與所述傳動齒輪組的輸入齒輪同軸連接，所述傳動齒輪組的輸出齒輪與所述旋轉(zhuǎn)軸同軸連接，所述角度傳感器固定于所述旋轉(zhuǎn)軸的中部。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述葉片(32)的調(diào)節(jié)角度范圍為0°至45°。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述葉片(32)的邊緣設(shè)有鋸齒狀結(jié)構(gòu)，所述葉片(32)的邊緣線速度與發(fā)酵液在所述導(dǎo)流槽(31)內(nèi)的流速之比為0.5至1.5。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流槽(31)的深度為所述罐體(10)內(nèi)徑的1/10至1/6。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流槽(31)的寬度與所述罐體(10)內(nèi)徑之比為1/20至1/10。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)軸與所述軸承之間采用過盈配合或鍵連接方式固定。

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，其特征在于，所述導(dǎo)流槽(31)的材質(zhì)為不銹鋼，厚度為1至3毫米。

技術(shù)總結(jié)
本技術(shù)提供了一種生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置，屬于發(fā)酵培養(yǎng)技術(shù)領(lǐng)域，該生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置包括用于容納發(fā)酵液的罐體，所述罐體內(nèi)設(shè)置有內(nèi)腔以及攪拌機構(gòu)，其中，所述罐體內(nèi)壁設(shè)置有消泡機構(gòu)，所述消泡機構(gòu)包括導(dǎo)流槽、葉片，所述導(dǎo)流槽為環(huán)狀結(jié)構(gòu)，所述導(dǎo)流槽沿所述罐體內(nèi)壁圓周方向布置，所述葉片通過旋轉(zhuǎn)軸與所述導(dǎo)流槽連接，所述旋轉(zhuǎn)軸兩端設(shè)有軸承；還包括葉片角度調(diào)節(jié)機構(gòu)，所述葉片角度調(diào)節(jié)機構(gòu)與所述葉片的旋轉(zhuǎn)軸連接，所述葉片有多個，沿所述導(dǎo)流槽的長度方向等間距分布，每個所述葉片通過所述旋轉(zhuǎn)軸與所述導(dǎo)流槽固定連接，所述導(dǎo)流槽截面呈U形或V形，本技術(shù)解決了傳統(tǒng)生物發(fā)酵培養(yǎng)裝置的泡沫問題。

技術(shù)研發(fā)人員：耿永國,歐陽曉秋,倪金昆,關(guān)貴平,王云福,杜蘭蝶,郭慧芝
受保護的技術(shù)使用者：昆明頂鮮食品有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：20240514
技術(shù)公布日：2025/1/6