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機械攪拌通風發(fā)酵罐之攪拌器和擋板
閱讀:215 發(fā)布時間:2022-11-16機械攪拌通風發(fā)酵罐之攪拌器和擋板
為了強化軸向混合,可采用蝸輪式和推進式葉輪共用的攪拌系統(tǒng)。為了拆裝方便,大型攪拌葉輪可做成兩半型,用螺栓聯(lián)成整體裝配于攪拌軸上。
攪拌的主要作用是混合和傳質,將通入的空氣分散成氣泡,并與發(fā)酵液充分混合,使氣泡破碎以增大氣液接觸界面,從而獲得所需要的氧傳遞速率,并使細胞懸浮并分散于發(fā)酵體系中,維持適當?shù)臍庖汗蹋毎┤嗟幕旌吓c質量傳遞,同時強化傳熱過程。
為實現(xiàn)這些目的,攪拌器的設計應使發(fā)酵液有足夠的徑向流動和適度的軸向流攪拌器大多采用渦輪式。渦輪式攪拌器具有結構簡單、傳遞能量高、溶解氧速率高等優(yōu)點,但是軸向混合差,攪拌強度隨著與攪拌軸距增大而減弱,故當培養(yǎng)液較黏稠時,混合效果就下降。
近些年來外已開始將軸向流型攪拌器應用到發(fā)酵罐上。徑向型渦輪攪拌器由于圓盤的存在,使罐內的流動分成上、下兩個循環(huán)區(qū)。雖然區(qū)域內能充分混合,但兩個區(qū)域間則混合不均,而軸向流型攪拌器則不存在分區(qū)循環(huán)等缺點,能使全罐達到良好的循環(huán)狀態(tài)。
實踐表明,在保持單罐產量定的條件下,以三層攪拌器為例,下層仍采用徑向型的渦輪攪拌器,其余兩層改用軸向流型攪拌器時,與三層均采用徑向流的攪拌器相比,功率消耗可降低15%~30%。在50m3發(fā)酵罐內的發(fā)酵試驗表明,將上兩層改裝成軸向流型攪拌器,不但消耗功率下降,發(fā)酵指數(shù)也提高了近15%。
因此,用軸向流型攪拌器部分替代徑向流型攪拌器,對增強罐內物料循環(huán)、增加罐內的溶解氧、縮短發(fā)酵周期、提高產量以及降低能耗都是有利的。
發(fā)酵罐內設擋板的作用是防止液面形成旋渦流動,增強湍動和溶解氧傳質。通常設4~6塊擋板,其寬度為(0.1~0.12)D,達到全擋板條件。全擋板條件是達到消除液面旋渦的低條件,在定的轉速下面增加罐內附件而軸功率保持不變。
此條件與擋板數(shù)z及擋板寬度W與罐徑D之比有關(式71)。擋板的高度自罐底起至設計的液面高度為止,同時擋板應與罐壁留有定的空隙,其間隙為(1/8~1/5)W,避免形成死角,防止物料與菌體堆積。WDZ=0.5(71)由于發(fā)酵罐中除了擋板外,冷卻器、通氣管、排料管等裝置也起定的擋板作用。當設置的換熱裝置為列管或排管,并且它們足夠多時,發(fā)酵罐內不另設擋板。