一種發酵罐超聲波消泡裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種發酵罐超聲波消泡裝置，包括格柵和超聲波換能器，所述格柵焊接在發酵罐內壁，所述超聲波換能器的頭部固定在格柵表面，底部通過防水電纜線與外部超聲波發生器相連接，所述超聲波換能器放置在具有防水功能的保護罩內。所述發酵罐超聲波消泡裝置成本較低，具有非常好的消泡效果，還采用了防水保護罩對換能器進行保護，保護了換能器內部元件，使該實用新型更具有實用價值。
【專利說明】一種發酵罐超聲波消泡裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及食品或者化工領域易產生泡沫的發酵罐、反應器、攪拌釜等，尤其是涉及一種發酵罐超聲波消泡裝置。
【背景技術】
[0002]食品化工企業中發酵罐是一種常用設備，發酵罐一般都是容積較大的罐體，一般發酵過程中都會起泡，例如在味精，啤酒等生產過程中的發酵罐。在發酵罐液體界面上產生起泡過多過快，嚴重影響生產，必須進行消泡。
[0003]目前工業生產過程中，尤其是發酵生產過程中，由于發酵罐中要通入大量氣體，發酵罐中液體粘度較大，因此極易形成大量起泡。液體內部起泡的產生和破裂可以有助于增加接觸表面，加速發酵反應；但是在液體界面以上而未破裂的起泡就會對生產產生一定影響，其主要危害如下:
[0004]由于泡沫的存在，降低了發酵罐的實際使用容積，降低了其使用率。
[0005]由于泡沫是由原料液和氣體構成，泡沫會隨著管道流失，造成了原料液的損失，也就造成了生產產量的損失。
[0006]目前主要的消泡技術:目前主要的消泡技術有化學消泡法和物理消泡法。
[0007]化學消泡法:主要是在起泡后加入消泡劑消除氣泡。工業上常用的消泡劑一般可分為有機消泡劑、有機硅消泡劑和聚醚型消泡劑等三類。
[0008]化學消泡法是目前應用最廣泛、消泡效率最高的一種消泡方法，其主要機理是:消泡劑通過與起泡劑發生反應或者直接改變液膜的物理性質，從而改變液膜的狀態，降低泡沫穩定性，達到使泡沫破裂的目的。化學消泡的最大優點在于消泡效率高、使用方便，因此在生物發酵、食品、污水處理等工業得到了廣泛的應用，是目前應用最廣泛的消泡技術。
[0009]然而，無論什么類型的消泡劑，都是通過與起泡劑發生反應或者直接改變液膜的物理性質來達到快速消泡的目的，因此易對發泡劑造成污染，影響其再次發泡能力，無法實現泡沫基液的循環利用，消泡劑消耗量大、成本高。
[0010]物理消泡法:物理消泡方法主要通就泡沫流體的溫度、壓力，或者利用機械裝置對泡沫產生剪切力，壓縮力和沖擊力等方式來破壞液膜的強度以達到消泡的目的。
[0011]物理消泡法包括熱輻射法，真空法等。但是由于發酵罐中發酵反應溫度等有比較嚴格的限制，目前有所應用的僅為機械消泡法。
[0012]機械消泡法是利用機械裝置的作用來進行消泡，而沒有涉及超聲。這方面的主要專利有:《一種消泡攪拌器》(申請號:201120229760.1);《消泡機及消泡方法》(申請號201110157468.8》；《一種消除泡沫裝置》(申請號201020106543.9》。
[0013]超聲波應用于消泡的研究比較早，小型的超聲波消泡機已經市場化，但是其體積較小，一般僅為幾十升或幾百升。無法應用到大型發酵罐中。目前和本專利比較接近的專利技術很少，其中最為接近的為《一種超聲波趕泡裝置》(申請號:201220126838.1)。
[0014]物理消泡技術對環境無污染，成本低，是目前最具有前景的消泡方法，但是現在物理消泡裝置效率低，泡沫處理量小，還需要進一步研究和完善。
實用新型內容
[0015]本實用新型提供一種發酵罐超聲波消泡裝置，主要是解決發酵罐在生產過程中的起泡問題。利用該實用新型，可以有效降低發酵罐的起泡速率，達到較長時間內液體表面不起泡的目的，其技術方案如下所述:
[0016]一種發酵罐超聲波消泡裝置，包括格柵和超聲波換能器，所述格柵焊接在發酵罐內壁，所述超聲波換能器的頭部固定在格柵表面，底部通過防水電纜線與外部超聲波發生器相連接，所述超聲波換能器放置在具有防水功能的保護罩內。
[0017]所述格柵與發酵罐壁的材料相同。
[0018]所述格柵為網狀，其邊緣焊接到發酵罐內壁。
[0019]所述格柵選用的鋼材厚度不小于5mm，寬度不小于30mm，所述格柵間距不小于IOOmm0
[0020]所述超聲波發生器的頻率不小于40KHZ，所述單個超聲波換能器功率不小于
IOOffo
[0021]所述發酵罐超聲波消泡裝置成本較低，具有非常好的消泡效果，還采用了防水保護罩對換能器進行保護，保護了換能器內部元件，使該實用新型更具有實用價值。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1是發酵罐超聲波消泡裝置的結構示意圖；
[0023]圖2是消泡裝置中格柵的結構示意圖；
[0024]圖3是超聲波換能器焊接前的示意圖；
[0025]圖4是超聲波換能器焊接后的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]本實用新型提供的發酵罐超聲波消泡裝置是采用超聲波消泡的聲壓作用的機理，超聲波具有較大能量，超聲波的機械能量使物質分子能產生很大的加速度，因此當超聲波作用在液體中時，使液體指點所達到的加速度比重力加速度大幾萬倍甚至更大，這樣巨大的加速度會使液體指點產生急速的運動，從而使泡沫破裂。
[0027]聲壓作用是當超聲波通入泡沫中時，由于超聲波振動，使物質分子產生壓縮和稀疏作用，此時泡沫所受的壓力發生變化。由于超聲波具有較大能量，就使泡沫產生很大的聲壓作用。在這種壓力下，泡沫就會破裂。通過在原發酵罐內裝超聲波換能器裝置，從而達到利用超聲波消泡的目的。
[0028]所述發酵罐超聲波消泡裝置如圖1所示，發酵罐I需安裝帶有保護罩2的超聲波換能器3和格柵5。
[0029]所述格柵5焊接在發酵罐I內壁，格柵5須處于料液液面4以下，但是距離液面4不大于20cm的位置。
[0030]超聲波換能器3置于具有防水功能的保護罩2內，換能器3頭部與格柵5表面焊接，是采用的堆焊，底部通過防水電纜線與外部超聲波發生器相連接。圖3、圖4分別是超聲波換能器焊接前后的示意圖。
[0031]所述超聲波換能器3發出超聲波后，通過金屬傳遞到金屬格柵5表面與液體接觸面，通過超聲波作用達到消泡目的。
[0032]格柵5的設計也是影響消泡效果的一個重要因素，格柵5選用材料最好與發酵罐壁材料一致，格柵所選板材厚度不小于5mm，但也不應過大，厚度過大會增加費用影響傳遞效果，格柵5的邊緣焊接到發酵罐I的內壁。典型格柵設計如圖2所示。
[0033]在具體實施例中，格柵5選用鋼材的厚度為5mm，寬50mm，相鄰鋼片51間距離為200mm。實際應用中可以根據實際情況調節格柵鋼材寬度與間距，但是原則上鋼材寬度不小于30mm，否則不利于換能器安裝；格柵間距不小于100mm，否則空隙過小，不利于生產中氣體排放，同時反而更容易產生氣泡。
[0034]所述超聲波消泡裝置屬于在線消泡技術，安裝后與設備共同運行從而起到消泡效果。其典型實施步驟如下:
[0035]I)調查研究。對設備本身進行調查，調查發酵罐的尺寸大小，罐體材質及其厚度。分析罐內壓力，液體介質粘度，起泡速率和泡沫大致尺寸大小，液體流動速度等；
[0036]2)裝置設計選型。根據前期調查結果選取超聲波裝置，設計安裝位置，設計格柵大小與尺寸。一般超聲波裝置選取頻率大于40KHZ，單個換能器功率大于100W。格柵的大小尺寸根據罐體大小等設計，基本原則如技術方案中所述；
[0037]3)設備安裝。根據設計結果，首先將格柵焊接完成，然后將換能器焊接在格柵上，然后將格柵換能器整體焊接在罐體內，然后給換能器套上保護罩。超聲波主機安裝在罐體旁邊，通過線纜與換能器連接。主機的安裝。主機距離換能器距離不得超過15米；
[0038]4)設備運行。設備安裝完成后，在罐體未工作狀態下先進行試運行，檢查裝置整體運轉情況。設備運轉正常后，設備與罐體同時開始工作運行。在罐體工作中，如無意外情況，必須保持超聲波消泡裝置運轉。在運行過程中達到消泡效果。
[0039]本實用新型采用超聲波消泡技術優勢在于:
[0040]1、與現有化學消泡技術比較，其成本較低。安裝后，設備運行維護成本低。使用此項實用新型不會產生環境污染，也不會對產品品質產生影響，對生產工藝無任何影響。
[0041]2、與現有單純的機械消泡技術比較，具有非常好的消泡效果，不單單作為一項輔助手段，而是可以獨立消泡，替代其它消泡技術。
[0042]3、格柵的加入與設計。在發酵罐內壁焊接一定規格的格柵，不僅是換能器有了在其內部的安裝位置，而且使超聲波在更好的傳播擴散，降低能量的損失，使其在金屬液體界面產生更好的效果。
[0043]4、防水保護罩的使用。在本實用新型中，采用了防水保護罩對換能器進行保護，保護了換能器內部元件，使該實用新型更具有實用價值。
【權利要求】
1.一種發酵罐超聲波消泡裝置，其特征在于:包括格柵和超聲波換能器，所述格柵焊接在發酵罐內壁，所述超聲波換能器的頭部固定在格柵表面，底部通過防水電纜線與外部超聲波發生器相連接，所述超聲波換能器放置在具有防水功能的保護罩內。
2.根據權利要求1所述的發酵罐超聲波消泡裝置，其特征在于:所述格柵與發酵罐壁的材料相同。
3.根據權利要求1所述的發酵罐超聲波消泡裝置，其特征在于:所述格柵為網狀，其邊緣焊接到發酵罐內壁。
4.根據權利要求1所述的發酵罐超聲波消泡裝置，其特征在于:所述格柵選用的鋼材厚度不小于5mm,寬度不小于30mm,所述格柵間距不小于100mm。
5.根據權利要求1所述的發酵罐超聲波消泡裝置，其特征在于:所述超聲波發生器的頻率不小于40KHZ，所述單個超聲波換能器功率不小于100W。
【文檔編號】C12M1/42GK203639466SQ201320792981
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2013年12月4日 優先權日:2013年12月4日
【發明者】張亮, 曾琳, 劉文利 申請人:北京國奧時代新能源技術發展有限公司