本发明涉及缬氨酸生物法制备，具体公开了一种缬氨酸发酵液流化床结晶反应器。
背景技术：
1、l-缬氨酸是人体必需的八种氨基酸之一，它能促进人体的正常生长，修复组织，调节血糖，并提供需要的能量。目前l-缬氨酸的工业化生产主要使用发酵法制备，缬氨酸发酵液在干燥结晶过程中通常使用流化床制粒结晶反应器。
2、现有的流化床制粒结晶反应器在干燥缬氨酸发酵液过程中，由于热风从底部垂直向上输送，再加上缬氨酸发酵浓缩液含水量较高，导致需要较高的流化床空间才能保证结晶制粒效果，这使得整个反应器的体积过大，而且对热风的需求量较高。此外，现有的流化床制粒结晶反应器其顶部设置的是常规的布袋过滤器，在设备运行过程中，一些未与晶种接触而干燥后的缬氨酸晶体粉末会随着气流向上流动并附着在过滤布袋上，长时间运行会导致过滤布袋过滤效果下降，运行阻力增加，此时则需要停机检修，其不仅费时费力，而且严重影响了缬氨酸的制粒效率。
3、申请号为2023212034535的实用新型专利公开了一种流化床，包括进风室、落料室、制粒室、通风系统、设于落料室内的旋风板以及设于旋风板上方的席网，通风系统进风端与进风室连通，出风端与制粒室连通，旋风板包括支撑件和绕支撑件设置的导流叶，导流叶一端与水平面的偏转角为α，导流叶上设有弯曲部。该专利公开的流化床通过导流叶的设计虽然能够将通入的空气流形成旋风，进而提高热风与物料具有更长的接触时间，保证干燥制粒效果，但是该导流叶固定设计，导致其与水平面的偏转角α固定，而在缬氨酸发酵液干燥制粒过程中，发酵浓缩液的浓度并不固定，并且随着结晶过程中的进行，晶粒表面积会逐渐变大，此时将热气流与具有更大接触面积的物料保持相同的接触时间容易导致缬氨酸高温变质，影响了最终缬氨酸的产品质量。此外，流化床上端的过滤装置为普通的布袋除尘器，在运行一段时间后仍需停机对布袋进行处理，其严重影响了整个设备的运行效率。基于此，本技术提出了一种能够有效解决上述技术问题的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，以解决现有流化床在对缬氨酸发酵液结晶制粒过程所存在的不足。
2、本发明是通过以下技术方案实现的：
3、一种缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，包括反应器外壳体、物料储存罐以及晶种供料装置，所述反应器外壳体包括自下而上依次连通设置的进风室、流化制粒室和过滤室，所述流化制粒室的侧面上端与晶种供料装置相连接，流化制粒室的侧面下端设置带有阀门的排料管，所述进风室的侧面下端设置有热风进管，所述过滤室的顶部设置有过滤装置，且位于过滤装置上方的过滤室侧面上连接有抽气管，所述过滤室的下端设置有朝向流化制粒室的喷料组件，且喷料组件与物料储存罐相连接，位于所述热风进管上方的进风室内部设置有可调旋风形成机构，所述可调旋风形成机构包括设置在进风室与流化制粒室连接处的网板，所述网板的下表面中心处通过立杆连接有与进风室同心设置的圆盘体，所述圆盘体的外圆面上呈环形阵列状开设有多个转接插孔，每个所述转接插孔中均转动设置有一个径向转杆，每个所述径向转杆上均设置有位于圆盘体与进风室内壁之间的扇形导流板，且每个所述径向转杆均伸出进风室外侧面设置，所述进风室的外圆面设置有用于驱动所有径向转杆绕自身中轴线旋转的调节机构。
4、作为上述的第一种设计方案，每个所述径向转杆伸出进风室的外端均连接有小锥齿轮，位于所述径向转杆上方的进风室外壁设置有环形滑轨，所述环形滑轨上转动设置有与进风室同心设置的旋转环体，所述旋转环体的下端设置有与小锥齿轮相啮合的锥齿环面，所述进风室上设置有用于驱动旋转环体定角度旋转的驱动组件。
5、作为上述的第二种设计方案，每个所述径向转杆伸出进风室的外端均固定连接有摆条，所述摆条的端部连接有径向朝外的凸轴，位于所述径向转杆上方的进风室外壁设置有环形滑轨，所述环形滑轨上转动设置有与进风室同心设置的旋转环体，所述旋转环体的下端外圆面开设有与每个凸轴相作用的导向条口，且导向条口呈上下倾斜设置，所述进风室上设置有用于驱动旋转环体定角度旋转的驱动组件。
6、作为上述方案的进一步设置，所述驱动组件包括固定连接在进风室外壁上端的驱动电机，所述驱动电机的电机轴下端连接有动力齿轮，所述旋转环体的上端设置有与动力齿轮相啮合的从动齿圈。
7、作为上述方案的进一步设置，位于所述可调旋风形成机构下方的进风室中设置有导流机构，所述导流机构包括同心设置在进风室内壁中的第一锥面环板，所述圆盘体的下表面中心处连接有与第二锥面环板，且所述第一锥面环板与第二锥面环板之间的环隙自下往上逐渐变小设置。
8、作为上述方案的进一步设置，所述第一锥面环板的下扩径端部连接有与进风室内壁相贴合的滑动环板，所述滑动环板沿进风室的内壁周向限位、轴向活动设置，且进风室上设置有用于驱动第一锥面环板和滑动环板上下移动的伸缩驱动件。
9、作为上述方案的进一步设置，所述过滤装置包括与过滤室内壁上端固定连接的隔板，所述隔板上均匀开设有多个圆孔，每个所述圆孔中均安装有伸至过滤室下端的布袋笼架，所述布袋笼架的外围套设有过滤布袋，所述过滤布袋的上端与布袋笼架固定连接，下端连接有底板，所述底板的圆心处转动连接有伸至隔板上方的振动转轴，位于所述振动转轴下端外围设置有弹簧，且弹簧的两端分别与底板、布袋笼架底部相连接，所述布袋笼架的上端开口中转动连接有叶轮，所述叶轮的中心处开设有与振动转轴相适配的花键轴孔，所述振动转轴的顶端与过滤室顶壁之间设置有振动实现机构；
10、所述振动实现机构包括连接在振动转轴顶端的第一圆盘，所述第一圆盘的上表面周向均匀设置有若干第一凸起，位于所述第一圆盘正上方的过滤室顶壁上固定有第二圆盘，所述第二圆盘的下表面周向均匀设置有与第一凸起相作用的第二凸起。
11、作为上述方案的进一步设置，所述布袋笼架的上端开口处设置有气体流速传感器，所述第一圆盘的上表面圆心处设置有环形永磁铁，所述第二圆盘的下表面圆心处设置有环形电磁铁，且环形电磁铁与环形永磁铁上下对齐设置，所述气体流速传感器与环形电磁铁均与反应器的控制系统电性连接。
12、作为上述方案的进一步设置，所述晶种供料装置包括料仓，所述料仓的下端连接有伸至流化制粒室中的输送筒，所述输送筒中绞龙螺旋叶，且输送筒的外端面设置有与绞龙螺旋叶相连接的绞龙电机。
13、作为上述方案的进一步设置，所述喷料组件包括同心设置在过滤室中的环管，所述环管的下表面均匀连接有多个喷头，所述环管的端部连接有伸出过滤室的输料管，所述输料管上设置有输料泵，且输料管的端部与物料储存罐的下端相连接。
14、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
15、1、本发明公开的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器通过在进风室中设置的可调旋风形成机构，使得高温气流送入到进风室中后不仅能够呈螺旋状向上流动，延长气流与晶种流化制粒过程中的接触时间，保证了干燥结晶制粒的效果，而且还能够通过转动旋转环体使得所有的扇形导流板能够同步转动，进而调节扇形导流板与水平面之间的夹角，达到调节螺旋气流上升过程中的螺距大小，进而来调整晶种流化制粒过程与高温气流的接触时间，使得在整个体积较小的反应器外壳体中能够充分对缬氨酸发酵液进行干燥制粒，有效提高了整个反应器对缬氨酸发酵液的流化结晶效果。
16、2、本发明公开的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器中可调旋风形成机构能够在流化结晶初期，将扇形导流板与水平面之间的夹角调小，进而保证螺旋上升的热气流能够与物料充分接触时间，实现其快速干燥，而在流化结晶制粒的末期又能够将扇形导流板与水平面之间的夹角调大，从而适当降低螺旋上升的热气流能够与物料充分接触时间，避免干燥后的缬氨酸长时间与高温气流接触而引起产品质变的问题，有效保证了最终的产品质量。
17、3、本发明还结合可调旋风形成机构的特点，在其下方进风室中设置导流机构，导料机构中第一锥面环板与第二锥面环板之间的环隙自下往上逐渐变小的设计，不仅能够增大进入到导流机构中的气体流速，保证在可调旋风形成机构作用下形成旋流的效果，而且还能够根据流化结晶的过程中，主动调节第一锥面环板与第二锥面环板之间的环隙大小，进而保证在进气量相同的前提下能够改变形成旋流的气体流速，调节高温气流对缬氨酸发酵液的作用时间，满足流化结晶过程中的各阶段的气体干燥需求。
18、4、本发明还进一步对过滤装置进行改进设计，在反应器运行过程中，利用透过过滤布袋的气流作用于叶轮使其旋转，然后在叶轮作用下会驱动振动转轴旋转，在振动转轴旋转的过程中能够通过第一圆盘上的第一凸起与第二圆盘上的第二凸起之间的作用，并在弹簧的作用使得振动转轴上下往复移动，在振动转轴上下往复移动的过程中能够将过滤布袋在松弛和紧绷状态之间不断切换，并在过滤布袋每次变得紧绷时能够将其表面的粉尘抖落下来，然后再次进入到流化制粒室再次与晶种结合，其不仅能够保证过滤装置时刻保持较好的过滤效果，而且能够将抖下的粉尘再次与晶粒结合。
19、此外，还通过流速传感器作为检测单元判断过滤布袋的实时状态，当发现过滤布袋通风阻力大、外表面晶体粉尘附着严重时，可主动向环形永磁体中通入电流，利用磁性相吸、相斥以及弹簧的作用能够主动将过滤布袋在松弛和绷紧状态之间进行变化，进而主动将过滤布袋进行表面清理，保证其过滤截留效果。
1.一种缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，包括反应器外壳体(1)、物料储存罐(2)以及晶种供料装置(3)，所述反应器外壳体(1)包括自下而上依次连通设置的进风室(101)、流化制粒室(102)和过滤室(103)，所述流化制粒室(102)的侧面上端与晶种供料装置(3)相连接，流化制粒室(102)的侧面下端设置带有阀门的排料管(105)，所述进风室(101)的侧面下端设置有热风进管(106)，所述过滤室(103)的顶部设置有过滤装置(4)，且位于过滤装置(4)上方的过滤室(103)侧面上连接有抽气管(107)，所述过滤室(103)的下端设置有朝向流化制粒室(102)的喷料组件(5)，且喷料组件(5)与物料储存罐(2)相连接，其特征在于，位于所述热风进管(106)上方的进风室(101)内部设置有可调旋风形成机构(6)，所述可调旋风形成机构(6)包括设置在进风室(101)与流化制粒室(102)连接处的网板(601)，所述网板(601)的下表面中心处通过立杆连接有与进风室(101)同心设置的圆盘体(602)，所述圆盘体(602)的外圆面上呈环形阵列状开设有多个转接插孔，每个所述转接插孔中均转动设置有一个径向转杆(603)，每个所述径向转杆(603)上均设置有位于圆盘体(602)与进风室(101)内壁之间的扇形导流板(604)，且每个所述径向转杆(603)均伸出进风室(101)外侧面设置，所述进风室(101)的外圆面设置有用于驱动所有径向转杆(603)绕自身中轴线旋转的调节机构。
2.根据权利要求1所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，每个所述径向转杆(603)伸出进风室(101)的外端均连接有小锥齿轮(605)，位于所述径向转杆(603)上方的进风室(101)外壁设置有环形滑轨(606)，所述环形滑轨(606)上转动设置有与进风室(101)同心设置的旋转环体(607)，所述旋转环体(607)的下端设置有与小锥齿轮(605)相啮合的锥齿环面(6071)，所述进风室(101)上设置有用于驱动旋转环体(607)定角度旋转的驱动组件。
3.根据权利要求1所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，每个所述径向转杆(603)伸出进风室(101)的外端均固定连接有摆条(608)，所述摆条(608)的端部连接有径向朝外的凸轴(609)，位于所述径向转杆(603)上方的进风室(101)外壁设置有环形滑轨(606)，所述环形滑轨(606)上转动设置有与进风室(101)同心设置的旋转环体(607)，所述旋转环体(607)的下端外圆面开设有与每个凸轴(609)相作用的导向条口(6072)，且导向条口(6072)呈上下倾斜设置，所述进风室(101)上设置有用于驱动旋转环体(607)定角度旋转的驱动组件。
4.根据权利要求2或3所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，所述驱动组件包括固定连接在进风室(101)外壁上端的驱动电机(610)，所述驱动电机(610)的电机轴下端连接有动力齿轮(611)，所述旋转环体(607)的上端设置有与动力齿轮(611)相啮合的从动齿圈(612)。
5.根据权利要求1所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，位于所述可调旋风形成机构(6)下方的进风室(101)中设置有导流机构，所述导流机构包括同心设置在进风室(101)内壁中的第一锥面环板(108)，所述圆盘体(602)的下表面中心处连接有与第二锥面环板(109)，且所述第一锥面环板(108)与第二锥面环板(109)之间的环隙自下往上逐渐变小设置。
6.根据权利要求5所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，所述第一锥面环板(108)的下扩径端部连接有与进风室(101)内壁相贴合的滑动环板(110)，所述滑动环板(110)沿进风室(101)的内壁周向限位、轴向活动设置，且进风室(101)上设置有用于驱动第一锥面环板(108)和滑动环板(110)上下移动的伸缩驱动件(113)。
7.根据权利要求1所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，所述过滤装置(4)包括与过滤室(103)内壁上端固定连接的隔板(401)，所述隔板(401)上均匀开设有多个圆孔，每个所述圆孔中均安装有伸至过滤室(103)下端的布袋笼架(402)，所述布袋笼架(402)的外围套设有过滤布袋(403)，所述过滤布袋(403)的上端与布袋笼架(402)固定连接，下端连接有底板(404)，所述底板(404)的圆心处转动连接有伸至隔板(401)上方的振动转轴(405)，位于所述振动转轴(405)下端外围设置有弹簧(406)，且弹簧(406)的两端分别与底板(404)、布袋笼架(402)底部相连接，所述布袋笼架(402)的上端开口中转动连接有叶轮(407)，所述叶轮(407)的中心处开设有与振动转轴(405)相适配的花键轴孔(4071)，所述振动转轴(405)的顶端与过滤室(103)顶壁之间设置有振动实现机构；
8.根据权利要求7所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，所述布袋笼架(402)的上端开口处设置有气体流速传感器(410)，所述第一圆盘(408)的上表面圆心处设置有环形永磁铁(411)，所述第二圆盘(409)的下表面圆心处设置有环形电磁铁(412)，且环形电磁铁(412)与环形永磁铁(411)上下对齐设置，所述气体流速传感器(410)与环形电磁铁(412)均与反应器的控制系统电性连接。
9.根据权利要求1所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，所述晶种供料装置(3)包括料仓(301)，所述料仓(301)的下端连接有伸至流化制粒室(102)中的输送筒(302)，所述输送筒(302)中绞龙螺旋叶(303)，且输送筒(302)的外端面设置有与绞龙螺旋叶(303)相连接的绞龙电机(304)。
10.根据权利要求1所述的缬氨酸发酵液流化床结晶反应器，其特征在于，所述喷料组件(5)包括同心设置在过滤室(103)中的环管(501)，所述环管(501)的下表面均匀连接有多个喷头(502)，所述环管(501)的端部连接有伸出过滤室(103)的输料管(503)，所述输料管(503)上设置有输料泵(504)，且输料管(503)的端部与物料储存罐(2)的下端相连接。
