УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ ОТРАБОТАННОГО ВОЗДУХА К ФЕРМЕНТАТОРАМ Российский патент 1996 года по МПК B01D47/02 

Изобретение относится к устройствам для очистки отработанного воздуха от клеток микроорганизмов, в частности от дрожжевых клеток и может быть использовано в микробиологической и пищевой отраслях промышленности в ферментаторах и дрожжерастительных аппаратах.

Известно барабанное устройство для очистки отработанного газа от пылевых частиц, включающее корпус, частично заполненный промывной жидкостью, расположенную по оси корпуса трубу для подачи газа на очистку, нижний конец которой снабжен насадком, выполненным в виде открытого усеченного конуса, погруженного широким основанием в промывную жидкость. Кромка широкого основания выполнена зубчатой для дробления подаваемого в жидкость газа. Корпус снабжен патрубками для выхода очищенного газа, вывода шлама и регулирования уровня промывной жидкости в корпусе [1]
Недостатком известного устройства является низкая степень очистки газа от твердых загрязняющих его частиц из-за плохого дробления газа и неразвитой поверхности соприкосновения газа с жидкостью и малого времени контакта газовой и жидкой фаз, что обусловлено малой площадью зубчатой кромки усеченного конуса, расположенной по кольцу в одной плоскости. Кроме того, в известном устройстве возможен значительный унос жидкости и неочищенного газа ввиду образования крупных газовых пузырей, которые периодически могут выталкиваться из-под усеченного конуса при увеличении подачи газа на очистку. Крупные газовые пузыри достигают поверхности жидкости и, разрушаясь, выбрасывают в наджидкостное пространство большое количество капельной жидкости и твердых частиц.

Таким образом, известное устройство не может обеспечить полную очистку отработанного воздуха от клеток микроорганизмов и, в частности, от дрожжевых клеток и уменьшить унос капель культуральной жидкости.

Наиболее близким к изобретению является устройство для очистки отработанного воздуха к ферментаторам, которое содержит корпус камеры для обработки воздуха жидкостью, воздухопроводящий и воздухоотводящий патрубки, направляющий элемент [2]
Недостатком известного устройства является низкая степень очистки отработанного воздуха от клеток микроорганизмов, содержащихся во взвешенных каплях культуральной и промывной жидкости.

Технический результат изобретения повышение степени очистки отработанного воздуха от клеток микроорганизмов за счет увеличения поверхности и продолжительности контакта загрязненного воздуха и промывной жидкости.

Технический результат достигается в устройстве для очистки отработанного воздуха к ферментаторам, которое содержит корпус камеры обработки, частично заполненный промывной жидкостью, воздухоподводящий патрубок с направляющим элементом по оси в виде винтовой вставки, усеченный конус с воздухораспределительными отверстиями, погруженный в жидкость и присоединенный к воздухоподводящему патрубку, воздухоотводящий патрубок и сливной патрубок, размещенный на уровне промывной жидкости.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 расположение воздухораспределительных отверстий на стенке усеченного конуса.

Устройство содержит вертикально расположенный корпус 1 с крышкой 2 и с коническим днищем 3. В нижней части корпуса 1 по его оси установлен усеченный корпус 4, обращенный меньшим основанием вверх, а большим основанием обращенный к днищу 3. При этом его большее основание выполнено открытым и образует с корпусом 1 кольцевой проход для жидкости. Усеченный конус 4 установлен ниже предполагаемого уровня промывной жидкости, находящейся в корпусе 1. В стенке усеченного конуса 4 выполнены равномерно расположенные воздухораспределительные отверстия 5. Меньшее основание усеченного конуса 4 присоединено к воздухоподводящему патрубку 6, закрепленному на крышке 2 и сообщенному через магистраль 7 для подачи отработанного воздуха с рабочим пространством ферментатора 8. Внутри воздухоподводящего патрубка 6 установлен направляющий элемент, выполненный в виде винтовой вставки 9, расположенной вдоль оси патрубка 6 и служащий для закручивания потока отработанного воздуха. Корпус 1 снабжен фильтром 10 известной конструкции для отделения влаги от воздуха, патрубком 11 для отвода очищенного воздуха и трубопроводом 12, соединяющим фильтр 10 и нижнюю часть корпуса 1, и служащим для возврата отделенной влаги в корпус 1. В средней части корпуса 1 предусмотрен штуцер 13 для подачи промывной воды в корпус 1 и патрубок 14 для сбора клеток микроорганизмов, расположенный на высоте предполагаемого уровня жидкости и сообщенный трубопроводом 15 с ферментатором 8. Коническое днище 3 имеет штуцер 16 для слива осадка в ферментатор 8. Штуцеры 13 и 16 снабжены вентилями 17 и 18, соответственно. Корпус 1 закреплен на крышке ферментатора 8 с помощью стоек 19.

Устройство работает следующим образом.

С помощью вентилей 17 и 18 устанавливают постоянный уровень промывной воды в корпусе 1 на уровне расположения патрубка 14 при непрерывном протоке воды через корпус 1. При этом конус 4 оказывается полностью погруженным в жидкость. Включают подачу воздуха на очистку из ферментатора 8 через магистраль 7, который под избыточным давлением направляется в патрубок 6. Подаваемый на очистку отработанный воздух вытесняет жидкость из полости конуса 4 до определенного уровня, при котором давление столба жидкости в корпусе 1 и давление подаваемого на очистку воздуха уравновешиваются. В патpубке 6 поток воздуха проходит винтовую вставку 9, где изменяет линейное направление движения на вращательное за счет закручивания в винтовом канале вставки 9. При вращении отработанного воздуха, содержащего большое количество мелких и крупных клеток микроорганизмов и капель культуральной жидкости, происходит частичное разделение клеток микроорганизмов на крупные и мелкие под действием центробежных сил. Крупные клетки и частично мелкие клетки под действием потока воздуха приходят в соприкосновение с поверхностью промывной воды, находящейся в нижней части конуса 4, смешиваются с нею и под действием силы тяжести оседают на коническом днище 3 корпуса 1. Большое количество мелких клеток из полости конуса 4 вытесняются вместе с пузырьками воздуха через отверстия 5, в которых происходит интенсивное дробление воздуха и, следовательно, более активный их контакт с жидкостью, за счет которого происходит отделение клеток микроорганизмов от воздуха и переход их в промывную воду. Часть из них флотируется на поверхности промывной воды в корпусе 1, а часть оседает на конусное днище 3. В процессе очистки воздуха осуществляется непрерывный поток промывной воды через корпус 1, поэтому всплывшие клетки микроорганизмов непрерывно отводятся через патрубок 14 в ферментатор 8 через трубопровод 15. Осевшие клетки микроорганизмов периодически сливаются в ферментатор 8 через штуцер 16 и вентиль 18. Очищенный воздух проходит фильтр 10, освобождаются от влаги и отводится через патрубок 11 на дальнейшее использование. Отделенная в фильтре 10 влага отводится в корпус 1 через трубопровод 12.

Таким образом, в процессе работы устройства для очистки отработанного воздуха достигается следующий технический результат: увеличивается продолжительность контакта между загрязненным воздухом и промывной жидкостью, исключается выход больших воздушных пузырей, содержащих микроорганизм, значительно увеличивается степень очистки воздуха. Отделенная культуральная жидкость возвращается в ферментатор.

Благодаря простым конструкциям, создается возможность очистки и промывка от отложений крупных дрожжевых частиц, что предотвращает зарастание и создает условия надежной и стабильной работы устройства. Возвращение отделенной культуральной жидкости в ферментатор (работа по замкнутому циклу) позволяет решить вопросы экологии. Простая конструкция устройства, имеющего стравнительно небольшие габариты и массу, упрощают его обслуживание и позволяют располагать его на крышке производственного ферментатора. Благодаря этому не требуются большие коммуникации и дополнительные площади для размещения оборудования.

Применение устройства позволит значительно увеличить степень очистки воздуха по сравнению с ранее известными, создать условия надежной и стабильной работы и улучшить состояние окружающей среды.

Использование: очистка отработанного воздуха от клеток микроорганизмов в ферментаторах и других аппаратах. Сущность изобретения: в корпусе 1 камеры обработки отработанного воздуха жидкостью, частично заполненном жидкостью, расположен усеченный конус 4 с воздухораспределительными отверстиями 5, погруженный в жидкость, присоединенный к воздухоподводящему патрубку 6, в котором установлен направляющий элемент в виде винтовой вставки 9, размещенный вдоль оси, а на уровне промывной жидкости для сбора всплывших клеток микроорганизмов размещен сливной патрубок 14. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Устройство для очистки отработанного воздуха к ферментаторам, содержащее корпус камеры для обработки воздуха жидкостью, воздухоподводящий и воздухоотводящий патрубки, направляющий элемент, отличающееся тем, что оно снабжено усеченным конусом с воздухораспределительными отверстиями, при этом корпус частично заполнен промывной жидкостью, усеченный конус погружен в жидкость и присоединен к воздухоподводящему патрубку, а направляющий элемет выполнен в виде винтовой вставки, установленной в воздухоподводящем патрубке и расположенной вдоль его оси. 2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что корпус снабжен сливным патрубком для сбора всплывших клеток микроорганизмов, расположенным на уровне промывной жидкости.