Устройство для пеногашения Советский патент 1983 года по МПК C12M1/00 

4 4

о:) tc

со

Изобретение отнсхзится к оборудованию для микробиологической промышленности и может быть использовано в ферментерах яри выращивании микроорганизмов, ример кормовых дрожжей.

Известны циклонные устройства для г Шения пены, состоящие из цилиндрического корпуса и тангенциально установленным штуцером для подачи пены и верхним па-ррубком для отвода газа, конического ща со сливным штуцером для вывода обеспененной; жидкости 1.

Принцип действия данных устройств основан на центробежном разделении соо тавляющих пену фаз во вращающемся

тонком слое, образова шом на внутренних поверхностях корпуса и днища.

Недостатком устройств является неполное разделение пены вследствие малой величины окружной скорости потока пены при ее движении по стенке цик-лона, что обусловлено высокой структур ной вязкостью пены. Это приводит к накоплению неразрушенной в коническом днище циклона и ее уносу вмеоте с отходящим газом.

Известно также устройство циклонного типа для гашения пены, снабженное усеченным перфорированным конусом с рао секателями, размещенным с зазором в полости конического днища С2 . В указанном пёногаситёле центробежное разделение пены дополняется механическим разрущением пузырьков в зазоре между перфорированным конусом и стенкой днища вследствие воздействия рассекателей на движущийся поток пены. Однако устройство не обеспечивает достаточно полного гашения мелкодисперсной устойчивой пены, так как дополнительное трение о рассекатели приводит к снижению окружной скорости потока пены вследствие чего уменьшается величина/ центробежной силы, которая в этом случ является основным фактором разделения. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для пеногашения преимущественно к ферментерам, содержащее корпус с патрубками для подвода пены и отвода обеспененной жидкости, центрально установленный патрубок для отвода газа и винтовую направляклцую, укрепленную на последнем . Гашение пены в известном устройтове интенсифицируется дополнительной центробежной силой, возникающей в канале, образованном винтовой направля1« « щей. Обеспененная жидкость выводится и

нижней части корпуса, а газ - по ценгру корпуса.

Недостатком устройства является непо ное гашение устойчивой мелкодисперсной пены, накашшвающейся в нижней части корпуса и уносимой через центрально у танов ленный патрубок отход5пцим газом.

Цель изобретения - повьпиение степени разделения пены.

Указанная цель достигается тем, что устройство для пеногашения, преимущественно к форментерам, содержащее корпус с патрубками для подвода пены и от вода обеспененной жидкости, центрально установленный патрубок для отвода газа а винтовую направляющую, укрепленную на последнем, снабжено расположенной вокруг нижней части корпуса герметичной, камерой для сбора выделенной из пены жидкости, при этом в стенке корпуса .в его выпускной части и над входным отверстием патрубка для отвода газа выполнены отверстия для прохода жидкости, причем винтовая направляющая и внуф ренняя поверхность корпуса имеют несмачиваемое покрытие.

На фиг. 1 показано устройство для пеногашения, продольный разрез на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1. , Устройство для пеногашения состоит из цилиндрического корпуса1 с TaHreHi циально подсоединенным патрубком 2 длд подвода пены, установленным под углом к горизонтали, и укрепленным в его v конической части патрубком 3 для отвода обеспененной жидкости. В полости корпуса 1 центрально установлен nafpyбок 4 для отвода газа с укрепленной на всей его длине винтовой направля щей 5 с несколькими витйами. Вокруг нижней части корпуса 1 расположена герметичная цилиндрическая камера 6 для сбора выделенной из пены жидкости. В стенке корпуса 1 в его выпускной конической части вьшолнены отверстия 7 для прохода жидкости из камеры 6 в naiv рубок 3. Ниже винтовой напрйвЛяющей 5 в стенке цилиндрической части корпуса вьшолнены отверстия 8 для прохода жидкости из полости корпуса 1 в камеру 6, при этом отверстия 8 расположены над входшлм отверстием патрубка 4, Винтовая направляющая и внутренняя 1юверхность корпуса имеют нёсмачвваемое покрытие из фторопласта или cBnBKOHOBoiR шюнки, обладающее гидрофобными cBQitсгвами по отношению к поверхности п аырьков пены, полученной из водных растворов культуральной жидкости. Устройство работает следующим образом. Пена подается под углом к горизонтали через подвод1пций патрубок 2 со скоростью 15-3 О м/с в корпус i пеногасителя по касательной к его внутренней поверхности и приобретает вращательное движение. При движении пены по стенке корпуса в образованном винтсвой направляющей 5 канале под действием центробежной силы происходит осаждение жидкости из ее пузырьков в радиальном направлении. Одновременно при контакте внешней гидрофобной стороны образованной из водных растворов пенной пленки с гидрофобными поверхностями корпуса и винтовой на1)равляющей вследствие смачиваемости и их взаимного прилипания происходит растяг,ивание и деформация пленок пены.. Под вли5шием возникающих растяги-. вающих усилий пена разрушается и раоJ спаивается на жидкую пленку, текущею п по стенке корпуса, слой пенной эмульси 1 и газ. На свободную поверхность пенной эмульсии воздействует динамический напор потока газа, который транспортирует пену и единовременно разрушает обо- лочки внешних пузырьков пены. Образовавшаяся плвнка жидкости вытесняется тангенциальным потоком через отверотия 8 корпуса в камеру 6, откуда она стекает через отверстия 7 на конической части корпуса в спивной патрубок 3, lacTb неразрушенной пенной эмульсии закрученным потоком стекает в коничео кую часть корпуса, где происходит ее разрушение при контакте с его гидрофобной поверхностью. Обеспеченная жидкость выводится из пеногасителя через ; сливной патрубок 3, а выделившийся из пены газ смешается к центру пеногасиI теля и выведете я из него через патрубок 4, Наличие герметичной камеры для обора жидкости, выделенной -из пены в ци. линдркческой части корпуса, и fвьшoлнeн ние в стенке корпуса отверстий для прохода жидкости из полости корпуса в герметичную камеру позволяет отделить по .токи жидкости н азрушенной пены и газа, что исклкмает их дальнейший контавт н о азование вторичной пены Это,следует из циклонного соотношения tlL.R const, связывающего распре деление рангенциальных скоростей газа 1 294 и пены W по радиусу К, из которого видно, что скорости газа и пены умёнь шаются с увеличением радиуса ци клона. Возникающая при закручивании центробежная сила, воздействующая i на жидкость, вследствие большой разности плотностей газа, осушенной пены и жидкости намного превосходит аналогич:ную силу для потоков газа и пены, что обеспечивает перетекание жидкости со стенки корпуса в герметичную камеру через выполненные отверстия и предот вращает дробление жидкой; пленки и вто.- ричное пенообразование. Кроме того, отделение осушенных пузьфьков от плен- ки жидкости позволяет осуществить разрушение пены Путем деформации ее пу- . зырьков при их взаимодействии со стенкой корпуса в его(Конической части. Гидрофобное покрытие ЁИНТОВОЙ направляющей и внутренней поверхности KOI пуса устройства способствует прилипанию к наружной несмачиваемой поверхности пузырьков пены, что приводит к возраотанию градиента скорости движения потока осушенной пены при одинаковой окружной скорости потока и действующих на ее пузь1рьки касательных напряж&НИИ Т, определяемых соотношением (f - 1где М-. - структурная вязкость п dn градиент скорости потока пены. В результате увеличения действующих на пену, касательных напряжений интенсиф гцфуется процесс разрушения пены, пре дотвращается ее накопление в нижней части корпуса и унос с отходяшим газом через центрально установленный патру бок, что способствует повышению степ&ни разделения пены. По срав неншр с используемым в. мед цинской и микробиологической промышленности химическим пеногашением предлагавмое устройство для пеногашения имеет ряд преимуществ. Его использование не вызывает побочные отрицательные являения. при массопереносе,.. кислорода из газовых nysbipbKOJ в культуральную жидкосп при аэробном куль/гивировании микроорганизмов. Кроме того, применение продла гаемого устройства приводит к уменьше нию размеров газовых пузырьков в слое жидкости, увеличению времени коетакта фаз на Д.0%, газосодержания слоя н по верхности фазового контакта в среднем на 1, 5, 5%

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕНОГАI ШЕНИЯ преимущественно к ферментерам, содержащее корпус с патрубками для j подвода пены и отвода обеспененной . кости, центрально установленный патрубок для отвода газа и винтоеую направляющую, укрепленную на последнем, о т л и ч ю щ е е с я тем, что, с целью повышения степени разделения пе. ны, оно снабжено расположеннойГвокруг нижней части . корпуса герметичной кам&рой для сбора выделенной из пены жилкости, при этом в стенке корпуса в его выпускной части и над входным отверстием патрубка для отвода .газа вьшолнеi ны отверстия для прохода исидкости, винтовая направляющая и внутренняя . (Л поверхность имеют несмачиваемое покрытие.