Устройство для перемешивания культуральной жидкости в аппарате для выращивания Советский патент 1985 года по МПК C12M1/02 

I11

Изобретение относится к микробиологической и медицинской промьшшенности, в частности к перемешивающим устройствам, применяемым в ферментерах для перемешивания сред, у которых в ходе технологического процесса меняется плотность или вязкость.

Известны перемешивающие устройства к ферментерам, состоящие из вертикально установленного вала с укрепленной на нем лопастной мешалкой. В нижней части лопастей выполнены вырезы, в которых расположены грузы, установленные с возможностью перемещения по вертикали вдоль выреза. Лопасти имеют возможность поворачиваться относительно горизонтальной оси; угол поворота лопастей регулируется силой сопротивления газожидкостного слоя вращению мешалки. При этом регулируется мощность, потребляемая электродвигателем, при изменении плотности или вязкости перемешиваемой среды 1.

Недостатком устройства является то, что оно может работать только при консольном расположении лопастей относит ельно горизонтальной оси, в то время как в открытых турбинных мешалках, наиболее часто используемых в ферментерах, диск мешалки расположен по центру лопастей. Кроме того, это устройство нечувствительно к небольшим колебаниям нагрузки в условиях изменяющейся плотности и

вязкости культуральной жидкости, что I tприводит к непроизводительным энергозатратам.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является устройство для перемешивания культуральной жидкости в аппарате для быращивания, состоящее из вала и держателя с радиально укрепленными на нем подпружиненными лопастями. Известное устройство позволяет регулировать мощность, потребляемую мешалкой, за сче саморегулирования поворота лопастей в зависимости от плотности и вязкости среды, т.е. за счет изменения наиболее чувствительного параметра регулирования - диаметра мешалки 2J.

Недостатком известного устройства является то, что пружина механизма поворота лопастей рассчитывается на полную нагрузку. Это вызывает необходийость установки достаточно

122

жестких пружин, что приводит к понижению их чувствительности, к колебаниям нагрузки, а следовательно, к лишним энергозатратам. Вместе с тем, незначительное изменение диаметра мешалки, например на 15%, дает изменение потребляемой мощности примерно на 200%.

Целью изобретения является снижение энергозатрат на перемешивание.

Указанная цель достигается тем, что в устройстве для перемешивания культуральной жидкости в аппарате для выращивания, состоящем из вала и держателя с радиально укрепленными на нем поворотными подпружиненными лопастями, каждая лопасть состоит из двух частей, одна из которых жестко прикреплена к держателю, а другая связана с ней при помощи шарнира.

На фиг. 1 схематично представлено предлагаемое устройство, вид спереди; на фиг. 2 - вид А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел Т на фиг. 1; на фиг. 4 - вид Б на фиг. 3; на фиг. 5 схематичное изображение аппарата для выращивания с установленным в нем устройством.

Устройство для перемешивания культуральной жидкости в аппарате 1 для выращивания состоит из вала 2 и держателя 3 со .ступицей 4. На держателе 3 радиально укреплены лопасти, причем каждая лопасть состоит из двух частей, одна из которых 5 жестк прикреплена к держателю 3, а другая 6 - поворотная - связана с ней при помощи шарнира 7, снабженного пружиной 8 кручения. Вал 2 приводится во вращение с, помощью электродвигате ля 9. Аппарат 1 оборудован воздухораспределительным устройством 10 для аэрации.

Устройство работает следующим обрзом.

Через слой культуральной жидкости в аппарате 1 осуществляется барботаж воздуха с помощью воздухораспределительного устройства 10. Вращающееся устройство для перемешивания увеличивает степень дисперсности газа в жидкости. В процессе выращивания изменяется вязкость Хультуральной жидкости, а наличие диспергированног воздуха в ней изменяет плотность.

Усилие пружины кручения 8 рассчитывается таким образом, что при мин.а.31

мальной плотности, соответствующей оптимальному уровню аэрации, поворотные части 6 лопастей занимают радиальное положение.

При уменьшении интенсивности аэрации снижается содержание газа в культуральной жидкости, сопротивлние газожидкостного слоя при постоянной частоте вращения возрастает, и поворотные части 6 лопастей, отклоняясь на некоторый уголс, занимают новое положение, при котором сила лобового сопротивления уравновешивается силой пружины 8 кручения. При повороте частей 6 лопастей наружный диаметр мешалки уменьшается, и нагрузка на электродвигатель 9 остается неизменной.

При уменьшении плотности среды, что связано с увеличением интенсивности аэрации, поворотные части лопастей под действием усилия пружины 8 занимают новое положение, при котором угол отклонения уменьшается,

.. %г.2

1124

а наружный диаметр йешалки величивается.,При этом лобовое сопротивление вращению лопасти мешалки возрастает и нагрузка на двигатель 9 снова остается неизменной.

Таким образом, при постоянс; эй чатоте вращения предлагаемого устройсва для перемешивания культуральной жидкости, у которой в ходе технологического процесса изменяется плотность или вязкость, загрузка двигателя постоянна и соответствует его номинальной мощности. Изготовление лопастей составными из двух частей, из которых одна жестко прикреплена к дepжateлю, а вторая имеет возможность поворота относительно первой, повьппает чувствительность устройства к небольшим изменениям плотности или вязкости сре;о 1, что обеспечивает тонкую регулировку мощности, потребляемой электродвигателем, иснижает энергозатраты на перемешивание.

ВидА 7

5Фиг.З

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕШИВАНИЯ КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ В АППАРАТЕ ДЛЯ ВЫРАВДВАНИЯ состоящее из вала и держателя с раДиально укрепленными на нем поворотными подпружиненными лопастями, отличающееся тем, что, с целью снижения энергозатрат на перемешивание, каждая лопасть состоит из двух частей, одна из KOTopbix жестко прикреплена к держателю, а другая связана с ней при помощи шарнира.

Buds

Фиг Л

In

Ю

Фиг.5