Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1992 года по МПК C12M1/04 

Изобретение относится к дрожжевой промышленности и может быть использовано в микробиологической, ферментной и спиртовой промышленности, на предприятиях по выпуску кормов для сельского хозяйства, на станциях биологической очистки сточных вод.

Известен массообменный аппарат, аэратор которого содержит диффузор и цилиндрический патрубок. Внутри патрубка коаксиально размещен трубопровод подачи и выброса воздуха с запорной арматурой и клапанами.

Недостатками этого аппарата является то, что он не обеспечивает эффективного массообмена и интенсивного перемешивания газовой и жидкостной среды.

Известен дрожжерэстильный аппарат, содержащий цилиндрическую емкость с днищем, крышкой и патрубками для подвода и отвода рабочих сред, устройство для аэрации, размещенное на днище емкости и состоящее из коллектора и прикрепленных к нему в горизонтальной плоскости барбо- тажных трубок разной длины с отверстиями на боковой образующей каждой трубки с одной и той же стороны.

Недостатками этого аппарата является небольшой коэффициент заполнения объема и недостаточное перемешивание культу- ральной среды.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является аппарат с аэрационной сиеvi

4. СЛ v| О

темой, состоящей из центрального подводящего воздуховода и коллектора с газораспределительными трубками, имеющими отверстия для истечения воздуха, расположенные на боковых поверхностях, снабжен- ный дополнительными коллекторами, имеющими отверстия, расположенные аналогично отверстиям газораспределительных трубок, при этом отверстия в коллекторах и газораспределительных трубках расположены с пропорционально уменьшающимся между ними шагом от центра корпуса аппарата к его периферии.

Недостатками известного дрожжера- стильного аппарата является недостаточное перемешивание культуральной среды, в результате чего снижается массообмен и, как следствие, выход дрожжей. Для интенсификации процессов массообмена приходится подавать больше воздуха на аэрацию, что приводит к обильному пеновыделению, в результате этого коэффициент заполнения аппарата недостаточно высок.

Целью изобретения является увеличение степени перемешивания и более полное аэрирование среды и повышение тем самым производительности.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат для выращивания микроорганизмов содержит емкость с технологическими патрубками и устройство для аэрации среды, включающее размещенные у днища емкости горизонтально радиальные воздухораспределительные трубы, отверстия для выхода воздуха которых расположены на одной из их боковых сторон, над воздухораспределительными трубами равномерно по окружности расположены сопла, подключенные к трубопроводам с клапанами для подвода и отвода газа для создания в соплах пульсации жидкости. При этом выходные участки сопел и отверстия в воздухораспределительных трубах для выхода воздуха направлены в одну сторону.

На фиг. 1 показан аппарат, общий вид; нафиг.2 -тоже, поперечный разрез; на фиг. 3 - вид А на фиг. 1; на фиг. А - вид Б на фиг. 1.

Аппарат для выращивания микроорганизмов состоит из емкости 1 с технологическими патрубками (не показаны) и устройства для аэрации среды. Последнее включает воздуховод 2 и размещенные у днища 3 емкости горизонтально радиальные воздухораспределительные трубы 4. Воздухораспределительные трубы 4 имеют отверстия 5 для выхода воздуха, расположенные на одной из их боковых сторон.

Над трубами 4 равномерно по окружности расположены сопла 6, подключенные к

трубопроводам 7 с входными 8 и выпускными 9 клапанами для подвода и отвода газа. Выходные участки сопел 6 выполнены в форме сходящегося конуса и направлены в

ту же сторону, что и отверстия в воздухораспределительных трубах 4 по образующей окружности, делящей поперечное сечение аппарата на две равные части в непосредственной близости от труб 4. Через входные

0 клапаны 8 трубопроводы 7 соединены с воздуховодом 2 устройства для аэрации среды, а через выпускные клапаны 9 - с атмосферой.

Количество сопел 6 с трубопроводами 7

5 рассчитывается, исходя из размеров аппарата и диаметра рабочей зоны сопел 6.

Под действием струи жидкости, выходящей импульсами из сопел, скорость которой превышает скорость движения всей массы

0 среды, на границах раздела струи и потока возникают вращающие моменты, которые приводят к интенсивному вихреобразова- нию. В сочетании с турбулентным струйным истечением массы воздуха из отверстий

5 воздухораспределительных труб устройства для аэрации среды с интенсивным взаимным проникновением потоков газовой и жидкой сред, движущихся с различными линейными скоростями, образуется газожид0 костная эмульсия с высокоразвитой поверхностью и высокой степенью турбули- зации.

Учитывая небольшое расстояние сопел от днища и от стенок аппарата, интенсив5 ность вихреобразования возрастает вследствие сил трения о поверхность днища и стенки.

Суммарный вращающий момент от сил воздействия на жидкость всех струй возду0 ха, вытекающих из боковых отверстий всех воздухораспределительных труб и струй жидкости, выбрасываемых поочередно из каждого сопла, направлен на создание вращающего потока газожидкостной смеси.

5 При этом пузырьки воздуха под действием струй жидкости постоянно дробятся на более мелкие фракции, движущиеся с различными линейными скоростями и одновременно вовлекающиеся во враща0 тельное круговое движение газожидкостной среды.

Жидкая среда под воздействием центробежных сил, при неизбежном наличии в аппарате восходящих и нисходящих поро5 ков, при наличии сил трения о днище и боковые стенки аппарата также совершает сложное трехмерное движение.

Комплекс всех описанных явлений приводит к увеличению степени перемешивания и более полному аэрированию среды,

интенсифицирует процессы массо- и теплообмена в аппарате.

Поскольку часть энергии воздуха идет на перемешивание, используя для увеличения вращения потока энергию направленных струй жидкости, общее количество воздуха, поступающего в аппарат, сокращается, что значительно снижает пенообразо- вание. Последнее позволяет увеличить коэффициент заполнения аппарата, снизить расход химических пеногасителей.

Таким образом, в результате увеличения степени перемешивания и более полного аэрирования среды производительность аппарата для выращивания микроорганизмов увеличивается на 10-12%. Формула изобретения Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками и устройство для аэрации среды, включающее размещенные у днища емкости горизонтальные радиальные воздухораспределительные

трубки с отверстиями для выхода воздуха, выполненными с одной боковой стороны трубок, отличающийся тем. что. с целью увеличения степени перемешивания и более полного насыщения жидкости

газом и повышения тем самым производительности, над воздухораспределительными трубками равномерно по окружности расположены сопла в виде рожков, снабженные трубопроводами с клапанами, служащими для подвода и отвода газа и для создания в соплах пульсации жидкости, при этом выходные участки сопл направлены в ту же сторону, что и отверстия в трубках.

Использование: относится к дрожжевой промышленности и может быть использовано в микробиологической, ферментной и спиртовой промышленности, на станциях биологической очистки сточных вод. Сущность изобретения: аппарат включает емкость с технологическими патрубками и устройство для аэрации среды, содержащее размещенные у днища емкости горизонтально-радиальные воздухораспределительные трубы, отверстия для выхода воздуха расположены на одной из боковых сторон труб. Над воздухораспределительными трубами равномерно по окружности расположены сопла, подключенные к трубопроводам входными и выпускными клапанами для подвода и отвода газа. Выходные участки сопел направлены в ту же сторону, что и отверстия в воздухораспределительных трубах. В аппарате обеспечено увеличение степени перемешивания среды и более полное ее аэрирование. 4 ил. СО С

J

Фиг г

ВиЭА

Фиг.З

ВиЭБ

Фиг. 4