Устройство для разделения и гашения пены к ферментерам Советский патент 1992 года по МПК C12M1/00 

Изобретение относится к устройствам для культивирования различных микроорганизмов в ферментационных аппаратах на пенообразующих культуральных средах и может быть использовано в микробиологической, фармацевтической, пищевой, химической промышленностях, а также в исследовательской практике в этих областях.

Известен и подробно исследован ряд конструкций вращающихся дисковых пеногасителей, диски которых перфорированы отверстиями, некоторые из них имеют радиальные лопатки.

Исследование их показало, что в них наблюдается значительный унос жидкости газом за счет эффекта вторичного пенообразования, захлебывание пеногасителей в эмульсионном режиме

Известен пеногаситель, содержащий набор концентрически установленных на вращающемся валу конических тарелок, на поверхность которых направляется безпен- ная культуральная жидкость, подаваемая из нижней части ферментера, с целью смыва пены встречным потоком этой жидкости.

Однако, недостаток и этого устройства заключается в уносе части жидкости с уходящим газом из-за вторичного пенообразо- вания в лабиринтах между коническими тарелками и возникновения эффекта Захлебывания работы пеногасителя.

Из известных пеногасящих устройств наиболее подходящим с учетом вышеизлоVI

ю о

женного и близким к предлагаемому устройству по технической сущности и достигаемому результату является пеногаситель, содержащий цилиндрический корпус с коническим днищем и технологическими патрубками и размещенный в корпусе барабан с перфорированной стенкой для прохода отделенного газа, установленный на вертикальном приводном валу, полость которого служит для отвода газа 3.

К его недостаткам следует отнести:

-невозможность ускорения пеноотде- ления этим устройством в случаях усиления пенообразования в ферментационном аппарате, т.к. в этом случае пена накапливается в корпусе и не успевает уходить через патрубок для выхода жидкости, т.е. происходит опять-таки захлебывание пеногаси- теля и унос пены с газом;

-эффективность этого устройства недостаточна, даже если увеличивать обороты барабана, т.к. требуется еще устройство, которое бы в таком случае ускоряло и эвакуацию скапливающейся пены (жидкости) из корпуса через соответствующий патрубок.

Целью изобретения является ускорение пеногашения и более полное разделение пены на газовую и жидкую составляющие. Эта цель достигается тем, что в устройстве для разделения и гашения пены к ферментерам, содержащем цилиндрический корпус с коническим днищем и технологическими патрубками и размещенный в корпусе барабан с перфорированной стенкой для прохода отделенного газа, установленный на вертикальном приводном валу, полость которого служит для отвода газа, под днищем емкости размещена камера, сообщенная с емкостью посредством центрального отверстия для прохода газожидкостной смеси, в которой установлены горизонтальное лопастное колесо, укрепленное на приводном валу, служащее центробежным насосом, и расположенным под ним неподвижно, равномерно по окружности вертикальные пластины для направления и отвода жидкости, при этом лопасти колеса и пластины выполнены изогнутыми в противоположные стороны, а образованные между пластинами полости сообщены с патрубком для отвода загазированной жидкости.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема устройства для разделения и гашения пены к ферментерам, вертикальный разрез;

на фиг. 2 - конструкция камеры с центробежным насосом, вертикальный разрез;

на фиг. 3 - сечение А-А на фиг. 2;

на фиг. 4 - сечение Б-Б на фиг. 2.

Данное устройство содержит корпус 1, коническое днище 2, технологические патрубки 3 - для входа газопенной смеси, 4 - для выхода отделенного газа и Б - для выхода дегазированной жидкости, барабан 6 с перфорированной отверстиями 7 стенкой

для прохода отделенного газа. Барабан 6 установлен на вертикальном приводном валу 8, внутренняя полость которого служит для отвода газа в патрубок 4 для выхода газа.

0 Под днищем 2 размещена камера 9, сообщенная с емкостью корпуса 1 отверстием 10 и в которой установлено горизонтальное лопастное колесо 11, укрепленное на валу 12, являющегося продолжением вала 8. Ком5 плекс этих элементов служит центробежным насосом.

Под лопастным колесом 11 расположены равномерно по окружности неподвижные вертикальные пластины 13, при этом

0 лопасти колеса 11 и пластины 13 изогнуты в противоположные стороны, а секторальные полости между пластинами 13 сообщены каналами 14 с патрубком 5, который расположен на крышке 15, герметично

5 закрывающей полость камеры 9.

Пластины 13 выполнены заодно с горизонтальным диском 16, который жестко притянут к крышке 15 винтом 17.

Камера 9 имеет периферийную кольце0 вую полость 18, а ее корпус герметично прикреплен к фланцу днища 2 винтами 19. Лопастное колесо 11 фиксируется на резьбовом конце вала 12 гайками 20, при этом необходимый зазор между этим колесом и

5 корпусом камеры выставляется шайбами 21.

Вращающийся полый вал 8 герметизирован в корпусе 1 уплотнением 22 (например, магнитно-жидкостным).

0Устройство для разделения и гашения

пены к ферментерам работает следующим образом.

Смесь пены и газа, выходящая из фер ментера, поступает через патрубок 3 в по5 лость корпуса 1 и далее попадает на поверхность барабана 6.

Под действием центробежных сил ел вращения барабана 6 жидкость и пена отбрасывается на внутренние стенки корпуса

0 1. За счет многократного соударения пены об эти стенки большая часть ее разрушается, жидкость стекает по стенкам в коническое днище 2, а освободившийся газ через отверстия 7 попадает внутрь барабана 6 и

5 далее по полому валу 8 в патрубок 4 для выхода отделенного газа.

Одновременно с вращением барабана 6 вал 12 вращает лопастное колесо 11, которое как центробежный насос засасывает из емкости конического днища 2 через центральное отверстие 10 жидкость и неразрушенную часть пены и направляет их в периферийную кольцевую полость 18 камеры 9.

За счет инерции вращения эта жидкость из полости 18 поступает в изогнутые под направление ее вращения секторальные полости между пластинами 13, из которых с малыми гидравлическими потерями она по каналам 14 направляется в патрубок 5.

Как правило, патрубок 5 подсоединяют к нижней части ферментера с тем, чтобы эвакуируемая из корпуса 1 жидкость и часть неразрушенной пены попадали в достаточно большую толщину невспененной и перемешиваемой культуральной среды.

При усилении пенообразования в ферментере по сигналам оператора или какого- либо известного автоматического датчика пены с целью ускорения процесса разделения газа и жидкости увеличивают скорость вращения барабана 6.

Это приводит к одновременному увеличению скорости вращения лопастного колеса 11, что соответственно увеличивает производительность этого центробежного насоса по отсосу жидкости и излишков пены, т.е. скорость принудительной эвакуации их обратно в ферментер.

Описанное устройство позволяет даже при возникновении активного пенообразо- вания в ферментере избежать эффекта захлебывания в нем и обеспечить ускорения пеногашения и более полного разделения пены на газовую и жидкую составляющие за счет интенсификации эвакуации из его ем-

кости отделенной жидкости и излишков пены.

Оно может быть с успехом использовано в комплекте не только с ферментационными, но и с другими технологическими аппаратами химических и биохимических производств, в которых ожидается большое пенообразование.

Формула изобретения Устройство для разделения и гашения пены к ферментерам, содержащее цилиндрический корпус с коническим днищем и технологическими патрубками и размещенной в корпусе барабан с перфорированной стенкой для прохода отделенного газа, установленный на вертикальном приводном валу, полость которого служит для отвода газа, отличающееся тем, что, с целью ускорения пеногашения и более полного разделения пены на газовую и жидкую составляющие, под днищем емкости размещена камера, сообщенная с емкостью посредством центрального отверстия для прохода газожидкостной смеси, в которой установлены горизонтальное лопастное колесо, укрепленное на приводном валу, служащее центробежным насосом, и расположенные под ним неподвижно равномерно по окружности вертикальные пластины для направления и отвода жидкости при этом лопасти колеса и пластины выпол нены изогнутыми в противоположные стороны, а образованные между пластинами полости сообщены с патрубком для отвода дегазированной жидкости.

Использование: микробиологическая промышленность. Сущность изобретения: устройство содержит цилиндрический корпус с коническим днищем и технологическими патрубками и размещенный в корпусе барабан с перфорированной стенкой для прохода отдельного газа, установленный на вертикальном проводном валу, полость которого служит для отвода газа. Под днищем емкости размещена камера, сообщенная с емкостью посредством центрального отверстия для прохода газожидкостной смеси, в которой установлены горизонтальное лопастное колесо, укрепленное н$ приводном валу, служащее центробежным насосом, и расположенные под ним неподвижно, равномерно по окружности вертикальные пластины для направления и отвода жидкости, при этом лопасти колеса и пластины выполнены изогнутыми в противоположные стороны, а образованные между пластинами полости сообщены с патрубком для отвода дегазированной жидкости. 4 ил. (Л С

J

5

Фиг. 1