Аэратор к ферментеру

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам для культивирования микроорганизмов, и может быть использовано при производстве дрожжей, в частности хлебопекарных. Цель изобретения - повышение массообменных характеристик за счет обеспечения круговой циркуляции жидкости путем воздействия на нее воздушных струй, направленно истекающих из отверстий трубок. Аэратор к ферменту имеет расположенный в его корпусе 1 центральный подводящий трубопровод 2, к которому подсоединены радиально расходящиеся коллекторы 3. Каждый коллектор 3 имеет по меньшей мере одну газораспределительную трубку 4 (обычно три трубки), также расположенную радиально по отношению к корпусу 1. В коллекторах и газораспределительных трубках имеются отверстия 5 для истечения воздуха, расположенные под углом к горизонтали с пропорционально уменьшающимися между ними шагом от центра корпуса 1 ферментера к его периферии. Конструкция аэратора обеспечивает круговую циркуляцию жидкости, турбулизацию потока и, в целом, дает возможность повысить массообменные характеристики при культивировании микроорганизмов, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) С 12 M 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н AВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21 ) 4341 696/30-13 (22) 10.1 2.87 (46) 23,04.90. Бюл. Ф I 5 (71) Воронежский технологический институт (72) Н.Ф.Семенов и IО.И. Шишацкий (53) 663.14.03 2(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1303612, кл. С 12 N 1/04, 1987.

Патент ФРГ Ф 2501356, кл. С 02 С 1/12, опублик. 1976. (54) А3РАТОР К ФЕРМЕНТЕРУ (5?) Изобретение относится к микробиологической промьппленности, а именно к аппаратам для культивирования микроорганизмов, и может быть использовано при производстве дрожжей, в частности хлебопекарных. Цель изобре. тения — повышение массообменных характеристик за счет обеспечения круговой циркуляции жидкости путем воздействия на нее воздушных струй, 2 направленно-истекающих из отверстий трубок. Аэратор к ферментеру имеет расположенный в его корпусе I центральный подводящий трубопровод 2, к которому подсоединены радиально расходящиеся коллекторы 3. Каждый коллектор 3 имеет по меньшей мере одну газораспределительную трубку 4 (обычно три трубки)., также расположенную радиально по отношению к корпусу I

В коллекторах и газораспределительных трубках имеются отверстия 5 для истечения воздуха, расположенные под углом к горизонтали с пропорционально уменьшающимся между ними шагом от центра корпуса 1 ферментера к его периферии. Конструкция аэратора обеспечивает круговую циркуляцию жидкости, турбулизацию потока и, в целом, дает возможность повысить массообменные характеристики при культивировании микроорганизмов ° 2 ил, I

1558976

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам для культивирования микроорганизмов, и может быть исполь- зовано при производств е дрожжей, в частности хлебоп екарных, Цель изобретения — повышение массообменных характеристик за счет обеспечения круговой циркуляции жидкости путем воздействия на нее воздушных струй, направленно-истекающих из отверстий трубок.

На фиг. 1 схематично предствален аэратор к ферментеру, вертикальный разрез; на фиг. 2 — сечение А-А на фиг. 1 .

Аэратор к ферментеру содержит размещенный в корпусе 1 ферментера центральный подводящий трубопровод. 2, к которому крепятся коллекторы 3, рас положенные радиально по отношению к корпусу 1 фермеитера. Каждый коллектор 3 заканчивается у средней окружности поперечного сечения корпуса 1 25 ферментера. К конечной части каждого коллектора 3 крепятся по три газораспределительных трубки 4. Одна газораспределительная трубка 4 является продолжением коллектора 3, а две дру- 30 гие отходят от боковой его поверхности. При этом все газораспределительные трубки 4 и коллекторы 3 лежат в одной плоскости,. параллельной днищу ферментера, и расположены радиально по отношению к корпусу 1 ферментера.

Ь коллекторах 3 и в газораспредели" тельных трубках 4 BblHoJIHPHbI на боко" вых поверхностях отверстия 5 для истечения воздуха (газа), расположен-,10 ные под углом 6-1 0 к горизонтали с шагом между ними, пропорционально уменьшающимся от центра корпуса фер". ментера к его .периферии. Кроме того, в коллекторах 3, а также в трубках 4 имеются дополнительные, ориентированные вертикально вниз отверстия, расположенные по длине трубок с шагом

50-200 мм ..Эти отверстия предназна 1е- ны как для истечения воздуха (газа) при работе аэрационной системы, так и для: освобождения ее от остатков жидкой фазы по окончании технологического цикла.

Основополагающий принцип, заложен" ный в конструкцию аэратора, — равномерное распределение по площади поперечного сечения, а вместе с этим и . по объему массообменной установки массы и энергии сжатого технологического воздуха (газа), поступающего на аэрирование куль туральной жидкости1

Аэратор к ферментеру работает следующим образом.

Воздух или другой газ, например воздух, обогащенный кислородом, поступает из воздуходувки в центральный подводящий трубопровод 2, из которого он попадает в коллекторы 3 и газораспределительные трубки 4 и начинает истекать из отверстий 5 в культуральную жидкость, находящуюся в ферментере. Суммарная площадь отверстий 5 существенно меньше, чем суммарная площадь проходных сечений коллекторов Зили газораспределительных трубок 4, и определяется из известных физико-математических зависимостей истечения затопленной струи, поэтому при имеющих место в практике эксплуатации массообменных установок, термодинамнческих параметрах воздуха (газа), поступающего на аэрирование жидкой фазы, и противодавлениях, создаваемых столбом жидкости в установке, истечение из отверстий массы воздуха (газа) характеризуется как турбулентное струйное истечение, обеспечивающее интенсивную аэрацию и перемешивание жидкости в установке.

При таком режиме истечения в струе воздуха (газа) под воздействием касательных напряжений возникают поперечные пульсационные скорости и вращающие моменты. Вращающие моменты в струе воздуха (газа) в сочетании с вращающими моментами пары сил (силы движущегося потока массы воздуха " газа и силы тормозящего. воздействия на него жидкости) приводят к интенсивному вихреобразованню на границе раздела фаз с взаимным проникновением друг в друга движущихся с различными линейными скоростями потоков газовой и жидкой сред с образованием газожидкостной эмульсии. Последняя характеризуется высокоразвитой поверхностью и интенсивным массообменом. Этому способствует разница значений температуры, плотности, давления и скорости между газовой и жидкой средами, а также постоянное изменение.этих параметров (как в продольном, так и в йоперечном направлении) в самой струе воздуха (газа), .Учитывая небольшое расстояние отверстия истечения от днища маСсообФормула изобретения

Составитель M. Казанский

Техред M.Ходанич Корректор Н, Ревская

Редактор Н. Гунько

Подписное

Заказ 820 Тираж 481

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открьггиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.Ужгород, ул. Гагарина,101

5 15589 менной установки, интенсивность вих-: реобразования возрастет, вследствие сил трения потока гаэожидкостной смеси о поверхность днища.

Суммарный вращающий момент от сил воздействия на жидкость всех струй воздуха (газа), вытекающих иэ боковых отверстий всех газораспредели- . тельных трубок, направлен на создание вращающего потока газожидкостной

10 смеси. При этом пузырьки воздуха (rasa), выплывая вверх под воздействием сил Архимеда и одновременно вовлекаясь во вращательное движение

15 потоками газожидкостной среды, совершают сложное трехмерное движение, постоянно дробясь на более мелкие фракции движущимися с различными линейными скоростями потоками газожид20 костной среды.

Жидкая среда под воздействием центробежных сил при неизбежном наличии в массообменной установке вос25 ходящих и нисходящих потоков, при наличии сил трения о днище и боковые стенки установки также совершает сложное трехмерное движение.

В с оо тв етс тв ии с сов ременными представлениями о. механизме массообмена (теории Хихби, Данкверста, Левича) комплекс всех описанных явлений интенсифицирует процессы как массообмена, так и теплообмена в установке. Последний обеспечивается 35

7б 6 более интенсивными движениями потоков гаэожидкостной смеси по сравнению с обычным . барботированием, а также более высоким гаэосодержанием жидкой фазы, примыкающей непосредственно к поверхности стенок массообменной установки-.

Аэратор к ферментеру, включающий размещенный в его корпусе центральный подводящий трубопровод и коллектор с гаэораспределительными трубками, имеющими отверстия для.истече" ния воздуха, расположенные на боковых поверхностях, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения массообменных характеристик за счет обеспечения круговой цирку" ляции жидкости путем воздействия на нее направленных воздушных струй, он снабжен дополнительными коллекторами, имеющими отверстия, расположенные аналогично отверстиям газо" распределительных трубок, причем каждый дополнительный коллектор несет по меньшей мере одну газораспределительную трубку, установленную радиально в корпусе ферментера, при этом отверстия в коллекторах и газораспределительных трубках расположены с пропорционально уменьшающимся между ними шагом от центра корпуса ферментера к его периферии,