Устройство для разрушения и разделения пены к ферментерам

 

Использование: микробиологическая промышленность, процессы культивирования различных микроорганизмов в ферментерах на пенообразующих средах. Сущность изобретения: устройство содержит цилиндрический корпус с патрубками для подвода пены, отвода отделенной жидкой фазы и отвода отсепарированного газа, размещенную в корпусе цилиндрическую камеру с отверстиями для прохода газа в стенки, установленную на вертикальном, полом, перфорированном приводном валу, полость которого сообщена с полостью камеры и патрубком для отвода отсепарированного газа. Стенка камеры выполнена волнообразной в горизонтальном сечении по всей высоте камеры, а отверстия в ней расположены вдоль углублений волнообразной поверхности стенки по всей ее высоте. Устройство осуществляет разрушение пены и ее разделение на составляющие. 2 ил. to С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si)s С 12 M 1/21

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4869334/13 (22) 23.08.90 (46) 23.06.92. Бюл,¹23 (71) Научно-производственное объединение биологического приборостроения

АН СССР (72) Б.Ф.Нестеров (53) 663.14, 036 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

¹ 1101260, кл. B 01 D 19/02, 1984, В кн. Левитан Е.С, и др. Разработка и исследование механических пеногасителей, реф. сборник Микробиологическая промышленность, № 1, 1979 r.. с.31 — 33, Авторское свидетельство СССР

¹ 1414412, кл. В 01 D 19/02, 1979.

Авторское свидетельство СССР

¹ 367139, кл. С 12 М 1/14. 1971, (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РАЗРУШЕНИЯ И

РАЗДЕЛЕНИЯ ПЕНЫ К ФЕРМЕНТЕРАМ

Изобретение относится к устройствам для культивирования различных микроорганизмов в ферментационных аппаратах на пенообразующих культуральных средах.

Известно пеногасящее устройство ме-. ханического типа в виде горизонтально вра.щающегося набора конических тарелок на одном валу с мешалкой ферментера.

Основным его недостатком является малая эффективность отделения жидкости от выходящего из ферментера газа, унос из ферментера значительного количества культуральной жидкости с этим газом, что вызвано эффектом "захлебывания" таких и им подобных устройств пеной в эмульсионном режиме.

„„Я „„1742317 А1 (57) Использование: микробиологическая промышленность, процессы культивирования различных микроорганизмов в ферментерах на пенообразующих средах.

Сущность изобретения: устройство содержит цилиндрический корпус с патрубками для подвода пены, отвода отделенной жидкой фазы и отвода отсепарированного газа, размещенную в корпусе цилиндрическую камеру с отверстиями для прохода газа в стенки, установленную на вертикальном, полом, перфорированном приводном валу, полость которого сообщена с полостью камеры и патрубком для отвода отсепарированного газа. Стенка камеры выполнена волнообразной в горизонтальном сечении по всей высоте камеры, а отверстия в ней расположенй вдоль углублений волнообразной поверхности стенки по всей ее высоте.

Устройство осуществляет разрушение пены и ее разделение на составляющие. 2 ил.

Это подтверждается результатами исследований ряда конструкций таких устройств.

В пеногасящем устройстве, также содержащем набор вращающихся конических тарелок, была предпринята попытка смыва пены с этих тарелок встречным потоку газа потоком культуральной жидкости.

Однако указанный выше недостаток присущ и этому устройству, так как возникает эффект вторичного пенообразования в лабиринтных каналах между его тарелками, Конструктивное отделение привода вращения таких пеногасящих устройств от вала мешалки ферментера позволяет час1742317

20

35

45

55 тично уменьшить эти недостатки за счет обеспечения возможности изменять скорость вращения этих устройств в зависимости от интенсивности пенообразования, не связывая это со скоростью вращения мешалки, С учетом этого из известных устройств для разрушения и разделения пены наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является пеногаситель, содержащий цилиндрический корпус с патрубками для подвода пены, отвода отделенной жидкой фазы и отвода отсепарированного газа, размещенную в корпусе вращающуюся цилиндрическую камеру с отверстиями для прохода газа. установленную на вертикальном, полом, перфорированном приводном валу. полость которого сообщена с полостью камеры и патрубком для отвода отсепарированного газа. Данное устройство принято за прототип, Недостатком этого устройства является сохранение достаточно большой вероятности проникновения части мелкодисперсной пены и капель жидкости в тракт выходящего из пеногасителя газа, Это происходит вследствие того, что мелкадисперсная пена и жидкость (крупнодисперсная пена легко отсепарируется стенкой цилиндрической камеры) обволакивают поверхность вращающейся камеры эмульсионной пленкой, и газ, прорывая эту пленку над отверстиями в стенке камеры, уносит частички жидкости с собой на выход, Кроме того, скорость газа в отверстиях камеры значительно больше, чем снаружи, поэтому происходит эжектирование части жидкости с поверхности камеры в эти отверстия.

Цель изобретения — обеспечение более полного разделения жидкой и газообразной фаз пены и снижение количества жидкости в отсепарированном газе.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом устройстве для разрушения и разделения пены, содержащем цилиндрический корпус с патрубками для подвода пены, отвода отделенной жидкой фазы и отвода отсепарированного газа, размещенную в корпусе цилиндрическую камеру с отверстиями для прохода газа в стенке и установленную на вертикальном, полом, перфорированном приводном валу, полость которого сообщена с полостью камеры и патрубком для отвода отсепарированного газа, стенка камеры выполнена волнообразной в горизонтальном сечении по всей высоте камеры, а отверстия в ней расположены вдоль углублений волнообразной поверхности стенки по всей ее высоте.

Такая форма вращающейся поверхности цилиндрической камеры исключает возможность перекрытия пленкой жидкости или мелкодисперсной пены отверстий в ней для выхода газа.

На фиг,1 изображено устройство для разрушения и разделения пены к ферментеру, продольный разрез; на фиг,2 — разрез

А — А на фиг.1, Устройство содержит цилиндрический корпус 1, патрубки 2 для подвода пены, 3— для отвода отделенной жидкой фазы и 4— для отвода отсепарированного газа, размещенную внутри корпуса 1 цилиндрическую камеру 5 с отверстиями 6 для прохода газа в ее стенке, установленную на полом валу 7, перфорированном отверстиями 8, при этом стенка камеры 5 имеет волнообразную поверхность в горизонтальном сечении по всей ее высоте, а отверстия 6 расположены в углублениях этой волнообразной поверхности по всей ее высоте, Канал 9 в валу 7 и отверстия 10 в его верхней части сообщают внутреннюю полость камеры 5 с патрубком 4 отвода отсепарированного газа, Кроме того, устройство содержит уплотнения 11 и 12 для герметичного ввода вращения вала 7 в корпус 1, На верхнем торце камеры 5 установлены вентиляционные лопатки,1 3.

Устройство работает следующим образом.

Пеногазовая смесь, выходящая из ферментационного аппарата, через патрубок 2 поступает в полость корпуса 1 и далее на поверхность вращающейся камеры 5.

Под действием центробежных сил от вращения камеры 5 пеногаэовая смесь отбрасывается на внутренние стенки корпуса

1, За счет многократного соударения ее об эти стенки пена частично разрушается (ее крупно- и среднедисперсная часть), жидкость стекает по стенкам корпуса 1 и выходит через патрубок 3 обратно в ферментер, а освободившийся от пены и жидкости газ стремится выйти в отверстия 6, далее через отверстия 8, канал 9 и отверстия 10 в патрубок 4 отвода отсепарированого газа, Мелкодисперсная пена (наиболее устойчивая к соударениям) пытается обволакивать наружную поверхность вращающейся камеры 5 эмульсионной пленкой. Однако под действием центробежных сил такая пленка может образоваться лишь между вершинами волн на поверхности камеры 5, В результате освободившийся от более крупнодисперсной пены газ, стремящийся к

1742317 отверстиям 6, разрывает эту пленку. а центробежные силы отбрасывают ее частички на стенку корпуса 1.

Образующаяся из них жидкость также стекает в патрубок 3, откуда возвращается 5 вновь в ферментационый аппарат, Пеногазовая смесь, поднявшаяся в корпусе 1 выше стенок камеры 5, отбрасывается лопатками 13 на стенки корпуса 1, откуда жидкость тоже стекает в.патрубок 3, а сохра- 10 нившаяся пена участвует в дальнейшем процессе ее разрушения и разделения, приведенном выше.

Уплотнения 11 и 12 обеспечивают герметичность и асептичность от атмосферы 15 происходящего процесса пеноотделения.

Существо происходящего процесса заключается в том, что даже при возникновении вокруг вращающейся камеры 5 эмульсионной пленки, она временно будет 20 существовать лишь между выступами кромками волнообразной поверхности камеры 5, но каждый раз будет разорвана газом, стремящимся к центру этой камеры, еще до того, как газ достигнет отверстий 6, 25

В результате частички жидкости (эмульсионной пленки) будут отброшены центробежной силой на периферию, а газ пройдет через отверстия б внутрь камеры 5 без жидкости, 30

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет, подбирая необходимую скорость вращения его привода в зависимости от вязкостных характеристик и скорости поступления пеногазовой смеси в него, под- 35 нять полноту разделения жидкой и газообразной фаз пены и существенно снизить количество жидкости в отсепарированном газе, что в свою очередь значительно снижает количество возможных выбросов нежела.тельной микрофлоры из ферментационного аппарата в окружающую среду без дополнительных фильтрующих устройств, Предлагаемое устройство может быть использовано в комплекте не только с ферментером, но и с другим технологическими аппаратами хймических. и биохимических производств, в которых ожидается интенсивное пенообразование, Формула изобретения

Устройство для разрушения. и разделения пены к ферментерам, содержащее цилиндрический корпус с патрубками для повода пены, отвода отделенной жидкости и отвода отсепарированного газа, размещенную в корпусе цилиндрическую камеру с отверстиями для прохода газа в стенке, установленную на вертикальном, полом, перфорированном приводном валу, полость которого сообщена с полостью камеры и патрубком для отвода отсепарированного газа, о тл и ч а ю щеес ятем;что, с целью более полного разделения жидкой и газообразной фаз пены и снижения количества жидкости в отсепарированном газе, стенка камеры выполнена волнообразной в горизонтальном сечении по всей высоте камеры, а отверстия в ней расположены вдоль углублений волнообразной поверхности стенки по всей ее высоте.

1742317

А-А

Составитель. Б, Нестеров

Тех ред M. Моргентал КоРРектоР Н. Ревская

Редактор И. Дербак

Заказ 2261 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". -. Ух город, ул,Гагарина, 101 Ф(иоЖк ю6

4Ьг. 1

nehyer зойж у спесь