CS252934B1 - Aerační zařízení zejména pro fermentaoe mikroorganismů - Google Patents

Abstract

Aerační zařízení obsahuje míchací nádobu se zarážkami a s přívodem plynu a dutý rotor s hnanou hřídeli, který je umístěn uvnitř míchací nádoby a který je tvořen pláštěm a dnem případně opatřen nágtavcem, přičemž ve středu dna je alespoň jeden vstupní otvor pro vstup kapalného média do rotoru, přičemž dutý rotor je nahoře otevřený nebo opatřeny víkem. Mezi dnem míchací nádoby a vstupní části dutého rotoru soustředně kolem vstupní části dutého rotoru je umístěn dutý prstenec spojený s přívodem plynu, v řečeném dutém prstenci jsou upraveny otvory, které jsou opatřeny trubičkovými tryskami, ústícími do prostoru míchací nádoby mimo vstupní část dutého prostoru, přičemž ústí trubičkových trysek jsou nasměrována do místa ppo vznik protiproudu cirkulující kapaliny. Ústí trubičkových trysek mohou být upevněna v prostoru zarážek v míchací nádobě

Description

(54) Aerační zařízení zejména pro fermentaoe mikroorganismů

Aerační zařízení obsahuje míchací nádobu se zarážkami a s přívodem plynu a dutý rotor s hnanou hřídeli, který je umístěn uvnitř míchací nádoby a který je tvořen pláštěm a dnem případně opatřen nágtavcem, přičemž ve středu dna je alespoň jeden vstupní otvor pro vstup kapalného média do rotoru, přičemž dutý rotor je nahoře otevřený nebo opatřeny víkem. Mezi dnem míchací nádoby a vstupní části dutého rotoru soustředně kolem vstupní části dutého rotoru je umístěn dutý prstenec spojený s přívodem plynu, v řečeném dutém prstenci jsou upraveny otvory, které jsou opatřeny trubičkovými tryskami, ústícími do prostoru míchací nádoby mimo vstupní část dutého prostoru, přičemž ústí trubičkových trysek jsou nasměrována do místa ppo vznik protiproudu cirkulující kapaliny. Ústí trubičkových trysek mohou být upevněna v prostoru zarážek v míchací nádobě.

252 934

Cpravy ve vytištěných popiosch vynálaaů

Vo vytištěná® popisu vynálezu k autorskému aovédeoní

Gd je chybně vytištěno PV,

Správná :

py

-Οδ.K

252 934

Vynález se týká aeračního zařízení zejména pro fermentace mikroorganismů. Zařízeni umožňuje optimální dispersi plynné fáze v tekuté fázi v míchacích nádobách, na přiklad fermentorech, při použiti válcového bezlopatkového michadla dle A0 c. 228 221 a AO č. 228 350.

Při použití uvedeného michadla se může plynná fáze např. vzduch dispergovat do tekuté dvěma způsoby. Jednak tím, že při rozstřiku tekutiny nad hladinou dochází ke styku drobných kápi ček s plynem nad hladinou. Nárazem kapličky na stěny míchací nádoby se plyn vpravuje do tekutiny ve formě bublinek. Na stěnách nádoby se vytvoří film tekutiny, který stéká na hladinu. Povrch filmu a hladina tekuté fáze v nádobě je další styčnou plochou mezi tekutou a plynnou fázi. Další možnosti je aplikovat do tekuté fáze pomoci trysky pod míchadlem.

Nevýhody tohoto známého systému se projevuji u procesů kde záleží na maximální možné dispersi plynné fáze v tekuté. Mícháni pomoci válcového michadla probíhá tak, že je tekutá fáze pomoci odstředivých sil na dnu válce michadla nasávána do prostoru dutého válce michadla. Tam stoupá k hornímu okraji michadla a je ve formě kapiček rozstřikována do prostoru nad míchadlo. Plyn z trysky je tímto proudem tekutiny strhován do prostoru válce michadla a po krátké zádrži v tekutině během postupu tekutiny michadlem tekutinu opouští. Proto je tento známý systém málo účinný.

252 934

Uvedené nevýhody odstraňuje aerační zařízeni podle vynálezu, jehož podstatou je, že mezi dnem míchací nádoby a vstupní části dutého rotoru soustředně kolem vstupní části dutého rotoru je umístěn dutý prstenec spojený s přívodem plynu, v řečeném dutém prstenci jsou upraveny otvory, které jsou opatřeny trubičkovými tryskami, ústícími do prostoru míchací nádoby mimo vstupní část dutého rotoru, přičemž ústi trubičkových trysek jsou nasměrována do místa pro vznik protiproudu cirkulující kapaliny. Ústí trubičkových trysek mohou být přitom fixována v prostoru zarážek v míchací nádobě.

Zařízení sestává z přívodu plynné fáze do prostoru míchacího zařízení, z dutého prstence napojeného na přívod a umístěného u dna míchací nádoby soustředně kolem vstupu míchacího válce a z trubičkových trysek vycházejících z dutého prstence, které umožňují rozvádění plynu do nejvhodnějSich míst míchané tekutiny. Trubičky je možno tvarovat /ohýbat/ tak, aby pohyb plynových bublinek v tekutině probíhal proti směru proudu tekutiny s možnosti nastaveni optimální zádrže bublin v tekutině. Plynnou fázi lze tak zavádět do místa, kde proud tekutiny od hladiny ke dnu míchadla působí proti snaze bublinek vystoupit nad hladinu. Rovněž lze trubičky tvarovat tak, aby bublinky plynu vycházely proti rotací tekutiny způsobené michadlem.

Bublinky plynu jsou v tekutině nadnášeny a pokud nepůsobí žádná sila, zejména proti jejich pohybu, pohybuji se prudce k hladině. Zařízeni podle tohoto vynálezu umožňuje zavést zdroj plynových bublinek /ústi trubičkových trysek/ do mist, kde působí proti přirozenému pohybu bublinek k hladině cirkulační proud tekutiny směřující od hladiny k vstupnímu otvoru mithadla. Diky možnosti tvarováni trysky ohýbáním je možné zdroj plynových bublin zavést právě tam, kde sila, která nadnáší bubliny je téměř zcela eliminována proudem tekutiny směrem dolu. Dobu zdrženi bublinek v tekutině lze nastavit tak, aby přestup plynu na příklad kyslíku při vzdušněni u fermentorů byl nejoptimálnějši vzhledem k množství dodaného plynu a energie potřebné pro mícháni. Doba přestupu plynu do tekutiny je přitom zkrácena diky tomu, že kolem vznášejících se bublinek proudí směrem

252 934 dolu tekutina a ústi trubičkových trysek je možno nastavit tak, aby bublinky vystupovaly do protiproudu tekutiny způsobeného rotaci michadla. Tak je povrch bublinek neustále omýván proudem čerstvé tekutiny. Přirozená snaha bublinek vystupovat k povrchu a pohyb bublinek z ústi trubičkových trysek je využíváno k lepšímu přístupu plynu do tekutiny při sníženém nároku na energii a zkrácení času.

i

Metodou adaptivní identifikace byl vyhodnocen objemový koeficient přestupu kyslíku k_Ls v závislosti na otáčkách michadla a postupné rychlosti vzduchu u zařízení dle vynálezu. Vzhledem k tomu, ře systém s válcovým michadlem není z hlediska aerace možno považovat za bublanou kolonu ani za typický aerovaný tank byla rozměrovou analysou fénolenologických rovnic heterogenního vícerychlostního toku odvozena řada možných bezrozměrných kritérií pro korelaci koeficientu přenosu kysléku a rychlosti vzdušnění. Z korelaci pro objemový koeficient přenosu kyslíku bylo zjištěno, že oproti běžnému umístěni aeračniho systému v blízkosti středu dna nádoby je účinnost aerace u zařízeni dle vynálezu zvýšena cca o 60 %.

Na přiloženém výkresu je schematicky znázorněn přiklad aeračniho zařízení dle vynálezu v nárysu pro účely fermentace mi kroorgani smú.

Aeračni zařízeni dle vynálezu sestává z fermentačni nádoby se zarážkami ve které je uloženo válcové duté míchadlo £ se dnem 9. ^s centrálním vstupním otvorem, upevněné na hřídeli 8. a otáčející se v ložisku T.

Mezi dnem fermentačni nádoby ^a vstupní částí 10 dutého michadla 2_ je soustředně umístěn dutý prstenec £ s přívodem £ plynu s otvory, které jsou opatřeny trubičkovými tryskami 5_, ústicimi do prostoru fermentačni nádoby mimo vstupní část JJD dutého michadla 2. Přitom ústi trysek 2 j® bu3 nasměrováno do protiproudu cirkulující kapaliny nebo do mista turbulence za zarážkami 6.·

Bublinky vystupující z ústi trubičkových trysek 5_ a proudící ke hladině kapaliny směrem vzhůru jsou zadržovány pohybem cirkulující kapaliny opačným směrem.

252 934

Tím jsou bublinky cirkulující kapalinou stále omývány, čímž se zvýší přístup plynu do kapaliny a současně jsou v kapalině zadržovány, čímž se prodlouží doba styku bublinek s kapalinou.

Oba tyto faktory mají značný ekonomický význam. Dochází k úspoře dodávaného plynu do fermentačniho procesu a k úspoře energie vzhledem ke zkráceni doby fermentace.

Použití aeračního zařízení lze použít nejen při fermentacich a v biochemii, ale i obecně při chemických reakcích, při kterých je nutná intenzivní aerace nebo přívod jiného plynu do reakce.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   252 934

   1. Aeračni zařizeni, zejména pro fermentace mikroorganismů, obsahujici míchací nádobu se zarážkami a s přívodem plynu a dutý rotor s hnanou hřideli, který je umístěn uvnitř michaci nádoby a který je tvořen pláštěm a dnem připadně opatřen nástavcem, přičemž ve středu dna je alespoň jeden vstupni otvor pro vstup kapalného media do rotoru, přičemž dutý rotor je nahoře otřevřený nebo opatřený vikem, vyznačený tim, že mezi dnem michaci nádoby /1/ a vstupní části /10/ dutého rotoru /2/ soustředně kolem vstupní části /10/ dutého rotoru /2/ je umístěn dutý prstenec /4/ spojený s přívodem /3/ plynu, v řečeném dutém prstenci /4/ jsou upraveny otvory, které j spu opatřeny trubičkovými ty|rskami /5/, ústicimi do prostoru míchací nádoby /1/ mimo vstupní část /10/ dutého rotoru /2/, přičemž ústi trubičkových trysek /5/ jsou nasměrována do místa pro vznik protiproudu cirkulující kapaliny,
2. 2. Aeračni zař.izeni podle bodu 1, vyznačené tim, že ústi trubičkových tryse Ir s ou upevněna v prostoru zarážek /6/ v michaci ná-