CS257306B1

CS257306B1 - Equipment for solid-liquid contact especially for bioconversion

Info

Publication number: CS257306B1
Application number: CS862183A
Authority: CS
Inventors: Miroslav Salvet; Premysl Krovak
Original assignee: Miroslav Salvet; Premysl Krovak
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1988-04-15
Also published as: CS218386A1

Abstract

Zařízení sestává z míchací nádoby a válcového míchadla, kterým proudí kapalná fáze a ve kterém jsou uloženy částice pevné fáze. Na koncích válcového míchadla je upraveno vstupní a výstupní hrdlo pro kapalnou fázi a v prostoru mezi těmito hrdly je uložena náplň s částicemi pevné fáze. Náplň s částicemi pevné fáze může být uložena v kazetě s perforovaným horním a dolním víkem, která je zasouvateln^ do válcového míchadla. Výhodou je, že k nasávání kapalné fáze skrze pevnou fázi může být použito každé válcovité mechanické míchadlo, které způsobuje sání v připojené válcovité trubici, a tak umožňuje pronikání kapalné fáze pevnou fází.The device consists of a mixing vessel and a cylindrical stirrer through which the liquid phase flows and in which the solid phase particles are stored. At the ends of the cylindrical stirrer, an inlet and outlet nozzle for the liquid phase are provided, and in the space between these nozzles, a charge with solid phase particles is stored. The charge with solid phase particles can be stored in a cassette with a perforated upper and lower lid, which is insertable into the cylindrical stirrer. The advantage is that any cylindrical mechanical stirrer can be used to suck the liquid phase through the solid phase, which causes suction in the connected cylindrical tube, and thus allows the liquid phase to penetrate the solid phase.

Description

Vynález se týká zařízení pro styk pevné a kapalné fáze, zejména pro biokonverze.The invention relates to a device for solid-liquid contact, in particular for bioconversions.

Při některých pochodech, zejména fyzikálních nebo chemických je třeba, aby tekutina proudila vrstvou porézního, zrnitého nebo podobného materiálu. Je známo, že vrstvy těchto materiálů podstatně zvětšují povrch styku mezi kapalnou a pevnou fází v daném objemu zařízení, čímž podstatně urychluji uvedené pochody.In some processes, particularly physical or chemical, the fluid needs to flow through a layer of porous, granular or similar material. It is known that the layers of these materials substantially increase the contact surface between the liquid and solid phases in a given volume of the apparatus, thereby substantially speeding up the processes.

K nejběžnějším případům využití těchto jevů patří fyzikální adsorbce, chemisorbce (nebo opačný pochod desorbce), katalytické reakce (nosič s aktivní vrstvou) apod.The most common uses of these phenomena include physical adsorption, chemisorption (or reverse desorption), catalytic reactions (active-layer support), and the like.

V poslední době nabývají význam biologie a biotechnologie, které využívají styku kapalné fáze s aktivovanými pevnými nosiči na bázi makroporézních polymerů a kopolymerů, hydrofilních past nebo gelů, ionexů. Patří sem rovněž biokatalytické reakce pomocí imobilizovaných enzymů a buněk a biokonverze.Recently, biology and biotechnology have become increasingly important, utilizing liquid phase contact with activated solid carriers based on macroporous polymers and copolymers, hydrophilic pastes or gels, ion exchangers. Biocatalytic reactions using immobilized enzymes and cells and bioconversion are also included.

U všech těchto a řady dalších pochodů se vyžaduje, aby tekuté médium, např. kapalné, pronikalo, prosakovalo, prolínalo nebo proudilo skrze vrstvu pevného reakčního činidla, aby se dosáhlo požadované změny, přičemž takovou změnou je obvykle výměna nebo změna některé hmotové složky mezi tekutou a pevnou fází.All of these and a number of other processes require that the liquid medium, eg, liquid, permeate, seep, permeate, flow or flow through the solid reagent layer to achieve the desired change, which typically is the exchange or change of some mass component between the liquid and solid phase.

Pro tyto účely se používá zařízení, obsahující nádobu s kapalným reakčním médiem a těleso které má tvar bezlopatkového válcového dutého rotoru, který se otáčí s výhodou uvnitř média, přičemž rotor sestává z pláště, dna, případně víka a obsahuje výstupní otvory a dále vstupní otvory případně vstupní přívod s výhodou centrální pro vstup média na dno rotoru, přičemž v dutině rotoru je uložena pevná fáze s výhodou reakční činidlo průlinčité konzistence (AO č. 255 257 a AO 256 203).For this purpose, a device is provided comprising a vessel with a liquid reaction medium and a body having the shape of a bladeless cylindrical hollow rotor which rotates preferably inside the medium, the rotor consisting of a shell, a bottom or a lid and comprising outlet openings and an inlet inlet preferably central to the inlet of the medium at the bottom of the rotor, wherein a solid phase, preferably of porous consistency reagent (AO Nos. 255 257 and AO 256 203) is stored in the rotor cavity.

V návaznosti na uvedené zařízení bylo zkonstruováno další zařízení pro styk pevné a kapalné fáze podle vynálezu, jehož podstatou je, že na koncích válcového míchadla je upraveno vstupní a výstupní hrdlo pro kapalnou fázi a v prostoru mezi těmito hrdly je uložena náplň s částicemi pevné fáze.Further, a solid-liquid contact device according to the invention has been constructed in that the inlet and outlet nozzles for the liquid phase are provided at the ends of the cylindrical stirrer and a charge of solid phase particles is disposed in the space between them.

Náplň s částicemi pevné fáze může být s výhodou v kazetě s perforovaným horním a dolním víkem, která je zasouvatelná do válcového míchadla, kde je zafixována.The cartridge with the solid phase particles may preferably be in a cassette with a perforated upper and lower lid, which is insertable into a cylindrical stirrer where it is fixed.

Výhodou je, že pro nasávání kapalné fáze do válcovité trubice s náplní pevné fáze tak, aby kapalná fáze procházela skrze pevnou fázi, může být použito každé válcové mechanické míchadlo, které způsobuje sání v připojené válcové trubici, např. turbínové míchadlo. Za tím účelem může být toto mechanické míchadlo umístěno v kterékoliv části rotující trubice, dole, nahoře, nebo uprostřed této trubice. Kazeta s náplní částic pevné fáze může být zasazena trvale nebo zasouvatelně s možností výměny, např. v opačné části trubice než je tělo míchadla s výhodou symetricky s osou otáčeni.Advantageously, for sucking the liquid phase into the solid-filled cylindrical tube so that the liquid phase passes through the solid phase, any cylindrical mechanical stirrer that causes suction in the attached cylindrical tube, e.g. a turbine stirrer, may be used. For this purpose, the mechanical stirrer may be located in any part of the rotating tube, at the bottom, at the top, or in the middle of the tube. The solid-phase particle cartridge may be mounted permanently or retractably with the possibility of replacement, e.g. in the opposite part of the tube to the stirrer body, preferably symmetrically with the axis of rotation.

Další výhodou je, že částice pevné fáze jsou uloženy v celém objemu plnění a tedy i objem styku obou fází je větší než u citovaného zařízení, kde objem náplně má tvar prstence.Another advantage is that the solid phase particles are deposited throughout the filling volume and thus the volume of contact between the two phases is greater than in the cited apparatus, where the filling volume is in the form of a ring.

Na přiloženém výkrese jsou dále schematicky znázorněny příklady zařízení podle vynálezu v nárysu.In the accompanying drawing, examples of the device according to the invention are shown in a schematic front view.

Na obr. 1 je znázorněno zařízení podle vynálezu s bezlopatkovým jníchadlem (dle AO ě. 255 257) s kazetou, která obsahuje náplň částic pevné fáze a je umístěna pode dnem tohoto míchadla, na obr. 2 zařízení, kde míchadlo je vytvořeno turbínkou a kazetou umístěnou rovněž pod turbínovým míchadlem a na obr. 3 podobné zařízení jako na obr. 2 s tím rozdílem, že kazeta s náplni je umístěna nad turbínovým míchadlem.Fig. 1 shows a device according to the invention with a bladeless filler (according to AO No. 255 257) with a cassette containing a solid-phase particle charge and located below the bottom of the agitator; 3 is similar to FIG. 2 except that the cartridge is located above the turbine stirrer.

Na obr. 1 je znázorněno v nárysu zařízeni dle vynálezu sestávající z fermentační nádoby 1 s tekutou fází 2 a zarážkami 4, ve které je pomocí ložiska 10 rotačně uložena osa 9 s bezlo3 patkovým míchadlem .8, na jehož koncích je upraveno vstupní a výstupní hrdlo 13 a 14. Do spodní trubkovité části 11 je nasazena trubice 5 s náplní pevné fáze _3· Trubice _5 je opatřena horním a dolním perforovaným víkem .6 a 7.FIG. 1 shows a front view of a device according to the invention, comprising a fermentation vessel 1 with a liquid phase 2 and stops 4, in which an axis 9 with a shaftless stirrer 8 is rotatably supported by a bearing 10, 13 and 14. In the lower tubular part 11 a tube 5 with solid phase filling 3 is inserted. The tube 5 is provided with upper and lower perforated lids 6 and 7.

Bezlopatkové míchadlo ji je částečně potopeno pod hladinou kapalné fáze.The bladeless stirrer is partially sunk below the liquid phase.

Kapalná fáze je míchadlem ji nasáváňa vstupním hrdlem 13 skrze náplň pevné fáze která je uložena v trubici 5 a poté je rozstřikována výstupním hrdlem 14 do plynného prostoru nad hladinou kapalné fáze.The liquid phase is sucked by an inlet throat 13 through the agitator through a solid phase charge which is stored in the tube 5 and is then sprayed through the outlet throat 14 into the gaseous space above the surface of the liquid phase.

Na obr. 2 je znázorněno v nárysu zařízení dle vynálezu, u kterého je k cirkulaci kapalné fáze skrze částice pevné fáze využita kapalná turbínka 12, místo bez lopatkového míchadla 8 dle obr. 1. Do turbínky 12 je zespoda nasazena kazeta _5 s pevnou fází 3. Zařízení je zcela potopeno pod hladinou kapalné fáze 2.FIG. 2 shows a front view of a device according to the invention in which a liquid turbine 12 is used to circulate the liquid phase through the solid phase particles instead of without the paddle stirrer 8 of FIG. 1. A solid phase cassette 5 is mounted underneath the turbine 12. The device is completely sunk below the liquid phase 2 level.

Na obr. 3 je znázorněna další alternativa zařízení dle vynálezu, u které turbínové míchadlo 12 je umístěno v dolní části duté trubice. Kapalná fáze 2 je nasávána horem duté trubice, prochází náplní pevné fáze 2 ^a P°té turbínovým míchadlem 12. Zařízení je rovněž zcela potopeno pod hladinou kapalné fáze.FIG. 3 shows another alternative of the device according to the invention, in which the turbine stirrer 12 is located at the bottom of the hollow tube. The liquid phase 2 is sucked through the top of the hollow tube, passes through the solid phase 2 charge ^{and the} P ° turbine stirrer 12. The device is also completely submerged below the liquid phase.

Claims

Device for solid-liquid contact, in particular for bioconversions, consisting of a mixing vessel and a cylindrical stirrer through which the liquid phase flows and in which solid-phase particles are deposited, characterized in that at the ends of the cylindrical stirrer (8) an outlet orifice (13, 14) for the liquid phase (2) and in the space between these orifices (13, 14) there is a cartridge containing the solid phase particles (3).

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the charge with the solid phase particles (3) is contained in a cassette (5) with a perforated upper and lower lids (6, 7) which can be inserted into a cylindrical stirrer (8).