DK168895B1 - Varmevekslingsapparat samt anvendelse af et sådant apparat i en fermenteringsproces. - Google Patents

Description

i DK 168895 B1

Den foreliggende opfindelse angår et varmevekslings-apparat samt anvendelse af apparatet i en fermenteringsproces som angivet i indledningerne til kravene 1 og 7.

Et sådant apparat og anvendelsen deraf er kendt fra 5 EP offentliggørelsesskrift nr. 0 232 850.

I mange processer, som anvender en omrørt beholder, overføres varme fra beholderfluidet til et sekundært fluidum, der strømmer gennem lodrette rør, som afbøjer beholderfluidet. Disse lodrette rørslangeafbøjningsorganer tjener både 10 som blandingsafbøjningsorganer, til at forhindre hvirveldannelse omkring en roterende omrører, der anvendes til at omrøre beholderfluidet, og til at tilvejebringe varmeover-føringsoverfladeareal.

En ret alvorlig ulempe ved lodrette rørslangeafbøj-15 ningsorganer er, at der ikke er sørget for varmeudvidelses-muligheder til at optage større temperaturforskelle mellem rørslangefluidet og blandebeholderfluidet. Varmeudvidelse og -sammentrækning er et meget væsentligt problem, når der anvendes lange rør, navnlig rør arrangeret i et rørbundt 20 med enkelt gennemstrømning. Varmeudvidelsesspændinger er lavere i U-rørsbundter, men udformningen er ikke særlig kompakt, hvilket begrænser det varmeoverføringsoverfladeareal, der er til rådighed i et rørbundt med givne udvendige dimensioner. U-rørsbundter har ligeledes ringe varmeveks-25 lingskoefficient og kræver et kompliceret manifoldarrangement.

Et rørbundt, der er udformet til at overvinde varme-udvidelsesproblemer, ville være meget ønskeligt.

EP offentliggørelsesskrift nr. 0 232 850 omhandler 30 et fermenteringsapparat omfattende en fermenteringsbeholder og et antal parallelle rør til varmeveksling anbragt deri, hvor den første og den anden ende af de parallelle rør er forbundet til henholdsvis en tilgangssamlekasse og en af-gangssamlekasse. De parallelle rør er anbragt i et antal 35 holdere, hvor hver holder er anbragt under en vinkel i forhold til en radial projektion fra fermenteringsbeholderens DK 168895 B1 2 længdeakse, og hvor vinklen ligger i området fra 5° til 30°. I sådanne arrangementer er tilgangs- og afgangssamle-kasserne udsat for spændingsrevner forårsagede af varmeud-videlse.

5 GB patentskrift nr. 422 571 omhandler en flerrørsvar meveksler omfattende en lodret samlekasse opdelt af en lodret skillevæg i et forrum og et bagrum til tilførsel til og afgang fra en række af sammensatte rør, der strækker sig udad i vandret retning fra hver samlekasse. Hvert sammensat 10 rør omfatter et ydre rør af forholdsvis stor diameter og et indre, koncentrisk rør af forholdsvis lille diameter. Det ydre rør er tilproppet ved dets ydre ende og står i forbindelse med forrummet ved dets indre ende. Det indre rør er åbent ved begge ender og står i forbindelse med bagrummet.

15 Tilgangs- og afgangsforbindelserne til samlekassen er placeret grænsende til hinanden ved den ene ende af samlekassen, idet de skaber et sted på den vandrette adskillelse, hvor der kan opstå større varmespændinger.

Det er derfor et formål for den foreliggende opfin-20 delse at tilvejebringe et varmevekslingsapparat, i hvilket materialespændinger, som opstår på grund af varmeudvidelser eller -sammentrækninger, er formindskede, hvis varmevekslingselementer frembyder en stor varmevekslingsvirknigsgrad, og som er velegnet til anvendelse i en fermenteringsproces.

25 Ifølge opfindelsen tilvejebringes et varmevekslings apparat som angivet i krav 1.

Apparatet omfatter en beholder, der er i stand til at indeholde en væske. Et rør er monteret i beholderen. En skillevæg er monteret på indersiden af røret opdelende det 30 indvendige af røret i et første kammer og et andet kammer.

Et første rørformet element er ved sin første ende monteret til sidevæggen af røret. En anden ende af det rørformede element er tætnet med et lukke. Et andet rørformet element er anbragt inden i det første rørformede element. En første 35 ende af det andet rørformede element er befæstet til en åbning i skillevæggen, og en anden ende af det andet rørfor- 3 DK 168895 B1 mede element er anbragt i afstand fra lukket på det første rørformede element. En strømningsvej er derved dannet fra det første kammer gennem et ringrum mellem det andet rørformede element og det første rørformede element og ind i det 5 andet kammer. Et fluidumtilgangsorgan strækker sig til sidevæggen af beholderen og er forbundet med det første kammer.

Et fluidumafgangsorgan strækker ig til sidevæggen af beholderen og er forbundet med det andet kammer. Arrangementet er kompakt,· simpelt og karakteriseret ved en stor varmeover-10 føringskoefficient, og det fungerer ligeledes frit for var-mebevirkede spændinger.

Opfindelsen angår ligeledes anvendelsen af varmeveks-lingsapparatet i en fermenteringsproces som angivet i kravene. Varmevekslingsfluidet indføres i en beholder gennem et 15 tilgangsorgan, som strækker sig gennem beholdervæggen. Varmevekslingsfluidet fordeles fra tilgangsorganet til et antal første varmevekslingsrør, der hvert har en første ende og en anden ende og er forbundet ved den første ende med tilgangsorganet. Varmevekslings fluidet strømmer fra den første 20 ende af antallet af første varmevekslingsrør til den anden ende af antallet af første varmevekslingsrør. Ved den anden ende af antallet af første varmevekslingsrør strømmer varmevekslingsfluidet ind i den første ende af et antal af andre varmevekslingsrør, der hvert er koncentrisk anbragt 25 omkring et første varmevekslingsrør. Varmevekslingsfluidet strømmer så fra den første ende af antallet af andre varmevekslingsrør langs et antal ringrum dannet mellem de første varmevekslingsrør og de andre varmevekslingsrør til en anden ende af de andre varmevekslingsrør, ved hvilket punkt var-30 mevekslingsfluidet udledes fra de andre varmevekslingsrør og samles i et afgangsorgan, som strækker sig gennem beholdervæggen, med henblik på fjernelse fra beholderen.

Opfindelsen skal i det følgende beskrives nærmere, idet der henvises til tegningen, på hvilken 35 fig. 1 viser tildels i længdesnit et rørbundt ifølge den foreliggende opfindelse, 4 DK 168895 B1 fig. 2 det i fig. 1 viste apparat i skematisk tværsnit langs linierne 2-2 i fig. l, fig. 3 det i fig. 1 viste apparat i skematisk tværsnit langs linierne 3-3 i fig. i, 5 fig. 4 et længdesnit gennem en del af apparatet taget langs linien 4-4 i fig. l, fig. 5 i perspektivisk gengivelse en del af det i fig. 1 viste apparat, fig. 6 i perspektivisk gengivelse en del af det i 10 fig. 4 viste apparat, fig. 7 et tildels skematisk tværsnit langs linien 7-7 i fig. 1, fig. 8 en delvis skematisk længdesnitsgengivelse af et fermenteringsapparat, og 15 fig. 9 en tværsnitsgengivelse af det i fig. 8 viste apparat taget langs linien 9-9 i fig. 8.

Som vist i fig. 4 indbefatter opfindelsen et antal bajonetrør 2 og skeder 4, som tilsammen danner en bajonetrørsenhed, der i almindelighed er betegnet med 1. Bajonet-20 røret 2 munder ud i et tilgangskammer 6 i en opdelt rørforgrening 8. Skeden 4 munder ud i et afgangskammer 10 i den opdelte rørforgrening 8. Fluidum kommer ind i tilgangsforgreningskammeret 6 og fordeles til det indvendige af bajonetrøret 2. Bajonetrørene 2 er installeret inden i skede-25 rørene 4 med større diameter. Det indkommende fluidum passerer opad gennem bajonetrøret 2, vender strømningsretning i en påsvejset hætte 12 på enden af skederøret 4 og strømmer nedad i det ringformede mellemrum mellem bajonetrørene 2 og skederørene 4. Enhver varmeudvidelsesforskel mellem skede-30 røret 4 og baj onet rør et 2 forekommer i området for den på-svejsede hætte, uden at der frembringes varmespændinger.

Bajonetrøret 2 og skederøret 4 kan være anbragt i enhver ønsket stilling. Fortrinsvis er bajonetrøret og skeden anbragt lodret opad eller lodret nedad, fortrinsvis lodret 35 opad, når de skal lede tofasefluidum. Den opdelte rørfor-grening 8 kan karakteriseres som et rør med en deri monteret 5 DK 168895 B1 skillevæg 14. Fortrinsvis er skillevæggen 14 monteret diametralt tværs over røret og opdeler røret i et første kammer, der tjener som tilgangskammeret 6, og et andet kammer, der tjener som afgangskammeret 10. Skederøret 4 kan beskrives 5 som et første rørformet element med en første ende 16, som er befæstet til røret, og en anden ende 18, til hvilken er monteret et lukke såsom den påsvejsede hætte 12. Bajonetrøret 2 kan være dannet af et andet rørformet element med en første ende 20 befæstet til skillevæggen 14, og en anden ende 22, 10 som er anbragt i afstand fra endelukket 12 på det første rørformede element. Den første ende af det andet rørformede element er monteret i en åbning 24 i skillevægspladen 14, så at der dannes en strømningsvej fra det første kammer 6 gennem det indvendige 26 af det andet rørformede element og 15 derpå gennem et ringrum 28 dannet mellem det udvendige af det andet rørformede element og det indvendige af det første rørformede element og ind i det andet kammer 10.

Som vist i fig. 1 strækker et fluidumtilgangsorgan 30 sig gennem en sidevæg 32 i en beholder 34 og er forbundet 20 med det første kammer. Et fluidumafgangsorgan 36 strækker sig gennem væggen 32 i beholderen 34 og er forbundet med det andet kammer.

Ifølge opfindelsen er beholderen 34 i stand til at indeholde et fluidum, sædvanligvis en væske eller en væske-25 dampblanding, og kan for eksempel være udformet i lighed med den i fig. 8 viste beholder. En del af sidevæggen 32 danner en hovedsagelig cylindrisk indvendig overflade 38 i beholderen 34. Den hovedsagelig cylindriske indvendige overflade 38 er symmetrisk anbragt omkring en længdeakse 138 30 for beholderen 34. (Se fig. 8). Hoveddimensionerne af beholderen 34 vil sædvanligvis være valgt således, at forholdet mellem længde og diameter generelt vil ligge i området fra ca. 0,1:1 op til ca. 10:1. Fortrinsvis vil forholdet mellem længde og diameter, når beholderen skal anvendes til en 35 fermenteringsproces, som beskrives senere, ligge i området fra ca. 0,3 op til ca. 5:1 med forholdet mellem længde og 6 DK 168895 B1 diameter mest fortrinsvis liggende i området fra ca. l op til ca. 4:1.

Fluidumtilgangsorganet 30 omfatter et tilførselsrør 40, der strækker sig gennem sidevæggen 32 i beholderen 34.

5 Tilførselsrøret 40 er fortrinsvis forbundet med et krumt forsyningsrør 42. Forsyningsrøret 42 strækker sig hovedsagelig i omkredsretningen langs med og adskilt fra den indvendige sidevæg i beholderen 34. Forsyningsrøret 42 er fortrinsvis forbundet med det første kammer 6 med et tilfør-10 selsstigrør 44.

I et fermenteringsapparat vil der sædvanligvis være anvendt et antal opdelte rørforgreninger, og derfor vil et antal tilførselsstigrør forbinde forsyningsrøret 42 med antallet af opdelte rørforgreninger 8. Tilførselsstigrørene 15 er 44 forbundet med en indvendig endedel af de opdelte rørforgreninger 8.

Fluidumafgangsorganet 36 omfatter et første udledningsrør 11, som strækker sig gennem sidevæggen 32 i beholderen 34. Udledningsrøret 11 er fortrinsvis forbundet 20 med et krumt samlerør 7, som strækker sig hovedsageligt i omkredsretningen langs det indre af beholderen 34 ved et sted i afstand fra sidevæggen 32, fortrinsvis anbragt mellem én eller flere af bajonetrørsenhederne 1 og den hovedsagelig cylindriske del 38 af sidevæggen 32. Et udledningsstigrør 25 46 forbinder afgangskammeret 10 i den opdelte rørforgrening 8 med det krumme samlerør 7. I et fermenteringsapparat vil der i almindelighed foreligge mange opdelte rørforgreninger, og der vil således blive anvendt et tilsvarende antal stigrør 46.

30 Varmevekslingsfluidet er et kølemiddel, fortrinsvis ammoniak. Som vist i fig. 8 er der anbragt en gaskompressor 202 til at suge fluidum fra fluidumafgangen 11. Der er anbragt en kondensator 204 til at køle udstøds strømmen fra gaskompressoren 202. Et ledningsorgan forbinder gaskompres-35 soren 202 med kondensatoren 204. Et ledningsorgan 208 forbinder kondensatoren 204 med fluidumtilgangsorganet 40.

DK 168895 Bl 7

Fortrinsvis indbefatter ledningsorganet 208 en pumpe 210 til at sørge for væskestrøm fra en afgang fra kondensatoren 204 til bajonetrørsamlingerne 1. Et ledningsorgan 212 forbinder fortrinsvis fluidumafgangsorganet 11 med kompressoren 5 202.

Ifølge opfindelsen er et antal af de opdelte rørforgreninger monteret i beholderen 34 i en orientering, som er hovedsagelig radial i forhold til længdeaksen for beholderen 34. Fortrinsvis er de opdelte rørforgreninger 8 grupperet i 10 sæt på fra ca. 3 til ca. 12, idet de danner bundter 52, og er rettet op langs korder, som passerer tværs over beholderen nær en beholderdiameter. Rørenhederne 1 strækker sig fra hvert antal opdelte rørforgreninger 8 som et bundt af hovedsagelig parallelle rør, som fortrinsvis er orienteret hoved-15 sageligt parallelt med beholderens længdeakse. De opdelte rørforgreninger 8 er fortrinsvis anbragt i en nedre del af beholderen, og rørenhederne 1 strækker sig opad derfra. Rørenhederne 1 i tilgrænsende rækker er forsatte, så at rørene i rørbundtet er anbragt i en trekantet opdeling. Se 20 fig. 2 og 3. De enkelte rørenheder 1 er understøttet af stænger i et par stangrørholdere dannet af en første stang-rørholder 48 og en anden stangrørholder 50. Fortrinsvis indeholder hver af stangrørholderne tilstrækkelig mange stænger, så at hver rørenhed 1 i rørbundtet 52 understøttes 25 på to sider af hver stangrørholder 48 eller 50, og at parret af stangrørholdere 48 og 50 tilsammen understøtter alle fire sider af hver rørenhed 1 og derved forsyner hvert rør 1 i bundtet 52 med radial understøtning. Om ønsket kan stængerne i hver stangrørholder være anbragt mellem alternative 30 rørrækker som for eksempel vist i fig. 9, i hvilket tilfælde der kræves fire stangrørholdere til at forsyne hvert rørbundt med radial understøtning. Denne udformning forårsager mindre trykfald for i længderetningen strømmende fluida. Det er vigtigt, at stængerne i stangrørholderne 48 og 50 er dimen-35 sioneret således, at de berører og understøtter rørene på hver side af de passager, gennem hvilke stængerne er anbragt.

8 DK 168895 B1

De nødvendige tværsnitsdimensioner af stængerne afhænger af tværsnitsdimensionerne af de passager, gennem hvilke stængerne er anbragt. Stængerne kan have enhver ønsket tværsnitsfacon såsom for eksempel rund, elliptisk, kvadratisk eller 5 rektangulær. Det foretrækkes imidlertid med henblik på at tilvejebringe punktberøring mellem stangen og røret, at stængerne er runde. Punktberøring mellem rør og stang letter rengøring af rørbundtet, et vigtigt forhold at tage i betragtning, når bundtet skal anvendes til at afkøle en fer-10 menteringsproces, som beskrives senere.

Stangrørholderne er udformet til at forhindre rørsammenstød og beskadigelse af rørbundtet under brugen. Stangrørholderne forhindrer ligeledes rørbevægelse, som kan medføre udmattelsessvigt i svejsningerne mellem skede og for-15 grening. For at forhindre beskadigelse ved indvendigt sammenstød mellem bajonetrøret 2 og skeden 4 er det ønskeligt at anbringe afstandsholdere 256 mellem hvert bajonetrør 2 og hver skede 4. Se fig. 6. Fortrinsvis er afstandsholderne 256 svejset til en udvendig overflade af bajonetrøret 2.

20 Fortrinsvis er afstandsholderne 256 noget aflange og strækker sig i længderetningen langs den udvendige overflade af bajonetrøret 2 med henblik på at formindske strømningsmodstanden.

I en foretrukken udførelsesform er afstandsholderne 256 dannet ved påsvejsning af stænger, der er dimensioneret til 25 at understøtte bajonetrøret 2 mod skeden 4. Afstandsholderne 256 er fortrinsvis fastgjort til det udvendige af overfladen af bajonetrøret 2 for at sørge for radial understøtning af røret 2 inden i skeden 4. Der findes således fortrinsvis mindst en trepunktsunderstøtning af hvert bajonetrør 2 inden 30 i hver skede 4 ved afstandsholderne 256.

Som vist i fig. 5 foretrækkes det, at den første stangrørholder 48 er dannet af et bånd 56, som omslutter rørbundtet. Stivere 90 strækker sig fra hvert af båndene 56 hovedsagelig radialt og fortrinsvis langs korder nær en 35 diameter af beholderen i hovedsagen parallelt med retningen af rørrækkerne og tilvejebringer et organ til befæstelse af 9 DK 168895 B1 båndene 56 og dermed holderne og rørbundterne i forhold til beholdervæggen. Stivere 92 strækker sig fra båndene 56 hovedsagelig i tværretningen i forhold til rørrækkerne for at sørge for yderligere understøtning af rørbundtet og sætte 5 det i stand til at modstå de kræfter, der opstår i en omrørt beholder, når rørbundterne anvendes deri. Tværstivere 94 forbinder fortrinsvis tilgrænsende bånd 56 og strækker sig i samme drejningsretning omkring en del af rørbundtet for bedre at modstå torsionskræfter.

10 Når rørbundtet 52 skal anvendes i et fermenterings apparat til produktion af gær eller bakterier, er det ønskeligt, at opbygningen af bundtet er tilstrækkelig åben til at lette grundig rengøring mellem driftsperioder. At understøtte de vidtspredte rør kræver forholdsvis stort 15 dimensionerede understøtningsstænger. Det kan ligeledes være ønskeligt at anbringe stængerne under meget skrå vinkler gennem rørbundtet, så den forøgede stangdiameter, der skyldes de større mellemrum mellem rørrækkerne, formindskes. Generelt sagt, når mellemrummene mellem tilgrænsende rør i den samme 20 række ligger i området fra ca. 1,5D til ca. 2,5D, hvor D er rørenes udvendige diameter, ligger mellemrummene mellem tilgrænsende rørrækker i området fra ca. 2D til ca. 4D, og stængerne vil have en diameter i området fra ca. 0,5D til ca. D.

25 Fig. 8 og 9 viser anvendelsen af apparatet ifølge opfindelsen som fermenteringsapparat i en fermenteringsproces.

Den i fig. 8 viste beholder 34 er udstyret med et omrøringsorgan indbefattende en aksel 130, som drives af et 30 drivorgan 139. Akselen 130 er vist udstyret med to omrørere 156 og 158. Omrørerne 156 og 158 er opbygget af skiver, henholdsvis 152 og 154, på hvilke der er monteret et antal vinger, henholdsvis 151 og 153. Der kan anvendes et større antal omrørere afhængigt af beholderhøjde, -bredde, dimen-35 sionerne af varmevekslerorganer osv. Som vist i fig. 8 foretrækkes det, at den nederste omrører er anbragt i umiddel- 10 DK 168895 B1 bar nærhed af en fordelerkrans 149 for at lette oxygenoverføring til fermenteringsfluidet. Ved udtrykket "umiddelbar nærhed" skal forstås, at den nederste omrører og fordelerkransen er anbragt ca. 1/3 til 1/10 omrørerdiameter fra 5 hinanden.

Der kan anvendes yderligere omrørere på akselen 130 anbragt i forskellige indbyrdes orienteringer. Med henblik på let montering på omrørerakselen 130 kan et antal omrørere være anbragt med lige store afstande langs akselen med den 10 øverste omrører fortrinsvis anbragt ved ca. 60 procent af beholderhøjden som vist i fig. 8 for omrøreren 158.

Hoveddimensionerne af beholderen er valgt således, at forholdet mellem længde og diameter i almindelighed ligger i området fra ca. 0,1:1 op til 10:1. Fortrinsvis ligger 15 forholdet mellem længde og diameter af fermenteringsbeholderen i området fra ca. 0,3:1 til 5:1, idet forholdet mellem længde og diameter mest fortrinsvis falder indenfor området fra ca. 1:1 op til 4:1.

Der kan anvendes et vidt forskelligt antal rørbundter 20 afhængigt af dimensionen af rørbundterne, antallet af rør pr. bundt osv. Der kan anvendes indtil så mange som 30 bundter pr. beholder, idet der foretrækkes fra ca. 4 indtil 24 bundter pr. beholder.

Vingerne 151 kan monteres på skiven 152 på en række 25 forskellige måder, f.eks. med vingerne 151 monteret både vinkelret på planet for skiven og på en radial projektion fra den lodrette akse for skiven, eller vingerne 151 kan alternativt monteres på skiven 152 orienteret under en vis vinkel i forhold til skivens akse. Alternativt kan der an-30 vendes andre omrørerudformninger end den her viste specielle omrørerudformning såsom for eksempel aksialstrømningsom-rørere, propellere af marinetypen osv. Den nederste omrører 156 er udstyret med et antal vinger, som er orientret vinkelret på skivens plan, mens de andre omrørere kan være af 35 samme udformning eller være andre kendte omrørertyper.

Den øvre grænse for omrørerdiameteren er defineret 11 DK 168895 B1 ved den indre diameter af de rørbundter, der udgør varmevekslingsorganet i beholderen, dvs. indersiden af de inderste rør monteret på de opdelte rørforgreninger. En omrørerdia-meter, som nærmer sig denne øvre grænse, vil tilvejebringe 5 den maksimale mængde blanding pr. omrører. Det foretrækkes, at omrørerdiameteren ikke er mindre end ca. 10 procent af den samlede indvendige beholderdiameter, og i almindelighed vil omrørerdiameteren ikke overstige ca. 40 procent af den samlede indvendige beholderdiameter. Fortrinsvis vil der 10 blive anvendt en omrørerdiameter på ca. 20 til 35 procent af den samlede indvendige beholderdiameter.

Som vist i fig. 8 er fermenteringsbeholderen 34 ligeledes forsynet med en første tilgang 146 og en anden tilgang 147 såvel som en gastilgang 145. Mens beholderen 34 er vist 15 med de to tilgange 146 og 147, kunne hele tilførslen til fermenteringsapparatet indføres via kun ét tilgangsorgan eller gennem et antal tilgangsorganer, hvorigennem forskellige tilførselskomponenter indføres særskilt. Det er f.eks. ved mange fermenteringsprocesser ønskeligt at indføre næ-20 ringsmidlet og carbon- og energikilden som særskilte tilførselsstrømme. Mens tilgangene 146 og 147 hver har én udledningsåbning, kan der opnås en mere fordelt indføring af tilførsler ved at anvende tilførselsorganer med flere udledningsåbninger. Desuden kan tilførselsåbningerne hensigts-25 mæssigt være placeret ved forskellige steder langs fermenteringsbeholderen, hyppigt placeret ud fra tekniske overvejelser.

Tilgangen 145 anvendes til at indføre oxygen og fakultativt nitrogen til fermenteringsbeholderen. Gas, som til-30 føres via tilgangen 145, kommer ind i beholderen gennem fordelerkransen 149. Fordelerkransen er fortrinsvis placeret symmetrisk i fermenteringsbeholderen i forhold til dennes længdeakse og har en overside, der indeholder et antal huller. Fortrinsvis er diameteren af fordelerkransen ikke større 35 end diameteren af den nederste omrører, tæt under hvilken oversiden af fordelerkransen er anbragt.

12 DK 168895 B1

Gasindføringsmetoden plus placeringen af omrøreren 156 i umiddelbar nærhed af fordelerkransen 149 såvel som positionen af rørbundterne bidrager alt sammen til det yderst høje niveau for oxygenoverføring, hvortil det opfinderiske 5 fermenteringsapparat er i stand. Fermenteringsbeholderen ifølge opfindelsen er i stand til oxygenoverføringshastigheder af størrelsen mindst ca. 300 millimol oxygen pr. liter pr. time (mmol 02/l/h) . Desuden er varmef jernel sesevnen hos den opfinderiske fermenteringsbeholder tilstrækkelig til at 10 fjerne de store varmemængder, der frembringes ved fermenteringen, hvilke store varmemængder frembringes som følge af de høje oxygenniveauer, der er til rådighed for fermenteringsvæsken. Således er varmef jernel se af størrelsen mindst ca. 36 kcal/liter/time mulig med fermenteringsapparatur 15 udformet ifølge den foreliggende opfindelse.

Fermenteringsbeholderen 34 er ligeledes udstyret med organer til fjernelse af ferment, dvs. en åbning 148. Når fermenteringen udføres på en kontinuerlig måde, kan kontinuerlig eller intermittent udtagning af ferment ske via 20 åbningen 148, mens friske næringsmidler tilvejebringes via tilgangene 146, 147 og 145.

Fermenteringsbeholderen 34 er yderligere udstyret med mindst ét organ til af gasning af skum, f.eks. en skumbryder såsom f.eks. den i beskrivelsen til rettighedshavernes 25 US-patent nr. 4.373.074 omhandlede eller den i fig. 8 viste samling af elementer 162, 164 og 166, der danner et afgas-ningsorgan. Kegler 162 er monteret på en aksel 164 som bringes til at rotere med et drivorgan 166. Anslaget af skummende ferment mod de roterende kegler 162 forårsager sammenfald 30 af skummet og får væske til at vende tilbage til hovedpartiet af fermenteringsbeholderen, mens gas, der er frigjort fra skummet, forlader fermenteringsapparatet via en ledning 168. Mens der anvendes mindst én skumbryder i den opfinderiske fermenteringsbeholder, kan der være tilvejebragt til-35 strækkelig skumbrydningskapacitet til at behandle den mængde skum, der forventes fra en given fermenteringsproces med et 13 DK 168895 B1 passende antal skumbrydere placeret omkring kuppeldelen af fermenteringsbeholderen.

De vandige, aerobiske fermenteringsprocesser, kræver molekylært oxygen, som tilføres med en molekylært oxygen 5 indeholdende gas såsom luft, oxygenberiget luft eller endog i det væsentlige rent molekylært oxygen for i fermentet at opretholde et oxygenpartialtryk, der er virksomt til at hjælpe mikroorganismearterne i væksten eller til biokemisk at omdanne substrat på en trivselsfremmende måde. Ved an-10 vendelse af et oxygeneret carbonhydrogensubstrat kan de samlede oxygenkrav til vækst eller substratomdannelse af mikroorganismen reduceres i forhold til kravene, når der anvendes paraffin.

Trykket, der anvendes til det mikrobiologiske fer-15 menteringstrin, kan variere meget. Typiske tryk ligger i området fra ca. 0 til 10,5 atm, for tiden fortrinsvis fra ca. 0 til 4,2 atm, mere fortrinsvis fra 2,5 til 2,8 atm, som en afvejning mellem udstyrs- og driftsudgifter i forhold til den opnåede oxygenopløselighed. Tryk større end atmos-20 færetryk er fordelagtige, idet sådanne tryk virker til at forøge det opløste oxygen i det vandige ferment, hvilket igen medvirker til at forøge cellevæksthastighederne. Samtidig modvejes dette af den omstændighed, at høje tryk forøger udstyrs- og driftsomkostninger.

25 Kølemidlet er sædvanligvis under tilstrækkeligt tryk og har en tilstrækkelig strømningsmængde til at medføre en damp-væskeudledning fra rørbundtet ved en temperatur i området fra o til 10®C.

Claims (13)

1. Varmevekslingsapparat omfattende: a) en beholder (34), der er i stand til at indeholde en væske, hvilken beholder har en sidevæg (32), som danner 5 en hovedsagelig cylindrisk, indvendig overflade (38), og en længdeakse (138), omkring hvilken sidevæggen er hovedsagelig symmetrisk anbragt, b) et antal rørformede elementer (2,4) monteret i det væsentlige parallelt med denne længdeakse, og hvori en 10 strømningsbane er dannet fra et første kammer (6) gennem de rørformede elementer til et andet kammer (10), c) fluidumtilgangsorganer (40,42), der står i forbindelse med det første kammer og omfatter et tilførselsrør (40), som strækker sig gennem beholderens sidevæg, og et 15 krumt tilførselsrør (42), der strækker sig hovedsagelig i omkredsretningen langs beholderens inderside ved en position adskilt fra beholderens sidevæg, og fluidumafgangsorganer (7,11), der står i forbindelse med det andet kammer og omfatter et udledningsrør (11), der strækker sig gennem be-20 holderens sidevæg, og et krumt samlerør (7), der strækker sig hovedsagelig i omkredsretningen langs beholderens inderside ved en position adskilt fra beholderens sidevæg, hvilket apparat er kendetegnet ved, at d) et antal opdelte rør (8) er monteret i beholderen 25 i en hovedsagelig radial orientering i forhold til nævnte længdeakse, hvilke opdelte rør hvert indeholder en skillevæg (14), der opdeler det indvendige rum i det første kammer (6) og det andet kammer (10), e) antallet af rørformede elementer (2,4) omfatter 30 et antal første rørformede elementer (4) og et antal andre rørformede elementer (2) monteret på hvert opdelt rør (8) i det væsentlige parallelt med nævnte længdeakse, idet hvert første element er befæstet ved en første ende til en sidevæg af det opdelte rør (8) og er lukket ved en anden ende (12), 35 og hvert andet element (2) er anbragt inden i hvert af de første elementer (4) og befæstet til skillevæggen (14) i 15 DK 168895 B1 det opdelte rør, og hvor en strømningsbane er dannet fra det første kammer (6) gennem det andet rørformede element (4), gennem et ringrum (28) mellem det andet rørformede element og det første rørformede element og derpå til det 5 andet kammer (10), f) det krumme tilførselsrør (42) er forbundet med det første kammer (6) ved en indvendig endedel af de opdelte rør (8) med et antal tilførselsstigrør (44), og g) det krumme samlerør (7) er forbundet med det andet 10 kammer (10) ved en udvendig endedel af de opdelte rør (8) med et antal udledningsstigrør (46).

2. Apparat ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det yderligere omfatter et antal afstandsholdere (256) anbragt i ringrummet (28) mellem det første rørformede 15 element (4) og det andet rørformede element (2) for at holde det første rørformede element og det andet rørformede element indbyrdes adskilt.

3. Apparat ifølge krav 1 eller 2, kendetegnet ved, at beholderen (34) har en øvre ende og en nedre 20 ende og er hovedsagelig lodret anbragt med en øvre del og en nedre del, og at fluidumtilgangsorganerne (40,42) og fluidumafgangsorganerne (7,11) er anbragt i den nedre del af beholderen, idet det første rørformede element (4) og det andet rørformede element (2) strækker sig fra fluidum- 25 tilgangs- og -afgangsorganerne mod den øvre endedel af beholderne.

4. Apparat ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at det yderligere omfatter et omrøringsorgan omfattende: 30 a) en aksel (130) centralt anbragt inden i beholderen (34) og koaksialt oprettet med beholderens længdeakse (138), b) drivorganer (139) befæstet til akselen (130), og c) et antal omrørere (156,158) monteret på akselen, hvor diameteren af omrørerne ikke er større end diameteren 35 af en uhindret zone afgrænset af de rørformede elementer nærmest den indre ende af de radialt anbragte, opdelte rør (8). 16 DK 168895 B1

5. Apparat ifølge ethvert af de foregående krav, kendetegnet ved, at antallet af rørformede elementer (2,4) befæstet til de opdelte rør (8) er grupperet i 5 bundter med 3 til 12 opdelte rør, og hvor beholderen indeholder et større antal bundter (52).

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at en afstand på mindst én yderdiameter af de andre rør (2) adskiller de ydre overflader af det første antal 10 rørelementer (4).

7. Anvendelse af varmevekslingsapparatet ifølge ethvert af de foregående krav i en fermenteringsproces omfattende indføring af næringsmiddel og en carbonenergikilde i beholderen og omfattende 15 indføring af gas i beholderen, omrøring af indholdet i beholderen (34) med omrørerne (156,158), fjernelse af ferment fra den nedre ende af beholderen, og 20 af gasning af skum i en øvre del af beholderen, hvilken anvendelse er kendetegnet ved a) indføring af et varmevekslingsfluidum i beholderen gennem tilgangsorganerne (40,42), som strækker sig gennem beholdervæggen, 25 b) fordeling af varmevekslingsfluidet fra tilgangsor ganer til antallet af første rørformede elementer (2), som hvert har en første ende og en anden ende og er forbundet ved den første ende til tilgangsorganerne, c) at lade varmevekslingsfluidet strømme fra den 30 første ende til den anden ende i antallet af første rørformede elementer (2), d) afgivelse af varmevekslingsfluidet fra den anden ende af det første antal rørformede elementer (2) til den første ende af det andet antal af rørformede elementer (4), 35 der hvert er koncentrisk anbragt omkring et varmevekslerrør af det første antal og lade varmevekslingsfluidet strømme 17 DK 168895 B1 fra den første ende af det andet antal af rørformede elementer (4) langs et antal ringrum afgrænset mellem de første rør og de andre rør til en anden ende af de andre rørformede elementer, 5 e) udledning af varmevekslingsmediet fra den anden ende af de andre rørformede elementer og opsamling af det udledte fluidum i afgangsorganerne (7,11), som strækker sig gennem beholdervæggen, og f) udtagning af varmevekslingsfluidet fra beholderen 10 gennem afgangsorganerne.

8. Anvendelse ifølge krav 7, kendetegnet ved, at den yderligere omfatter: sugning af fluidum fra fluidumafgangsorganerne (7,11) til en gaskompressor (202), 15 køling af afgangsstrømmen fra gaskompressoren i en kondensator (204), tilbageføring af kondensatorafgangsstrømmen til fluidumtilgangsorganerne (40,42).

9. Anvendelse ifølge krav 7, kendetegnet 20 ved, at den yderligere omfatter tilførsel af flydende ammoniak som varmevekslings fluidum til fluidumtilgangsorganerne.

10. Anvendelse ifølge krav 8 eller 9, kendetegnet ved, at varmevekslings fluidet består af flydende 25 ammoniak, og varmevekslingsfluidet, der udtages fra beholderen, består af en blanding af flydende ammoniak og ammoniakdamp.

11. Anvendelse ifølge krav 10, kendetegnet ved, at den yderligere omfatter kondensering af ammoniakdam- 30 pen og indføring af den således kondenserede ammoniakdamp i tilgangsorganerne (40,42).

12. Anvendelse ifølge ethvert af kravene 7 til 11, kendetegnet ved, at den yderligere omfatter cirkulation af en fermenteringssuppe tværs over den ydre over- 35 flade af rørene i det andet antal af rørformede varmevekslerelementer (4) . 18 DK 168895 B1

13. Anvendelse ifølge krav 10, kendetegnet ved, at blandingen befinder sig ved en temperatur mellem ca. -l°c og ca. +10°c.