JPH02104270A - 静止混合翼を有するリアクタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明はリアクタにか＼す、特に内部に静止混合翼を有
するリアクタに関する。

（従来の技術） 細胞や細胞内に含まれる酵素、細胞内物質等の生体触媒
を用いて物質の変換を行なわせるリアクタ（反応器）は
、原料を含む培養液を槽内に導入し、反応を起させるよ
うになされており、槽内での反応を促進させるためエア
リフト用のエアを導入してエアの移動により攪拌させる
ようになされたものが多い。

従来、竪型のリアクタにおいては、導入エアによるリフ
ト効果を高めるため、第３図に略示断面を示すように、
外槽ａ内に内筒すを同容配置し、この内筒す内にエアレ
ーションによって上昇流を生じさせ、内筒すの上端から
オーバーフローした液を外槽ａと内筒すとの間に下降さ
せて循環流を起させ、これにより液の攪拌を助長させる
ようになされたものが一般的である。

しかしながら上記のように内筒すを設置したリアクタで
は、エアレーション用のエアの気泡が大きいま一急速に
内筒す内を上昇してしまうため十分なる反応が得られな
い。さりとて十分な反応時間が得られるように内筒すの
高さを大きくすると、リアクタ自体が大型化してしまう
。

このようなことから、気泡を細分化して酸素の溶存性を
高め、反応を促進させるための手段として第４図に略示
断面を示すように、内筒すの内部に網、パンチングメタ
ル、セラミックフィルタ等の多孔板Ｃを設け、エアがこ
の多孔板Ｃを通る際に細断された気泡となって上昇する
ようになされたものがある。これによれば、単に内筒す
を設けた第３図示のものに較べ約２倍の物質移動係数（
ガス吸収容量係数）が得られることが知られている。

（発明が解決しようとする課題） しかるに上記の多孔板Ｃを用いたリアクタでは、多孔Ｅ
ｃが大きな流動抵抗となるので、液溜りやガス溜りが発
生しやすく、また菌体等の付着も生じるため洗浄殺菌性
が悪いという問題があった。

本発明はこれに鑑み、多孔板を用いることなくエアレー
ション用のエアの細分化ができながら、液、ガス溜りが
なく、酸素の溶存性を高め、反応時間を長くとることが
できるリアクタを提供することを目的としてなされたも
のである。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 従来技術が有する課題を解決する手段として本発明は、
竪型円筒形のリアクタにおいて、液入口および液出口を
有する竪型の外槽と、この外槽内に同容配置され上下端
が外槽内に開口された内筒と、この内筒内に設けられる
静止混合翼とからなり、この静止混合翼は、平板材を捻
転して形成された複数個の単位翼体を有し、これら単位
翼体は上位の単位翼体と下位の単位翼体との上下の翼端
がその中方向中央部で交わるよう交差して配設されてい
ることを特徴とする。

（作　用） 外槽内に培養液を供給する一方、内筒の下端からエアを
供給すると、このエアは気泡となって内筒内の液中を上
昇する。その上昇流は、内筒内の単位翼体の捻れにより
旋回上昇流となり、その上昇流が次段の単位翼体に至る
とその下部翼端によって剪断作用を受け、再びその単位
翼体の捻れにより旋回流となって上昇する。こうして内
筒の上端から外槽と内筒との間を下降流となって内筒の
下端へ循環する。上記内筒内を上昇する気泡は、単位翼
体の下部翼端に当る際に細分化されると同時に、旋回流
が各単位翼体の交差配置によって撹乱されるので、内筒
の上端に至るまでの時間が長く、気液の混合が十分に行
なわれて反応が促進される。

（実施例） 以下、本発明を図面に示す実施例を参照して説明する。

第１図は本発明によるリアクタの一実施例の縦断面を示
し、第２図は第１図における静止混合翼の一部を斜視図
で示しており、このリアクタ１は、竪型の外槽２と、こ
の外槽２内に同容配置された内筒３と、この内筒３内に
設けられた静止混合翼４とからなっている。

外槽２は、竪型円筒形を有し、その下底部２Ａにエア供
給口５が開口されており、この供給口５にドレン管６カ
く接続され、このドレン管６の途中にエア供給管７がバ
ルブ８を介して接続されている。９はドレンバルブであ
る。また、外槽２の上方側部には培養液を供給するため
の給液管１０がバルブ１１を介して接続されており、こ
の給液管１０の液入口１２は外槽２と内筒３との間に向
って下向きに開口されている。さらに給液管１０の接続
位置よりや一下位には、製品を取出すための液出口１３
が開口され、これに液出管１４がバルブ１５を介して接
続されている。そして外槽２の上部を閉鎖するＭ２Ｒに
は気抜き管１６がバルブ１７を介して接続されている。

外槽２の周胴部には、槽内での反応熱を適正に管理する
ための冷媒を通す冷却ジャケット１８が形成されている
。この冷却ジャケット１８の下部には冷媒入口管１９が
、同上部には冷媒出口管２０がそれぞれバルブ２１．２
２を介して接続されている。

内筒３の下端は、外槽２の下底部２Ａの中央部に立設さ
れた受筒２３を介して支持され、この受筒２３の周囲に
は複数個の開口２４．２４・・・があって、外槽２内の
液が内筒３の下端から内筒３内に流入されるようになっ
ている。

内筒３内に設けられる静止混合翼４は、平板材を１８０
”捻転した形態を有する複数個（第１図の実施例では６
個）の単位翼体４Ａ、４Ｂ・・・の積層によって構成さ
れるもので、各単位翼体４Ａ。

４Ｂ・・・は、上下に位置する単位翼体４Ａ、４Ｂの上
下部翼端４Ａ’　、４Ｂ’の巾方向中央部で交わるよう
に直角に交差して設けられている。図示の実施例では、
上下の単位翼体４Ａ、４Ｂの捻転方向が互いに逆方向と
されており、各単位翼体４Ａ７４Ｂ・・・にそって流れ
る液の旋回方向が単位翼体４Ａ、４Ｂ・・・ごとに反転
されるようになっている。

また各単位翼体４Ａ、４Ｂ・・・の下部翼端４Ａ”。

４Ｂ’・・・は、剪断作用を助長するため工・ソジ状に
形成されている。これはリアクタを植物培養に用い、カ
ルスの増殖を行なう際に、エアリフト作用によりカルス
が上昇し下部翼端４Ａ”、４Ｂ′に当ることにより大き
いカルスは細断され、個体数を増すことが′できる。

静止混合翼４の支持は、第２図に示すように、最上段の
単位翼体４Ｂの上部翼端４８“の両側に突設された突部
２５，２５を内筒３の上端の直径線上対称位置に形成さ
れた切欠２６，２６に係合することにより静止混合翼全
体を懸吊支持するようになっている。しかしこの支持は
、下部で受筒２３または内筒３で支えるようにしてもよ
い。

次に上記実施例の作用を説明する。

給液管１０を通じて培養液を外槽２内に供給する一方、
エア供給管７から外槽２の下部内にエアを供給すると、
このエアは気泡となって内筒３内の液中を上昇する。こ
れにより内筒３の内外での見掛は比重の差、および冷却
ジャケット１８による冷却による比重差によって第１図
に矢印で示すように内筒３内の上昇流と内筒３と外槽２
との間の下降流とが生じ、激しい循環流が起る。

内筒３内を上昇する際には気液混合流となるが、その流
れは静止混合１４の各単位翼体４Ａ、４Ｂ・・・の捩れ
によって旋回流となり、かり各単位翼体４Ａ、４Ｂ・・
・にそって上昇する際に旋回方向が反転され、これらに
より培養液の混合が良好に行なわれるとともに酸素の吸
収が活発に行なわれる。

上記単位翼体４Ａ、４Ｂ・・・を４〜６段設けることに
より飽和酸素状態となり、単なるバブリングに比し使用
空気量が著しく少くてすむ。

翼体例として、静止混合Ｗ４の直径７６、単位翼体４Ａ
、４Ｂ・・・を６段とした内筒３を直径２００、高さ１
０００の外槽２内に設置し、ガス空筒速度１０〜２０　
ｃｒｎ／　ｓｅｅとした場合、ＫＬａ７００〜１０００
（ｈ’）が得られた。これは従来の多孔板を３枚使用し
たと同等である。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、竪型円筒形の外槽
内に内筒を同志配置し、この内筒内に平板材を捻転した
形状に形成された複数個の単位翼体を積層状に内設し、
かつ上下位置関係の単位具、　　体の上下部翼端が交差
するようにした静止混合翼を設けたので、内筒内を上昇
する気液混合流は各単位翼体にそって旋回流となって上
昇し、その上昇に時間が掛′るので反応時間が長くなり
、その間における酸素の吸収が増進され、反応が促進さ
れる。また静止混合翼の一つの単位翼体から上位の単位
翼体に移る際にその上位の単位翼体の下部翼端により気
泡が剪断作用を受けて細かく砕かれ、上昇中に気液の混
合が良好になされる。さらに請求項２のように各単位翼
体の捻転方向を互いに逆方向とすれば、上昇流に生じる
旋回流が各単位翼体において反転されるので一層滞留時
間が長くなリ、反応を促進するうえにおいて効果を高め
ることができる。そしてこの単位翼体の下部翼端をエツ
ジ状にすることにより、上記剪断作用が増進され、特に
植物培養に用いたときエアレーションによる上昇流を利
用して植物生体を細断することができ、その個体数を増
やすことが容易にできる。

一方、従来の混合器と異なり、稀釈率（供給液／時／槽
′ｔ＆）が自由にとれるため、必要滞留時間（−１／稀
釈率）を目的に応じて設計することができ、その間単位
翼体を繰返して通るので十分な酸素供給および反応が得
られる利点がある。また過剰ガス（特にＣＯ２、Ｎ　２
　）が槽内上部に抜けるので、液内のガスによる液の押
上げ（ガスホールドアツプ）が少なく、酸素の吸収性が
よいなどの種々の効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるリアクタの一実施例を示す縦断面
図、第２図は第１図における静止混合翼の一部を取出し
て示す斜視図、第３図および第４図は従来のリアクタを
示す略縦断面図である。 １・・・リアクタ、２・・・外槽、３・・・内筒、４・
・・静止混合翼、４Ａ、４Ｂ・・・単位翼体、５・・・
エア供給口、１０・・・給液管、１３・・・液出口、１
８・・・冷却ジャケット。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、竪型円筒形のリアクタにおいて、液入口および液出
   口を有する竪型の外槽と、この外槽内に同芯配置され上
   下端が外槽内に開口された内筒と、この内筒内に設けら
   れる静止混合翼とからなり、この静止混合翼は、平板材
   を捻転して形成された複数個の単位翼体を有し、これら
   単位翼体は上位の単位翼体と下位の単位翼体との上下の
   翼端がその巾方向中央部で交わるよう交差して配設され
   ていることを特徴とする静止混合翼を有するリアクタ。 ２、前記静止混合翼の単位翼体は、上下の単位翼体の捻
   転方向が互いに逆方向とされている請求項１記載の静止
   混合翼を有するリアクタ。 ３、前記単位翼体の少くとも下部翼端はエッジ状に形成
   されている請求項１または２記載の静止混合翼を有する
   リアクタ。 ４、前記外槽の周胴部に冷媒を通すジャケットを有する
   請求項１または２記載の静止混合翼を有するリアクタ。