JPH0242970A - ドラフトチューブ付き気泡塔 - 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】 業　　の　１ 本発明は液体とガスとの接触を密にし、液体中へのガス
の溶解を促進する気泡塔に関するものである。

近年、培養廃液量の低減および培養設置の生産性を向上
させる目的で、高菌体濃度で培養する方法が注目されて
いる。好気性微生物を高菌体濃度まで増殖させるために
は、微生物の要求する溶存酸素濃度を維持できるように
酸素を充分に供給しなければならない。このためには、
酸素移動容量係数Ｋｔａの高い培養装置が要求されてい
る。

１兄二且ｌ 描出ら［発酵工学：第５９巻、３号、ｐ、２５９〜２７
０　（１９８１）］は、塔内下部にドラフトチューブ、
塔内上部に多孔板を備えた気泡塔を考案し、ＫＬａが標
準型気泡塔（塔内にドラフトチューブ等のインターナル
がない気泡塔）、或は通常のドラフトチューブ付き気泡
塔より高いＫＬａが発揮できることを報告している。し
かし、この結果は通気量のかなり大きい（通気線速度Ｕ
ｇが１０ａｍ／秒以上）場合であって、中、低通気量に
ついては明らかでない。

一方、坂東ら［化学工学協会第２０回秋季大会講演要旨
集ｐ、７００　（１９８７）］はドラフトチューブ付き
気泡塔において、ドラフトチューブの下部を多孔板製の
筒（金網筒）にすることによりＫＬａの値が向上するこ
とを報告している。そこでは金網の目開きと金網部分の
全体のチューブにしめる割合を種々変えて検討した結果
、ＫＬａに対しては目開きの大きさは余り影響せず、金
網部分のドラフトチューブ全体にしめる割合を太き（す
るほど効果があるとしている。

が　゛　しよ　とする 本発明は、液体とガスとの接触の向上がはかられ、さら
に高いＫＬａを発揮するドラフトチューブ付き気泡塔、
特に微生物の要求する溶存酸素濃度を高濃度に維持する
ことができるドラフトチューブ付き気泡塔型発酵槽を提
供することを目的とする。

課　を　　　るための 本発明のドラフトチューブ付き気泡塔は、塔内にドラフ
トチューブを設けた気泡塔において、該ドラフトチュー
ブが多孔性材料で構成され且つ該ドラフトチューブの内
部又はドラフトチューブ外壁と塔の内壁との間に多孔性
材料よりなる棚が１段以上設けられた構造を有するもの
である。

これを第１図（斜視図）により説明すると、気泡塔１の
内部に多孔性材料で構成されたドラフトチューブ２が設
置され、かつ該ドラフトチューブ２の内部に多孔性材料
よりなる棚３が１段以上、第１図の場合は２段設けられ
ている。゛記号４は気体供給口（ガススパージャ−）で
ある。

また第２図に示すごとく、多孔性材料で構成されたドラ
フトチューブ２の外部、即ちドラフトチューブ外壁と塔
の内壁との間にも更に多孔性材料よりなるドーナツ状の
棚５を設けても良い。

第１図及び第２図では外径の小さいリング状の気体供給
口４を設けて気体をドラフトチューブの内部に供給する
ようにした場合を示しであるが、第３図のように内径の
大きいリング状の気体供給口４をドラフトチューブの外
部に設けて気体をドラフトチューブの外部、即ちドラフ
トチューブの外壁と塔の内壁との間の空間に供給するよ
うにしてもよい。この場合は液の流れ方向は第１図及び
第２図の場合とは逆になるので、ドラフトチューブの外
部に多孔性材料よりなる棚５を設置しである。ドラフト
チューブの外部に棚を設置すると共に更にドラフトチュ
ーブの内部にも棚を設けても良い。

ドラフトチューブ２を構成する多孔性材料、その内部の
棚３を構成する多孔性材料及び外部のドーナツ状の棚５
を構成する多孔性材料は同一でも異なっていても良いが
、いずれも目開き（孔径）が２〜８ｍｍ程度、開孔率５
０〜８５％程度のものを使用することが好ましい。通常
、金網を使用するのが便利であるが、合成樹脂製の多孔
板又は網などを使用することも出来る。

棚は気体供給口のある領域側に、即ち気体がドラフトチ
ューブ内部に供給される場合はドラフトチューブ内部に
、気体がドラフトチューブ外部に供給される場合にはド
ラフトチューブの外部に棚を設置するのが効果的である
。棚の段数は２．３段程度で充分な効果が発揮される。

あまり段数を増やして間隔を密にすると、圧力損失の増
加や塔内構造が複雑となり汚れの増加につながる。また
ＫＬａの著しい向上も期待されない。

本発明の気泡塔の作用機構を第１図により説明すると、
気体供給口４から吹込んだ気体は、ドラフトチューブの
内部に設けられた棚３を通過することにより比較的小さ
な気泡になり、ドラフトチューブ内部を上昇する。この
気泡の上昇流により液と気泡とが接触して充分に混合が
行われる。ドラフトチューブの内部を通過した気体の大
半ば塔頂に抜ける。

ドラフトチューブ内部の気液混合液はドラフトチューブ
内部及びドラフトチューブの外部との間の液の密度差に
より流動化され循環する。ドラフトチューブが多孔性材
料で構成されているため、ドラフトチューブの内部を上
昇するガスの一部はドラフトチューブの外部へ漏洩しド
ラフトチューブの外部を下降する気液混合液と接触する
。

本発明においては、多孔性材料で構成されたドラフトチ
ューブを用いると共に、前記の如（多孔性材料よりなる
棚を設けることにより、気泡の微細化が充分に行われ気
液の接触を効果的に行うことができる。

以下実施例及び比較例により本発明の構成及び効果を具
体的に説明する。

１　　び　　　　　１　２　３ 塔径１５０ｍｍ、高さ１５００ｍｍの塩ビ製直立塔の内
側に、目開き４．５ｍｍ、開孔率７０％のステンレス金
網製の直径１００ｍｍ、高さ１０００ｍｍのドラフトチ
ューブを設置し、その内側にドラフトチューブと同一材
料でできた円形の網棚を、ドラフトチューブの下方に設
置した気体供給口から２００ｍｍ上の位置に一枚、その
上２００ｍｍの位置に一枚、更にその上２００ｍｍの位
置にもう一枚の３段設けたドラフトチューブ付き気泡塔
（実施例１）における通気線速度Ｕｇと酸素移動容量係
数ＫＬａとの関係を調べた結果を第４図に○印で示す。

また上記ステンレス金網製のドラフトチューブのみで網
棚を設けなかった場合（比較例１）の通気線速度Ｕｇと
ＫＬａとの関係をΔ印で、ドラフトチューブなしの標準
型気泡塔（比較例２）の通気線速度ＵｇとＫＬａとの関
係をム印で、網棚を設けなかった、通常型ドラフトチュ
ーブ（金網製でないドラフトチューブ）付気泡塔（比較
例３）の通気線速度ＵｇとＫＬａとの関係を■印で、そ
れぞれ第４図に示す。

第４図に示されるように、本発明のドラフトチューブ付
き気泡塔のＫＬａは同じ通気線速度Ｕｇにおいて比較例
１、比較例２又は比較例３の気泡塔の約１．８倍に増大
しており、本発明の有効性が実証されている。

また、ドラフトチューブを金網製とするだけでは、Ｋ＋
、ａは通常型ドラフトチューブの場合と比較してわずか
の向上を示すにすぎないが、網棚を付加することによっ
て著しくＫＬａが向上することが分り、前に述べた従来
技術に対する本発明の優位性も確認された。

叉」ｌ引ｌ 第３図に示されるように目開き４．５ｍｍ、開孔率７０
％のステンレス金網製のドラフトチューブ外側の下部に
気体供給口を設置し、ドラフトチューブの外側にドラフ
トチューブと同一材料でできた環状の網棚を、気体供給
口から２００ｍｍ上の位置に一枚、その上２００ｍｍに
位置に一枚、更にその上２００ｍｍの位置にもう一枚の
３段設けて、実施例１と同様に通気線速度Ｕｇと酸素移
動容量係数ＫＬａとの関係を調べた結果を第４図に・印
で示す。

第４図に示されるように、この場合も本発明のドラフト
チューブ付き気泡塔のＫＬａは同じ通気線速度Ｕｇにお
いて比較例１、比較例２又は比較例３の気泡塔の場合に
比べて増大しており、本発明の有効性が実証されている
。

３　４　５　　び　　　　　４５ ［ＦＩき５．５ｍｍ、開孔率８５％のステンレス金網を
使用し、下表に記載した条件で実施例１と同様な試験を
行なった。

金網の目開き５．５ｍｍ、開孔率８５％結果を第５図に
示す。目開き５．５ｍｍ、開孔率８５％のステンレス金
網を使用した場合も、本発明の気泡塔のＫｔ、ａは同じ
通気線速度Ｕｇにおける比較例の気泡塔のＫＬａよりも
増加している。

６　７　８　　び　　　　　６７ 目開き３．５ｍｍ、開孔率５５％のステンレス金網を使
用し、下表に記載した条件で実施例１と同様な試験を行
なった。

結果を第６図に示す。目開き３．５ｍｍ、開孔率５５％
のステンレス金網を使用した場合も、本発明の気泡塔の
ＫＬａは同じ通気線速度Ｕｇにおける比較例の気泡塔の
に、ａよりも増加している。

金網の目開き３゜ ５ｍｍ、開孔率５５％ 第１図は本発明のドラフトチューブ付き気泡塔の基本的
構造を示す斜視図、第２図及び第３図は他の構造例を示
す斜視図、第４図、第５図及び第６図は実施例及び比較
例における通気線速度Ｕｇと酸素移動容量係数ＫＬａと
の関係を示す図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 塔内にドラフトチューブを設けた気泡塔において、該ド
   ラフトチューブが多孔性材料で構成され且つ該ドラフト
   チューブの内部又はドラフトチューブ外壁と塔の内壁と
   の間に多孔性材料よりなる棚が１段以上設けられた構造
   を有するドラフトチューブ付き気泡塔。