JPH03249930A - 攪拌装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、化学・薬品・食品工業等で通気を必要とす
る高粘性液体の混合、反応に適用できる攪拌装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

従来、醗酵装置には、醗酵液の粘度が低い場合、第５図
に示すように、高速で回転されるタービン翼等が持つ気
泡の細分化機能を利用する通気攪拌装置が使用されてい
る。この装置は、攪拌槽１′内の中心部に設けられた回
転軸２に上下２段のディスクタービン翼９を設け、攪拌
槽１′の側壁内面に上下方向に延在する平板状邪魔板８
を間隔をおいて設け、攪拌槽１′内の底部にリング状ス
パージャ１０等を配設し、このスパージャ１０等に平板
状邪魔板８の近傍を通した空気供給チューブ１１を接続
し、ディスクタービン翼９による醗酵液Ｆの攪拌中に、
空気供給チューブ１１を介し空気源から供給した空気が
スパージャ１０等から吐出されて醗酵液Ｆ中に気泡が生
じると、高速で回転する攪拌翼９で気泡が破砕されて細
分化され、醗酵液Ｆ中に酸素が溶解、供給されるように
したものである。

醗酵液の粘度が高い場合も上記と同様の通気攪拌を行っ
ているが、気泡の細分化の機能が低下すると共に、攪拌
が不均一となって醗酵の効率が低下する。

高粘性液体の攪拌混合には、攪拌槽の底壁及び側壁の内
面に沿った形状を有する攪拌翼（アンカー翼やゲート翼
等）が用いられるが、通気を必要とする醗酵系では、低
速で運転されるこれらの翼では気泡細分化機能がないた
め、使用されていない。

〔発明が解決しようとする課題〕

通気攪拌を行う醗酵装置では、ディスクタービン翼９等
のように高速で回転される攪拌翼に物理的な気泡の細分
化機能があるが、醗酵液の粘度が数百〜数千ｃＰと高く
なると、その機能は発揮されず、気泡の細分化がうまく
行かなくなり、かつ攪拌が不均一となって気泡の分散が
悪くなる。このため、醗酵液Ｆ中に吐出された空気は大
気泡となって攪拌槽１″内を上方にシコートバスし、醗
酵液Ｆ中でのその滞留時間は短くなるから、酸素の溶解
量は小さ（、酸素供給能は低くなる。好気性微生物によ
る醗酵では、醗酵速度が酸素供給律速の場合が多く、高
粘性液体では酸素供給が不充分となって、生産性が低く
抑えられるという不都合を免れなかった。

また、アンカー翼やゲート翼等のように撹拌槽の底壁及
び側壁の内面に沿った形状の攪拌翼は高粘性液体の攪拌
に優れているが、この撹拌翼は一般に低速で回転される
ために物理的に気泡を細分化する機能がなく、たとえ、
撹拌槽内の底部にリング状スパージャ等を設置し、醗酵
液中に空気を吐出させるようにしても、前記装置と同様
の不都合を免れないばかりでなく、リング状スパージャ
等の設置により攪拌槽内底部に攪拌上好ましくないデッ
ドスペースが生じてしまうという不都合も生しる。

〔発明の目的〕

この発明は前記課題を解決するためになしたもので、高
粘性液体でも気泡の細分化を確実に行うことができる酸
素供給能に優れた攪拌装置を提供することを目的とする
。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、第１図〜第４図に示すように、撹拌槽内の
中心部に設けられた回転軸２に攪拌翼３を設け、この攪
拌翼３を槽の底壁及び側壁の内面に沿った形状に形成す
るか、或いは撹拌翼の一部を前記槽壁内面に沿った形状
に形成して槽壁内面に近接させ、その槽壁内面に近接し
た部位に、槽壁内面と直角に空気を吐出する多数個の空
気吐出孔５を設け、かつ攪拌翼３内部に設けた空気通路
４を介して前記空気吐出孔５と連通ずる空気導入路６を
前記回転軸２の内部に設けると共に、この空気導入路６
に、回転軸２に設けたロータリージヨイント７を介して
空気源を接続したことを特徴としており、かかる構成に
よって前記目的を達成するものである。

〔実　施　例〕

以下、この発明の実施例を醗酵用通気攪拌装置を示す第
１図及び第２図に沿って説明する。

図中１は粘度が高い醗酵液Ｆを入れた円筒形攪拌槽で、
この撹拌槽１内の中心部には底壁付近まで延在する回転
軸２が軸受で回転可能に支持されて配設されている。こ
の回転軸２は攪拌槽１の頂壁土部に設けた駆動装置によ
り停止・回転可能となっている。

３は前記回転軸２の下部に装着されて醗酵液Ｆ中に配置
された攪拌翼である。

第１図に示す撹拌ｊ［３Ａは、撹拌槽１の底壁及び側壁
の内面と摺接するようにこれらに沿った形状に形成され
て前記槽壁内面に近接している。

この攪拌翼３の槽壁内面に近接した部位（攪拌翼３Ａで
は翼先端部及び下部）の内部には空気通路４と、この空
気通路４に連通して、最も近い槽壁内面と直角になるよ
うにこの槽壁内面に向かって開口する多数の細かい空気
吐出孔５とが設けられている。

前記回転軸２の内部には、攪拌翼３内の空気通路４を介
して前記空気吐出孔５と連通ずる空気導入路６が設けら
れている。この空気導入路６には、回転軸２の槽外端部
に設けたロータリージヨイント７を介して空気源が接続
されている。

尚、実施例では、撹拌槽ｌの底壁及び側壁の内面に沿っ
た形状を有し、かつ上部にパドル部を設けたパドル翼付
アンカー翼形式の撹拌翼３Ａであったが、翼の先端部及
び下部が夫々攪拌槽１の底壁及び側壁の内面に沿った形
状を有する点でゲート翼形式やアンカー翼形式等の攪拌
翼でも良い。

また、撹拌翼の一部だけ、例えば下部（又は先端部）だ
けが底壁（又は側壁）の内面に沿った形状に形成されて
いても良い。具体的には、第３図、第４図に示す如く、
攪拌効果を高める場合等では撹拌槽１の側壁内面に上下
方向に延在する平板状邪魔板８を間隔を置いて設けるが
、このような攪拌槽１′で使用される攪拌翼３Ｂ、３Ｃ
であっても良い。これらの攪拌翼３Ｂ、３Ｃでは、翼先
端が槽壁から槽径の略１／４程度離れて上下方向に延在
し、かつ翼下部が底壁内面に沿った形状を有しているか
ら、空気通路４及び空気吐出孔５は翼下部だけに設ける
ことになる。特に第４図に示す攪拌翼３Ｃでは、空気通
路４及び空気吐出孔５が設けられる翼下部を平板状邪魔
板８の下方を槽の側壁付近まで延出させて設け、槽の底
壁内面の略全体に摺接させるようになっており、翼下部
の摺接範囲が槽の底壁内面の一部に限られる攪拌翼３Ｂ
に比べて酸素溶解速度の向上がより図れる点で好適であ
る。

以上の構成において、駆動装置により回転軸２を低速で
回転させると、この回転軸２に装着された撹拌翼３Ａは
その先端部及び下部を夫々撹拌槽１の側壁及び底壁の内
面に摺接させ、また撹拌翼３Ｂ、３Ｃはその下部だけを
攪拌槽１の底壁内面に摺接させながら低速で回転し、醗
酵液Ｆが攪拌される。一方、空気源によりロータリージ
ヨイント７を介して回転軸２内の空気導入路６に空気を
供給すると、この空気は撹拌翼３Ａ、３Ｂ、３Ｃ内の槽
壁に近接した部位に設けた空気通路４に流入した後、多
数の空気吐出孔５から攪拌翼３Ａ、３Ｂ、３Ｃと槽壁間
の狭い空間に槽壁内面と直角に吐出される。

この空気には低速で回転する攪拌翼３Ａ、３Ｂ、３Ｃに
より強い剪断力が加えられ、その物理的な機能によって
細分化された気泡が醗酵液Ｆ中に生じるから、気液接触
界面の面積が増加し、かつ気泡の醗酵液Ｆ内での滞留時
間が長くなって単位醗酵液容積当たりの酸素溶解速度が
大きくなる。

次に、通気攪拌条件及び使用攪拌翼を下記のように定め
てこの発明と従来例との酸素溶解速度の比較を行った。

■通気攪拌条件 撹拌槽：有効容量２ｆ（内径１３０ｍ）平板状邪魔板４
枚付き 攪拌翼回転数７４００ｒ、ｐ、＋ｗ 通気量：空気２ｆ！／ｓ＋ｉｎ 被攪拌液：水道水 カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）水溶液１０００
ｃＰ 液温度：３０℃ ■この発明の通気機構付き攪拌翼： 翼幅１０閣、翼高１４５閣の１枚羽根で構成された第４
図に示す攪拌翼 ■従来の併用した攪拌翼及び通気手段：翼幅７０−１翼
高１４５腸の１枚羽根で構成された第５図に示す上下２
段のディスクタービン翼及びリング状スパージャ その測定結果は次表の通りである。尚、表中の数値は液
側酸素移動容量係数ｋＬ−（ｈ−’）で表わされている
。

測定結果から、この発明は、従来よりも酸素溶解性能が
高いことが分かった。

〔発明の効果〕

以上の通り、この発明によれば、ロータリージヨイント
を介して回転軸内の空気導入路に空気源から供給された
空気を、攪拌翼の槽壁に近接した部位に設けた多数の空
気吐出孔から撹拌翼と槽壁間の狭い空間に槽壁内面と直
角に吐出させ、この吐出空気に回転される攪拌翼で強い
剪断力を加えて、高粘性液体でも液中に細分化された気
泡が生じさせることができる。このため、気液接触界面
の面積が増加し、かつ気泡の液内滞留時間が長くなって
単位液容積当たりの酸素溶解速度が大きくなる。従って
、高粘性液体であっても低速攪拌時の通気による酸素供
給効率の向上が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す正断面図、第２図は攪
拌翼の斜視図、第３図、第４図はこの発明の他の実施例
を示す正断面図、第５図は従来例を示す正断面図である
。 １．１′・・・・・・円筒形攪拌槽、２・・・・・・回
転軸、３．３Ａ、３Ｂ、３Ｃ・・・・・・攪拌翼、４・
・・・・・空気通路、５・・・・・・空気吐出孔、６・
・・・・・空気導入路、７・・・・・・ロータリージジ
イント、８・・・・・・平板状邪魔板。 第 図 ２ ＼ 第 丙 第 ４ 図 第 父

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、攪拌槽内の中心部に設けられた回転軸に撹拌翼
   を設け、この攪拌翼を槽の底壁及び側壁の内面に沿った
   形状に形成するか、或いは攪拌翼の一部を前記槽壁内面
   に沿った形状に形成して槽壁内面に近接させ、その槽壁
   内面に近接した部位に、槽壁内面と直角に空気を吐出す
   る多数個の空気吐出孔を設け、かつ攪拌翼内部に設けた
   空気通路を介して前記空気吐出孔と連通する空気導入路
   を前記回転軸の内部に設けると共に、この空気導入路に
   、回転軸に設けたロータリージョイントを介して空気源
   を接続したことを特徴とする撹拌装置。