JPH0628596B2 - 気泡塔 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷却水が冷却管の内面を薄膜状に降下するよう
にした冷却管を気泡塔内部に複数、垂直に設けた気泡塔
に関する。

従来の技術 気泡塔は、高通気による効率化を目的とした場合、縦長
となる為、縦長に適した冷却装置が必要になる。

従来の冷却方式は大別すると、多段コイル、縦型トロン
ボーン、槽本体の薄膜又はジャケット冷却、外部循環方
式等である。

しかしながら、多段コイルについては、槽が縦長になる
と直径が減少し、巻数が増加する。縦型トロンボーンに
ついては流路数を増すと流速が減少して伝熱抵抗が増大
し、逆に流路数を減じると殺菌時の冷却管下部からの液
抜き口数が増加する。槽本体の薄膜又はジャケット冷却
については、大型化すると槽容積当りの伝熱面積が小さ
くなると同時に、槽本体の板厚が大きくなり、伝熱抵抗
が増大する。外部循環方式につては、循環ポンプ及び外
部熱交を取付ける為、長期の無菌維持が困難になる等、
欠点があり、いずれも気泡塔の冷却方式としては満足す
べきものではない。

又、ドラフトと冷却オイルを併用し、冷却能力の改善及
びスケーリングの低下を図った例として円筒形、楕円筒
形又は矩筒形のドラフトチューブ付通気撹拌醗酵槽が知
られている（特開昭４９−１３２２８４号公報）。コイ
ルを気泡塔の冷却に用いた場合、縦長となる為、コイル
の巻数が増える。又、冷却水側の伝熱抵抗が大きいと同
時に、単純円筒型ドラフトである為、冷却コイルを取付
けると、ドラフトの通過されない高比重液側について
は、エアーリフトによる循環流のみで気泡撹拌が無く、
伝熱抵抗が増大する等の欠点がある。

発明が解決しようとする問題点 高い冷却能力を有し、かつ冷却管内外面のスケールの発
生が少ない構造を有する冷却管を気泡塔内部に設けた気
泡塔はまだ開発されていない。

問題点を解決するための手段 本発明方法によると、冷却水が冷却管の内面を薄膜状に
降下するようにした冷却管（以下、薄膜降下式冷却管と
称す。）を気泡塔内部に複数、垂直に設けた気泡塔が提
供される。

冷却管は気泡塔の内部に垂直に設置すればよいが、望ま
しくは冷却管が気泡塔のドラフト状態になる様に設置さ
れるのが好ましい。

薄膜降下式冷却管の薄膜を形成させるものとしては種々
のものが考えられるが、特にＶノッチ状の薄膜形成器が
好ましい。冷却管の大きさ，本数等については、気泡塔
の大きさと必要な伝熱面積を考慮して定められるが、例
えば、内径３．４ｍの気泡塔の場合、内径８cmの冷却管
を約４０本設けるのが好ましい。

本発明の気泡塔は次の利点を有している。

(1) 気泡塔は高通気効率をめざした場合縦長となる
が、薄膜冷却管も同様に縦長の為、型状的に気泡塔又は
気泡塔用ドラフトへの組込みに適している。又、薄膜降
下式冷却管を組込んだ気泡塔は、構造がシンプルで冷却
能力も高く、かつ冷却水側の圧力も低い為、槽内への冷
却水の漏れ出しの危険性が少なく、特に大型高無菌度を
要する醗酵槽の建設に有利である。

(2) 薄膜降下式冷却管を気泡塔用ドラフト装置にそっ
て配置し、外周から通気すると、ドラフト外周面は通気
空塔線速が２倍となり、又内周面は強力な旋回流の吹出
しが直接当たる為、伝熱管周りの乱れが酸化される結
果、冷却管槽内側の伝熱抵抗を総合的に小さくすること
ができる。

(3) 薄膜降下冷却管方式の為、冷却水の線速が大き
く、管内側の伝熱抵抗を小さくできる。

(4) 気泡塔内の冷却水の流れが１方向の為、冷却管内
に液留りが無く、加熱殺菌時の液抜きが冷却水出口より
行える。

(5) 冷却管内の流速が大きい為、冷却水によるスケー
リングの発生が最小限で済む、又、槽内側の乱れも大き
いので、培養後の冷却面の洗浄が十分に行える。

つぎに、本発明の実施態様の一例を第１〜５図を基に説
明する。

薄膜降下式冷却管１をドラフト装置２の周上に沿って鉛
直に配置し、該冷却管１がドラフト装置２の１部を形成
するようにする。

気泡塔３の通気はドラフト装置２の外周側のみに行い、
外周側の培養液の乱れを大きくすると同時に、エアーリ
フトに力によって外周のヘッド圧を内周より高く保つ。

ドラフト装置２を４分割とし、ドラフト装置２の組合わ
せ点のスリット部には、斜めの内周方向に向けてドラフ
ト案内羽根４を設ける。エアーリフトの力によって外周
から内周に向けて流入した培養液が、旋回流状となって
冷却管１の内周表面上を流れるようにする。

冷却管１の上端はリング状の密閉型給水パイプ５に接続
されている。又、該給水パイプ５内に断面を上下２分割
する仕切板６を設置する。

仕切板６の上半分は４方向から４分割したドラフト装置
２の中央部に冷却水を供給し、満水になるようにする。

なお、給水ライン７には、殺菌加熱時の熱応力対策とし
て、ベローズ８を設ける事により、ドラフト装置２の上
端サポートを兼ねさせる。

仕切板６には、各冷却管１の中間点に相当する位置に、
各１ヶづつ散水穴９を設け、各冷却管１に均等に水が供
給されるようにする。

仕切板６の下半分には不活性ガス供給ライン１０を設
け、空気又は不活性ガス（例えばチッソガス）を供給す
る事により、仕切板６下半分及び冷却管１内が満水にな
るのを防ぎ、冷却管１内面に薄膜が形成されるようにす
る。

冷却管１上端における冷却管流下口に当たる部分は、Ｖ
ノッチ状に４ヶ〜８ヶの切込みを入れ、内側にＶノッチ
断面より、わずかに大き目でＶノッチと相似な三角片を
４５゜内曲げに溶接して、薄膜形成器内羽根１２を形成
させる。冷却水が各冷却管１に均等に分配されかつ、円
周方向に流速を与える事により、冷却管１内面を均一に
降下するようにしたＶノッチ状の薄膜形成器１１を製作
する。

冷却管１の下単は、密閉型で、リング状の集水パイプ１
３を有し、冷却水出口とすると同時に、殺菌加熱時の水
抜き口を兼ねるようにする。

発明の効果 本発明にかかる気泡塔は高い冷却能力を有する薄膜降下
式冷却管を組み込んでいるため、長時間安定した発酵を
継続することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の気泡塔の一例の断面図を示す。第２
図は、第１図のイ−ロ線の横断図面を示し、矢印は液の
流れる方向を示す。第３図は、第１図の平面図を示す。
第４図は、気泡塔内に設置された薄膜降下式冷却管の一
例を示す。第５図は、薄膜形成器の拡大図を示す。 各図において、１は薄膜降下式冷却管、２はドラフト装
置、３は気泡塔、４はドラフト案内羽根、５は密閉型給
水パイプ、６は仕切板、７は給水ライン、８はベロー
ズ、９は散水穴、１０は不活性ガス供給ライン、１１は
Ｖノッチ状の薄膜形成器、１２は薄膜形成器案内羽根、
１２は薄膜形成器案内羽根、１３は集水パイプを示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却水が冷却管の内面を薄膜状に降下する
   ようにした冷却管を気泡塔内部に複数、垂直に設けた気
   泡塔。
2. 【請求項２】該冷却管がドラフト状に気泡塔内部に設け
   られている特許請求の範囲第１項記載の気泡塔。