SU697162A1 - Способ перемешивани пенообразующих жидкостей с газом - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к способам перемешивани  пенообразующих жидкос тей с газом, преимущественно аэрируемых культуральных жидкостей, в процессах выращивани  микроорганизмов . Известен способ проведени  проце сов в гетерогенной системе газ-жидкость путем диспергировани  газообразного агента в жидкой фазе через пористый газораспределительный элемент в режиме динамической пены. Пр этом газ подают со скоростью 0,0150 ,10 м/с 1, Данный способ не позвол ет получить однородную газожидкост.ную эмул сию во всем объеме аппарата. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  способ пер мешивани  аэрируемой культуральной жидкости с газом,предусматривающий подачу газа в аппарат с пенообразующей жидкостью и механическую стабили зацию верхнего уровн  газожидкостной смеси 2. Недостатком указанного способа   л етс  низка  поверхность контакта между газом и жидкостью. Это объ сн етс  наличием в аппарате двух зон газожидкостной эмульсии и пены, которые резко отличаютс  между собой величиной межфазной поверхности контакта . Так, газосодержание жидкости составл ет обычно 10-20%, а газосодержание пены - 70-90%. Невысокое содержание газа в эмульсии и повышенные размеры пузырей в пене привод т к уменьшению средней поверхности контакта фаз, и, следовательно, снижению эффективности процесса. Пенна  и эмульсионна  зоны также резко различаютс  по содержанию и других компонентов, наход щихс  в жидкости. Кроме того, в пене, котора  имеет низкую степень турбулизации , возможно образование застойных участков. Все это приводит к ухудшению условий выращивани  микроорганизмов . Цель изобретени  - повышение эффективности процесса за счет увеличени  поверхности контакта фаз. .Поставленна  цель достигаетс  тем, что .газ в аппарат с пенообразуквдей жидкостью подают со скоростью выше критической. Критическую скорость, основной интервал изменени  которой находитс 

в пределах от 0,004 м/с до 0,08 м/с, определ ют в зависимости от коэффициента заполнени  аппарата и пенообразующей способности жидкости.

Критическа  скорость пропускани  газа соответствует возникновению s (аппарате эмульсионного режима, при котором весь объем аппарата заполнен практически однородной газожидкост-ной эмульсией. Экспериментально установлено, что дл  данной пенообразующей жидкости при посто нном коэффициенте заполнени  аппарата в ус:лови х механической стабилизации верхнего уровн  образующейс  газожидкостной смеси объем пены и эмульсии. зависит лишь от скорости пропускани  газа через аппарат. По мере увеличени  скорости газа в аппарате объем пены уменьшаетс , а объем эмульсии увеличиваетс . После достижени  крктической скорости газа пенный слой исчезает полностью и весь объем аппарата заполн етс  газожидкостной эмульсией

Возникновение эмульсионного режим сопровождаетс  значительным cкaчкo i мощности, потребл емой механическим устройством. В дальнейшем мощность растет пропорционально возрастанию скорости газа,

В эмульсионном режиме обеспечивс етс  эффективное диспергирование газа и выравнивание газосодержани  по всему объему аппарата. При этом срещнее газосодержание жидкости в зависимости от коэффициента заполнени  аппарата может измен тьс  от 15 до60% . Одновременно достигаетс  эффективное диспергирование и равномерное распределение в эмульсии других реакционных компонентов. В результате улучшаютс  услови  выращивани  микроорганизмсш и обеспечиваетс  интенсификаци  процесса микробиосинтеза.

Критическа  скорость пропускани  газа через жидкость обратно пропорциональна коэффициенту заполнени  ашпарата и пенообразующей способност - жидкости. Чем.выше коэффициент заполнени  аппарата и больше пенообразующа  способность жидкости, тем меньше; значение критической скорости т|)ебу . етс  дл  получени  эмульсионного режима и наоборот.

Между пенообразующей способностью жидкости, коэффициентом заполнени  аппарата и критической скоростью rsiза установлена следующа  зависимость

w о,01 к--. зб

где W - критическа  скорость газа,,

м/с; К - коэффициент заполнени  аппарата; Эе - показатель пенообразуюшей

способности лсидкости. В этом уравнении показатель пенообразующей способности выражен как

отношение объемов данной жидкости и 65%-ного водного раствора 1,2,3-триоксипропана (глицерина), прин того в качестве стандартной жидкости. Указанные объемы определ ют по услови м по влени  эмульсионного режима при одной и той же скорости пропускани  воздуха в одном и том же сосуде, сна .женном барботером и пеноразделителем При этом жидкости с большей пенообразующей способностью соответствует меньшее значение показател  3t .

Более низкие критические скорости требуютс  дл  жидкостей с более высокой пенообразующей способностью,и наоборот, Указанный интервал критических скоростей охватывает практически весь диапазон пенообразующих способностей жидкостей (показатели пенообразующей способности наход тс  в интервале от 0,16 до 1,0), встречающихс  в технологических процессах

Рабочее значение скорости пропускани  газа определ етс  технологическими услови ми конкретного процесса . Как правило, необходимые удельные расходы газа обеспечиваютс  при скорост х не выше 0,15 м/с.

Пример 1. В аппарат е.мкостью 200 Лу снабженный барботером и механическим газоотделителем, заливают 0,02%-ный водный раствор моющего средства Лотос,

Коэффициент заполнени  аппарата 0 ,63, показатель пенообразующей способности жидкости - 0,85. Значение критической скорости воздуха 0 ,07 м/с. Воздух подают со скоростью 0,07-0,10 м/с.

Среднее газосодержание полученной эмульсии - 0,37.

Пример 2,В аппарат емкостью 200 л заливают послеспиртовую бражку,  вл ющуюс  питательной средой дл  получени  кормовых дрожжей.

Коэффициент заполнени  аппарата 0 ,65. Показатель пенообразующей способности жидкости - 0,64. Зн ачение критической скорости воздуха 0 ,015 м/с. Воздух подают со скорость 0,015-0,08 м/с.

Среднее газосодержание полученной эмульсии - 0,35.

Использование предлагаемого способа перемешивани  газа с пенообразующими жидкост ми в результате соз ,цани  высокой поверхности контакта фаз и равномерного распределени  все реакционных компонентов дает возможность увеличить выход продукта с единицы объема аппарата«

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Способ перемешивани  пенообразующих жидкостей с газом, например куль-. туральных жидкостей, в процессе вы5 6971624

   ращивани  микроорганиэмов путем по- дают со скоростью выше кридачи газа в аппарат с пенообразующейтической.

   жидкостью и механической стабилиза-Источники.информации,

   ции верхнего уровн  газожидкостнойррин тые во внимание при экспертизе

   смеси, отличающийс  тем,1. Авторское свидетельство СССР

   что, с целью повышени  эффективное-с 345942, кл. В 01-F 3/04, 09.0€ 70

   ти процесса за счет увеличени  по-
2. 2. Патент США № 3616260,

   верхлости контакта фаз, газ по-кл. 195-107, 26.10.71 (прототип).