Устройство для аэрации и перемешивания жидкости в ферментерах

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к устройствам для аэрации и перемешивания жидкости в ферментерах. Цель изобретения - повышение производительности ферментера за счет увеличения количества вводимого в культуральную среду газа. Устройство содержит конические тарелки 1 и 2, имеющие всасывающие горловины 3 и 4, конические тарелки 1 и 2 образуют кольцевое сопло 5 для выхода жидкости, в котором по периферии радиально расположены вертикальные лопатки 6. Между тарелками 1 и 2 размещена турбина, состоящая из дисков 7 и 8, расположенных с образованием между ними кольцевой щели 9 для воздуха, и перегородок .10, скрепляющих диски 7 и 8. Верхний диск 8 имеет отверстия 11 для входа воздуха. На периферии дисков 7 и 8 выполнены вырезы 12, одна сторона которых расположена по радиусу дисков 7 и 8 и лежит в плоскости лопаток 6, а другая расположена под острым углом к этой плоскости, при этом вырезы расположены со стороны лопаток б, противоположной направлению вращения турбины - дисков 7 и 8. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ социАлистических

РЕСПУБЛИК (м)5 С 12 М 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗС бРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

flPVI ГИНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) 1341187 (21) 4646556/13 (22) 27.12.88 (46) 15.05.91, Бюл. М 18 (71) Всесоюзный научно-исследовательский и проектно-конструкторский институт микробиологических производств и Мозырьский завод кормовых дрожжей (72) И.И. Бортников, А.Р.Голубев, А.Н. Скворцов и А.В.Дернович (53) 663.14.32 (088.8) . (56) Авторское свидетельство СССР

ЬЬ 1341187, кл. С 12 M 1/04, 1985. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ АЭРАЦИИ И ПЕРЕМЕШИВАНИЯ ЖИДКОСТИ В ФЕРМЕНТЕРАХ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к устройствам для аэрации и перемешивания жидкости в ферментерах. Цель изобрете-. ния — повышение производительности ферИзобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к устройствам для перемешивания и аэрации жидкости в ферментерах. i

Цель изобретения — повышение производительности ферментера за счет увеличения количества вводимого в культуральную среду газа.

На фиг. 1 изображено устройство, продольный разрез; на фиг. 2 — разрез А-А на фиг. 1.

Устройство для аэрации и перемешивания жидкости содержит конические тарелки

1 и 2, имеющие всасывающие горловины 3 и 4. Конические тарелки 1 и 2 образуют кольцевое сопло 5 для выхода жидкости, в котором по периферии радиально расположены

„„53J„„ 1648973 А2 ментера эа счет увеличения количества вводимого B культуральную среду газа. Устройство содержит конические тарелки 1 и 2, имеющие всасывающие горловины 3 и 4, конические тарелки 1 и 2 образуют кольцевое сопло 5 для выхода жидкости, в котором по периферии радиально расположены вертикальные лопатки 6. Между тарелками 1 и

2 размещена турбина, состоящая из дисков

7 и 8, расположенных с образованием между ними кольцевой щели 9 для воздуха, и перегородок 10, скрепляющих диски 7 и 8.

Верхний диск 8 имеет отверстия 11 для входа воздуха. На периферии дисков 7 и 8 выполнены вырезы 12, одна сторона которых расположена по радиусу дисков 7 и 8 и лежит в плоскости лопаток 6, а другая расположена под острым углом к этой плоскости, при этом вырезы расположены со стороны лопаток 6, противоположной направлению вращения турбины — дисков 7 и 8. 2 ил. вертикальные лопатки 6, В центральной полости между тарелками 1 и 2 размещена турбина, составляющая из дисков 7 и 8, расположенных с образованием между ними по внешнему радиусу кольцевой щели 9 для выхода воздуха и скрепленных между собой перегородками 10, при этом верхний диск 8 имеет коаксиально расположенное отверстие 11 для входа воздуха в турбину.

На периферии дисков 7 и 8 выполнены вырезы 12, одна сторона которых расположена по радиусу дисков 7 и 8 и лежит в плоскости лопаток 6, а вторая расположена под острым углом а к этой плоскости, при этом вырезы 12 расположены со стороны лопаток 6, противоположной направлению вращения турбины — дисков 7 и 8.

1648973

Устройство работает следующим образом.

При вращении турбины, погруженной в культуральную среду ферментера, жидкость посредством лопаток 0 и конических таре- 5 лок 1 и 2 через всасывающие горловины 3 и

4 поступает к периферии устройства. В межлопастных каналах формируются радиальн ые пото ки жидкости,. ом ы ва ющие на периферии наружные кромки газоподводя- 10 щей турбины. В местах слияния верхнего и нижнего потоков через сопла 5 образуется клиновидная в сечении зона пониженного давления, в которую засасывается воздух из полости турбины через щели 9. При работе 15 устройства вследствие рециркуляции пузырьков газа, поверхностной аэрации и брожения жидкость становится газонасыщенной. В такой ситуации за счет явления кавитации у задней стороны лопаток 6, на- 20 правленных навстречу вращения турбины, образуются полости, заполненные газом.

Полости имеют относительно правильную округлую форму и саморегулируют свой объем. Процесс образования полостей, их фор- 25 ма и размеры могут с достаточной вероятностью моделироваться в разных режимах работы мешалки. Однако во всех случаях эксплуатации турбоаэраторов в газожидкостной или трехфазной среде воз- 30 никает кавитация, сопровождаемая образованием полостей обычно стабильной прогнозируемой формы. Между полостью и вырезом 12 должен сохраняться достаточно широкий зазор, чтобы имелась площадка 35

: для слияния верхнего и нижнего потоков, учитывая клиновидную область пониженного давления между ними. Однако этот зазор не должен быть слишком большим, иначе нерационально будет использована энер- 40 гия окружных и радиальных скоростей потоков жидкости для эжекции воздуха на периферии устройства. Нельзя допускать, чтобы вырезы 12 захватывали сектор, не

45 занятый кавитационной полостью, иначе неэффективно. используются максимальные окружные скорости на наружной кромке газоподводящей турбины. В каждом конкретном случае форму и размер выреза необходимо увязывать с предполагаемой в данных условиях формой кавитационных полостей, например она чаще выпукла, чем вогнута к лопаткам 6.

Таким образом, при использовании устройства увеличивается область слияния потоков в межлопастном канале, ядро смешения расширяется и в оптимальном варианте может быть распространено по всему периметру наружных кромок газоподводящей турбины. Кроме того, происходит дополнительное всасывание воздуха в область пониженного давления за лопатками 6 при омывании их тангенциально направленными потоками жидкости в результате чего обеспечиваются более благоприятные условия для эжекции газа и подсос воздуха идет эффективнее.

Таким образом, применение изобретения позволяет увеличить производительность устройства по всасываемому воздуху без дополнительных энергозатрат и тем са мым повысить производительность ферментера.

Формула изобретения

Устройство для аэрации и перемешивания жидкости в ферментерах по авт. св. М

1341187, о тл и ч а ю щ е ес я тем, что, с целью повышения производительности ферментера за счет увеличения количества вводимого в культуральную среду газа, на периферии дисков выполнены вырезы, одна сторона которых расположена по радиусу диска и лежит в плоскости лопаток, а другая расположена под острым углам к ней, при этом вырезы расположены со стороны лопаток, противоположной направлению вращения турбины.

1648973

Составитель H. Осипов

Редактор Л. Веселовская Техред M.Моргентал Корректор M. Максимишинец

Заказ 1499 Тираж 372 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина. 101