Способ перемешивания пенообразующих жидкостей с газом

 

ОП ИСАНИНА

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советскив

Социалистическик

Республик ни 697162

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву (22) Заявлено 290376 (21) 2338973/23-26 (51)М. Кл.2 с присоединением заявки ¹

В 01 T 3/04

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий (23) Приоритет (53) УДК 66.069..82 (088, 8) ОпУбликовано 15.11,79, Бюллетень № 42

Дата опубликования описания 18.11.79 (72) Авторы и3о ретеи и я В, М, «ИДОРОВ, M . П . УМаН СКИй, В . И . ЛОСИ К И 3, I . МЕДВЕЦЕВ (71) Заявитель (54 ) СПОСОБ ПЕРЕМЕ11ИВАНИЯ ПЕНООБРАЗУЮЩИХ

ЖИДКОС 1 ЕИ С ГАЗОМ

Изобретение относится к способам перемешивания пенообразующих жидкостей с газом, преимущественно аэрируемых культуральных жидкостей, в процессах выращивания микроорганиз5 мов.

Известен способ проведения процес- сов в гетерогенной системе газ-жидкость путем диспергирования газообразного агента в жидкой фазе через пористый гаэораспределительный элемент в режиме динамической пены. При этом газ подают со скоростью 0,0150,10 м/с (1), Данный способ не позволяет получить однородную газожидкостную эмульсию во всем объеме аппарата.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ переиешивания аэрируемой культуральной жидкости с газом,предусматривающий подачу газа в аппарат с пенообразующей жидкостью и механическую стабилизацию верхнего уровня газожидкостной смеси (2), Недостатком укаэанного способа является низкая поверхность контакта между газом и жидкостью. Это объясняется наличием в аппарате двух зон газожидкостной эмульсии и пены, которые резко отличаются между собой величиной межфазной поверхности контакта. Так, газосодержание жидкости составляет обычно 10-20%, а газосодержание пены — 70-90%. Невысокое содержание газа в эмульсии и повышенные размеры пузырей в пене приводят к уменьшению средней поверхности контакта фаз, и, следовательно, снижению эффективности процесса.

Пенная и эмульсионная зоны также резко различаются по содержанию и других компонентов, находящихся в жидкости. Кроме того, в пене, которая имеет низкую степень турбулиза.ции, возможно образование застойных участков. Все это приводит к ухудшению условий выращивания микроорганизмов.

Бель изобретения — повышение эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз. ,Поставленная цель достигается тем, что .газ в аппарат с пенообразующей жидкостью подают со скоростью выше критической.

Критическую скорость, основной интервал изменения которой находится

697162 заполнения апв пределах от 0,004 м/с до 0,08 и/с, определяют в зависимости от коэффициента заполнения аппарата и пенообраэующей способности жидкости.

Критическая скорость пропускания газа соответствует возникновению в

>аппарате эмульсионного режима, при котором весь объем аппарата заполнен практически однородной газожидкостной эмульсией, Экспериментально установлено„ что для данной пенообразующей жидкости при постоянном коэффициенте заполнения аппарата в ус. — ловиях механической стабилизации верхнего уровня образующейся -,àaîæèäкостной смеси объем пены и эмульсии зависит лишь от скорости пропускания газа через аппарат. По мере увеличения скорости газа в аппарате объем пены уменьшается, а объем эмульсии увеличивается. После достижения критической скорости газа пенный слой исчезает полностью и несь объем аппарата заполняется газожидкостной эмульсией.

Возникновение эмульсионного режима сопровождается значительным скачком мощности, потребляемой механическим устройством„ В дальнейшем мощность растет пропорционально возрастанию скорости газа.

В эмульсионном режиме обеспечивается эффективное диспергиронание газа и выравнинание газосодержания по всему объему аппарата. При этом среднее газосодержание жидкости в зависимости от коэффициента заполнения аппарата может изменяться от 15 до

60%. С>днонременно достигается эффективное диспергирование и равномерное распределение н эмульсии других реакционных компонентов. B результате 40 улучшаются условия выращивания микроDplàHèýìñв и обеспечивается интенсификация процесса микробиосинтеза.

Критическая скорость пропускания газа через жидкость обратно пропор- 45 циональна коэффициенту заполнения аппарата и пенообразующей способности жидкости. Чем.выше коэффициент заполнения аппарата и больше пенообразующая способность жидкости,тем меньше значенИе критической скорости требу. ется для получения эмульсионного режима и наоборот.

Между пенообразующей способностью жидкости, коэффициентом заполнения аппарата и критической скоростью газа установлена следующая зависимость

0,01 К где И„„— критическая скорость газа,, м/с; коэффициент 6О парата;

ЭС вЂ” показатель пенообраэующей способности жидкости.

В этом уравнении показатель пенообразующей спосОбности выражен как 65 отношение обьемов данной жидкости и

65Ъ-ного водного раствора 1,2,3-триоксипропана (глицерина), прин ятого в качестве стандартной жидкости. Указанные объемы определяют по условиям появления эмульсионного режима при одной и той же скорости пропускания воздуха в одном и том же сосуде, снабженном барботером и пеноразделителем, При этом жидкости с большей пенообразуюшей способностью соответствует меньшее значение показателя Х

Более низкие критические скорости требуются для жидкостей с более высокой пенообразующей способностью,и наоборот. Указанный интервал критических скоростей охватывает практически весь диапазон пенообразующих способностей жидкостей (показатели пенообразуюшей способности находятся н интервале от 0,16 до 1,0), встречающихся в технологических процессах.

Рабочее значение скорости пропускания газа определяется технологическими условиями конкретного процесса„ Как правило, необходимые удельные расходы газа обеспечиваются при скоростях не выше 0,15 м/с.

Пример 1, В аппарат ем— костью 200 л снабженный барботером

H механическйм газоотделителем, заливают 0,02-.-ный водный раствор моющего средства Лотос, Коэффициент заполнения 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.

П р е р 2. В аппарат емкостью 200 л заливают послеспиртоную бражку, являющуюся питательной средой для получения кормовых дрожжей.

Коэффициент заполнения аппарата

0,65. Показатель пенообразующей способности жидкости — 0,64. Значение критической скорости воздуха

0,015 м/с. Воздух подают со скоростью

0,015-0,08 м/c °

Среднее газосодержание полученной эмульсии — 0 35.

Использование предлагаемого способа перемешивания газа с пенообразующими жидкостями н результате создания высокой поверхиости контакта фаэ и равномерного распределения всех реакционных компонентов дает возможность увеличить выход продукта с единицы объема аппарата.

Формула изобретения

Способ перемешивания пенообразующих жидкостей с газом, например культуральных жидкостей, в процессе вы-

697162 скоростью выше криСоставитель Т. Зубарева редакто Л. Веселовская ех е

Корректор Е. Лукач

Заказ 6530/1 тираж 877

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий .

113035 " Москва Ж-35 Ра ская наб. . 4 5

Подписное

Филиал ППП Патент, г, Ужгород, ул. Проектная, 4 ращивания микроорганизмов путем подачи газа в аппарат с пенообразующей жидкостью и механической стабилизации верхнего уровня газожидкостной смеси, отличающийся тем

1 что, с целью повышения эффективности процесса за счет увеличения поверхности контакта фаз, газ подают со тической.

Источники. информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 345942, кл. B 01- F 3/04, 09 06 70, 2. Патент CIA 9 3616260, кл. 195-107, 26.10.71 (прототип) »