Главная Случайная страница


Категории:

ДомЗдоровьеЗоологияИнформатикаИскусствоИскусствоКомпьютерыКулинарияМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОбразованиеПедагогикаПитомцыПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРазноеРелигияСоциологияСпортСтатистикаТранспортФизикаФилософияФинансыХимияХоббиЭкологияЭкономикаЭлектроника






Ферментаторы с мешалкой в циркуляционном контуре.

Их использование особенно эффективно в ферментационных периодических процессах, когда вязкость культуральной среды изменяется во времени с увеличением концентрации биомассы и необходимую интенсивность перемешивания можно обеспечить за счет изменения частоты вращения мешалки.

Конструктивно аппарат может быть выполнен в двух вариантах: с винтовой (пропеллерной) мешалкой внутри цирку­ляционного стакана и с открытой турбин­ной мешалкой, расположенной под цирку­ляционным стаканом.

Ферментатор первого типа изображен на рис. 2.22.

 

 

Рис.2.22. Ферментатор с винтовой мешалкой в циркуляционном контуре:

а —суспензия биомассы; б и г — газ; в — азот

 

Он выполнен в виде сосуда 3 с отношением высоты к диаметру L/D= 5—10. Внутри сосуда установлен цир­куляционный стакан 4, диаметр которого рассчитывается из условия равенства пло­щадей сечений самого стакана и коль­цевого зазора, образованного им со стен­ками сосуда. Нижняя часть стакана имеет уменьшенное сечение, и в ней размещены винтовая мешалка 7, выполняющая роль осевого насоса, и спрямляющие поток устройства. Практика эксплуатации таких аппаратов показала, что в качестве на­соса может быть использована мешалка с прямыми лопастями, имеющими угол наклона к горизонтали а =15—45°.

 

В аппаратах небольших объемов теплообменным элементом служит стенка сосуда, заключенного в рубашку 6. При увеличе­нии объема аппарата, а следовательно, и тепловой нагрузки по­является необходимость в дополнительном теплообменном эле­менте. В этом случае циркуляционный стакан выполняется из кольцеобразно расположенных труб 5, соединенных друг с дру­гом вдоль образующих пластинами-перемычками и объединен­ных вверху и внизу кольцевыми коллекторами 2.

Аппарат наиболее эффективно работает в условиях полного заполнения его объема газожидкостной смесью. Поэтому вывод не поглощенного газа и жидкости осуществляется через верхний штуцер, соединенный с сепаратором газожидкостной смеси 1.

Газ целесообразнее подавать под мешалку, которая обеспечи­вает первичное его диспергирование. В дальнейшем размеры га­зовых пузырей определяются турбулентностью жидкости в цент­ральном стакане и кольцевом зазоре.

Конструктивно ферментатор с одним циркуляционным стака­ном может быть выполнен на объем до 20 м3. При установке в од­ном сосуде нескольких стаканов с перемешивающими устройствами объем аппарата можно увеличить до 100 м3, что позволяет существенно снизить и удельную мощность перемешивания (N/Vж). Например, в аппарате с тремя стаканами она может быть уменьшена на 40 %.

Пропускная способность аппарата по газу определяется пре­дельной приведенной скоростью его в циркуляционном стакане, которая не должна превышать 0,02 м/с. В противном случае возможен срыв работы мешалки и нарушение циркуляции жид­кости.

Устойчивая работа мешалки определяется газосодержанием системы, предельная величина которого составляет jг = 0,4. Поэтому ферментаторы с винтовой мешалкой в циркуляционном контуре можно применять только для культуральных жидко­стей, не образующих устойчивых пен с высоким газосодержа­нием.

 

Струйные ферментаторы

Принцип работы таких аппаратов основан на том, что струя жидкости, вытекающая из насадка, увлекает за собой газ. При падении струи на зеркало жидкости и проникновении ее вглубь газ дробится на мелкие пузыри, образуя в зоне контакта газожидкостную смесь с развитой межфазной поверхностью .

 

Многополочный ферментатор. В качестве примера рас­смотрим многосекционный аппарат с горизонтальными перего­родками (рис. 2.28).

 

 

Рис. 2.28. Многосекционный струйный ферментатор; а — свежий воздух; б — отработанный воздух

 

 

Он представляет собой колонну, разде­ленную горизонтальными перегородками 1 и 2 на отдельные секции. В перегородках 1 установлены насадки 5, а в перегородках 2 — диффузоры 4. На каждой из перегородок 1 удерживается слой газожидкостной смеси высотой h. Жидкость из нижней сек­ции после пеногасителя 8 подается насосом 7 в верхнюю секцию. На трубопроводе подачи жидкости установлен теплообменник 5. Дополнительные теплообменные устройства в виде змеевиков 6 могут быть размещены в слоях жидкости каждой секции.

Газ всасывается в пространства между перегородками 1 и 2 через штуцеры из общего коллектора 9. Такой же коллектор установлен и для отвода газа, не поглощенного жидкостью. Ферментатор может работать на воздухе, непосредственно заса­сываемом из атмосферы, если не требуется его предварительная стерилизация. При необходимости стерилизации газа он должен подаваться в коллектор 9 под избыточным давлением, опреде­ляемым гидравлическим сопротивлением трубопроводов. Более эффективно струйные аппараты могут работать на чистых газах, расход которых для ведения ферментации требуется значительно меньший, чем воздуха.

 

Последнее изменение этой страницы: 2016-07-22

lectmania.ru. Все права принадлежат авторам данных материалов. В случае нарушения авторского права напишите нам сюда...