HU194301B - Equipment for fermentation especially for higly viscosive aerobic mediums - Google Patents

Description

A találmány tárgya fermentációs berendezés, különösen viszkózus aerób közegekhez, amely folyadékot befogadó és folyadék keverésére alkalmasan kiképzett fermentációs tartályt és a közeg keverésére vagy szivattyúzására szolgáló eszközöket tartalmaz. A találmány tárgya szerinti berendezés jól használható a fermentális elvégzésére bármilyen folyékony közeg esetén.

Az ismert fermentációs berendezésekben a folyékony fázisú anyagba keverőegység merül, amelynek feladata a közeg mozgásba hozása, a közegben jelen lévő sziláid részecskék és gázbuborékok összekeverése a folyadékkal.

A keverést általában kétféle módon végzik. Az egyik a nagy sebességű, a másik a kis sebességű keverés. A nagy sebességű keverést a kis viszkozitású közegek esetén lehet használni, amikor nagyon jó keverődés, diszperzió érhető el. A nagy sebességű keverő egységek azonban a nagy viszkozitású folyadékok esetében igen komoly igénybevételnek vannak kitéve, ezért alkalmazásuk nem célszerű. Ennek megfelelően viszkózus közegek esetében a kisebb sebességgel mozgó keverő egységeket használják, például a horgonyszerű kialakítású, a rácsos keverőlapátokat, stb. A kis keverési sebesség következtében azonban a tökéletes anyageloszlás nehezen vagy egyáltalán nem érhető el.

Az említett keverő egységek egyike sem használható abban az esetben, ha a folyadékot tartalmazó tartályban olyan fermentációs folyamat zajlik le, amelynek következtében a közeg sűrűsége változik.

A szokásos keverő berendezések alkalmazásának feltételeit ennek megfelelően a fermentációs folyamatok során nem mindig lehet biztosítani, és ezért a fermentáció körülményeit sem mindig lehet a kívánságoknak megfelelően optimálisan beállítani.

Az eddig ismert fermentációs berendezések említett hátrányainak kiküszöbölése valós igény. Ez a feladata a jelen találmány szerinti berendezésnek, amely ismert módon folyadékot befogadó és folyadék keverésére alkalmasan kiképzett fermentációs tartályt és a közeg keverésére vagy szivattyúzására szolgáló eszközöket tartalmaz, és a találmány szerinti üreges forgórésze van, amely hajtott tengelyhez van csatlakoztatva, köpennyel és fenékrésszel van kialakítva, ahol az üreges forgórész fenékrésze legalább egy belépő nyílással van ellátva.

Az üreges forgórész felső része lehet nyitott, de illeszthető hozzá megfelelő fedő is. Ha a fedőt alkalmazzuk, akkor abban, vagy az üreges forgórész köpenyében kilépő nyílásokat alakítunk ld. A fermentációs tartályon belül az üreges forgórész körül olyan elemek is elrendezhetők, amelyek kizárják, hogy a tartályon belül a folyadék csak egy irányban forogjon. Ha az üreges forgórész hengeres alakú, forgástengelye függőleges elrendezésű,'az alsó részét célszerű gyűrűs alakban létrehozni, és Itt központi belépő nyílást alkalmazni a fermentációs tartályba kerülő közeg bevezetésére az üreges forgórész alsó szakaszában, de ugyancsak célszerű megoldás, ha a fenékrészben több belépőnyílást alakítunk ki, amelyek központi belépőnyílás nélkül kialakított fenékrész kerülete mentén szimmetrikusan helyezkednek el. Ugyanez vonatkozik az üreges forgórészre is, amelynek köpenye például lehet csonkakúp alakú is.

Az üreges forgórész tengelye szokásosan a központi részben, vagy a fermentációs tartály középvonalához viszonyítva oldalsó pontokban kialakított támaszokon helyezkedik el. A támaszok, amelyek megfelelő csapágyazást adnak, a fermentációs tartály fedőjében és/vagy fenékrészében helyezkednek el. Az üreges forgórész mozgatásához villanymotort célszerű alkalmazni, amely szabályozható fordulatszáma révén, az üreges forgórész köpenyéhez biztosított megfelelő kapcsolat útján a keverés feltételeit hozza létre.

Ha az üreges forgórészt fedő zárja le, tengelyét a fedőben lehet megfogni. A fedőben kialakított, vagy a köpenyben létrehozott kilépő nyílások, csőhöz is csatlakoztathatók, amelyek célszerűen fóvókaként vagy szűkületként vannak kialakítva. Ezeket lehetséges különböző irányításokkal elhelyezni és ilyenkor a forgó üreges forgórészt elhagyó folyadék különböző irányokban áramlik.

A kilépő nyílások elrendezése az adott feladattól függően különböző lehet, elképzelhető elrendezésük egy sorban, egy oszlopban, vagy más módon.

A kilépő nyílások keresztmetszetét és helyzetét megfelelő módon választva a rajtuk kilépő folyadék hatására különböző mozgások alakulhatnak ki: az anyagáramlás lehet párhuzamos, keresztezett, szabálytalan, lefelé irányuló, spirális, stb.

Az üreges forgórészt elhagyó folyadék sebessége és mennyisége az üreges forgórész fordulatszámától, átmérőjétől és magasságától a belépő nyílások számától és nagyságától, továbbá a belépő vagy kilépő nyílások és a fermentációs tartályt kitöltő közeg szintje közötti távolság függvényében szabályozható.

A közeg befuvatásának sebességét és nyomását növelni lehet, ha az üreges forgórészhez megfelelő fedőt alakítunk ki, és ennek megfelelően a fedőben, vagy az üreges forgórész köpenyében a kilépő nyílások számát csökkentjük.

A fedőben kialakított kilépő nyílások hatására a közeg felfelé is kiszórható, míg a köpenyben kialakított kilépő nyílások hatására a közeg oldalsó irányban mozog.

Amikor a fermentációs folyamatban résztvevő folyadékot a tartályon belül mozgatjuk, a tartály középső részében elrendezett üreges forgórész hatására állandó központi örvény alakulhat ki. Ezt megelőzendő a fermentációs tartályban, előnyösen annak kerülete mentén ütközőlemezeket helyezünk el, amelyek az örvény kialakulását gátolják. Az ütközőlemezek egyidejűleg a keverés feltételeit is javítják a fermentációs tartályon belül.

A fermentációs folyamat során a tartályba a folyadék az üreges forgórész forgása közben az alsó nyílásokon keresztül kerül bel. Az üreges forgórész mozgása centrifugális erőket ébreszt a közegben, a folyadék elkezd felfelé mozogni és a kilépő nyílásokon keresztül visszaáramlik a fermentációs tartályba.

A találmány szerinti fermentációs tartály két térrészre bomlik, mégpedig a folyadék szint alatti és a folyadék szint feletti térrészre, ahol az utóbbi lehet zárt. Ez aerób vagy más jellegű gáztért alkot. A forgórész belső terében általában nincs gáz.

Gázzal kitöltött térben a folyadék és a gáz érintkezése intenzívebb, tekintet nélkül arra, hogy milyen folyadék van a fermentációs tartályon belül. Így a folyamatban résztvevő mikroorganizmusok számára optimális növekedési feltételek hozhatók létre, egészen a tartály legalsó rétegéig.

A találmány szerinti fermentációs tartály a szoká-22 sós módon ellátható a szükséges felszerelésekkel. Így például lemezes vagy más keverőegység, közeg elemző berendezés, hömérsékletszabályozó berendezés megfelelő hőmérővel, pH-mérő, mintavevők, adagolóberendezés, oxigént és szén-dloxldot bevezető csövek, stb. alkalmazhatók.

A találmány szerinti berendezés alkalmazásával lehetővé válik a fermentációs tartályt kitöltő folyékony közeg hatásos reclrkuláltatása, függetlenül attól, hogy mekkora a folyadék viszkozitása. A folyadék mozgása során felszíne erőteljes kapcsolatba kerül a gázzal és viszkózus folyamat esetében lehetővé válik a közeg befúvása és fermentáció folyamatának zajlásával jellemzett térrész fölé, például a gázfázisba, amivel automatikusan csökkenteni lehet a folyékony bázis fölötti habképződést, egészen a behívás magasságáig. További előnye a találmány szerinti berendezésnek, hogy a szflárd fázis a folyékonyban igen jól elosztható, nagy homogenitást! szuszpenzió hozható létre nagy viszkozitású közeg alkalmazása mellett is, a szívóhatások kihasználása révén, amelynek fonásait az üreges forgórész belépő nyílása jelentik.

Az üreges forgórész hajtásához a fermentációs tartály alsó és felső részében is kialakítható megfelelő csatlakozás. A találmány szerinti fermentációs berendezés az ismertekkel összehasonlítva jelentős energiamegtakarítást biztosít.

A találmány szerinti berendezést, a továbbiakban

Sildakéntí kiviteli alak kapcsán, a csatolt rajzra vatkozással ismertetjük részletesen. A rajzon az

1. ábra a találmány szerinti berendezés, keresztmetszete

A találmány szerinti berendezés alapját 1 fermentációs tartály képezi, amelynek 11 fenékrésze és 10 fedője van, s ezek az 1 fermentációs tartályon belül 12 támaszokon vannak elhelyezve. Ez utóbbiak 2 üreges forgórészhez csatlakoznak, amelynek 3 függőleges tengelye van.

A 2 üreges forgórész 13 köpenybál, gyűrűs kialakítású, középső részén a közeget a 2 üreges forgórészbe bevezető 14 központi nyílással ellátott 5 fenékrészből és 4 fedőből áll. A 4 fedőben és a 13 köpenyben 6 kilépő nyílásokból több sor vagy oszlop van, amelyeken keresztül a közeg át tud áramlani. A 6 kilépő nyílások célszerűen fúvókaszerűen vannak kialakítva. A tengelyt 9 villanymotor hajtja meg, amelynek fordulatszáma megfelelő berendezés segítségével szabályozható. A 3 függőleges tengely és a 13 köpeny között 8 keresztirányú kapcsolóelemek hoznak létre kapcsolatot.

Az 1 fermentációs tartályon belül, célszerűen a kerülete mentén a tengelyre szimmetrikusan 7 felső rész van kialakítva, függőleges rudak vagy hasonló ütközőelemek beépítésével, amelyek az 5 fenékrészre támaszkodnak, az 1 fermentációs tartály köpenyén vannak elhelyezve és céljuk az, hogy· központi örvény kialakulását megakadályozzák, amely egyébként a 2 üreges forgórész forgása során az 1 fermentációs tartályban létrejöhetne.

Az 1 fermentációs tartály két üzemi térrel van kialakítva, ahol az álsó a folyadékot, a felső a gáz halmazállapotú közeget fogadja be. A 2 üreges forgórész alsó tartománya a folyadékba merül és forgása során a folyékony közeg először a 14 központi nyíláson keresztül a 2 üreges forgórész 5 fenékrészébe áramlik. A centrifugális erő hatására a folyékony közeg a 2 üreges forgórészben felfelé mozdul megfelelő spirális pálya mentén, a 4 fedőben kialakított 6 kilépő nyílásokon keresztül, a 13 köpeny nyílásain a célszerűen fúvókaszerű kialakítású khneneteken áthalad és cseppek formájában elhagyja a 2 üreges forgórész belső terét, az 1 fermentációs tartályba, általában annak felső, gáz halmazállapotú közeggel kitöltött részébe jut. A cseppek az 1 fermentációs tartályon belül a szilárd felületű részekre esvén szétbontanak, az 1 fermentációs tartály folyadékkal ki nem töltött részének falain vékony filmréteg alakul ki belőlük, majd a filmszerű rétegben áramolva visszakerül a folyadékba, mely a 2 üreges forgórész alsó részében van.

A gáz halmazállapotú közeggel kitöltött részben a gáz és a folyadék között Intenzív diffúziós folyamatok zajlanak le, így az 1 fermentációs tartályban elhelyezett mikroorganizmusok sejtnövekedéséhez szükséges mennyiségű oxigén beadagolása biztosítható.

A folyadéknak abban a zónájában, amely a 2 üreges forgórész alsó részének zónájában a forgás hatására alakul ki, a folyadék keveredése tökéletes, s a fermentációs folyamat elősegítése ily módon is biztosított.

Ha a 4 fedőben vagy a 13 köpenyben megfelelően beállított fúvókát helyezünk el, a 2 üreges forgórészen belül elhelyezett folyadékban elegendően nagy centrifugális nyomás ébred és így a kiáramló nagynyomású folyadék felhasználható például arra is, hogy a folyadék felületén a fermentációs folyamat hatására képződött habot megszüntessük, aminek révén a fermentációs folyamat hatékonysága javul. Ez azzal az előnnyel jár, hogy a folyamathoz szükséges energia kisebb lesz, a berendezés felépítése leegyszerűsödik, nincs szükség például habmentesítő folyadék, vagy a hab eltávolítására alkalmas mechanikus készülék alkalmazására.

A találmány szerinti fermentációs berendezés viszkozitástól függetlenül használható folyékony halmazállapotú közegekben lefolytatandó fermentációs folyamat megvalósítására, abban az esetben is, ha a fermentáció során a viszkozitás mértéke erőteljesen változik, vagy olyan szuszpenzió alakul ki, amelyben anyagdarabkák vagy szálas szerkezetek jelennek meg. így a berendezés a nem newtoni jellegű folyadékok esetén is jól használható.

Claims (4)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Fermentációs berendezés, különösen viszkózus aerób közegekhez, amely folyadékot befogadó és folyadék keverésére alkalmasan kiképzett fermenTációs tartály, és a közeg keverésére vagy szivattyúzására szolgáló eszközöket tartalmaz, azzal jellemezve, hogy a fermentációs tartálynak (1) üreges forgórésze (2) van, amely hajtott függőleges tengelyhez (3) van csatlakoztatva, köpennyel (13) és fenékrésszel (5) van kialakítva, ahol az üreges forgórész (2) fenékrésze (5) legalább egy belépő nyílással (14) van ellátva.
2. 2. Az 1. Igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy az üreges forgórész (2) fedővel (4) van ellátva, ahol a fedőben (4) vagy a köpenyben (13) az üreges forgórész (2) kilépő nyílásokkal (6) van ellátva.

   194 301
3. 3. Az 1. vagy 2. Igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fermentációs tartály (1) felső részében (7) áramláslrányító ütközőelemek vannak elrendezve. . 5
4. 4. Az 1. Igénypont szerinti berendezés, azzal jellemezve, hogy a fenékrész (5) körgyűrű alakban van kialakítva, és benne központi nyílás (14) van kialakítva.

   1 db rajz