Мельник В.М., Тривайло М.С., Карачун В.В.,

Кузьменко К.В., Литвиненко Д.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

ГАЗЛІФТНИЙ БАРБОТАЖНИЙ АПАРАТ

Пропонуєма конструкція відноситься до біотехнології, а саме до газліфтних барботажних апаратів і може бути використана для вирощування мікроорганізмів.

Відомий газліфтний барботажний апарат (ГБА) для вирощування мікроорганізмів, який містить циліндричний корпус з технологічними патрубками і розміщеними в його порожнині перфорованими тарілками (дисками) з переточними отворами, розташованими зовні корпусу циркуляційні труби, а також дисковий сепаратор. Недоліки цього ГБА полягають у відносно великих габаритах та матеріалоємності внаслідок зовнішнього розташування циркуляційних труб.

Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю та досягаємим ефектом є ГБА, який містить розміщені по спільній осі вертикально розташований корпус з технологічними патрубками і встановлену з зазором відносно стінок корпусу в його порожнині циркуляційну трубу, а також розташований під циркуляційною трубою спіральний трубчастий аератор. Недолік його полягає у відносно низькій продуктивності внаслідок пасивного перемішування (масообміну) робочої рідини внаслідок її переміщення лише в одному напрямку.

В основу пропонуємої конструкції поставлена задача вдосконалення ГБА, в якому шляхом обладнання циркуляційної труби додатковим елементом, забезпечується, окрім осьового (висотного), колове переміщення робочої рідини, що інтенсифікує процес перемішування, а отже прискорює ріст мікроорганізмів і приводить до зростання продуктивності.

Поставлена задача вирішується тим, що в ГБА, який містить вертикально розташований циліндричний корпус з технологічними патрубками і розміщену в порожнині корпусу з радіальним зазором циркуляційну трубу, а також встановлений під циркуляційною трубою аератор, згідно пропонуємої конструкції новим є те, що циркуляційна труба обладнана закріпленою на ній гвинтовою перегородкою, яка охоплює трубу і перекриває радіальний зазор між нею і корпусом.

Вказані відмітні ознаки при циркуляції робочої рідини забезпечують додатково до осьового її переміщення ще і в коловому напрямку, що інтенсифікує процес перемішування. Інтенсифікація процесу перемішування прискорює ріст мікроорганізмів і приводить до зростання продуктивності.

На рис. 1 схематично зображений пропонуємий ГБА, загальний вигляд; на рис. 2 – переріз А-А на рис. 1.

ГБА містить вертикально розташований циліндричний корпус 1 з патрубком 2 для введення живильної рідини і посівного матеріалу (робоча рідина), патрубком 3 для видалення культуральної рідини та патрубком 4 для відведення відпрацьованого газу. В порожнині корпусу 1 вздовж його осі з радіальним зазором «δ» встановлена циркуляційна труба 5 та розміщений під нею аератор 6. Циркуляційна труба 5 обладнана закріпленою на її зовнішній поверхні гвинтовою перегородкою 7, яка охоплює трубу по гвинтовій лінії «авс» і перекриває радіальний зазор «δ» між зовнішньою поверхнею труби і корпусом 1. Від зміщень в корпусі 1 труба 5 зафіксована, наприклад, радіально вгвинченими в неї шпильками 8 або іншими відомим способом (не показано).

Працює ГБА наступними чином. У попередньо простерилізований корпус крізь патрубок 2 вводять робочу рідину, після чого в аератор 6 подають стиснений газ (повітря), який у вигляді численних бульбашок 9 надходить в трубу 5 і утворює з робочою рідиною рідинноповітряну суміш, яка набагато легша від робочої рідини, що знаходиться в зазорі «δ» між трубою і корпусом 1. Різна щільність (питома вага) робочої рідини в середині циркуляційної труби і навколо неї породжує висотну циркуляцію 10 рідинного середовища в корпусі 1. Циркуляція робочої рідини відбувається до тих пір, доки повітря надходить в циркуляційну трубу. Відпрацьоване повітря через патрубок 4 видаляється в навколишнє середовище.

При циркуляції, вийшовша з труби 5, робоча рідина рухається до зазору «δ». Переміщуючися в зазорі «δ», робоча рідина, окрім осьового (вертикального) напрямку руху, примушується гвинтовою перегородкою 5 прямувати ще і в коловому напрямку і на шляху донизу інтенсивно перемішується в обох напрямках – осьовому та коловому.

Оскільки при циркуляції робоча рідина переміщується в двох напрямках, замість одного, інтенсивність масообміну зростає, що прискорює ріст мікроорганізмів і слугує підвищенню продуктивності.