Пристрій для аерації рідини в ферментерах

Корисна модель відноситься до біотехніки, а саме до пристроїв для аерації робочих рідинних середовищ в ферментерах і може бути використана в мікробіологічній промисловості для культивування мікроорганізмів і клітин. Відомий пристрій для аерації рідини (ПАР) в ферментаторах, який містить вертикальну трубу для подачі аеруючого газу і радіально приєднані до труби в її нижній частині барботажні трубки з отворами в стінках для виходу в рідину газу, а також похило розташовані над барботажними трубками в декілька ярусів пластини [див., А.с. СССР №1735354, С12М1/04, 1992]. Недоліки цього ПАР полягають в складності конструкції внаслідок наявності в ній пластин з необхідним кріпленням та в схлопуванні (коалесценції) пузирьків газу при проходженні ними пластин, що знижує масообмін, а отже, і продуктивність ферментера. Відомий також ПАР, який містить вертикальний трубопровід з колектором в нижній частині і радіально приєднані до колектора трубки з поздовжніми щілинами (прорізами) і заглушками на периферійних кінцях, а також розташовані над щілинами в трубках газорозподілюючі циліндричні вставки у вигляді стрижнів з кільцевими проточками [див., А.с. СССР №1712400, С12М1/04, 1992]. Цей ПАР є найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю та досягаємим ефектом і прийнятий за найближчий аналог. Відомий ПАР має простішу від попереднього конструкцію, але він також не забезпечує інтенсивного перемішування газу і рідини (диспергування), що є його недоліком. Інший недолік відомого ПАР полягає у відсутності можливості регулювання інтенсивності перемішування. Вказані недоліки уповільнюють ріст мікроорганізмів, що приводить до зниження продуктивності. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення ПАР, в якому шляхом зміни форми газорозподілюючих вставок та введення в конструкцію додаткових елементів забезпечується зростання інтенсивності перемішування та можливість його регулювання, що прискорює ріст мікроорганізмів і приводить до зростання продуктивності. Поставлена задача вирішується тим, що в ПАР, який містить вертикальний трубопровід з колектором в нижній частині і радіально приєднані до колектора трубки з поздовжніми щілинами і заглушками на периферійних кінцях, а також розташовані над щілинами в трубках газорозподілюючі циліндричні вставки, згідно корисної моделі новим є те, що вставки виконані в формі спіралей. Виконання газорозподілюючих вставок у формі циліндричних спіралей в порівнянні з найближчим аналогом збільшує число напрямків виходу газу з щілин трубок, що підвищує турбулізацію газу і культуральної рідини, внаслідок чого зростає масообмін, а отже і продуктивність. Відрізняється ПАР і тим, що одні кінці спіралей приєднані до заглушок, а інші кінці з'єднані між собою гайкою (або шайбою з центральним різьбовим отвором), яка нагвинчена на передбачений для цієї мети пропущений через торцьову стінку колектора гвинт. Вказані відмітні ознаки забезпечують можливість регулювання інтенсивності подрібнення газового струменя, що додатково приводить до зростання продуктивності, оскільки усуває необхідність заміни ПАР при зміні культуральної рідини або інших технологічних параметрів, наприклад, температури. На Фіг.1 схематично зображений заявляємий ПАР в розрізі; на Фіг.2 - вигляд знизу; на Фіг.3 - переріз А-А на Фіг.1; на Фіг.4 - варіант виконання ПАР по Фіг.1. ПАР містить вертикальний трубопровід 1 з колектором 2 в нижній частині і радіально приєднані до колектора трубки 3 з поздовжніми щілинами 4 і заглушками 5 на периферійних кінцях, а також розташовані над щілинами трубок в їх порожнині газорозподіляючі циліндричні вставки у вигляді спіралей 6 з зазором 7 між витками. Трубки 3 рівномірно розташовані по колу в горизонтальній площині, а вільно розміщені в них спіралі 6 притиснуті до щілин 4 гвинтами 8. Крім внутрішнього, спіралі 6 можуть мати зовнішнє розташування (не показано), що спрощує очистку ПАР. Величину зазорів 7 між витками спіралей 7 обирають в межах 0,1-0,2 від діаметра витків, а зовнішній діаметр спіралей може бути однаковим з внутрішнім діаметром трубок 3. При внутрішньому розташуванні спіралі 6 можуть бути приєднані одними кінцями до заглушок 5 (Фіг.4), а іншими кінцями - з'єднані між собою гайкою 9, яка нагвинчена на передбачений для цієї мети пропущений через дно колектора гвинт 10. Таке закріплення спіралей дозволяє шляхом загвинчування гвинта 10 змінювати зазор 7 між витками спіралей 6 і налагоджувати ПАР на оптимальний режим роботи при необхідності зміни параметрів аерування. Працює ПАР наступним чином. Стиснений газ (повітря) подають по трубопроводу 1, звідки він через колектор 2 надходить в трубки 3 та спіралі 6 і через щілини 4, подрібнюючись, витісняється в аеруєму рідину, турбулізує її і насичує, наприклад, необхідним для життєдіяльності мікроорганізмів, киснем. При цьому, розташований зовні спіралей 6 газ, як і в найближчому аналозі, витісняється через щілини 4 в дотичних до витків спіралей напрямках 11 (Фіг.3), а з порожнини спіралей - в радіальному напрямку 12, що відсутнє в найближчому аналозі. Утворюваний спіралями 6 додатковий напрямок 12 витікання газу підвищує інтенсивність його подрібнення і час контакту з аеруємою рідиною та збільшує міжфазову поверхню, що підвищує масообмін в газорідинному середовищі і приводить до зростання продуктивності. Підвищенню продуктивності сприяє і забезпечення можливості регулювання перемішування, яке здійснюється зміною зазорів 7 між витками спіралей, шляхом загвинчування (відгвинчування) гвинта 10 (Фіг.4).