Газліфтний барботажний апарат

Реферат: UA 78382 U UA 78382 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до біотехнології, а саме до газліфтних барботажних апаратів, і може бути використана для культивування мікроорганізмів в рідинних середовищах при виготовленні біологічно-активних речовин і вакцин. Відомий газліфтний барботажний апарат (ГБА) для культивування 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 аератор (див., А. с. СССР № 1774654, С12М 1/04, 1994). Недоліки цього ГБА полягають у відносно великих габаритах та матеріалоємкості внаслідок зовнішнього розташування циркуляційних труб. Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю та ефектом, що досягається, є прийнятий за найближчий аналог 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 (див. А. с. СССР № 1708829, С12М 1/04, 1992). Недолік відомого ГБА полягає у відносно невисокій продуктивності внаслідок пасивного перемішування (масообміну) робочої рідини із-за її переміщення лише в одному напрямку, паралельно осі корпусу. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення ГБА, в якому шляхом обладнання барботажного апарату додатковим елементом, забезпечується, окрім осьового (висотного), також колове і радіальне (об'ємне) на всіх рівнях висоти корпусу переміщення робочої рідини, що інтенсифікує процес перемішування, а отже прискорює ріст мікроорганізмів і призводить 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 з корисною моделлю, новим є те, що ГБА обладнаний іззовні бічної поверхні циліндричного корпусу на спільній з корпусом рамі ультразвуковим випромінювачем. Вказані відмітні ознаки при коловому і радіальному рухові робочої рідини по всій висоті корпусу, додатково до осьового її переміщення, що відсутнє в найближчому аналогу, інтенсифікують процес перемішування. Інтенсифікація процесу перемішування прискорює ріст мікроорганізмів і призводить до зростання продуктивності. На фіг. 1 схематично зображений заявляємий ГБА, загальний вигляд; на фіг. 2 - переріз А-А на фіг. 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, співвісно з ним, з радіальним зазором "", встановлена циркуляційна труба 5 та розміщується під нею аератор 6. Від зміщень в корпусі 1 труба 5 забезпечена фіксуючими її положення, наприклад, радіально вгвинченими в неї шпильками 7, або іншими відомими способами (не показано). Корпус 1 розміщений на спільній рамі 8 разом з ультразвуковим випромінювачем 9. Працює ГБА наступним чином. У попередньо простерилізований корпус 1 крізь патрубок 2 вводять робочу рідину, після чого в аератор 6 впускають стиснений газ (повітря) і одночасно включають ультразвуковий випромінювач 9. Стиснений газ у вигляді бульбашок 10 надходить в циркуляційну трубу 5 і утворює з робочою рідиною рідинно-повітряну суміш, яка набагато легша від робочої рідини, що знаходиться в зазорі "" між трубою і корпусом 1. Доки надходить повітря, різна щільність (питома вага) робочої рідини в середині циркуляційної труби і навколо неї породжує висотну циркуляцію 11 рідинного середовища в корпусі 1. Відпрацьоване повітря через патрубок 4 видаляється в навколишнє середовище. Одночасно з цим ультразвуковий випромінювач 9 починає опромінювати звуковими хвилями 12 бічну поверхню корпусу 1, генеруючи в матеріалі корпусу поздовжні (колові) і поперечні (радіальні) хвилі, які будуть випромінювати в рідину досить широкий пучок звукових хвиль, який викличе "резонанс співпадання" у декількох видів звукових хвиль, внаслідок чого виникнуть зони збудження, де відбудеться різка концентрація енергії звукових хвиль на циліндричних поверхнях 13, 14 радіуса r1 і r2 в проміжку "" між внутрішньою поверхнею корпуса і зовнішньою поверхнею циркуляціної труби, а також на циліндричних поверхнях 15, 16 радіуса r3 та r4 всередині циркуляційної труби, так звані зони каустик (зображені фрагментарно, у вигляді обмежених дуг колових каустик), яка збільшить амплітуди коливань культуральної рідини, інтенсивно турбулізуючи її по всій висоті корпусу двома циліндричними каустиками, що виключає появу застійних зон (див., наприклад: 1) Е.Л. 1 UA 78382 U 5 10 15 Шендеров. Волновые задачи гидроакустики. - Л.: Судостроение, 1972, с. 316, рис. 122; 2) В.Н. Мельник, В.В. Карачун. Нелинейные колебания в полиагрегатном подвесе гироскопа. - К.: "Корнейчук", 2008, с. 66, рис. 6.1; 3) В.И. Макаров, Н.А. Фадеева. Об излучении волн оболочками в звуковом поле. - М.: Акустический журнал, 1960, T.VI, Вып. 2. - С. 261-263, фіг. 1). Оскільки зони концентрації звукової енергії призведуть до інтенсивного просторового перемішування робочої рідини поряд із висотною циркуляцією 11, замість одновимірного руху в найближчому аналогу, інтенсивність процесу перемішування і, відповідно, масообміну виросте, а це прискорить ріст мікроорганізмів і підвищить продуктивність. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ Газліфтний барботажний апарат, 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, який відрізняється тим, що газліфтний барботажний апарат обладнаний іззовні бічної поверхні циліндричного корпусу на спільній з корпусом рамі ультразвуковим випромінювачем. 2 UA 78382 U Комп’ютерна верстка Л.Литвиненко Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3