RU2060794C1

RU2060794C1 - Device for cleaning exhaust air to fermenters

Info

Publication number: RU2060794C1
Application number: RU93026861A
Authority: RU
Inventors: А.А. Тур; И.И. Киселева; А.М. Кузнецов
Priority date: 1993-05-19
Filing date: 1993-05-19
Publication date: 1996-05-27

Abstract

FIELD: chemical engineering. SUBSTANCE: in housing 1 of chamber for processing the exhaust air by liquid truncated cone 4 with air-distributing holes 5 is disposed. The housing is partly filled with liquid. Truncated cone 4 is immersed into liquid and connected to air-supply branch pipe 6 in which guide member in the form of helical insert 9 placed along axis is mounted. Drain branch pipe 14 is disposed at the level of wash liquid for gathering floated microorganism cells. EFFECT: enhanced quality of cleaning exhaust air from microorganism cells in fermenters and other apparatuses. 1 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к устройствам для очистки отработанного воздуха от клеток микроорганизмов, в частности от дрожжевых клеток и может быть использовано в микробиологической и пищевой отраслях промышленности в ферментаторах и дрожжерастительных аппаратах. The invention relates to a device for cleaning exhaust air from cells of microorganisms, in particular from yeast cells and can be used in the microbiological and food industries in fermenters and yeast-growing apparatuses.

Известно барабанное устройство для очистки отработанного газа от пылевых частиц, включающее корпус, частично заполненный промывной жидкостью, расположенную по оси корпуса трубу для подачи газа на очистку, нижний конец которой снабжен насадком, выполненным в виде открытого усеченного конуса, погруженного широким основанием в промывную жидкость. Кромка широкого основания выполнена зубчатой для дробления подаваемого в жидкость газа. Корпус снабжен патрубками для выхода очищенного газа, вывода шлама и регулирования уровня промывной жидкости в корпусе [1]
Недостатком известного устройства является низкая степень очистки газа от твердых загрязняющих его частиц из-за плохого дробления газа и неразвитой поверхности соприкосновения газа с жидкостью и малого времени контакта газовой и жидкой фаз, что обусловлено малой площадью зубчатой кромки усеченного конуса, расположенной по кольцу в одной плоскости. Кроме того, в известном устройстве возможен значительный унос жидкости и неочищенного газа ввиду образования крупных газовых пузырей, которые периодически могут выталкиваться из-под усеченного конуса при увеличении подачи газа на очистку. Крупные газовые пузыри достигают поверхности жидкости и, разрушаясь, выбрасывают в наджидкостное пространство большое количество капельной жидкости и твердых частиц.A drum device for cleaning exhaust gas from dust particles is known, including a housing partially filled with washing liquid, a pipe for supplying gas for cleaning located along the axis of the housing, the lower end of which is equipped with a nozzle made in the form of an open truncated cone immersed in a wide base in the washing liquid. The wide base edge is serrated for crushing the gas supplied to the liquid. The housing is equipped with nozzles for the release of purified gas, the output of sludge and regulating the level of washing liquid in the housing [1]
A disadvantage of the known device is the low degree of gas purification from solid particles polluting it due to poor crushing of the gas and undeveloped contact surface of the gas with the liquid and the short contact time of the gas and liquid phases, due to the small area of the serrated edge of the truncated cone, located on the ring in the same plane . In addition, in the known device, significant entrainment of liquid and crude gas is possible due to the formation of large gas bubbles, which can periodically be pushed out from under the truncated cone with an increase in the gas supply for cleaning. Large gas bubbles reach the surface of the liquid and, collapsing, eject a large amount of droplet liquid and solid particles into the super-fluid space.

Таким образом, известное устройство не может обеспечить полную очистку отработанного воздуха от клеток микроорганизмов и, в частности, от дрожжевых клеток и уменьшить унос капель культуральной жидкости. Thus, the known device cannot ensure complete purification of the exhaust air from the cells of microorganisms and, in particular, from yeast cells and reduce the entrainment of droplets of the culture fluid.

Наиболее близким к изобретению является устройство для очистки отработанного воздуха к ферментаторам, которое содержит корпус камеры для обработки воздуха жидкостью, воздухопроводящий и воздухоотводящий патрубки, направляющий элемент [2]
Недостатком известного устройства является низкая степень очистки отработанного воздуха от клеток микроорганизмов, содержащихся во взвешенных каплях культуральной и промывной жидкости.Closest to the invention is a device for cleaning the exhaust air to the fermenters, which contains the housing of the chamber for treating air with liquid, air and air outlet pipes, a guiding element [2]
A disadvantage of the known device is the low degree of purification of exhaust air from cells of microorganisms contained in suspended drops of culture and wash liquid.

Технический результат изобретения повышение степени очистки отработанного воздуха от клеток микроорганизмов за счет увеличения поверхности и продолжительности контакта загрязненного воздуха и промывной жидкости. The technical result of the invention is to increase the degree of purification of exhaust air from cells of microorganisms by increasing the surface and duration of contact of contaminated air and washing liquid.

Технический результат достигается в устройстве для очистки отработанного воздуха к ферментаторам, которое содержит корпус камеры обработки, частично заполненный промывной жидкостью, воздухоподводящий патрубок с направляющим элементом по оси в виде винтовой вставки, усеченный конус с воздухораспределительными отверстиями, погруженный в жидкость и присоединенный к воздухоподводящему патрубку, воздухоотводящий патрубок и сливной патрубок, размещенный на уровне промывной жидкости. The technical result is achieved in a device for purifying exhaust air to fermenters, which comprises a treatment chamber body partially filled with washing liquid, an air supply pipe with an axial guide element in the form of a screw insert, a truncated cone with air distribution holes, immersed in the liquid and attached to the air supply pipe, an air outlet pipe and a drain pipe located at the level of the washing liquid.

На фиг. 1 показано устройство, общий вид; на фиг. 2 расположение воздухораспределительных отверстий на стенке усеченного конуса. In FIG. 1 shows a device, a General view; in FIG. 2 arrangement of air distribution openings on the wall of a truncated cone.

Устройство содержит вертикально расположенный корпус 1 с крышкой 2 и с коническим днищем 3. В нижней части корпуса 1 по его оси установлен усеченный корпус 4, обращенный меньшим основанием вверх, а большим основанием обращенный к днищу 3. При этом его большее основание выполнено открытым и образует с корпусом 1 кольцевой проход для жидкости. Усеченный конус 4 установлен ниже предполагаемого уровня промывной жидкости, находящейся в корпусе 1. В стенке усеченного конуса 4 выполнены равномерно расположенные воздухораспределительные отверстия 5. Меньшее основание усеченного конуса 4 присоединено к воздухоподводящему патрубку 6, закрепленному на крышке 2 и сообщенному через магистраль 7 для подачи отработанного воздуха с рабочим пространством ферментатора 8. Внутри воздухоподводящего патрубка 6 установлен направляющий элемент, выполненный в виде винтовой вставки 9, расположенной вдоль оси патрубка 6 и служащий для закручивания потока отработанного воздуха. Корпус 1 снабжен фильтром 10 известной конструкции для отделения влаги от воздуха, патрубком 11 для отвода очищенного воздуха и трубопроводом 12, соединяющим фильтр 10 и нижнюю часть корпуса 1, и служащим для возврата отделенной влаги в корпус 1. В средней части корпуса 1 предусмотрен штуцер 13 для подачи промывной воды в корпус 1 и патрубок 14 для сбора клеток микроорганизмов, расположенный на высоте предполагаемого уровня жидкости и сообщенный трубопроводом 15 с ферментатором 8. Коническое днище 3 имеет штуцер 16 для слива осадка в ферментатор 8. Штуцеры 13 и 16 снабжены вентилями 17 и 18, соответственно. Корпус 1 закреплен на крышке ферментатора 8 с помощью стоек 19. The device comprises a vertically located housing 1 with a cover 2 and with a conical bottom 3. In the lower part of the housing 1, a truncated housing 4 is installed along its axis, facing the smaller base upward, and with the larger base facing the bottom 3. Moreover, its larger base is made open and forms with housing 1 ring passage for fluid. The truncated cone 4 is installed below the expected level of the flushing fluid located in the housing 1. In the wall of the truncated cone 4 there are uniformly distributed air distribution openings 5. The smaller base of the truncated cone 4 is connected to the air supply pipe 6, mounted on the cover 2 and communicated through the line 7 for supplying waste air with the working space of the fermenter 8. Inside the air supply pipe 6 there is a guide element made in the form of a screw insert 9, located 6 along the pipe axis and serving to tighten the exhaust air flow. The housing 1 is equipped with a filter 10 of known design for separating moisture from air, a pipe 11 for removing purified air and a pipe 12 connecting the filter 10 and the lower part of the housing 1, and serving to return the separated moisture to the housing 1. In the middle part of the housing 1 there is a fitting 13 for supplying washing water to the housing 1 and the nozzle 14 for collecting microorganism cells, located at the height of the expected liquid level and communicated by a pipe 15 with the fermenter 8. The conical bottom 3 has a nozzle 16 for draining the sediment into the fermenter 8. Piece Tsers 13 and 16 are provided with valves 17 and 18, respectively. The housing 1 is mounted on the cover of the fermenter 8 using racks 19.

Устройство работает следующим образом. The device operates as follows.

С помощью вентилей 17 и 18 устанавливают постоянный уровень промывной воды в корпусе 1 на уровне расположения патрубка 14 при непрерывном протоке воды через корпус 1. При этом конус 4 оказывается полностью погруженным в жидкость. Включают подачу воздуха на очистку из ферментатора 8 через магистраль 7, который под избыточным давлением направляется в патрубок 6. Подаваемый на очистку отработанный воздух вытесняет жидкость из полости конуса 4 до определенного уровня, при котором давление столба жидкости в корпусе 1 и давление подаваемого на очистку воздуха уравновешиваются. В патpубке 6 поток воздуха проходит винтовую вставку 9, где изменяет линейное направление движения на вращательное за счет закручивания в винтовом канале вставки 9. При вращении отработанного воздуха, содержащего большое количество мелких и крупных клеток микроорганизмов и капель культуральной жидкости, происходит частичное разделение клеток микроорганизмов на крупные и мелкие под действием центробежных сил. Крупные клетки и частично мелкие клетки под действием потока воздуха приходят в соприкосновение с поверхностью промывной воды, находящейся в нижней части конуса 4, смешиваются с нею и под действием силы тяжести оседают на коническом днище 3 корпуса 1. Большое количество мелких клеток из полости конуса 4 вытесняются вместе с пузырьками воздуха через отверстия 5, в которых происходит интенсивное дробление воздуха и, следовательно, более активный их контакт с жидкостью, за счет которого происходит отделение клеток микроорганизмов от воздуха и переход их в промывную воду. Часть из них флотируется на поверхности промывной воды в корпусе 1, а часть оседает на конусное днище 3. В процессе очистки воздуха осуществляется непрерывный поток промывной воды через корпус 1, поэтому всплывшие клетки микроорганизмов непрерывно отводятся через патрубок 14 в ферментатор 8 через трубопровод 15. Осевшие клетки микроорганизмов периодически сливаются в ферментатор 8 через штуцер 16 и вентиль 18. Очищенный воздух проходит фильтр 10, освобождаются от влаги и отводится через патрубок 11 на дальнейшее использование. Отделенная в фильтре 10 влага отводится в корпус 1 через трубопровод 12. Using valves 17 and 18, a constant level of flushing water is established in the housing 1 at the level of the nozzle 14 with a continuous flow of water through the housing 1. In this case, the cone 4 is completely immersed in the liquid. Turn on the supply of air for cleaning from the fermenter 8 through the line 7, which is sent under pressure to the nozzle 6. The exhaust air supplied to the cleaning displaces the liquid from the cavity of the cone 4 to a certain level at which the pressure of the liquid column in the housing 1 and the pressure supplied to the cleaning air are balanced. In the pipe 6, the air flow passes through the screw insert 9, where it changes the linear direction of motion to the rotational one by twisting in the screw channel of the insert 9. When the exhaust air containing a large number of small and large cells of microorganisms and droplets of the culture fluid is rotated, the partial separation of microorganism cells into large and small under the influence of centrifugal forces. Large cells and partially small cells under the influence of the air flow come into contact with the surface of the wash water located in the lower part of the cone 4, mix with it and, under the influence of gravity, settle on the conical bottom 3 of the housing 1. A large number of small cells are displaced from the cavity of the cone 4 together with air bubbles through openings 5, in which intensive air crushing occurs and, therefore, their more active contact with the liquid, due to which microorganism cells are separated from the air their transition into the wash water. Some of them are floated on the surface of the washing water in the housing 1, and some are deposited on the conical bottom 3. In the process of air purification, a continuous flow of washing water is carried out through the housing 1, therefore, the emerged cells of microorganisms are continuously discharged through the pipe 14 to the fermenter 8 through the pipe 15. Settled the cells of microorganisms periodically merge into the fermenter 8 through the nozzle 16 and the valve 18. The cleaned air passes through the filter 10, is released from moisture and is discharged through the pipe 11 for further use. The moisture separated in the filter 10 is discharged into the housing 1 through the pipe 12.

Таким образом, в процессе работы устройства для очистки отработанного воздуха достигается следующий технический результат: увеличивается продолжительность контакта между загрязненным воздухом и промывной жидкостью, исключается выход больших воздушных пузырей, содержащих микроорганизм, значительно увеличивается степень очистки воздуха. Отделенная культуральная жидкость возвращается в ферментатор. Thus, in the process of operation of the exhaust air purification device, the following technical result is achieved: the duration of contact between the contaminated air and the washing liquid is increased, the exit of large air bubbles containing the microorganism is excluded, the degree of air purification is significantly increased. The separated culture fluid is returned to the fermenter.

Благодаря простым конструкциям, создается возможность очистки и промывка от отложений крупных дрожжевых частиц, что предотвращает зарастание и создает условия надежной и стабильной работы устройства. Возвращение отделенной культуральной жидкости в ферментатор (работа по замкнутому циклу) позволяет решить вопросы экологии. Простая конструкция устройства, имеющего стравнительно небольшие габариты и массу, упрощают его обслуживание и позволяют располагать его на крышке производственного ферментатора. Благодаря этому не требуются большие коммуникации и дополнительные площади для размещения оборудования. Thanks to simple designs, it is possible to clean and rinse deposits of large yeast particles, which prevents overgrowing and creates the conditions for reliable and stable operation of the device. The return of the separated culture fluid to the fermenter (closed-loop work) allows solving environmental issues. The simple design of the device, which has comparatively small dimensions and weight, simplifies its maintenance and allows it to be placed on the lid of a production fermenter. Thanks to this, large communications and additional areas for equipment placement are not required.

Применение устройства позволит значительно увеличить степень очистки воздуха по сравнению с ранее известными, создать условия надежной и стабильной работы и улучшить состояние окружающей среды. The use of the device will significantly increase the degree of air purification compared to previously known, create conditions for reliable and stable operation and improve the environment.

Claims

1. A device for cleaning exhaust air to fermenters, comprising a chamber housing for treating air with liquid, an air inlet and an air outlet, a guide element, characterized in that it is equipped with a truncated cone with air distribution holes, the housing being partially filled with washing liquid, the truncated cone is immersed in liquid and is attached to the air supply pipe, and the guide element is made in the form of a screw insert installed in the air supply pipe and located along its axis.

2. The device according to p. 1, characterized in that the housing is equipped with a drain pipe for collecting emerged cells of microorganisms located at the level of the washing liquid.