194301. lajstromszámú szabadalom • Fermentációs berendezés, különösen viszkózus aerób közegekhez
1 194 301 2 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 szilárd 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 horgony szerű 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 ki. 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 fővókaként 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 színije 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-5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 2
