JPH0716394B2 - ドラフトチューブ付き気泡塔 - Google Patents

ドラフトチューブ付き気泡塔

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JPH0716394B2
JPH0716394B2 JP63192610A JP19261088A JPH0716394B2 JP H0716394 B2 JPH0716394 B2 JP H0716394B2 JP 63192610 A JP63192610 A JP 63192610A JP 19261088 A JP19261088 A JP 19261088A JP H0716394 B2 JPH0716394 B2 JP H0716394B2
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博光 渋谷
勝洋 斉藤
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    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/20Mixing gases with liquids
    • B01F23/23Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids
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    • B01F23/232311Mixing gases with liquids by introducing gases into liquid media, e.g. for producing aerated liquids using flow-mixing means for introducing the gases, e.g. baffles by circulating the flow in guiding constructions or conduits being at least partially immersed in the liquid, e.g. in a closed circuit the conduits being vertical draft pipes with a lower intake end and an upper exit end
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は液体とガスとの接触を密にし、液体中へのガス
の溶解を促進する気泡塔に関するものである。
近年、培養廃液量の低減および培養設置の生産性を向上
させる目的で、高菌体濃度で培養する方法が注目されて
いる。好気性微生物を高菌体濃度まで増殖させるために
は、微生物の要求する溶存酸素濃度を維持できるように
酸素を充分に供給しなければならない。このためには、
酸素移動容量係数KLaの高い培養装置が要求されてい
る。
従来の技術 福田ら[発酵工学:第59巻,3号、p.259〜270(1981)]
は、塔内下部にドラフトチューブ、塔内上部に多孔板を
備えた気泡塔を考案しKLaが標準型気泡塔(塔内にドラ
フトチューブ等のインターナルがない気泡塔)、或は通
常のドラフトチューブ付き気泡塔より高いKLaが発揮で
きることを報告している。しかし、この結果は通気量の
かなり大きい(通気線速度Ugが10cm/秒以上)場合であ
って、中、低通気量については明らかでない。
一方、坂東ら[化学工学協会第20回秋季大会講演要旨集
p.700(1987)]はドラフトチューブ付き気泡塔におい
て、ドラフトチューブの下部を多孔板製の筒(金網筒)
にすることによりKLaの値が向上することを報告してい
る。そこでは金網の目開きと金網部分の全体のチューブ
にしめる割合を種々変えて検討した結果、KLaに対して
は目開きの大きさは余り影響せず、金網部分のドラフト
チューブ全体にしめる割合を大きくするほど効果がある
としている。
発明が解決しようとする課題 本発明は、液体とガスとの接触の向上がはかられ、さら
に高いKLaを発揮するドラフトチューブ付き気泡塔、特
に微生物の要求する溶存酸素濃度を高濃度に維持するこ
とができるドラフトチューブ付き気泡塔型発酵槽を提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明のドラフトチューブ付き気泡塔は、塔内にドラフ
トチューブを設けた気泡塔において、該ドラフトチュー
ブが目開き2〜8mm、開口率50〜85%の多孔性材料で構
成され且つ該ドラフトチューブの内部又はドラフトチュ
ーブ外壁と塔の内壁との間に目開き2〜8mm、開口率50
〜85%の多孔性材料よりなる棚が1段以上設けられた構
造を有するものである。
これを第1図(斜視図)により説明すると、気泡塔1の
内部に目開き2〜8mm、開口率50〜85%の多孔性材料で
構成されたドラフトチューブ2が設置され、かつ該ドラ
フトチューブ2の内部に目開き2〜8mm、開口率50〜85
%の多孔性材料よりなる棚3が1段以上、第1図の場合
は2段設けられている。記号4は気体供給口(ガススパ
ージャー)である。
また、第2図に示すごとく、目開き2〜8mm、開口率50
〜85%の多孔性材料で構成されたドラフトチューブ2の
外部、即ちドラフトチューブ外壁と塔の内壁との間にも
更に目開き2〜8mm、開口率50〜85%の多孔性材料より
なるドーナツ状の棚5を設けても良い。
第1図及び第2図では外径の小さいリング状の気体供給
口4を設けて気体をドラフトチューブの内部に供給する
ようにした場合を示してあるが、第3図のように内径の
大きいリング状の気体供給口4をドラフトチューブの外
部に設けて気体をドラフトチューブの外部、即ちドラフ
トチューブの外壁と塔の内壁との間の空間に供給するよ
うにしてもよい。この場合は液の流れ方向は第1図及び
第2図の場合とは逆になるので、ドラフトチューブの外
部に目開き2〜8mm、開口率50〜85%の多孔性材料より
なる棚5を設置してある。ドラフトチューブの外部に棚
を設置すると共に更にドラフトチューブの内部にも棚を
設けても良い。
ドラフトチューブ2を構成する多孔性材料、その内部の
棚3を構成する多孔性材料及び外部のドーナツ状の棚5
を構成する多孔性材料は同一でも異なっていても良い
が、いずれも目開き(孔径)が2〜8mm程度、開孔率50
〜85%程度のものを使用する。通常、金網を使用するの
が便利であるが、合成樹脂製の多孔板又は網などを使用
することも出来る。
棚は気体供給口のある領域側に、即ち気体がドラフトチ
ューブ内部に供給される場合はドラフトチューブ内部
に、気体がドラフトチューブ外部に供給される場合には
ドラフトチューブの外部に棚を設置するのが効果的であ
る。棚の段数は2,3段程度で充分な効果が発揮される。
あまり段数を増やしく間隔を密にすると、圧力損失の増
加や塔内の構造が複雑となり汚れの増加につながる。ま
たKLaの著しい向上も期待されない。
本発明の気泡塔の作用機構を第1図により説明すると、
気体供給口4から吹込んだ気体は、ドラフトチューブの
内部に設けられた棚3を通過することにより比較的小さ
な気泡になり、ドラフトチューブ内部を上昇する。この
気泡の上昇流により液と気泡とが接触して充分に混合が
行われる。ドラフトチューブの内部を通過した気体の大
半は塔頂に抜ける。
ドラフトチューブ内部の気液混合液はドラフトチューブ
内部及びドラフトチューブの外部との間の液の密度差に
より流動化され循環する。ドラフトチューブが目開き2
〜8mm、開口率50〜85%の多孔性材料で構成されている
ため、ドラフトチューブの内部を上昇するガスの一部は
ドラフトチューブの外部へ漏洩しドラフトチューブの外
部を下降する気液混合液とを接触する。
本発明においては、目開き2〜8mm、開口率50〜85%の
多孔性材料で構成されたドラフトチューブを用いると共
に、前記の如く目開き2〜8mm、開口率50〜85%の多孔
性材料よりなる棚を設けることにより、気泡の微細化が
充分に行われ気液の接触を効果的に行うことができる。
以下実施例及び比較例により本発明の構成及び効果を具
体的に説明する。
実施例1及び比較例1,2,3 塔径150mm、高さ1500mmの塩ビ製直立塔の内側に、目開
き4.5mm、開孔率70%のステンレス金網製の直径100mm、
高さ1000mmのドラフトチューブを設置し、その内側にド
ラフトチューブと同一材料でできた円形の網棚を、ドラ
フトチューブの下法に設置した気体供給口から200mm上
の位置に一枚、その上200mmの位置に一枚、更にその上2
00mmの位置にもう一枚の3段設けたドラフトチューブ付
き気泡塔(実施例1)における通気線速度Ugと酸素移動
容量係数KLaの関係を調べた結果を第4図に○印で示
す。
また上記ステンレス金網製のドラフトチューブのみで網
棚を設けなかった場合(比較例1)の通気線速度UgとKL
aとの関係を△印で、ドラフトチューブなしの標準型気
泡塔(比較例2)の通気線速度UgとKLaとの関係を▲印
で、網棚を設けなかった、通常型ドラフトチューブ(金
網製でないドラフトチューブ)と付気泡塔(比較例3)
の通気線の速度UgとKLaとの関係を■印で、それぞれ第
4図に示す。
第4図に示されるように、本発明のドラフトチューブ付
き気泡塔のKLaは同じ通気線速度Ugにおいて比較例1、
比較例2又は比較例3の気泡塔の約1.8媒に増大してお
り、本発明の有効性が実証されている。
また、ドラフトチューブを金網製とするだけでは、KLa
は通常型ドラフトチューブの場合と比較してわずかの向
上を示すにすぎないが、網棚を付加することによって著
しくKLaが向上することが分り、前に述べた従来技術に
対する本発明の優位性も確認された。
実施例2 第3図に示されるように目開き4.5mm、開孔率70%のス
テンレス金網製のドラフトチューブ外側の下部に気体供
給口を設置し、ドラフトチューブの外側にドラフトチュ
ーブと同一材料でできた環状の網棚を、気体供給口から
200mm上の位置に一枚、その上200mmに位置に一枚、更に
その上200mmの位置にもう一枚の3段設けて、実施例1
と同様に通気線速度Ugと酸素移動容量係数KLaとの関係
を調べた結果を第4図に●印で示す。
第4図に示されるように、この場合も本発明のドラフト
チューブ付き気泡塔のKLaは同じ通気線速度Ugにおいて
比較例1、比較例2又は比較例3の気泡塔の場合に比べ
て増大しており、本発明の有効性が実証されている。
実施例3,4,5及び比較例4,5 目開き5.5mm、開孔率85%のステンレス金網を使用し、
下表に記載した条件で実施例1と同様な試験を行なっ
た。
結果を第5図に示す。目開き5.5mm、開孔率85%のステ
ンレス金網を使用した場合も、本発明の気泡塔のKLaは
同じ通気線速度Ugにおける比較例の気泡塔のKLaよりも
増加している。
実施例6,7,8及び比較例6,7 目開き3.5mm、開孔率55%のステンレス金網を使用し、
下表に記載した条件で実施例1と同様な試験を行なっ
た。
結果を第6図に示す。目開き3.5mm、開孔率55%のステ
ンレス金網を使用した場合も、本発明の気泡塔のKLaは
同じ通気線速度Ugにおける比較例の気泡塔のKLaよりも
増加している。
発明の効果 比較的簡単な構造で、通常のドラフトチューブまたは金
網製のドラフトチューブのみを用いた気泡塔の場合より
も高いガス(酸素)移動容量係数KLaを発揮させること
ができる。
高KLaを発揮する培養槽の実現により、培養排液量の低
減及び培養設備の生産性向上が可能となる。すなわち、
同一量の製品を得るために処理する液量は少なくて済む
(収率が高い)ため塔容量も小さく、また処理すべき廃
棄物の量も小さくて済む。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明のドラフトチューブ付き気泡塔の基本的
構造を示す斜視図、第2図及び第3図は他の構造例を示
す斜視図、第4図、第5図及び第6図は実施例及び比較
例における通気線速度Ugと酸素移動容量係数KLaとの関
係を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】塔内にドラフトチューブを設けた気泡塔に
    おいて、該ドラフトチューブが目開き2〜8mm、開口率5
    0〜85%の多孔性材料で構成され且つ該ドラフトチュー
    ブの内部又はドラフトチューブ外壁と塔の内壁との間に
    目開き2〜8mm、開口率50〜85%の多孔性材料よりなる
    棚が1段以上設けられた構造を有するドラフトチューブ
    付き気泡塔。
  2. 【請求項2】目開き2〜8mm、開口率50〜85%の多孔性
    材料よりなる棚がドラフトチューブの内部又はドラフト
    チューブ外壁と塔の内壁との間のうちの少なくとも気体
    供給口のある領域側に1段以上設けられている請求項1
    に記載のドラフトチューブ付き気泡塔。
JP63192610A 1988-08-03 1988-08-03 ドラフトチューブ付き気泡塔 Expired - Lifetime JPH0716394B2 (ja)

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