Fermenter-Bodenbelüfter

Aerobe Fermentation hängt von mehr ab als nur der Zufuhr von Luft in den Tank. Sauerstoff muss in die Flüssigkeit eingebracht, effektiv dispergiert und mit dem Fermentationsmedium in Kontakt gebracht werden. Gleichzeitig muss die Flüssigkeit ausreichend durchmischt bleiben, um die Bildung von schlecht belüfteten Zonen im Behälter zu verhindern.

Der DAWT Fermenter-Bodenbelüfter ist für diesen Zweck konzipiert. Direkt am Boden eines Fermentationstanks installiert, vereint er Lufteintrag, Gas-Flüssigkeits-Vermischung und mechanische Dispergierung in einer einzigen Einheit.

Anstatt ein separates Gebläse und eine konventionelle Diffusoranordnung zu verwenden, nutzt der DAWT eine Rotor-Stator-Einheit, um Luft in die Flüssigkeit zu saugen und sie in feine Blasen zu dispergieren, während gleichzeitig eine Flüssigkeitszirkulation erzeugt wird. Dies macht ihn geeignet für aerobe Fermentationsprozesse, bei denen Sauerstoffübertragung und Durchmischung gemeinsam stattfinden müssen.

Ein Rotor-Stator-Design für die Gas-Flüssigkeits-Vermischung

Das Funktionsprinzip des DAWT basiert auf der Wechselwirkung zwischen einem rotierenden Laufrad und einem umgebenden Stator oder Verteiler.

Wenn sich der Rotor dreht, entsteht im Stator ein Unterdruckbereich. Atmosphärische Luft wird durch das dafür vorgesehene Luftrohr angesaugt und gelangt zusammen mit der Flüssigkeit in die Rotor-Stator-Zone.

Das rotierende Laufrad liefert die mechanische Energie, die zum Mischen der beiden Phasen erforderlich ist. Wenn das Gas-Flüssigkeits-Gemisch durch die Stator-Kanäle strömt, wird die Luft in feine Blasen dispergiert. Das Produktdesign spezifiziert Blasen von etwa 100 μm, wodurch eine relativ große Gas-Flüssigkeits-Kontaktfläche für den Sauerstoffübertrag entsteht.

Dies ist eine wichtige Unterscheidung zum einfachen Einblasen von Luft in einen Tank. Der DAWT kombiniert aktiv den Lufteintrag mit mechanischer Dispergierung, sodass Belüftung und Durchmischung an derselben Stelle erfolgen können.

Warum bodenmontierte Belüftung wichtig ist

Die Einbauposition ist ein wichtiger Teil des DAWT-Designs.

Da der Belüfter am Boden des Fermentationsbehälters montiert ist, tritt die Luft von unten in den Tank in die Flüssigkeit ein. Das Gas-Flüssigkeits-Gemisch kann dann an der Zirkulation durch das Arbeitsvolumen teilnehmen.

Für die aerobe Fermentation kann diese Anordnung helfen, die Abhängigkeit von der Lufteinleitung an der Oberfläche zu verringern, und bietet eine direkte Möglichkeit, die Sauerstoffversorgung mit der Flüssigkeitsbewegung zu kombinieren.

Die bodenmontierte Konfiguration kann auch die Anordnung der Ausrüstung um den Behälter herum vereinfachen. Anstatt eine separate Gas-Flüssigkeits-Mischvorrichtung außerhalb des Tanks zu installieren, wird die Belüftungsfunktion in die Tankboden-Baugruppe integriert.

Die tatsächliche Leistung hängt jedoch vom gesamten Fermentationssystem ab. Tankgeometrie, Arbeitsvolumen, Flüssigkeitseigenschaften, Betriebsdrehzahl, Luftbedarf und andere Rührausrüstung sollten bei der Auswahl des geeigneten DAWT-Modells berücksichtigt werden.

Lufteintrag ohne separate Luftmischkammer

Eines der praktischen Merkmale des DAWT ist seine Fähigkeit, während des Rotorbetriebs atmosphärische Luft durch das Luftrohr anzusaugen.

Das rotierende Laufrad erzeugt die Druckbedingungen, die erforderlich sind, um Luft in die Mischzone zu saugen. Luft und Flüssigkeit gelangen dann in die Rotor-Stator-Einheit, wo sie vermischt werden, bevor sie durch den Verteiler ausgestoßen werden.

Diese integrierte Anordnung reduziert die Notwendigkeit, die Luftzufuhr und die Flüssigkeitsdurchmischung als vollständig getrennte Vorgänge zu behandeln.

Für Hersteller von Fermentationsausrüstungen und Verfahrensingenieure kann dies nützlich sein, wenn Systeme entwickelt werden, bei denen Platz, Geräteintegration und direkter Gas-Flüssigkeits-Kontakt wichtige Überlegungen sind.

Gebaut für hygienische Fermentationsausrüstung

Der DAWT ist in 304 oder 316L Edelstahl erhältlich, sodass das Konstruktionsmaterial entsprechend den Prozess- und Ausrüstungsanforderungen ausgewählt werden kann.

Für Anwendungen, die eine glattere hygienische Oberfläche erfordern, ist optional Elektropolieren verfügbar.

Es können auch verschiedene Dichtungsmaterialien spezifiziert werden, darunter EPDM, Silikonkautschuk und Fluorkautschuk, abhängig von den Betriebsbedingungen und den Kompatibilitätsanforderungen des Prozesses.

Der Motor kann entweder in Standard- oder explosionsgeschützter Ausführung geliefert werden, was Flexibilität für verschiedene Anlagenumgebungen bietet.

Diese Optionen sind besonders relevant, wenn der Belüfter Teil eines größeren Fermentationssystems ist, bei dem Materialkompatibilität, Reinigungsanforderungen und Betriebsbedingungen gemeinsam berücksichtigt werden müssen.

Anpassung des Belüfters an den Fermentationsprozess

Die DAWT-Serie umfasst eine Reihe von Gerätegrößen und verlässt sich nicht auf eine einzige Belüfterkonfiguration.

Die kleineren Modelle arbeiten mit höheren Drehzahlen und eignen sich für geringere Luft- und Flüssigkeitskapazitäten, während größere Modelle eine niedrigere Drehzahl verwenden und eine größere Verarbeitungskapazität bieten. Über die Serie hinweg reicht die Motorleistung von 0,75 kW bis 18,5 kW, während die angegebene Lufteinlasskapazität von etwa 11 bis 330 Nm³/h reicht.

Diese Werte sollten als modellspezifische technische Informationen und nicht als universelle Betriebswerte betrachtet werden. Die Auswahl des Belüfters sollte auf den tatsächlichen Fermentationsbedingungen basieren, einschließlich Tankgröße, Arbeitsvolumen, Sauerstoffbedarf, Mediumeigenschaften und der gewünschten Gas-Flüssigkeits-Mischleistung.

Der DAWT sollte daher als Teil des gesamten Fermentationssystems spezifiziert werden und nicht allein nach Behältervolumen ausgewählt werden.

Anwendungen in der aeroben Fermentation

Die Hauptanwendung des DAWT ist die Sauerstoffversorgung und Gas-Flüssigkeits-Vermischung bei der aeroben Fermentation.

In der biopharmazeutischen Verarbeitung kann er zur Sauerstoffanreicherung während der aeroben Fermentation eingesetzt werden, bei der Mikroorganismen oder Zellen eine kontinuierliche Sauerstoffversorgung benötigen.

In der Lebensmittelverarbeitung kann der Belüfter Fermentationsprozesse wie die Essigherstellung unterstützen, bei denen eine kontrollierte Sauerstoffzufuhr ein wichtiger Bestandteil des Prozesses ist.

Er kann auch für die Fermentation von Essiggetränken und andere Gas-Flüssigkeits-Fermentationsprozesse eingesetzt werden, bei denen mechanische Belüftung und Durchmischung erforderlich sind.

Die Eignung des Belüfters hängt vom spezifischen Prozess ab und sollte zusammen mit dem Fermentationsbehälter, dem Rührsystem, der Luftzufuhr und der Reinigungsstrategie bewertet werden.

Installations- und Drehrichtungsanforderungen

Die korrekte Installation ist wichtig für den Betrieb eines DAWT-Belüfters.

Der Rotor ist für den Betrieb in einer bestimmten Drehrichtung ausgelegt und darf nicht in umgekehrter Richtung betrieben werden. Von der Motorseite zur Maschine hin betrachtet, ist die vorgeschriebene Drehrichtung im Uhrzeigersinn.

Rotor und Stator bilden die Kernarbeitskomponenten des Belüfters, daher sollten korrekte Ausrichtung, Motorkonfiguration und Installation vor der Inbetriebnahme überprüft werden.

Für eine vollständige Fermentationsinstallation sollten diese mechanischen Anforderungen zusammen mit der Behälterkonstruktion und dem Prozessleitsystem berücksichtigt werden.

Ein kompakter Ansatz für die Fermentationsbelüftung

Der DAWT Bodenbelüfter vereint mehrere Funktionen in einem Gerät: Lufteintrag, mechanische Durchmischung und Gasdispergierung.

Seine Rotor-Stator-Struktur saugt Luft in die Flüssigkeit, mischt die Gas- und Flüssigkeitsphasen und dispergiert die Luft durch die bodenmontierte Baugruppe. In Kombination mit einer Edelstahlkonstruktion und optionalem Elektropolieren, mehreren Dichtungsmaterialien sowie Standard- oder explosionsgeschützten Motorkonfigurationen kann der DAWT an verschiedene Fermentationsausrüstungsanforderungen angepasst werden.

Für Fermentationssystemplaner geht es nicht einfach darum, einen Belüfter mit einer bestimmten Luftkapazität auszuwählen. Die Einheit muss mit der Tankgeometrie, dem Fermentationsmedium, dem Sauerstoffbedarf und der gesamten Rührstrategie zusammenarbeiten. BOAO kann die DAWT-Serie entsprechend diesen Prozessbedingungen konfigurieren, um eine geeignetere Belüftungs- und Mischlösung zu bieten.