Aérateur de fond pour fermenteur

La fermentation aérobie ne se limite pas à insuffler de l'air dans la cuve. L'oxygène doit être introduit dans le liquide, dispersé efficacement et mis en contact avec le milieu de fermentation. Parallèlement, le liquide doit rester suffisamment mélangé pour empêcher l'apparition de zones mal aérées à l'intérieur du récipient.

L'aérateur de fond pour fermenteur DAWT est conçu à cet effet. Installé directement au fond d'une cuve de fermentation, il combine l'induction d'air, le mélange gaz-liquide et la dispersion mécanique en un seul ensemble.

Au lieu d'utiliser un système séparé de soufflante d'air et de diffuseur conventionnel, le DAWT emploie un ensemble rotor-stator pour aspirer l'air dans le liquide et le disperser en fines bulles tout en créant une circulation du liquide. Cela le rend adapté aux processus de fermentation aérobie où le transfert d'oxygène et le mélange doivent avoir lieu simultanément.

Une conception rotor-stator pour le mélange gaz-liquide

Le principe de fonctionnement du DAWT repose sur l'interaction entre une turbine rotative et un stator environnant, ou distributeur.

Lorsque le rotor tourne, une zone de basse pression est créée à l'intérieur du stator. L'air atmosphérique est aspiré par la canalisation d'air dédiée et pénètre dans la zone rotor-stator en même temps que le liquide.

La turbine rotative fournit l'énergie mécanique nécessaire au mélange des deux phases. Lorsque le mélange gaz-liquide traverse les canaux du stator, l'air est dispersé en fines bulles. La conception du produit spécifie des bulles d'environ 100 μm, créant ainsi une surface de contact gaz-liquide relativement importante pour le transfert d'oxygène.

Il s'agit d'une distinction importante par rapport au simple barbotage d'air dans une cuve. Le DAWT combine activement l'induction d'air avec une dispersion mécanique, permettant de traiter l'aération et le mélange au même endroit.

Pourquoi l'aération montée en fond de cuve est importante

La position d'installation est un élément important de la conception du DAWT.

Étant donné que l'aérateur est monté au fond de la cuve de fermentation, l'air pénètre dans le liquide par la partie inférieure de la cuve. Le mélange gaz-liquide peut alors participer à la circulation dans le volume de travail.

Pour la fermentation aérobie, cette disposition peut contribuer à réduire la dépendance à l'introduction d'air en surface et offre un moyen direct de combiner l'apport d'oxygène avec le mouvement du liquide.

La configuration montée en fond de cuve peut également simplifier l'agencement des équipements autour de la cuve. Plutôt que d'installer un dispositif de mélange gaz-liquide séparé à l'extérieur de la cuve, la fonction d'aération est intégrée à l'ensemble de fond de cuve.

Les performances réelles dépendent toutefois du système de fermentation complet. La géométrie de la cuve, le volume de travail, les propriétés du liquide, la vitesse de fonctionnement, les besoins en air et les autres équipements d'agitation doivent tous être pris en compte lors de la sélection du modèle DAWT approprié.

Induction d'air sans chambre de mélange d'air séparée

L'une des caractéristiques pratiques du DAWT est sa capacité à induire de l'air atmosphérique par la canalisation d'air pendant le fonctionnement du rotor.

La turbine rotative génère les conditions de pression nécessaires pour aspirer l'air dans la zone de mélange. L'air et le liquide pénètrent ensuite dans l'ensemble rotor-stator, où ils sont mélangés avant d'être évacués par le distributeur.

Cette disposition intégrée réduit la nécessité de traiter l'alimentation en air et le mélange du liquide comme des opérations complètement séparées.

Pour les fabricants d'équipements de fermentation et les ingénieurs de procédés, cela peut être utile lors de la conception de systèmes où l'espace, l'intégration des équipements et le contact direct gaz-liquide sont des considérations importantes.

Conçu pour les équipements de fermentation hygiéniques

Le DAWT est disponible en acier inoxydable 304 ou 316L, permettant de choisir le matériau de construction en fonction des exigences du procédé et de l'équipement.

Pour les applications nécessitant une surface hygiénique plus lisse, l'électropolissage est disponible en option.

Différents matériaux d'étanchéité peuvent également être spécifiés, notamment l'EPDM, le caoutchouc silicone et le fluorocarbone, en fonction des conditions de fonctionnement et des exigences de compatibilité du procédé.

Le moteur peut être fourni dans une configuration standard ou antidéflagrante, offrant une flexibilité pour différents environnements d'usine.

Ces options sont particulièrement pertinentes lorsque l'aérateur fait partie d'un système de fermentation plus vaste où la compatibilité des matériaux, les exigences de nettoyage et les conditions de fonctionnement doivent être considérées ensemble.

Adapter l'aérateur au processus de fermentation

La série DAWT couvre une gamme de tailles d'équipement plutôt que de reposer sur une seule configuration d'aérateur.

Les modèles plus petits utilisent des vitesses de fonctionnement plus élevées et sont adaptés aux capacités d'air et de liquide plus faibles, tandis que les modèles plus grands utilisent une vitesse de rotation plus faible et offrent une capacité de traitement supérieure. Dans toute la série, la puissance du moteur varie de 0,75 kW à 18,5 kW, tandis que la capacité d'admission d'air indiquée s'étend d'environ 11 à 330 Nm³/h.

Ces chiffres doivent être considérés comme des informations techniques spécifiques au modèle plutôt que comme des valeurs de fonctionnement universelles. La sélection de l'aérateur doit être basée sur les conditions réelles de fermentation, y compris la taille de la cuve, le volume de travail, les besoins en oxygène, les caractéristiques du milieu et les performances de mélange gaz-liquide souhaitées.

Le DAWT doit donc être spécifié dans le cadre du système de fermentation complet plutôt que d'être sélectionné uniquement en fonction du volume de la cuve.

Applications dans la fermentation aérobie

L'application principale du DAWT est l'apport d'oxygène et le mélange gaz-liquide dans la fermentation aérobie.

Dans le domaine biopharmaceutique, il peut être utilisé pour l'oxygénation lors de la fermentation aérobie où les micro-organismes ou les cellules nécessitent un apport continu d'oxygène.

Dans la transformation alimentaire, l'aérateur peut soutenir les processus de fermentation tels que la production de vinaigre, où un apport d'oxygène contrôlé est une partie importante du processus.

Il peut également être appliqué à la fermentation de boissons vinaigrées et à d'autres processus de fermentation gaz-liquide où une aération et un mélange mécaniques sont requis.

L'adéquation de l'aérateur dépend du procédé spécifique et doit être évaluée conjointement avec la cuve de fermentation, le système d'agitation, l'alimentation en air et la stratégie de nettoyage.

Exigences d'installation et de rotation

Une installation correcte est importante pour le fonctionnement d'un aérateur DAWT.

Le rotor est conçu pour fonctionner dans un sens spécifié et ne doit pas être actionné en sens inverse. Lorsqu'il est vu du côté du moteur vers la machine, le sens de rotation spécifié est le sens horaire.

Le rotor et le stator constituent les composants de travail principaux de l'aérateur. Par conséquent, l'alignement correct, la configuration du moteur et l'installation doivent être confirmés avant la mise en service.

Pour une installation de fermentation complète, ces exigences mécaniques doivent être considérées parallèlement à la conception de la cuve et au système de contrôle du procédé.

Une approche compacte de l'aération en fermentation

L'aérateur de fond pour fermenteur DAWT intègre plusieurs fonctions en un seul équipement : induction d'air, mélange mécanique et dispersion de gaz.

Sa structure rotor-stator aspire l'air dans le liquide, mélange les phases gazeuse et liquide et disperse l'air à travers l'ensemble monté en fond de cuve. Combiné à une construction en acier inoxydable, à l'électropolissage en option, à plusieurs matériaux d'étanchéité et à des configurations de moteur standard ou antidéflagrantes, le DAWT peut être adapté à différentes exigences d'équipement de fermentation.

Pour les concepteurs de systèmes de fermentation, la clé n'est pas simplement de choisir un aérateur avec une certaine capacité d'air. L'unité doit fonctionner avec la géométrie de la cuve, le milieu de fermentation, la demande en oxygène et la stratégie d'agitation globale. BOAO peut configurer la série DAWT en fonction de ces conditions de procédé pour fournir une solution d'aération et de mélange plus adaptée.