RU2796437C1 - Liquid-cooled contact condenser with separate design - Google Patents
Liquid-cooled contact condenser with separate design Download PDFInfo
- Publication number
- RU2796437C1 RU2796437C1 RU2022114929A RU2022114929A RU2796437C1 RU 2796437 C1 RU2796437 C1 RU 2796437C1 RU 2022114929 A RU2022114929 A RU 2022114929A RU 2022114929 A RU2022114929 A RU 2022114929A RU 2796437 C1 RU2796437 C1 RU 2796437C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- housing
- condenser
- contact
- inlet
- lid
- Prior art date
Links
Images
Abstract
Description
Область техникиTechnical field
Область применения изобретения относится к биореакторным системам, а именно к конденсационным теплообменникам для лабораторных биореакторов малого объема.The scope of the invention relates to bioreactor systems, namely to condensing heat exchangers for small volume laboratory bioreactors.
Уровень техникиState of the art
Любой биотехнологический процесс с участием культуры клеток (получение биомассы, метаболитов или биотрансформация) следует проводить в контролируемых условиях с использованием специализированного биореакторного оборудования. Данные процессы условно подразделяют на аэробные и анаэробные. При аэробном культивировании микроорганизмов необходимо обеспечить постоянную концентрацию растворенного кислорода в питательной среде. В свою очередь, анаэробные процессы являются бескислородными и не требуют непрерывной подачи стерильного воздуха в реакционную емкость. Следует отметить, что оба этих процесса характеризуются наличием газообразных выбросов. В случае аэробного культивирования это воздух, в избытке подаваемый в реактор. Для анаэробного культивирования значительную долю выбросов составляют газообразные продукты жизнедеятельности культивируемых микроорганизмов (углекислый газ, метан и т.д.). Потоки выхлопных газов могут содержать влагу, следствием чего может быть значительный унос жидкой фазы из биореактора. Данный процесс приводит к изменению условий культивирования (концентрирование питательной среды) и образованию конденсата в рабочих магистралях и на мембране фильтра отходящих газов.Any biotechnological process involving cell culture (obtaining biomass, metabolites or biotransformation) should be carried out under controlled conditions using specialized bioreactor equipment. These processes are conditionally divided into aerobic and anaerobic. During aerobic cultivation of microorganisms, it is necessary to ensure a constant concentration of dissolved oxygen in the nutrient medium. In turn, anaerobic processes are anoxic and do not require a continuous supply of sterile air to the reaction vessel. It should be noted that both of these processes are characterized by the presence of gaseous emissions. In the case of aerobic cultivation, this is the air supplied in excess to the reactor. For anaerobic cultivation, a significant proportion of emissions are gaseous waste products of cultivated microorganisms (carbon dioxide, methane, etc.). Exhaust gas streams may contain moisture, which may result in significant carryover of the liquid phase from the bioreactor. This process leads to a change in cultivation conditions (concentration of the nutrient medium) and the formation of condensate in the working lines and on the membrane of the exhaust gas filter.
В лабораторных биореакторах малого объема для предотвращения уноса жидкости используют конденсационные теплообменники с жидкостным охлаждением (конденсаторы). Возврат конденсата в них осуществляется под действием гравитации. Большинство конденсационных теплообменников представляют собой теплообменник змеевикового типа, представленного на фиг. 1. Простейшая конструкция данного теплообменника включает в себя цилиндрический корпус 1 и спиралевидный чиллер 2. Влажный газ поступает в конденсатор через входной штуцер 3. Охлаждающая жидкость подается в чиллер 2 через входной штуцер 4. Проходя через внутреннее пространство корпуса 1 и взаимодействуя с охлажденной поверхностью чиллера 2 влага в газовом выхлопе конденсируется и стекает обратно в емкость. Осушенный газ отводится через выходной штуцер 5, а охлаждающая жидкость - через штуцер 6. Недостатками данной конструкции являются неразъемность соединений деталей, а также форма чиллера, из-за которой капли конденсата могут задерживаться в ветках спирали из-за наклона охлаждающей поверхности относительно горизонта, что может снижать скорость возврата конденсата в емкость. Данный подход к осушению газовых выхлопов из биореактора повышает риск образования биопленки на внутренней поверхности конденсатора. Поэтому изменение формы чиллера, которая бы не содержала узких и труднодоступных мест, является актуальной задачей.Small volume laboratory bioreactors use liquid-cooled condensing heat exchangers (condensers) to prevent liquid entrainment. The return of condensate to them is carried out under the influence of gravity. Most condensing heat exchangers are of the coil type shown in FIG. 1. The simplest design of this heat exchanger includes a cylindrical body 1 and a
Известен конденсатор для биореакторных систем (CN107921327B). Данный конденсатор схематически представлен на фиг. 2 и состоит из охлаждающего канала 7, охлаждающих камер 8, фильтрующего устройства, состоящего из фильтра 9 и нагревательного элемента 10. Охлаждающий канал 7 имеет возможность гидравлического соединения с биореакторной емкостью через впускное отверстие 11. Охлаждающие камеры 8 находятся в непосредственном контакте со стенкой охлаждающего канала 7 и могут быть закреплены с помощью защелки. Охлаждающий агент поступает через входной штуцер 12, расположенный в верхней части охлаждающей камеры 8. В результате на стенках охлаждающей камеры 8 происходит конденсация паров. Осушенный газ проходит через фильтр 9 и может быть отведен с помощью выходного штуцера 13. Охлаждающий агент отводится через выходной штуцер 14. Стерилизация фильтра 9 осуществляется с помощью нагревательного элемента 10. Основным недостатком данной конструкции является взаимодействие влажного газа с охлаждающим агентом через две стенки, что снижает эффективность теплопередачи. Технология изготовления данного конденсатора подразумевает использование сварного неразъемного соединения, что в условиях повышенной влажности может привести к появлению очагов коррозии. Кроме того, в случае обработки оборудования проточным острым паром для стерилизации рабочих поверхностей, в частности охлаждающего канала 7, фильтрующее устройство не может быть временно отсоединено, вследствие чего возникает риск намокания фильтра 9 и снижение его пропускной способности. В то же самое время данный конденсатор не может быть подключен к биореактору после подобной процедуры, так как будет нарушена герметичность.Known capacitor for bioreactor systems (CN107921327B). This capacitor is shown schematically in Fig. 2 and consists of a
Конструкция контактного конденсатора, предлагаемая в данной заявке, лишена указанных недостатков и при этом обладает схожими функциональными характеристиками.The design of the contact capacitor proposed in this application is devoid of these disadvantages and at the same time has similar functional characteristics.
Сущность изобретенияThe essence of the invention
Задачей, на решение которой направлено изобретение, является эффективное предотвращение значительного уноса жидкости из реакционной емкости лабораторного биореактора малого объема. Технический результат, достигаемый за счет использования предложенного изобретения, заключается в снижении содержания водных паров в отходящих газах биореактора при проведении биотехнологического процесса.The problem to which the invention is directed is the effective prevention of significant entrainment of liquid from the reaction vessel of a small volume laboratory bioreactor. The technical result achieved through the use of the proposed invention is to reduce the content of water vapor in the exhaust gases of the bioreactor during the biotechnological process.
Краткое описание чертежейBrief description of the drawings
Фиг. 1 - конструкция контактного конденсатора змеевикового типа;Fig. 1 - design of a coil-type contact capacitor;
Фиг. 2 - упрощенная схема конденсатора для биореакторных систем с гладким охлаждающим каналом (CN 07921327 В);Fig. 2 is a simplified diagram of a condenser for bioreactor systems with a smooth cooling channel (CN 07921327 B);
Фиг. 3 - сечение изометрической проекции контактного конденсатора для лабораторных биореакторов малого объема;Fig. 3 is an isometric sectional view of a contact condenser for small volume laboratory bioreactors;
Фиг. 4 - схема работы контактного конденсатора, представленного на фиг.3.Fig. 4 is a diagram of the operation of the contact capacitor shown in Fig.3.
Описание изобретенияDescription of the invention
Как показано на сопроводительных чертежах, представленных для иллюстрации настоящего изобретения и на которых аналогичными ссылочными номерами указаны элементы конструкции, в частности на фиг. 3 и фиг. 4 показаны сечение изометрической проекции и схема работы, соответственно, контактный конденсатор для лабораторных биореакторов малого объема представляет собой сборочный узел с разъемным соединением с возможностью промывки деталей отдельно, и состоит из корпуса 15 и крышки 16. Конденсатор гидравлически соединяется с биореакторной емкостью через впускное отверстие 17. В крышке 16 выполнены резьбовые отверстия для присоединения впускного и выпускного штуцеров 18 и 19, соответственно, для прокачивания охлаждающего агента и штуцера 20 для отвода осушенных отходящих газов. Стакан 21 является внутренним контактным охлаждающим элементом, взаимодействующим непосредственно с охлаждаемой средой. Конусообразное дно стакана 21, являясь концентратором капель конденсата, расположено над впускным отверстием 17, что обеспечивает эффективный возврат конденсата в реакционную емкость биореактора. Крышка 16 содержит удлинитель потока 22, за счет которого поддерживается наиболее эффективная температура конденсации в месте первичного контакта влажного газа из реакционной емкости с охлаждающей поверхностью.As shown in the accompanying drawings, which are presented to illustrate the present invention and in which structural elements are indicated by like reference numbers, in particular in FIG. 3 and FIG. 4 shows a cross-section of an isometric projection and a diagram of operation, respectively, a contact condenser for laboratory bioreactors of small volume is an assembly unit with a detachable connection with the possibility of washing parts separately, and consists of a
Поставленная задача изобретения решается за счет того, что все элементы контактного конденсатора изготавливается из нержавеющей стали круглого сечения методами механической обработки. Для снижения смачиваемости поверхности, препятствующей возврату конденсата в реакционную емкость, и используя явление поверхностного натяжение жидкости, выполняется полировка внешней поверхности стакана 21 и внутренней поверхности корпуса 15. Угол наклона охлаждающей поверхности контактного конденсатора 90°, за счет чего скорость возврата конденсата в реакционную емкость максимальна.The task of the invention is solved due to the fact that all elements of the contact capacitor are made of stainless steel of round section by machining methods. To reduce the wettability of the surface, which prevents the return of condensate to the reaction vessel, and using the phenomenon of surface tension of the liquid, the outer surface of the
Несмотря на то, что был показан и описан предпочтительный вариант осуществления изобретения, допускается внесение в него модификаций в рамках объема настоящего изобретения. Соответственно не предполагается, что настоящее изобретение ограничено чем-либо за исключением прилагаемой формулы изобретения.While the preferred embodiment of the invention has been shown and described, modifications may be made within the scope of the present invention. Accordingly, the present invention is not intended to be limited in any way other than by the appended claims.
Claims (1)
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2796437C1 true RU2796437C1 (en) | 2023-05-23 |
Family
ID=
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU861909A1 (en) * | 1978-08-09 | 1981-09-07 | Предприятие П/Я А-1297 | Method and apparatus for condensing steam |
RU2008597C1 (en) * | 1991-02-15 | 1994-02-28 | Собин Владимир Мартынович | Contact steam condenser |
RU124778U1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE OF VORTEX TYPE |
RU2569790C2 (en) * | 2014-02-06 | 2015-11-27 | Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") | Method of heat-mass-exchange and device for its implementation |
CN107921327B (en) * | 2015-08-28 | 2020-11-20 | 通用电气健康护理生物科学股份公司 | Bioreactor condenser |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
SU861909A1 (en) * | 1978-08-09 | 1981-09-07 | Предприятие П/Я А-1297 | Method and apparatus for condensing steam |
RU2008597C1 (en) * | 1991-02-15 | 1994-02-28 | Собин Владимир Мартынович | Contact steam condenser |
RU124778U1 (en) * | 2012-06-05 | 2013-02-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Казанский национальный исследовательский технологический университет" (ФГБОУ ВПО "КНИТУ") | HEAT AND MASS EXCHANGE DEVICE OF VORTEX TYPE |
RU2569790C2 (en) * | 2014-02-06 | 2015-11-27 | Открытое акционерное общество "Свердловский научно-исследовательский институт химического машиностроения" (ОАО "СвердНИИхиммаш") | Method of heat-mass-exchange and device for its implementation |
CN107921327B (en) * | 2015-08-28 | 2020-11-20 | 通用电气健康护理生物科学股份公司 | Bioreactor condenser |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN104891744B (en) | Photocatalytic film distillation printing and dyeing wastewater treatment and recovery system and technology | |
RU2796437C1 (en) | Liquid-cooled contact condenser with separate design | |
US10421030B2 (en) | System and method for distillation | |
CN107792904A (en) | A kind of technique and device of continuous removal of ammonia and nitrogen light component organic matter and salt | |
CN102659202A (en) | Short-flow and high-difficulty wastewater treatment device | |
CN111072204A (en) | Submerged combustion type evaporative crystallization system applied to high-salt and high-COD wastewater | |
RU2005115533A (en) | METHOD FOR PRODUCING MOLYBDENE-99 AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION | |
CN207286734U (en) | Sanitation-grade efficient gas condenser | |
CN2936372Y (en) | Pressure reducing evaporator heated by low temperature heat source | |
CN212832917U (en) | Flue gas desulfurization waste water evaporation equipment | |
RU2473473C2 (en) | Apparatus for processing fermented organic substrates | |
CN209997222U (en) | tubular falling film evaporators capable of treating multiple media simultaneously | |
CN109592729A (en) | A kind of concentrated water processing system | |
CN220537530U (en) | Circulation cooling type evaporation concentration tank | |
RU65395U1 (en) | Desalination plant | |
CN211496988U (en) | Chemical wastewater evaporation device | |
CN209490507U (en) | A kind of tail gas condensation device | |
CN213253850U (en) | Heat recovery type air sweeping type membrane distillation device | |
CN213895259U (en) | Industrial high-salinity wastewater evaporative crystallization zero discharge system | |
JP2007181787A (en) | Re-compression type concentrator | |
CN220338745U (en) | Low-density energy low-temperature evaporation waste heat recycling device | |
CN221254065U (en) | Ammonia distillation wastewater tar recovery device | |
CN211159144U (en) | Condensing equipment is used in industrial gas production | |
CN219058593U (en) | High-thermal-conductivity waste water evaporator | |
CN217578351U (en) | Wastewater evaporation device for cleaning line |