RU2018529C1

RU2018529C1 - Microorganism disintegrator

Info

Publication number: RU2018529C1
Application number: SU925059867A
Authority: RU
Inventors: В.М. Ушаков; А.И. Скиба
Original assignee: Институт биохимии и физиологии микроорганизмов РАН
Priority date: 1992-08-24
Filing date: 1992-08-24
Publication date: 1994-08-30

Abstract

FIELD: microbiological industry. SUBSTANCE: disintegrator has working chamber with branch pipes and milling bodies disposed in working chamber, separating device formed as hollow rotor defined by disks and provided with channels. disintegrator is further provided with cooling jacket and throat with axially aligned microbial, suspension inlet channel and disintegration product exit channel. The channels are separated by annular wall of hollow auger, which is mounted in suspension inlet channel on rotor. Disks secured on rotor are provided with peripheral mixing members in the form of protrusions, which are equally spaced one with respect to the other by a distance equal to half the stroke. Auger mounted in disintegration product exit channel is rigidly secured on rotor and has coils oriented in the direction opposite to the direction of rotation of rotor. Above mentioned augers are concentrically mounted on different disks of rotor. EFFECT: increased efficiency and high quality of final product. 1 dwg

Description

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к технике дезинтеграции микроорганизмов. The invention relates to biotechnology, and in particular to a technique for the disintegration of microorganisms.

Известен дезинтегратор микроорганизмов ФУР-1 [1], состоящий из термостатируемой цилиндрической помольной камеры, заполненной мелющими телами, с входным и выходным каналами, а также перемешивающего устройства. Помольная камера выполнена в виде полого диска, входной и выходной каналы расположены соответственно в центре и по периферии камеры. Перемешивающее устройство выполнено в виде ротора с радиальными проточками, концентрично установленными в полом диске. Known disintegrator of microorganisms FUR-1 [1], consisting of a thermostatically controlled cylindrical grinding chamber filled with grinding media, with input and output channels, as well as a mixing device. The grinding chamber is made in the form of a hollow disk, the input and output channels are located respectively in the center and on the periphery of the chamber. The mixing device is made in the form of a rotor with radial grooves concentrically mounted in the hollow disk.

К недостаткам данного дезинтегратора следует отнести снижение эффективности разрушения клеток микроорганизмов в результате падения производительности из-за активного пенообразования в периферийной зоне дезинтегратора, из которой отвод дезинтегратора становится затрудненным. The disadvantages of this disintegrator include a decrease in the efficiency of destruction of microorganism cells as a result of a drop in productivity due to active foaming in the peripheral zone of the disintegrator, from which the disintegrator removal becomes difficult.

Пенообразование обусловлено присутствием в зоне активного перемешивания веществ в трехфазном состоянии: твердом, жидком и газообразном, а именно, мелющих тел, жидкости-носителя суспендированного материала и растворенного в ней газа. Foaming is due to the presence in the active mixing zone of substances in a three-phase state: solid, liquid and gaseous, namely grinding media, a carrier fluid of suspended material and gas dissolved in it.

Другим недостатком дезинтегратора является преобладание фрикционного контакта мелющих тел между собой, как следствие их послойного кругового движения, создающих в оболочке клеток преимущественно касательное напряжение сдвига, которые являются менее эффективным механизмом разрушения клеток. Another disadvantage of the disintegrator is the predominance of the frictional contact of the grinding bodies with each other, as a result of their layer-by-layer circular motion, which create mainly shear stress in the cell membrane, which is a less effective mechanism of cell destruction.

Известен баллистический дезинтегратор микроорганизмов [2], содержащий емкость с мелющими телами, установленную в емкости мешалку с приводом и размещенное над емкостью устройство для сепарации мелющих тел, причем устройство для сепарации содержит укрепленную на полом приводном валу камеру, в которой размещены укрепленные на этом же валу диски для направления потока дезинтегратора, с образованием кольцевого зазора между их кромками и стенкой камеры, и прикрепленный к днищу камеры центробежный насос, при этом полый вал в своей нижней части сообщен с емкостью и имеет отверстия для вывода дезинтеграта. A known ballistic disintegrator of microorganisms [2], comprising a container with grinding media, an agitator with a drive installed in the container and a device for separating grinding media located above the container, the separation device comprising a chamber mounted on a hollow drive shaft, in which are mounted mounted on the same shaft disks for directing the flow of the disintegrator, with the formation of an annular gap between their edges and the chamber wall, and a centrifugal pump attached to the bottom of the chamber, while the hollow shaft in its lower part communication with the container and has openings for the withdrawal dezintegrata.

Недостатком данного дезинтегратора является низкая эффективность разрушения клеток микроорганизмов из-за преобладания послойного кругового движения мелющих тел и преимущественно касательного взаимодействия между ними в условиях свободного движения в объеме камеры. The disadvantage of this disintegrator is the low efficiency of the destruction of microorganism cells due to the predominance of layer-by-layer circular motion of grinding media and mainly tangential interaction between them under conditions of free movement in the chamber volume.

В основу изобретения положена задача повышения эффективности разрушения клеток микроорганизмов. The basis of the invention is the task of increasing the efficiency of the destruction of cells of microorganisms.

Поставленная задача решается тем, что в дезинтеграторе микроорганизмов, содержащем рабочую камеру с технологическими патрубками и размещенными в ней мелющими телами, и устройство для сепарации, выполненное в виде полого ротора, образованного дисками и снабженного технологическими каналами, установленного на приводном валу, согласно изобретению рабочая камера снабжена рубашкой охлаждения и горловиной, в которой выполнены соосные каналы для ввода микробной суспензии в камеру и вывода дезинтегратора из нее, разделенные кольцевой стенкой полого шнека, размещенного в канале ввода микробной суспензии и установленного на роторе, а диски ротора снабжены периферийными перемешивающими элементами в виде выступов, смещенных относительно один к другому на полшага, при этом в канале вывода дезинтегратора также размещен шнек, жестко закрепленный на роторе с направлением витков, обратным по отношению направления вращения ротора, причем шнеки установлены концентрично на разных дисках ротора. The problem is solved in that in the disintegrator of microorganisms containing a working chamber with technological nozzles and grinding bodies placed therein, and a separation device made in the form of a hollow rotor formed by disks and provided with technological channels mounted on a drive shaft, according to the invention, the working chamber equipped with a cooling jacket and a neck, in which coaxial channels are made for introducing the microbial suspension into the chamber and disintegrating out of it, separated by an annular wall th hollow auger located in the microbial suspension input channel and mounted on the rotor, and the rotor disks are equipped with peripheral mixing elements in the form of protrusions displaced relative to each other by half a step, while a screw is also mounted in the outlet channel of the disintegrator, rigidly fixed to the rotor with the direction turns opposite to the direction of rotation of the rotor, and the screws are mounted concentrically on different disks of the rotor.

На чертеже изображен дезинтегратор микроорганизмов, общий вид в поперечном разрезе. The drawing shows a disintegrator of microorganisms, a General view in cross section.

Дезинтегратор микроорганизмов содержит рабочую камеру 1, установленный на приводном валу 2 полый ротор 3, образованный дисками 4 и 5 с периферийными перемешивающими элементами 6, горловину 7, в которой расположен канал 8 ввода микробной суспензии и канал 9 вывода дезинтеграта из камеры, шнек 10 с окнами 11, в полости которого концентрично установлен шнек 12 с диском 13, рубашку 14 охлаждения, отверстия 15, выполненные в полом роторе для ввода в его полость пульпы мелющих тел и радиальные каналы 16 для возврата их в рабочую зону, патрубок 17 для вывода дезинтеграта из рабочей камеры, корпус 18, установленный на горловине, в котором размещена фторопластовая втулка 19, служащая опорой центрального шнека, в которой образованы проточка 20 и канал 21 для сообщения с патрубком вывода дезинтеграта, и подковообразный канал 22 для прохода суспензии в камеру. Герметичность рабочей камеры обеспечивается резиновыми кольцами 23-26 и уплотнением 27. Ввод микробной суспензии производится через патрубок 28. The microorganism disintegrator comprises a working chamber 1, a hollow rotor 3 formed on disks 2 and formed by disks 4 and 5 with peripheral mixing elements 6, a neck 7, in which a microbial suspension input channel 8 and a disintegrate output channel 9, a screw 10 with windows are located 11, in the cavity of which a screw 12 with a disk 13 is concentrically mounted, a cooling jacket 14, holes 15 made in a hollow rotor for introducing pulp of grinding media and radial channels 16 into its cavity to return them to the working area, a pipe 17 for disinfecting an integrate from the working chamber, a housing 18 mounted on the neck, in which a fluoroplastic sleeve 19 is placed, which serves as a support for the central screw, in which a groove 20 and a channel 21 are formed for communication with the disintegration outlet pipe, and a horseshoe-shaped channel 22 for passing the suspension into the chamber. The tightness of the working chamber is provided by rubber rings 23-26 and a seal 27. The microbial suspension is introduced through the pipe 28.

Дезинтегратор микроорганизмов работает следующим образом. Через рубашку 14 охлаждения подают проток охлаждающей среды, рабочую камеру 1 охлаждают, затем через патрубок 28 вводят подлежащую обработке охлажденную микробную суспензию, которая через канал 22 и далее по каналу 8 шнеком 10 подается в рабочую зону, заполняя ее и полость ротора 3. Затем с помощью привода приводят во вращение ротор 3, который отбрасывает мелющие тела на периферию камеры и с помощью перемешивающих элементов в виде выступов 6 активно перемешивают уплотненный полем центробежных сил пристеночный слой мелющих тел, сообщая им кинетическую энергию, при соударении которых происходит разрушение оболочки клеток микроорганизмов и получение дезинтеграта клеток. The disintegrator of microorganisms works as follows. A cooling duct is fed through the cooling jacket 14, the working chamber 1 is cooled, then the cooled microbial suspension to be processed is introduced through the pipe 28, which is fed through the channel 22 and then through the channel 8 by the screw 10 into the working zone, filling it and the rotor cavity 3. Then using the drive, the rotor 3 is rotated, which throws the grinding bodies to the periphery of the chamber and, with the help of mixing elements in the form of protrusions 6, the wall layer of the grinding bodies sealed by the field of centrifugal forces is actively mixed, informing them of the kineti energy, upon collision of which the destruction of the cell membrane of microorganisms occurs and the disintegration of cells is obtained.

Непрерывно поступающая в камеру 1 под избыточным давлением суспензия микроорганизмов вытесняет ее содержимое через отверстия 15 в полость ротора 3, где диск 13 направляет ее на периферию в область значительного влияния центробежных сил, где и происходит отделение мелющих тел от дезинтеграта и возврат их в рабочую зону через каналы 16. Осветленный дезинтеграт в центральной зоне ротора вытесняется в канал 9 и через окна 11 дезинтеграт поступает в кольцевую проточку 20 и далее по каналу 21 через выходной патрубок 17 - в приемник дезинтеграта. A suspension of microorganisms continuously entering the chamber 1 under excessive pressure displaces its contents through openings 15 into the cavity of the rotor 3, where the disk 13 directs it to the periphery in the region of significant influence of centrifugal forces, where the grinding media are separated from the disintegrate and returned to the working area through channels 16. The clarified disintegrate in the central zone of the rotor is displaced into the channel 9 and through the windows 11 the disintegrate enters the annular groove 20 and then through the channel 21 through the outlet pipe 17 to the disintegration receiver.

В результате перехода работы по разрушению клеток в тепло, несмотря на его отвод рубашкой 14 охлаждения, происходит повышение температуры дезинтеграта, что является нежелательным. Однако, встречное движение по каналам 8 и 9 глубоко охлажденной суспензии и нагретого дезинтеграта благодаря теплообмену через разделяющую их стенку шнека 10 позволяет понизить температуру дезинтеграта еще до выхода его наружу из камеры 1 до уровня ниже критического. Плотность мелющих тел подбирается равной плотности рабочей жидкости для снижения энергозатрат на перемешивание и сведения к минимуму тепловыделения. As a result of the transition of the work on the destruction of cells into heat, despite its removal by the cooling jacket 14, the temperature of the disintegrate increases, which is undesirable. However, oncoming movement through channels 8 and 9 of a deeply cooled suspension and heated disintegrate due to heat transfer through the screw 10 separating them, allows the temperature of the disintegrate to be lowered even before it leaves the chamber 1 to a level below the critical level. The density of the grinding media is selected equal to the density of the working fluid to reduce energy consumption for mixing and to minimize heat dissipation.

Изобретение найдет широкое применение для дезинтеграции растительных, животных и микробных клеток в научно-исследовательской практике, в фармацевтической, микробиологической и пищевой промышленности. The invention will find wide application for the disintegration of plant, animal and microbial cells in research practice, in the pharmaceutical, microbiological and food industries.

Claims

MICRO-ORGANISM DISINTERATOR, comprising a working chamber with technological nozzles and grinding bodies located therein, and a separation device made in the form of a hollow rotor formed by disks and provided with technological channels mounted on a drive shaft, characterized in that the working chamber of the disintegrator is equipped with a cooling jacket and the neck, in which coaxial channels are formed for introducing the microbial suspension into the chamber and disintegrating out of it, separated by an annular wall of the hollow screw, placed a microbial suspension input channel and mounted on the rotor, the disks of which are equipped with peripheral mixing elements made in the form of protrusions displaced relative to each other by half a step, while a screw is also placed in the disintegration output channel, which is rigidly fixed on the rotor and has a direction of turns opposite to the direction of rotation rotor, and the screws are mounted concentrically on different disks of the rotor.