RU2078807C1

RU2078807C1 - Apparatus for growing microorganisms

Info

Publication number: RU2078807C1
Application number: RU94042033A
Authority: RU
Inventors: А.В. Луканин; Т.А. Тарасова; А.П. Захарычев
Original assignee: Государственный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ
Priority date: 1994-11-23
Filing date: 1994-11-23
Publication date: 1997-05-10
Also published as: RU94042033A

Abstract

FIELD: microbiological industry. SUBSTANCE: invention is intended to be used at hydrolysis plants and feed and enzyme preparations' production plants. Apparatus of invention contains tank with process pipes and provided with centrally arranged section with aeration turbine. Tank is separated with radial partitions into trapezoidal sections. The latter enclose aeration arrangements, connected with collector, and heat exchangers. Each aeration arrangement consists of two horizontally arranged and located under heat exchangers closed tubular rectangular circuits enclosing tube crosspieces. Between the circuits, two oppositely arranged vertical tubes are disposed. The latter, as well as tubes enclosed by circuits, have regions made of punched sheets. These regions in closed circuits are located on lower and side surfaces of tubes. EFFECT: improved design. 11 dwg

Description

Изобретение относится к аппаратам для выращивания микроорганизмов и может быть использовано в микробиологической промышленности, на гидролизных заводах и заводах по производству кормовых и ферментных препаратов. The invention relates to apparatus for growing microorganisms and can be used in the microbiological industry, in hydrolysis plants and plants for the production of feed and enzyme preparations.

Известны аппараты для выращивания микроорганизмов /1, 2/, содержащие емкость с технологическими патрубками, центрально установленную в ней секцию, образующую со стенками емкости кольцевую полость, разделенную радиальными перегородками на секции трапецеидальной формы. В каждой секции размещены турбина, теплообменники, циркуляционный стакан и диффузор. Known apparatus for growing microorganisms / 1, 2 /, containing a container with technological nozzles, a centrally installed section in it, forming an annular cavity with the walls of the tank, separated by radial partitions into sections of a trapezoidal shape. Each section contains a turbine, heat exchangers, a circulation cup and a diffuser.

Недостатком известных аппаратов /1,2/ является то, что аэрационные устройства (самовсасывающие турбины/ не обеспечивают равномерного распределения газожидкостного потока в секциях, потребляют значительное количество энергии. A disadvantage of the known apparatus / 1.2 / is that aeration devices (self-priming turbines / do not provide a uniform distribution of gas-liquid flow in sections, consume a significant amount of energy.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является аппарат для выращивания микроорганизмов /3/, содержащий емкость с технологическими патрубками, снабженную центрально расположенной в ней секцией с аэрационной турбиной и разделенную радиальными перегородками на секции трапецеидальной формы, в которых установлены аэрационные устройства, соединенные с коллектором, и расположенные в секциях емкости теплообменники. The closest technical solution to the proposed technical essence and the achieved result is an apparatus for growing microorganisms / 3 / containing a container with technological nozzles, equipped with a centrally located section with an aeration turbine and divided by radial partitions into sections of a trapezoidal shape in which aeration devices are installed connected to the collector and heat exchangers located in the sections of the tank.

Недостатком известного аппарата /3/ является значительный расход энергии на аэрирование среды: в аппарате установлено 13 турбин по 315 кВт. Турбины сложны в изготовлении и обслуживании, дорогостоящи, при эксплуатации часто выходят из строя. A disadvantage of the known apparatus / 3 / is the significant energy consumption for aeration of the medium: 13 turbines of 315 kW are installed in the apparatus. Turbines are difficult to manufacture and maintain, expensive, and often fail during operation.

Кроме того, известные аппараты для выращивания микроорганизмов не учитывают более высокие вязкостные свойства дрожжевых суспензий, выращиваемых на отходах зернопроизводства. Так вязкость дрожжевой суспензии кормового биопрепарата "Биокорн" составляет 2,5 3,5 сПз (вязкость дрожжевой суспензии БВК на н-парафинах 1,1 1,2 сПз). In addition, the known apparatus for growing microorganisms do not take into account the higher viscosity properties of yeast suspensions grown on grain waste. So, the viscosity of the yeast suspension of the Biocorn feed biopreparation is 2.5 3.5 cPs (the viscosity of the BVK yeast suspension on n-paraffins 1.1 1.2 cPz).

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в снижении энергозатрат на аэрирование дрожжевой суспензии. The technical result achieved by the invention is to reduce the energy consumption for aeration of the yeast suspension.

Данный технический результат достигается тем, что в аппарате для выращивания микроорганизмов, содержащем емкость с технологическими патрубками, снабженную центрально расположенной в ней секцией с аэрационной турбиной и разделенную радиальными перегородками на секции трапецеидальной формы, в которых установлены аэрационные устройства, соединенные с коллектором, и расположенные в секциях емкости теплообменников, каждое аэрационное устройство состоит из горизонтально расположенных под теплообменниками двух замкнутых трубчатых контуров прямоугольной формы, внутри которых укреплены крестовины из труб, и установленных между контурами противоположно двух вертикальных труб, при этом трубы контуров и вертикальные трубы имеют участки, выполненные из просечного листа, причем эти участки расположены на нижних и боковых поверхностях труб контуров, а на вертикальных трубах по их высоте для создания по центру каждой секции вращающегося газожидкостного потока. This technical result is achieved by the fact that in the apparatus for growing microorganisms containing a container with technological nozzles, equipped with a centrally located section with an aeration turbine and divided by radial partitions into sections of a trapezoidal shape in which aeration devices are connected to the collector and located in sections of the capacity of the heat exchangers, each aeration device consists of two closed tubular contours horizontally located under the heat exchangers a rectangular shape, inside which crosses are made of pipes, and oppositely mounted between two circuits of vertical pipes, while the contour pipes and vertical pipes have sections made of perforated sheet, and these sections are located on the lower and side surfaces of the contour pipes, and on vertical pipes along their height to create the center of each section of the rotating gas-liquid flow.

На фиг. 1 изображен аппарат для выращивания микроорганизмов, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 узел 1 на фиг.1; на фиг.5 узел II на фиг.2; на фиг.6 разрез В-В на фиг.5; на фиг.7 вариант выполнения просечного листа на фиг.4; на фиг.8 - разрез Г-Г на фиг.7; на фиг.9 вариант выполнения просечного листа на фиг.4; на фиг.10 разрез Д-Д на фиг.9; на фиг. 11 вид сверху на фиг.9. In FIG. 1 shows a apparatus for growing microorganisms, a longitudinal section; figure 2 section aa in figure 1; figure 3 section BB in figure 1; in Fig.4 node 1 in Fig.1; in Fig.5 node II in Fig.2; in Fig.6 section BB in Fig.5; in Fig.7 embodiment of a perforated sheet in Fig.4; in Fig.8 is a section GG in Fig.7; Fig.9 embodiment of a perforated sheet in Fig.4; figure 10 section DD in figure 9; in FIG. 11 is a top view of FIG. 9.

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит емкость 1 с патрубками 2 для подвода воздуха, подключенными к коллектору 3, патрубками 4 для отвода отработанного газа и патрубками 5 для подвода и отвода технологических сред. В центре емкости 1 расположена секция 6, в которой установлена аэрационная турбина 7. Емкость 1 разделена радиальными перегородками 8 на секции 9 трапецеидальной формы, в которых установлены аэрационные устройства 10, соединенные с коллектором 3. В секциях 9 и секции 6 размещены теплообменники 11. Каждое аэрационное устройство 10 состоит из труб 12, образующих два замкнутых контура 13 прямоугольной формы, расположенных горизонтально под теплообменниками 11. Внутри контуров 13 укреплены крестовины 14 из труб. Между контурами противоположно установлены две вертикальные трубы 15. Контуры 13 разделены вертикальными перегородками 16, которые закрывают теплообменники 11. Контуры 13 и вертикальные трубы 15 соединены с общим газоходом 17 и коллектором 3. Трубы 12 контуром 13, крестовины 14 и вертикальные трубы 15 имеют участки, выполненные из просечного листа 18. На трубах 12 и крестовинах 14 участки из просечного листа 18 расположены на нижних и боковых поверхностях труб, а на вертикальных трубах 15 по их высоте для создания по центру каждой секции вращающегося газожидкостного потока. The apparatus for growing microorganisms contains a container 1 with nozzles 2 for supplying air connected to the manifold 3, nozzles 4 for exhaust gas and nozzles 5 for supplying and discharging process media. In the center of the tank 1, there is a section 6 in which an aeration turbine 7 is installed. The tank 1 is divided by radial partitions 8 into trapezoidal sections 9 in which aeration devices 10 are connected to the collector 3. Heat exchangers 11 are placed in sections 9 and 6. the aeration device 10 consists of pipes 12, forming two closed rectangular contours 13, located horizontally under the heat exchangers 11. Inside the circuits 13 reinforced crosspieces 14 of the pipes. Two vertical pipes 15 are oppositely installed between the circuits. The circuits 13 are separated by vertical partitions 16 that cover the heat exchangers 11. The circuits 13 and the vertical pipes 15 are connected to a common gas duct 17 and manifold 3. The pipes 12 are connected by a circuit 13, cross pieces 14 and vertical pipes 15, made of glazed sheet 18. On pipes 12 and crosspieces 14, sections of glazed sheet 18 are located on the lower and lateral surfaces of the pipes, and on vertical pipes 15 by their height to create the center of each section of the rotating gas idkostnogo stream.

Аппарат работает следующим образом. The device operates as follows.

Емкость 1 заполняют питательной средой и подают в нее начальную засевную биомассу микроорганизмов. Воздух на аэрацию подается турбовоздуходувками, поступает по коллектору 3, патрубкам 2 и общему газоходу 17 в аэрационные устройства 10, распределяется по замкнутым контурам 13 с крестовинами 14 и вертикальным трубам 15. Диспергирование воздуха осуществляется через участки, выполненные из просечного листа 18, имеющего малое гидравлическое сопротивление. Свободное сечение листа составляет 20 30% и благодаря размещению его на нижних и боковых поверхностях труб, поток газа, проходящий через просечки, может иметь различное направление (см. фиг.4, 7, 9). Выполнение аэрационного устройства в каждой секции 9 из двух замкнутых контуров 13, расположенных горизонтально под теплообменниками 11, позволяет равномерно распределить воздух по объему секции, исключить проскок воздуха по центру теплообменников. Различное направление потока воздуха через просеки на нижней и боковой поверхности труб 12 и на крестовинах 14 создает локальную циркуляцию среды и препятствует оседанию дрожжевой суспензии на дне емкости 1, по периферии секций 9 и у стенок емкости. Дрожжевая суспензия, проходя через теплообменники 11 в восходящем газожидкостном потоке, насыщается кислородом воздуха и одновременно охлаждается, увеличивая при более низкой температуре растворимость кислорода. Циркулирующие потоки суспензии, поднимаясь, поступают в центральную часть секций 9, проходя вдоль перегородок 16, опускаются и направляются под теплообменники 11, замыкая контуры циркуляции. В центральной части секций 9 поток воздуха поступает через участки с просечным листом 18, расположенные по высоте вертикальных труб 15, и направляется по касательной к поверхности трубы. Трубы 15 расположены противоположно контурам 13 напротив друг друга у радиальных перегородок 8, благодаря чему образуются встречные газожидкостные потоки, которые вращают среду в центре секций 9. Таким образом организуется вращающийся газожидкостной поток по центру секций, который взаимодействует с контурами циркуляции от теплообменников 11 в перекрестных направлениях, что интенсифицирует процессы массообмена. Потоки воздуха, выходящие через просечной лист на вертикальных трубах 15, эффективно перемешивают и диспергируют дрожжевую суспензию, имеющую высокую вязкость, что препятствует образованию застойных зон в центральной части секций 9. Переток среды на одной секции в другую осуществляется через вырезы в радиальных перегородках 8 в центральной части секций. Отработанный газ отводится из емкости 1 по патрубкам 4. Capacity 1 is filled with nutrient medium and the initial inoculum biomass of microorganisms is fed into it. Air for aeration is supplied by turbo blowers, enters through a collector 3, nozzles 2 and a common gas duct 17 to aeration devices 10, is distributed over closed circuits 13 with crosspieces 14 and vertical pipes 15. The air is dispersed through sections made from a glazed sheet 18 having a small hydraulic resistance. The free section of the sheet is 20-30% and due to its placement on the lower and lateral surfaces of the pipes, the gas flow passing through the cutouts can have a different direction (see Fig. 4, 7, 9). The implementation of the aeration device in each section 9 of two closed circuits 13 located horizontally under the heat exchangers 11, allows you to evenly distribute air throughout the volume of the section, to prevent air leakage in the center of the heat exchangers. The different direction of the air flow through the slots on the lower and lateral surfaces of the pipes 12 and crosses 14 creates a local circulation of the medium and prevents the yeast suspension from settling at the bottom of the container 1, along the periphery of the sections 9 and near the walls of the container. The yeast suspension, passing through the heat exchangers 11 in an upward gas-liquid flow, is saturated with atmospheric oxygen and is simultaneously cooled, increasing the oxygen solubility at a lower temperature. The circulating flows of the suspension, rising, enter the central part of the sections 9, passing along the partitions 16, are lowered and sent under the heat exchangers 11, closing the circulation circuits. In the central part of sections 9, the air flow enters through sections with a perforated sheet 18 located along the height of the vertical pipes 15 and is directed tangentially to the surface of the pipe. Pipes 15 are located opposite the contours 13 opposite each other at the radial partitions 8, due to which oncoming gas-liquid flows are formed, which rotate the medium in the center of the sections 9. Thus, a rotating gas-liquid flow is organized in the center of the sections, which interacts with the circulation circuits from the heat exchangers 11 in cross directions that intensifies the processes of mass transfer. The air flows exiting through the perforated sheet on the vertical tubes 15 effectively mix and disperse a yeast suspension having a high viscosity, which prevents the formation of stagnant zones in the central part of the sections 9. The flow of medium in one section to another is carried out through cutouts in the radial partitions 8 in the central parts of sections. The exhaust gas is discharged from the tank 1 through the nozzles 4.

Снабжение аппарата аэрационными устройствами позволяет снизить затраты энергии в 4-5 раз по сравнению с действующими аппаратами с самовсасывающими турбинами при сохранении интенсивности массообменника и необходимого количества кислорода по технологии за счет равномерного распределения воздуха в объеме аппарата, учитывающего вязкостные свойства среды, и организации вращающегося газожидкостного потока по центру секций. Providing the apparatus with aeration devices makes it possible to reduce energy costs by 4-5 times in comparison with existing devices with self-priming turbines while maintaining the intensity of the mass exchanger and the required amount of oxygen according to the technology due to the uniform distribution of air in the volume of the device, taking into account the viscosity properties of the medium, and the organization of a rotating gas-liquid flow in the center of the sections.

Claims

An apparatus for growing microorganisms containing a container with technological nozzles, equipped with a centrally located section with an aeration turbine and separated by radial partitions on sections of a trapezoidal shape, in which aeration devices are connected to the collector and heat exchangers located in the sections of the container, characterized in that each aeration device consists of two rectangular rectangular tubular loops horizontally located under the heat exchangers, inside which are reinforced with crosspieces made of pipes, and oppositely placed between the contours of two vertical pipes, while the latter and the pipes of the circuits have sections made of perforated sheet, and these sections in closed circuits are located on the lower and side surfaces of the pipes, and on vertical pipes they are located along their height to create a rotating gas-liquid flow in the center of each section.