RU2408720C1

RU2408720C1 - Device for growing microorganisms

Info

Publication number: RU2408720C1
Application number: RU2010112353/10A
Authority: RU
Inventors: Сергей Германович Мухачев (RU); Сергей Германович Мухачев; Руслан Ильгизович Курбангалиев (RU); Руслан Ильгизович Курбангалиев
Priority date: 2010-03-30
Filing date: 2010-03-30
Publication date: 2011-01-10

Abstract

FIELD: medicine.

SUBSTANCE: device for growing microorganisms includes tower with detachable cover, nozzle of air exhaust, nozzle for drain of culture fluid and flushing waters, nozzles of nutrient medium, titrating agent and seed culture, multilevel disk mixer with drive installed in tower, aerator. Tower consists of two cylindrical reservoirs arranged one above other. Upper reservoir is arranged of larger diametre to contain lower reservoir installation in transport position for growing stock culture and has flange fixed in lower part with fixing bolts to seal reservoirs. Shaft of disk mixer is arranged as composite. Lower part of shaft is arranged as tubular and is installed in reservoir for growing stock culture. Upper part of shaft is arranged in the form of solid cylinder fixed in detachable cover of installation and inserted into lower tubular part of composite shaft of mixer with the possibility of displacement relative to each other. On upper cylindrical part of disk mixer shaft there is a disk with the possibility of displacement along shaft and its fixation by means of pins at specified height. Disks are arranged at the ends of lower tubular part on lower tubular part of disk mixer shaft. Installation is equipped with lifting mechanisms arranged under flange of upper reservoir to match reservoirs with each other in working position of installation.

EFFECT: increased convenience of installation operation due to reduction of dimensions and possibility to use it in mobile complex of ecological biotechnology.

2 dwg

Description

Изобретение относится к области экологической биотехнологии. Установка предназначена для наработки в полевых условиях биомассы микроорганизмов - деструкторов нефтяных загрязнений.The invention relates to the field of environmental biotechnology. The installation is designed to produce in the field biomass of microorganisms - destructors of oil pollution.

Известна установка, содержащая емкость, заполняемую культуральной жидкостью до определенного уровня, и снабженная патрубками для подвода жидкой минеральной питательной среды, воздуха и отвода накопленной биомассы, а также как минимум одну дополнительную емкость, являющуюся абсорбером газообразного субстрата. Эти емкости имеют обечайки с отбортовкой, установленные по оси емкости, служащие для разделения наполняемой жидкостью части емкости на подъемный и опускной каналы. Барботеры для подвода воздуха расположены в подъемных каналах емкостей. Емкости соединены в нижней части жидкостепроводом таким образом, что опускной канал основной емкости соединен с подъемным каналом дополнительной емкости, а опускной канал дополнительной емкости - с подъемным каналом основной емкости, а в жидкостепроводе между емкостями установлен побудитель циркуляции жидкости, см. патент RU №2352626, МПК С12М 1/02, С12М 1/04, 2009.A known installation containing a tank filled with culture fluid to a certain level, and equipped with nozzles for supplying liquid mineral nutrient medium, air and removal of accumulated biomass, as well as at least one additional tank, which is an absorber of a gaseous substrate. These tanks have flanged shells installed along the axis of the tank, which serve to separate the part of the tank filled with liquid into the lifting and lowering channels. Bubblers for air supply are located in the lifting channels of the containers. The tanks are connected in the lower part by a liquid pipe in such a way that the lower channel of the main tank is connected to the lifting channel of the additional tank, and the lower channel of the additional tank is connected to the lifting channel of the main tank, and a liquid circulation inducer is installed between the tanks, see patent RU No. 2352626, IPC S12M 1/02, S12M 1/04, 2009.

Данная установка требует значительной площади и не позволяет использовать ее в мобильном комплексе.This installation requires a significant area and does not allow its use in a mobile complex.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальный ступенчатый цилиндрический корпус, диаметр каждой вышерасположенной ступени которого превышает диаметр нижерасположенной, и установленную по оси воздухоподводящую трубку, заканчивающуюся аэратором с кольцевой щелью для выхода воздуха. Над аэратором по периметру кольцевой щели с зазорами относительно корпуса и аэратора закреплена тарелка с отогнутыми кверху бортами, образующая со стенками корпуса камеру смешения. В нижней части аппарата над тарелкой соосно корпусу установлены одна над другой цилиндрические обечайки с зазором между собой, см. авторское свидетельство SU №1010122, МПК5 С12М 1/04, 1983.A known apparatus for growing microorganisms, containing a vertical stepped cylindrical body, the diameter of each upstream step of which exceeds the diameter of the downstream, and installed along the axis of the air supply tube ending in an aerator with an annular gap for air exit. Above the aerator around the perimeter of the annular gap with gaps relative to the housing and the aerator, a plate is fixed with the sides bent upwards, forming a mixing chamber with the walls of the housing. In the lower part of the apparatus above the plate coaxial to the casing, cylindrical shells are installed one above the other with a gap between each other, see copyright certificate SU No. 1010122, MPK5 S12M 1/04, 1983.

Недостатками аппарата являются сложность конструкции, его громоздкость и вследствие этого невозможность использования в мобильном комплексе.The disadvantages of the device are the complexity of the design, its bulkiness and, as a result, the inability to use it in a mobile complex.

Известна установка для выращивания микроорганизмов, состоящая из соединенных между собой трубопроводами трех емкостей, первая из которых предназначена для выращивания маточной культуры, а остальные - для товарной культуры микроорганизмов. Емкости установлены одна над другой с образованием единой колонны с увеличивающимся диаметром по высоте, оборудованы воздухораспределителями и питающим трубопроводом, см. авторское свидетельство SU №181589, МПК6 С12М 1/4, 1966.A known installation for growing microorganisms, consisting of interconnected pipelines of three containers, the first of which is intended for growing uterine culture, and the rest for commodity culture of microorganisms. The tanks are installed one above the other with the formation of a single column with increasing diameter in height, equipped with air distributors and a supply pipe, see copyright certificate SU No. 181589, MPK6 S12M 1/4, 1966.

Недостатками такой установки являются ее громоздкость (в частности, ее большая высота), не позволяющая использовать ее в мобильном комплексе.The disadvantages of this installation are its bulkiness (in particular, its high height), which does not allow its use in a mobile complex.

Наиболее близкой по технической сущности является установка для выращивания микроорганизмов, включающая колонну со съемной крышкой, патрубком отвода воздуха, штуцером для слива культуральной жидкости и промывных вод, патрубками подачи питательной среды, титрующего агента и засевной культуры, размещенную в колонне многоярусную дисковую мешалку с приводом, аэраторсодержашую емкость с технологическими патрубками, размещенный внутри нее у днища аэратор, мешалка выполнена с горизонтальными лопастями на вертикальном приводном валу, аэратор представляет собой стакан с отверстиями в стенке и дне для выхода воздуха, обращенный дном вверх и укрепленный на приводном валу, при этом выходной участок трубопровода для подвода воздуха расположен в полости стакана, см. авторское свидетельство SU №1800837, МПК6 С12М 1/04, 1995 г.The closest in technical essence is a plant for the cultivation of microorganisms, including a column with a removable cover, a pipe for venting air, a nozzle for draining the culture fluid and wash water, pipes for supplying a nutrient medium, a titrating agent and a seed culture, a multi-tiered disk mixer with a drive placed in the column, aerator-containing container with technological nozzles located inside it at the bottom of the aerator, mixer is made with horizontal blades on a vertical drive shaft, aera OP is a glass with holes in the wall and the bottom for air outlet, turned upside down and mounted on the drive shaft, while the outlet section of the air supply pipe is located in the cavity of the glass, see copyright certificate SU No. 1800837, MPK6 S12M 1/04, 1995 year

При одинаковом геометрическом объеме с заявляемой установкой известная установка отличается неудобством эксплуатации в связи с невозможностью уменьшения ее габаритов в транспортном положении и вследствие этого невозможностью использования в мобильном комплексе экологической биотехнологии.With the same geometric volume with the claimed installation, the known installation is inconvenient for operation due to the impossibility of reducing its dimensions in the transport position and, as a result, the inability to use environmental biotechnology in the mobile complex.

Технической задачей изобретения является повышение удобства эксплуатации установки.An object of the invention is to improve the usability of the installation.

Техническая задача решается тем, в установке для выращивания микроорганизмов, включающей колонну со съемной крышкой, патрубком отвода воздуха, штуцером для слива культуральной жидкости и промывных вод, патрубками подачи питательной среды, титрующего агента и засевной культуры, размещенную в колонне многоярусную дисковую мешалку с приводом, аэратор, колонна состоит из двух емкостей, установленных одна над другой, причем верхняя емкость выполнена большего диаметра для размещения в ней в транспортном положении нижней емкости для выращивания маточной культуры и имеет укрепленный в нижней части фланец с болтами крепления и герметизации емкостей, вал дисковой мешалки выполнен составным, нижняя часть вала выполнена трубчатой и размещена в емкости для выращивания маточной культуры, а верхняя часть - в виде сплошного цилиндра, укрепленного в съемной крышке установки и вставленного в нижнюю трубчатую часть составного вала мешалки с возможностью перемещения относительно друг друга, на верхней цилиндрической части вала дисковой мешалки установлен диск с возможностью перемещения вдоль вала и фиксации его посредством штифтов на заданной высоте, а на нижней трубчатой части вала дисковой мешалки диски размещены по концам трубчатой нижней части, при этом установка снабжена размещенными под фланцем верхней емкости подъемными механизмами для подъема ее в рабочее положение над нижней емкостью.The technical problem is solved in that in a plant for growing microorganisms, including a column with a removable cover, a pipe for venting air, a nozzle for draining the culture fluid and wash water, pipes for supplying a nutrient medium, a titrating agent and a seed culture, a multi-level disk mixer with a drive placed in the column, aerator, column consists of two containers installed one above the other, and the upper tank is made of a larger diameter for placement in it in the transport position of the lower tank for growing uterine culture and has a flange fastened in the lower part with bolts for fastening and sealing containers, the disk mixer shaft is made integral, the lower part of the shaft is tubular and placed in the tank for growing the uterine culture, and the upper part is in the form of a solid cylinder, mounted in a removable cover installation and inserted into the lower tubular part of the composite shaft of the mixer with the possibility of movement relative to each other, on the upper cylindrical part of the shaft of the disk mixer is installed a disk with the possibility of moving along the shaft and fixing it by means of pins at a predetermined height, and on the lower tubular part of the shaft of the disk mixer, the disks are placed at the ends of the tubular lower part, and the installation is equipped with lifting mechanisms located under the flange of the upper tank to raise it to its working position above the lower tank.

Решение технической задачи позволяет повысить удобство эксплуатации установки за счет уменьшения габаритов путем совмещения ее емкостей в транспортном положении и обеспечить использование ее в мобильном комплексе экологической биотехнологии.The solution of the technical problem improves the usability of the installation by reducing the size by combining its capacities in the transport position and ensuring its use in the mobile complex of environmental biotechnology.

Для этого емкости, составляющие колонну установки, установлены одна над другой с образованием единой колонны с увеличивающимся диаметром емкостей по высоте. При этом емкость, предназначенная для выращивания маточной культуры, расположена внизу.For this, the containers that make up the installation column are installed one above the other with the formation of a single column with an increasing diameter of the containers in height. At the same time, the tank intended for growing the uterine culture is located below.

На фиг.1 изображена заявляемая установка в статике; на фиг.2 - соответственно установка в динамике.Figure 1 shows the inventive installation in statics; figure 2 - respectively, the installation in dynamics.

Установка для выращивания микроорганизмов, см. фиг.1, состоит из двух емкостей 1 и 2, установленных одна над другой с образованием единой колонны с увеличивающимся диаметром по высоте, емкости 1 и 2 выполнены с возможностью совмещения друг с другом с помощью подъемных механизмов (например, гидроцилиндров) 6, установленных под фланцем 15 верхней емкости 2, внутри емкостей расположена многоярусная дисковая мешалка 3, которая состоит из диска 19 в верхней части вала 4 и дисков 18, установленных на концах в нижней части вала 5.Installation for growing microorganisms, see figure 1, consists of two tanks 1 and 2, mounted one above the other with the formation of a single column with increasing diameter in height, tanks 1 and 2 are made with the possibility of combining with each other using lifting mechanisms (for example , hydraulic cylinders) 6 installed under the flange 15 of the upper tank 2, inside the tanks there is a multi-tiered disk mixer 3, which consists of a disk 19 in the upper part of the shaft 4 and disks 18 installed at the ends in the lower part of the shaft 5.

Цилиндрические емкости 1 и 2 установки, расположенные одна над другой, имеют рубашки теплообмена 7, 20. На съемной крышке 11 закреплена с помощью шарнирного соединения 13 верхняя часть составного вала 4 с диском мешалки 19, которая с помощью штифтов сцеплена с нижней частью составного вала 5, несущей на концах диски 18 и приводящейся в движение приводом 10. Под фланцем 15 верхней емкости 2 установлены подъемные механизмы (гидроцилиндры) 6, приводящие установку в рабочее положение.The cylindrical containers 1 and 2 of the installation, located one above the other, have heat transfer shirts 7, 20. On the removable cover 11, the upper part of the composite shaft 4 with the stirrer disk 19, which is engaged with pins to the lower part of the composite shaft 5, is fastened with a swivel joint 13 , supporting the ends of the disks 18 and driven by the drive 10. Under the flange 15 of the upper tank 2 installed lifting mechanisms (hydraulic cylinders) 6, bringing the installation into position.

Для слива культуральной жидкости и промывных вод установка снабжена штуцером 8. В верхней части установки на эллиптической крышке 11 емкости 2 укреплен патрубок для отвода воздуха (не показан).To drain the culture fluid and wash water, the installation is equipped with a nozzle 8. In the upper part of the installation on the elliptical cover 11 of the container 2, a nozzle for venting air (not shown) is fixed.

Заявляемая установка работает следующим образом, см. фиг.2.The inventive installation operates as follows, see figure 2.

С помощью подъемных механизмов (гидроцилиндров) 6 осуществляют подъем верхней емкости 2 относительно емкости 1. При этом из нижней части вала 5 выдвигается подвижная часть вала 4 с верхним ярусом (диском) 19 мешалки 3. По достижении предельного уровня высоты установки производят герметизацию путем затягивания болтов 14 на фланце 15 верхней емкости 2. После опрессовки установки сжатым воздухом осуществляют ее стерилизацию водяным паром при избыточном давлении 0,1 МПа в течение 2 часов.Using lifting mechanisms (hydraulic cylinders) 6, the upper tank 2 is raised relative to the tank 1. At the same time, the movable part of the shaft 4 with the upper tier (disk) 19 of the mixer 3 is pulled out from the lower part of the shaft 5. Upon reaching the maximum level of the installation height, sealing is carried out by tightening the bolts 14 on the flange 15 of the upper tank 2. After crimping the installation with compressed air, it is sterilized with water vapor at an overpressure of 0.1 MPa for 2 hours.

Когда установка остыла до 40-60°С после стерилизации, в нижнюю емкость 1 через патрубок (не показан) подают питательную среду, титрующий агент и после достижения оптимального значения рН подают засевную культуру. После этого через штуцер подачи воздуха (не показан) в аэратор 17 подают стерильный воздух. Приводом 10, приводящим в движение дисковую мешалку 3, осуществляется перемешивание среды. Отвод отработанного воздуха осуществляется через патрубок, находящийся на крышке 11 данной установки. По мере увеличения концентрации микроорганизмов увеличивают подачу питательных веществ и расход воздуха. По достижении заданной концентрации микроорганизмов готовую культуру (культуральную жидкость) используют для деструкции загрязнений, забирая ее насосом из штуцера 8, расположенного на днище 12 нижней емкости 1 установки.When the installation has cooled down to 40-60 ° C after sterilization, a nutrient medium, a titrating agent are fed into the lower tank 1 through a pipe (not shown), and after reaching the optimum pH value, a seed culture is fed. After that, sterile air is fed into the aerator 17 through an air supply fitting (not shown). The drive 10, which drives the disk mixer 3, is the mixing of the medium. The exhaust air is removed through a pipe located on the cover 11 of this installation. As the concentration of microorganisms increases, the supply of nutrients and air flow increase. Upon reaching the specified concentration of microorganisms, the finished culture (culture fluid) is used for the destruction of contaminants, taking it with a pump from the nozzle 8 located on the bottom 12 of the lower tank 1 of the installation.

По завершении наработки необходимого количества культуральной жидкости производят промывку установки водой и ее пропарку для устранения остатков углеводородов и биомассы микроорганизмов. После остывания установки путем отворачивания болтов 14 на фланце 15 производят разъединение емкостей 1 и 2. С помощью подъемных механизмов (гидроцилиндров) 6 верхняя емкость 2 опускается до упора, совмещаясь с нижней емкостью 1, переводя установку в транспортное положение.Upon completion of the accumulation of the required amount of culture fluid, the unit is flushed with water and steamed to eliminate residual hydrocarbons and biomass of microorganisms. After the installation cools down by loosening the bolts 14 on the flange 15, the tanks 1 and 2 are disconnected. Using the lifting mechanisms (hydraulic cylinders) 6, the upper tank 2 is lowered all the way, aligning with the lower tank 1, translating the installation into transport position.

При удельной скорости аэрации 1 м³/м³·мин и при величине удельной вводимой мощности от 2,0 до 2,5 кВт/м³ установка сопоставима с серийно производимым предприятием ОАО «Дзержинскхиммаш» биореактором объемом 63 м³ (удельная мощность 2,25 кВт/м³). При этих параметрах массоперенос кислорода составляет 2,5-3,1 кг/м³·час, а продуктивность по биомассе 1-1,2 кг АСБ (абсолютно сухой белок)/м³·час.With a specific aeration rate of 1 m ³ / m ³ · min and with a specific input power of 2.0 to 2.5 kW / m ^{3, the} installation is comparable to a commercially available enterprise Dzerzhinskhimmash OJSC with a 63 m ³ bioreactor (specific power 2, 25 kW / m ³ ). With these parameters, the oxygen mass transfer is 2.5-3.1 kg / m ³ · hour, and the biomass productivity is 1-1.2 kg ASB (absolutely dry protein) / m ³ · hour.

Таким образом, заявляемая установка при одинаковом геометрическом объеме с известной установкой (с прототипом) имеет повышенное удобство эксплуатации вследствие уменьшения ее габарита в транспортном положении и возможность использования в мобильном комплексе экологической биотехнологии.Thus, the inventive installation with the same geometric volume with the known installation (with the prototype) has increased ease of use due to the reduction of its size in the transport position and the possibility of use in a mobile complex of environmental biotechnology.

Claims

Installation for growing microorganisms, including a column with a removable cover, an air outlet pipe, a fitting for draining the culture fluid and wash water, pipes for supplying a nutrient medium, a titrating agent and a seed culture, a multi-tiered disk mixer with a drive placed in the column, an aerator, characterized in that the column consists of two cylindrical containers placed one above the other, and the upper tank is made of a larger diameter for placement in it in the transport position of the installation of the lower tank for For growing a uterine culture, it also has a flange fixed at the bottom with bolts for fastening and sealing containers, the shaft of the disk mixer is made integral, the lower part of which is tubular and placed in a tank for growing the uterine culture, and the upper part is in the form of a solid cylinder fixed in a removable the cover of the installation and inserted into the lower tubular part of the composite shaft of the mixer with the possibility of movement relative to each other, on the upper cylindrical part of the shaft of the disk mixer there is a disk with with the ability to move along the shaft and fix it by means of pins at a predetermined height, and on the lower tubular part of the shaft of the disk mixer, the disks are placed at the ends of the tubular lower part, while the installation is equipped with lifting mechanisms located under the flange of the upper tank to align the containers with each other in the working position of the installation .