RU2764918C2

RU2764918C2 - Method for producing biomass of aerobic microorganisms

Info

Publication number: RU2764918C2
Application number: RU2020137929A
Authority: RU
Inventors: Сергей Александрович Глухих
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "МЕТАНИКА"
Priority date: 2020-11-21
Filing date: 2020-11-21
Publication date: 2022-01-24
Also published as: RU2020137929A; RU2020137929A3

Abstract

FIELD: biotechnology.

SUBSTANCE: invention relates to biotechnology, in particular, to production of a biomass of aerobic microorganisms. The method for producing a biomass of aerobic microorganisms involves cultivation of microorganisms in conditions of continuous circulation of the culture liquid in a closed contour and continuous saturation with gaseous hydrocarbons and an aerating agent when supplying the nutrient medium and removing the accumulated biomass. The culture liquid circulates in the fermenter while being saturated with gaseous hydrocarbons and the aerating agent with preliminary cooling thereof. The nutrient mineral medium is therein supplied into the fermenter through a mixing aerating head using the de Laval nozzle principle, and atmospheric air is used as an aerating agent, and methane and/or homologues thereof are used as a gaseous nutrient substrate.

EFFECT: invention provides a possibility of increasing the yield of biomass and increasing the environmental safety.

8 cl, 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к способам производства биомассы аэробных микроорганизмов в жидкой среде при использовании в качестве органического сырья газообразных алканов и получения в качестве продукции биомассы культивируемых организмов. The present invention relates to methods for producing biomass of aerobic microorganisms in a liquid medium using gaseous alkanes as organic feedstock and obtaining biomass of cultivated organisms as a product .

Способ предусматривает культивирование микроорганизмов в ферментёре в культуральной жидкости, находящейся в движении внутри ферментёра за счёт энергии подачи в полость ферментёра питательной среды, газообразного органического сырья и аэрирующего агента, в качестве которого выступает атмосферный воздух. Питательная среда подаётся в ферментёр в объёме, компенсирующем объём культуральной жидкости, изымаемый для выделения биомассы микроорганизмов. Подаваемая в ферментёр питательная среда содержит элементы минерального питания микроорганизмов, она подаётся в ферментёр охлаждённой и насыщенной газообразным органическим сырьём и аэрирующим агентом. Отводимые из ферментёра газообразные продукты метаболизма микроорганизмов, в случае их накопления, утилизируются фотосинтезирующими микроорганизмами с последующим выделением биомассы последних.The method involves cultivating microorganisms in a fermenter in a culture liquid that is in motion inside the fermenter due to the energy of supplying a nutrient medium, gaseous organic raw materials and an aerating agent, which is atmospheric air, to the fermenter cavity. The nutrient medium is fed into the fermenter in a volume that compensates for the volume of the culture liquid withdrawn to isolate the biomass of microorganisms. The nutrient medium supplied to the fermenter contains elements of mineral nutrition of microorganisms; it is fed to the fermenter cooled and saturated with gaseous organic raw materials and an aerating agent. The gaseous products of the metabolism of microorganisms removed from the fermenter, in case of their accumulation, are utilized by photosynthetic microorganisms with the subsequent release of the biomass of the latter.

Несмотря на усилия национальных правительств, международных союзов и организаций, для сотен миллионов человек на Земле остаётся актуальной проблема голода и неполноценного питания http://www.fao.org/3/a-i6431r.pdf.Despite the efforts of national governments, international unions and organizations, the problem of hunger and malnutrition remains relevant for hundreds of millions of people on Earth http://www.fao.org/3/a-i6431r.pdf.

Одной из глобальных задач, стоящих перед человечеством, является сохранение газового состава атмосферы Земли, что, в частности, решается путём минимализации выброса парниковых газов, одним из которых является углекислый газ, в атмосферу https://www.un.org/ru/sections/issues-depth/climate-change/index.html.One of the global challenges facing humanity is the preservation of the gas composition of the Earth's atmosphere, which, in particular, is solved by minimizing the emission of greenhouse gases, one of which is carbon dioxide, into the atmosphere https://www.un.org/ru/sections /issues-depth/climate-change/index.html.

Одним из направлений хозяйственной деятельности, служащих значительным источником парниковых газов, является животноводство http://www.fao.org/gleam/results/ru/.One of the economic activities that serve as a significant source of greenhouse gases is livestock http://www.fao.org/gleam/results/ru/.

Принимаются меры по уменьшению объёма выбрасываемых в атмосферу парниковых газов, в частности, углекислого газа, при сохранении высокого уровня пищевого производства. Большую ценность при этом приобретают способы получения белковых продуктов, предусматривающие утилизацию газообразных отходов производства.Measures are being taken to reduce the amount of greenhouse gases emitted into the atmosphere, in particular carbon dioxide, while maintaining a high level of food production. At the same time, methods for obtaining protein products that involve the utilization of gaseous production wastes acquire great value.

Одним из перспективных направлений решения проблем нехватки пищи и кормов является культивирование микроорганизмов с последующим производством из их биомассы белково-витаминных концентратов и выделением из биомассы химических веществ, применяемых, в частности, в пищевой и фармацевтической промышленности.One of the promising directions for solving the problems of food and feed shortages is the cultivation of microorganisms with the subsequent production of protein-vitamin concentrates from their biomass and the isolation of chemicals from the biomass, which are used, in particular, in the food and pharmaceutical industries.

Известны способы культивирования микроорганизмов при использовании в качестве органического сырья газообразных углеводородов.Known methods of cultivating microorganisms using gaseous hydrocarbons as organic raw materials.

Так, известен способ производства биомассы аэробных организмов, патент РФ 2322488 , выбранный нами в качестве прототипа. При реализации данного способа по варианту с параллельным контактом культуральной жидкости с газообразным органическим сырьём и воздухом, культуральная жидкость циркулирует по замкнутому контуру. Из ферментёра, снабжённого подводящим трубопроводом питательной среды, трубопроводом отвода культуральной жидкости с накопленной биомассой микроорганизмов, охлаждающим устройством, трубой отвода отработанного аэрирующего агента и продуктов метаболизма, культуральная жидкость с помощью трубопровода подаётся в аэратор, где диспергируется и при взаимодействии с потоком воздуха насыщается кислородом и избавляется от углекислого газа. Воздух подаётся в аэратор при помощи насоса. Непрерывно подающийся воздух проходит через аэратор, далее он подаётся в наджидкостное пространство ферментёра для вентиляции и удаления углекислого газа из данного пространства, и выбрасывается в атмосферу, вынося газообразные метаболиты.Thus, there is a known method for the production of biomass of aerobic organisms, RF patent 2322488 selected by us as a prototype. When implementing this method according to the variant with parallel contact of the culture fluid with gaseous organic raw materials and air, the culture fluid circulates in a closed circuit. From the fermenter, equipped with a supply pipeline of the nutrient medium, a pipeline for the removal of the cultural liquid with the accumulated biomass of microorganisms, a cooling device, a pipe for the removal of the spent aerating agent and metabolic products, the culture liquid is fed through the pipeline to the aerator, where it is dispersed and, when interacting with the air flow, is saturated with oxygen and gets rid of carbon dioxide. Air is supplied to the aerator by means of a pump. The continuously supplied air passes through the aerator, then it is fed into the over-liquid space of the fermenter for ventilation and removal of carbon dioxide from this space, and is released into the atmosphere, carrying out gaseous metabolites.

Параллельно с аэрированием осуществляется насыщение культуральной жидкости газообразным органическим сырьём. Для этого из вышеупомянутого ферментёра культуральная жидкость с помощью трубопровода подаётся в газатор, где диспергируется и при взаимодействии с потоком газообразных углеводородов насыщается ими. Газообразные углеводороды подаются по трубопроводу, идущему от газорегуляторной установки природного, либо сжиженного газа. В процессе насыщения культуральной жидкости газообразные углеводороды циркулируют по замкнутому контуру. Система, осуществляющая насыщение культуральной жидкости газообразными углеводородами, помимо собственно газатора включает в себя циркуляционную тягодутьевую машину, регулятор давления газа, ряд трубопроводов и запорных органов, предохранительные сбросные клапаны и, в одном из вариантов исполнения, ресивер (газгольдер). При установившемся режиме работы количеству растворившихся в культуральной жидкости углеводородов соответствует количество углеводородов, подаваемых из газорегуляторной установки.In parallel with aeration, the culture liquid is saturated with gaseous organic raw materials. To do this, from the aforementioned fermenter, the culture liquid is fed through a pipeline into the gasifier, where it is dispersed and, when interacting with the flow of gaseous hydrocarbons, is saturated with them. Gaseous hydrocarbons are supplied through a pipeline coming from a gas control unit of natural or liquefied gas. In the process of saturation of the culture liquid, gaseous hydrocarbons circulate in a closed circuit. The system that saturates the culture liquid with gaseous hydrocarbons, in addition to the aerator itself, includes a circulating draft machine, a gas pressure regulator, a number of pipelines and shut-off devices, safety relief valves, and, in one of the embodiments, a receiver (gas tank). In the steady state of operation, the amount of hydrocarbons dissolved in the culture liquid corresponds to the amount of hydrocarbons supplied from the gas control unit.

Потоки культуральной жидкости, прошедшей через аэратор и через газатор соединяются в смесителе и подаются в ферментёр.The flows of the cultural liquid that passed through the aerator and through the gasifier are combined in the mixer and fed into the fermenter.

Для обеспечения циркуляции культуральной жидкости имеются один или два циркуляционных насоса со всасывающими и нагнетательными патрубками.To ensure the circulation of the culture fluid, there are one or two circulation pumps with suction and discharge pipes.

При реализации данного способа, принимаемого в качестве прототипа, по варианту с параллельным контактом культуральной жидкости с газообразным органическим сырьём и воздухом, входящие в состав описанного выше устройства ферментёр, аэратор и газатор до определённого уровня заполняют культуральной жидкостью, содержащей минеральные вещества, необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов и чистую культуру микроорганизмов. За счёт работы циркуляционных насосов и перепада уровней жидкости культуральная жидкость циркулирует в устройстве, поступая из ферментёра в аэратор и газатор. Токи аэрированной и насыщенной газообразным субстратом культуральной жидкости смешиваются и возвращаются в ферментёр. Прошедший через аэратор воздух выбрасывают в атмосферу, газообразный субстрат циркулирует, проходя через газатор до полного потребления микроорганизмами. Биологическое тепло, вырабатываемое микроорганизмами, отводится охлаждающим устройством. Содержащая биомассу микроорганизмов культуральная жидкость отводится для извлечения биомассы, отбираемый объём культуральной жидкости компенсируют, прибавляя к культуральной жидкости соответствующий объём жидкой питательной среды, содержащей минеральные вещества, необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов.When implementing this method, taken as a prototype, according to the variant with parallel contact of the culture fluid with gaseous organic raw materials and air, the fermenter, aerator and gasifier included in the device described above are filled to a certain level with culture fluid containing minerals necessary for the life of microorganisms and pure culture of microorganisms. Due to the operation of the circulation pumps and the difference in liquid levels, the culture liquid circulates in the device, coming from the fermenter to the aerator and aerator. Currents of aerated and gaseous substrate-saturated culture liquid are mixed and returned to the fermenter. The air passed through the aerator is released into the atmosphere, the gaseous substrate circulates, passing through the aerator until it is completely consumed by microorganisms. Biological heat produced by microorganisms is removed by a cooling device. The culture liquid containing the biomass of microorganisms is withdrawn to extract the biomass, the withdrawn volume of the culture liquid is compensated by adding to the culture liquid the corresponding volume of liquid nutrient medium containing minerals necessary for the vital activity of microorganisms.

Способ по данному варианту обладает рядом недостатков. Так, установка, применяемая при реализации способа по данному варианту, сложна и включает в себя ряд насосов, трубопроводов, ёмкостей. Содержащая взвешенные микроорганизмы культуральная жидкость в процессе реализации способа находится в постоянном движении по трубопроводам, взаимодействует с насосами и внутренними деталями аэратора и газатора, диспергируется, что повреждает микроорганизмы, вводит их в состояние стресса и может привести к инактивации. Отводимые при реализации способа по данному варианту газообразные метаболиты, главным образом, углекислый газ, выбрасывают в атмосферу, что приводит к её загрязнению.The method according to this variant has a number of disadvantages. So, the installation used in the implementation of the method according to this option is complex and includes a number of pumps, pipelines, tanks. The culture fluid containing suspended microorganisms during the implementation of the method is in constant motion through pipelines, interacts with pumps and internal parts of the aerator and aerator, is dispersed, which damages microorganisms, puts them into a state of stress and can lead to inactivation. The gaseous metabolites removed during the implementation of the method according to this option, mainly carbon dioxide, are emitted into the atmosphere, which leads to its pollution.

При реализации способа, принимаемого в качестве прототипа, по варианту с последовательным контактом культуральной жидкости с газообразным субстратом (газообразными углеводородами) и воздухом (аэрирующим агентом) устройство содержит ёмкость, в которой культуральная жидкость при работе барботажных аэрирующих устройств насыщается кислородом подаваемого атмосферного воздуха, и ёмкость-сателлит, в которой культуральная жидкость при работе барботажных аэрирующих устройств насыщается газообразным субстратом. When implementing the method taken as a prototype, according to the variant with sequential contact of the culture fluid with a gaseous substrate (gaseous hydrocarbons) and air (aerating agent), the device contains a container in which the cultural fluid during the operation of bubbling aerating devices is saturated with oxygen from the supplied atmospheric air, and the container -satellite, in which the culture liquid during the operation of bubbling aerating devices is saturated with a gaseous substrate.

При осуществлении аэрации подаваемый атмосферный воздух проходит через культуральную жидкость однократно и выбрасывается в атмосферу, частично вынося газообразные метаболиты культивируемых бактерий. During aeration, the supplied atmospheric air passes through the culture liquid once and is released into the atmosphere, partially removing gaseous metabolites of cultivated bacteria.

Обе ёмкости соединены жидкостепроводами, при этом культуральная жидкость находится в постоянном однонаправленном движении, перетекая из ёмкости в ёмкость и последовательно насыщаясь кислородом и газообразным субстратом. К жидкостепроводам, связывающим ёмкости, подведены трубы для подвода в систему жидкой питательной среды (питательной минеральной среды) и для отвода культуральной жидкости с дальнейшим извлечением из неё биомассы микроорганизмов. Культуральная жидкость приводится в движение благодаря работе устройства для принудительной циркуляции (насоса) и в отдельных случаях циркуляция может обеспечиваться за счёт эрлифта при подаче воздуха и газообразного субстрата. Внутри вышеупомянутых ёмкостей находятся обечайки, из которых выходят выводящие жидкостепроводы. В пространстве между обечайками и стенками ёмкостей расположены барботажные аэрирующие устройства, насыщающие культуральную жидкость в ёмкости кислородом атмосферного воздуха, а в ёмкости-сателлите – газообразным субстратом. При движении жидкости внутри ёмкости пространство между обечайкой и внутренней поверхностью стенок ёмкости служит подъёмным каналом, а пространство внутри обечайки – опускным каналом. Аналогично организовано движение жидкости внутри ёмкости-сателлита. При этом обечайка ёмкости-сателлита в верхней части и внутри охватываемого ею пространства имеет воронкообразные сужения, наличие которых способствует увеличению поверхности контакта фаз и интенсифицирует насыщение культуральной жидкости газообразным субстратом. Подаваемый через барботтеры в ёмкость-сателлит газообразный субстрат создаёт внутри ёмкости-сателлита давление, превышающее атмосферное. По этой причине уровень культуральной жидкости внутри обечайки ниже уровня жидкости между обечайкой и внутренней поверхностью стенок ёмкости-сателлита и перетекающая внутрь обечайки культуральная жидкость формирует водопад, что способствует её насыщению газообразным субстратом. Ёмкость-сателлит снабжена выходным трубопроводом, с помощью которого возможен сброс газообразного субстрата при загрязнении углекислым газом и азотом. При реализации способа предполагается сожжение сброшенного газообразного субстрата в паровом котле или топке.Both tanks are connected by liquid pipelines, while the culture liquid is in constant unidirectional movement, flowing from tank to tank and sequentially saturated with oxygen and gaseous substrate. Pipes are connected to the liquid pipelines connecting the tanks for supplying a liquid nutrient medium (nutrient mineral medium) to the system and for draining the cultural liquid with further extraction of the biomass of microorganisms from it. The culture liquid is set in motion due to the operation of a device for forced circulation (pump) and in some cases circulation can be provided by an airlift when air and a gaseous substrate are supplied. Inside the aforementioned containers there are shells from which the output liquid pipelines exit. In the space between the shells and the walls of the tanks there are bubbling aerating devices that saturate the cultural liquid in the tank with oxygen from atmospheric air, and in the satellite tank with a gaseous substrate. When the liquid moves inside the container, the space between the shell and the inner surface of the container walls serves as an upward channel, and the space inside the shell serves as a lower channel. The movement of liquid inside the satellite container is organized in a similar way. At the same time, the shell of the satellite container in the upper part and inside the space it covers has funnel-shaped constrictions, the presence of which contributes to an increase in the phase contact surface and intensifies the saturation of the cultural liquid with a gaseous substrate. The gaseous substrate supplied through the bubblers into the satellite tank creates a pressure inside the satellite tank that exceeds atmospheric pressure. For this reason, the level of the culture liquid inside the shell is lower than the liquid level between the shell and the inner surface of the walls of the satellite container, and the cultural fluid flowing into the shell forms a waterfall, which contributes to its saturation with a gaseous substrate. The satellite tank is equipped with an outlet pipeline, with the help of which it is possible to discharge the gaseous substrate in case of contamination with carbon dioxide and nitrogen. When implementing the method, it is assumed that the discharged gaseous substrate is burned in a steam boiler or furnace.

При реализации способа по данному варианту предполагается применение устройств для отвода биологического тепла, они могут быть выполнены в виде змеевика и размещены снаружи либо внутри обечайки, находящейся в ёмкости, в которой культуральная жидкость насыщается кислородом, либо на одном из жидкостепроводов, соединяющих ёмкость и ёмкость-сателлит.When implementing the method according to this variant, it is supposed to use devices for removing biological heat, they can be made in the form of a coil and placed outside or inside the shell located in the tank in which the culture fluid is saturated with oxygen, or on one of the liquid pipelines connecting the tank and the tank - satellite.

При реализации способа по данному варианту ёмкостей-сателлитов может быть несколько.When implementing the method according to this variant, there can be several satellite containers.

При реализации способа по варианту с последовательным контактом культуральной жидкости с газообразным субстратом и воздухом ёмкость и ёмкость-сателлит заполняют культуральной жидкостью до определённого уровня. При реализации способа непрерывно происходит отбор культуральной жидкости для изъятия биомассы микроорганизмов и подача питательной среды производятся непрерывно. Циркуляционное устройство обеспечивает непрерывную циркуляцию культуральной жидкости между ёмкостями, в одной из которых культуральная жидкость насыщается благодаря работе барботеров кислородом атмосферы, а в другой благодаря работе барботеров и благодаря контакту поверхности культуральной жидкости с газовой средой при перетекании в обечайку и при движении по обечайке культуральная жидкость насыщается газообразным питательным субстратом. При этом воздух, пройдя через культуральную жидкость, выбрасывается в атмосферу, вынося газообразные метаболиты микроорганизмов, а газообразный питательный субстрат подаётся в ёмкость-сателлит, создавая в ней давление, несколько превышающее атмосферное. Поглощение газообразного питательного субстрата культуральной жидкостью в ёмкости-сателлите компенсируют подачей в ёмкость-сателлит вышеупомянутого субстрата. Возможны десорбция из культуральной жидкости углекислого газа и азота в ёмкости-сателлите и накапливание примеси этих газов в газообразном питательном субстрате. Этот процесс может быть компенсирован незначительным выпуском загрязнённого газообразного питательного субстрата из наджидкостного объёма ёмкости-сателлита. Возможна утилизация выпущенного газа путём сжигания в топке котла.When implementing the method according to the variant with sequential contact of the culture fluid with a gaseous substrate and air, the container and the satellite container are filled with culture fluid to a certain level. When implementing the method, the culture fluid is continuously selected to remove the biomass of microorganisms and the nutrient medium is supplied continuously. The circulation device ensures continuous circulation of the culture liquid between the tanks, in one of which the culture liquid is saturated due to the operation of the bubblers with atmospheric oxygen, and in the other due to the operation of the bubblers and due to the contact of the surface of the culture liquid with the gaseous medium when flowing into the shell and when moving along the shell, the culture liquid is saturated gaseous nutrient substrate. In this case, the air, having passed through the culture liquid, is released into the atmosphere, carrying out gaseous metabolites of microorganisms, and the gaseous nutrient substrate is fed into the satellite container, creating a pressure in it that is slightly higher than atmospheric pressure. The absorption of the gaseous nutrient substrate by the culture liquid in the satellite tank is compensated by feeding the above-mentioned substrate into the satellite tank. Desorption of carbon dioxide and nitrogen from the culture liquid in the satellite container and accumulation of impurities of these gases in the gaseous nutrient substrate are possible. This process can be compensated by a slight release of a contaminated gaseous nutrient substrate from the superfluid volume of the satellite tank. It is possible to utilize the released gas by burning it in the boiler furnace.

Способ по данному варианту обладает рядом недостатков. Так, установка, применяемая при реализации способа по данному варианту, сложна и включает в себя ряд насосов, трубопроводов, ёмкостей. Содержащая взвешенные микроорганизмы культуральная жидкость в процессе реализации способа находится в постоянном движении по трубопроводам, перетекает из ёмкости в ёмкость, взаимодействует с насосом, свободно падает в обечайке ёмкости-сателлита и бьётся об элементы конструкции, расположенные внутри вышеназванной обечайки. Всё это повреждает микроорганизмы, вводит их в состояние стресса и может привести к инактивации. Отводимые при реализации способа по данному варианту газообразные метаболиты микроорганизмов, главным образом, углекислый газ, выбрасывают в атмосферу, что приводит к её загрязнению.The method according to this variant has a number of disadvantages. So, the installation used in the implementation of the method according to this option is complex and includes a number of pumps, pipelines, tanks. The culture fluid containing suspended microorganisms in the process of implementing the method is in constant motion through pipelines, flows from tank to tank, interacts with the pump, freely falls in the shell of the satellite tank and hits the structural elements located inside the above-mentioned shell. All this damages microorganisms, puts them into a state of stress and can lead to inactivation. The gaseous metabolites of microorganisms, mainly carbon dioxide, removed during the implementation of the method according to this variant, are emitted into the atmosphere, which leads to its pollution.

Целью настоящего изобретения является разработка способа получения биомассы аэробных микроорганизмов с высокой степенью производительности, с минимальными затратами энергии, экологически безопасным образом с использованием в качестве газообразного питательного субстрата метана и его гомологов, с использованием для синтеза до 100% объема газообразного питательного субстрата, с максимальным использованием побочных продуктов для биосинтеза, с аэрацией культуральной жидкости атмосферным воздухом.The aim of the present invention is to develop a method for obtaining biomass of aerobic microorganisms with a high degree of productivity, with minimal energy consumption, in an environmentally friendly manner using methane and its homologues as a gaseous nutrient substrate, using up to 100% of the volume of gaseous nutrient substrate for synthesis, with maximum use by-products for biosynthesis, with aeration of the culture liquid with atmospheric air.

Указанная цель достигается тем, что жидкую питательную среду, содержащую необходимые для жизнедеятельности культивируемых микроорганизмов вещества на этапе, предшествующем подаче питательной среды в ферментёр, охлаждают, после чего насыщают газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом. Предварительное охлаждение питательной среды способствует эффективному растворению в ней газов. Далее охлаждённую и насыщенную газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом питательную среду непрерывно подают в ферментёр, заполненный культуральной жидкостью, содержащей взвешенные в питательной среде культивируемые микроорганизмы. Одновременно с подачей в ферментёр питательной среды, из ферментёра непрерывно удаляют культуральную жидкость с последующим извлечением из неё биомассы микроорганизмов. Отбор производят таким образом, чтобы объём отбираемой культуральной жидкости соответствовал объёму поступающей в ферментёр питательной среды. Охлаждённая питательная среда, поступающая в ферментёр, снижает температуру культуральной жидкости, содержащейся в ферментёре, при этом смешение питательной среды с культуральной жидкостью производят так, чтобы исключить резкий перепад температур, приводящий к стрессу культивируемых микроорганизмов, а ток поступающей в ферментёр питательной среды способствует интенсивной циркуляции и перемешиванию культуральной жидкости внутри ферментёра. Дополнительно культуральную жидкость, находящуюся в ферментёре, насыщают газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом при помощи многосопловых инжекторов, смонтированных в стенках ферментёра и подающих газы в культуральную жидкость. Образующиеся в процессе жизнедеятельности культивируемых микроорганизмов жидкие и газообразные метаболиты утилизируют в процессе культивирования, вводя в состав культивируемых в ферментёре микроорганизмов автотрофные и гетеротрофные бактерии, либо отводят образующуюся в ферментёре газовую смесь, содержащую не поглощённый культивируемыми микроорганизмами газообразный питательный субстрат, образовавшийся в результате деятельности культивируемых микроорганизмов углекислый газ и не растворившиеся в культуральной жидкости газы, входящие в состав аэрирующего агента (атмосферного воздуха). После разделения смеси газов газообразный питательный субстрат возвращают в систему, насыщающую им питательную среду и культуральную жидкость, а углекислый газ утилизируют, используя его в качестве газообразного питательного субстрата при выращивании сине-зелёной водоросли спирулины, либо иных микроводорослей, либо закачивают в баллоны для хранения газов для последующего применения в хозяйственных целях.This goal is achieved by the fact that the liquid nutrient medium containing the substances necessary for the vital activity of cultivated microorganisms at the stage preceding the supply of the nutrient medium to the fermenter is cooled, after which it is saturated with a gaseous nutrient substrate and an aerating agent. Preliminary cooling of the nutrient medium contributes to the effective dissolution of gases in it. Further, the nutrient medium cooled and saturated with a gaseous nutrient substrate and an aerating agent is continuously fed into the fermenter filled with a culture liquid containing cultivated microorganisms suspended in the nutrient medium. Simultaneously with the supply of the nutrient medium to the fermenter, the culture liquid is continuously removed from the fermenter, followed by the extraction of the biomass of microorganisms from it. The selection is made in such a way that the volume of the selected culture liquid corresponds to the volume of the nutrient medium entering the fermenter. The cooled nutrient medium entering the fermenter lowers the temperature of the culture liquid contained in the fermenter, while mixing the nutrient medium with the culture liquid is carried out in such a way as to exclude a sharp temperature drop that leads to stress of cultivated microorganisms, and the current of the nutrient medium entering the fermenter promotes intensive circulation and stirring the culture liquid inside the fermenter. Additionally, the culture liquid in the fermenter is saturated with a gaseous nutrient substrate and an aerating agent using multi-nozzle injectors mounted in the walls of the fermenter and supplying gases to the culture liquid. Liquid and gaseous metabolites formed during the vital activity of cultivated microorganisms are utilized during cultivation, introducing autotrophic and heterotrophic bacteria into the composition of microorganisms cultivated in the fermenter, or the gas mixture formed in the fermenter is removed, which contains a gaseous nutrient substrate not absorbed by cultivated microorganisms, formed as a result of the activity of cultivated microorganisms. carbon dioxide and gases that are not dissolved in the cultural liquid, which are part of the aerating agent (atmospheric air). After separation of the gas mixture, the gaseous nutrient substrate is returned to the system, which saturates the nutrient medium and the culture liquid with it, and carbon dioxide is disposed of using it as a gaseous nutrient substrate when growing blue-green algae spirulina or other microalgae, or pumped into gas storage cylinders for subsequent commercial use.

Для осуществления предложенного способа производства биомассы аэробных микроорганизмов применяется установка, представленная на фиг.1. В числе элементов установки, применяемой при осуществлении заявляемого способа присутствует ферментёр, представленный на фиг.2. Как показано на фиг.1 и фиг.2, применяемая для осуществления заявляемого способа установка содержит ферментер 1, расходные контейнеры - дозаторы 2, узел водоподготовки - стерилизатор 3, смесители ингредиентов питательной среды 4, расходные ёмкости водных растворов 5, стерилизатор питательной среды 6, смеситель - стерилизатор биогенного питания 7, аппарат окончательного формирования питательной среды 8, анализатор химического состава воды 9, устройство охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов 10, напорный насос подачи питательной среды 11, газовые фильтры 12, фильтр разделения газов 13, многосопловые инжекторы аэрирующего агента и газообразного питательного субстрата 14, фотобиореактор 15, сепаратор микроводорослей 16, сушилка фитомассы микроводорослей 17, ручное устройство таблетирования фитомассы микроводорослей 18, центрифуга обработки культуральной жидкости 19, фильтр фугата 20, сушилка биомассы 21, гранулятор 22, тройник, либо коллектор 23, тройник, либо коллектор 24, тройник, либо коллектор 25, тройник, либо коллектор 26, тройник, либо коллектор 27, смешивающая аэрирующая головка 28, многосопловый инжектор аэрирующего агента 29, многосопловый инжектор газообразного питательного субстрата 30, трубопровод для отведения культуральной жидкости 31, снабжённый запирающим клапаном газопровод для отведения газов 32, расходный контейнер-дозатор 33, узел водоподготовки-стерилизатор 34, газовый фильтр 35, газовый фильтр 36, газовый фильтр 37.To implement the proposed method for the production of biomass of aerobic microorganisms, the installation shown in Fig.1 is used. Among the elements of the installation used in the implementation of the proposed method, there is a fermenter shown in Fig.2. As shown in figure 1 and figure 2, used to implement the proposed method, the installation contains a fermenter 1, consumable containers - dispensers 2, water treatment unit - sterilizer 3, mixers of ingredients of the nutrient medium 4, consumable containers of aqueous solutions 5, sterilizer of the nutrient medium 6, mixer-sterilizer of biogenic nutrition 7, apparatus for the final formation of the nutrient medium 8, analyzer of the chemical composition of water 9, device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases 10, pressure pump for supplying the nutrient medium 11, gas filters 12, gas separation filter 13, multi-nozzle injectors of the aerating agent and gaseous nutrient substrate 14, photobioreactor 15, microalgae separator 16, microalgae phytomass dryer 17, manual microalgae phytomass tableting device 18, culture liquid treatment centrifuge 19, centrifuge filter 20, biomass dryer 21, granulator 22, tee or collector 23, tee, either to collector 24, tee or manifold 25, tee or manifold 26, tee or manifold 27, mixing aerating head 28, multi-nozzle aerating agent injector 29, multi-nozzle gaseous nutrient substrate injector 30, pipeline for withdrawing culture liquid 31, equipped with a shut-off valve gas pipeline for removing gases 32, a consumable container-dispenser 33, a water treatment unit-sterilizer 34, a gas filter 35, a gas filter 36, a gas filter 37.

Заполняемый культуральной жидкостью ферментёр 1, представленный на фиг.2, имеет полость, представляющую собой объёмное тело, полученное в результате вращения овоида вокруг оси симметрии, при этом ось симметрии направлена вертикально, широкая часть - внизу. Контактирующая с культуральной жидкостью формирующая внутреннюю поверхность стенка ферментёра должна быть выполнена из применяемого в пищевой промышленности прочного, химически нейтрального материала, например, из стали или прозрачного поликарбоната. Внутренняя поверхность ферментёра при этом должна быть максимально гладкой для наименьшего препятствования движению культуральной жидкости вдоль стенок ферментёра. Ферментёр в нижней точке полости оснащён смешивающей аэрирующей головкой 28, с подводящим трубопроводом для подачи предварительно обогащённой газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом охлаждённой питательной среды, кроме этого ферментёр оснащён многосопловым инжектором аэрирующего агента 29 и многосопловым инжектором газообразного питательного субстрата 30 с подводящими газопроводами, трубопроводом для отведения культуральной жидкости 31 и снабжённым запирающим клапаном газопроводом 32 для отведения газов, в случае их накопления в ферментёре над поверхностью культуральной жидкости. Смешивающая аэрирующая головка представляет собой продолжающий подводящий трубопровод набор патрубков, расположенных в горизонтальной плоскости, расходящихся от центра и ориентированных под острым гулом к радиальному направлению. Патрубки имеют сужения внутреннего канала, что, при подаче сквозь патрубки жидкости под давлением, создаёт эффект сопла Лаваля. Количество патрубков и параметры внутренних каналов могут быть различными, эти параметры определяют опытным путём в зависимости от характеристик ферментёра. Многосопловые инжекторы представляют собой соединённые с газопроводами посредством переходных трубок и закреплённые с внутренней стороны вышеназванной ёмкости узкораспылительные инжекторы-эдукторы, например, соответствующие вышеназванным параметрам форсунки, производимые компанией Spraying Systems Co. (https://www.spray.com/).The fermenter 1 filled with cultural liquid, shown in figure 2, has a cavity, which is a three-dimensional body obtained as a result of the rotation of the ovoid around the axis of symmetry, while the axis of symmetry is directed vertically, the wide part is at the bottom. The wall of the fermenter that comes into contact with the culture liquid and forms the inner surface must be made of a durable, chemically neutral material used in the food industry, for example, steel or transparent polycarbonate. In this case, the inner surface of the fermenter should be as smooth as possible for the least impediment to the movement of the culture liquid along the walls of the fermenter. The fermenter at the bottom of the cavity is equipped with a mixing aerating head 28, with a supply pipeline for supplying a cooled nutrient medium pre-enriched with a gaseous nutrient substrate and an aerating agent, in addition, the fermenter is equipped with a multi-nozzle injector of an aerating agent 29 and a multi-nozzle injector of a gaseous nutrient substrate 30 with supply gas pipelines, a pipeline for removal of the cultural liquid 31 and equipped with a shut-off valve gas pipeline 32 for the removal of gases, in case of their accumulation in the fermenter above the surface of the cultural liquid. The mixing aerating head is a set of nozzles continuing the supply pipeline, located in a horizontal plane, diverging from the center and oriented under a sharp rumble towards the radial direction. The nozzles have a narrowing of the internal channel, which, when a pressurized liquid is fed through the nozzles, creates the effect of a Laval nozzle. The number of nozzles and the parameters of the internal channels may be different, these parameters are determined empirically, depending on the characteristics of the fermenter. Multi-nozzle injectors are narrow-spray injectors-eductors connected to gas pipelines by means of adapter pipes and fixed on the inside of the above-mentioned container, for example, nozzles corresponding to the above parameters, manufactured by Spraying Systems Co. (https://www.spray.com/).

Также в состав установки входит система связанных жидкостепроводами устройств и узлов, предназначенных для приготовления и доставки в ферментёр питательной среды, отведения из ферментёра культуральной жидкости, и доставки культуральной жидкости к устройствам, предназначенным для выделения из неё биомассы культивируемых организмов, а также транспортировки фугата, которая включает в себя узлы водоподготовки 3 и 34, где предназначенные для создания питательной среды поступающую из доступной системы водоснабжения воду, и полученный при осуществлении заявляемого способа фугат очищают от взвешенных частиц и стерилизуют, применяя типовые для пищевой промышленности технологии очистки и подготовки воды. Фугат отделяют от биомассы культивируемых микроорганизмов при помощи центрифуги обработки культуральной жидкости 19 и фильтра фугата 20. Для отделения биомассы культивируемых микроорганизмов может быть применена проточная высокоскоростная центрифуга непрерывного действия производства компании Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH (https://cepa.de/), например модель CEPA Z 101/Z 101 GP, либо спиральные или плоскорамные модули мембранной фильтрации компании Alfa Laval Corporate AB (https://www.alfalaval.com), либо аналогичные устройства. Фильтрация фугата осуществляется с применением фильтрационной установки, использующей процесс микрофильтрации, ультрафильтрации, нанофильтрации, либо принцип обратного осмоса, например, одна из ряда фильтрационных установок, производимых компанией Alfa Laval Corporate AB, либо аналогичная установка иного производителя. Также для подготовки к использованию при приготовлении питательной среды фугата, полученного при выделении из культуральной жидкости биомассы культивируемых микроорганизмов, вышеупомянутая система включает в себя анализатор химического состава фугата 9, показывающий концентрацию в фугате не поглощённых культивируемыми микроорганизмами элементов минерального питания, что необходимо для расчёта объёма вносимых элементов минерального питания при приготовлении питательной среды из смеси поступающей из системы водоснабжения очищенной и подготовленной воды и очищенного и подготовленного фугата. С этой целью может быть применён анализатор MULTILINE 1000 230VAC производства Xylem Analytics Germany GmbH (https://www.xylemanalytics.com/), либо иное аналогичное устройство. Also, the installation includes a system of devices and assemblies connected by liquid pipelines for preparing and delivering a nutrient medium to the fermenter, withdrawing the cultural liquid from the fermenter, and delivering the cultural liquid to devices designed to isolate the biomass of cultivated organisms from it, as well as transporting the centrate, which includes water treatment units 3 and 34, where the water coming from the available water supply system, intended to create a nutrient medium, and the centrate obtained in the implementation of the proposed method are cleaned of suspended particles and sterilized using typical food industry water purification and preparation technologies. The centrifuge is separated from the biomass of cultivated microorganisms using a centrifuge for processing the cultural liquid 19 and a centrifuge filter 20. To separate the biomass of cultivated microorganisms, a continuous flow high-speed centrifuge manufactured by Carl Padberg Zentrifugenbau GmbH (https://cepa.de/) can be used, for example, the model CEPA Z 101/Z 101 GP or Alfa Laval Corporate AB spiral or flat frame membrane filtration modules (https://www.alfalaval.com) or similar devices. Centrate filtration is carried out using a filtration plant using a microfiltration process, ultrafiltration, nanofiltration, or reverse osmosis, for example, one of the range of filtration plants manufactured by Alfa Laval Corporate AB, or a similar plant from another manufacturer. Also, to prepare for use in the preparation of the nutrient medium of the centrate obtained by isolating the biomass of cultivated microorganisms from the cultural liquid, the above system includes an analyzer of the chemical composition of the centrate 9, showing the concentration in the centrate of mineral nutrients not absorbed by cultivated microorganisms, which is necessary to calculate the volume of introduced elements of mineral nutrition in the preparation of a nutrient medium from a mixture of purified and prepared water coming from the water supply system and purified and prepared centrate. For this purpose, the MULTILINE 1000 230VAC analyzer manufactured by Xylem Analytics Germany GmbH (https://www.xylemanalytics.com/) or another similar device can be used.

Также вышеупомянутая система включает в себя расходные контейнеры-дозаторы 2, представляющие собой ёмкости, позволяющие загружать в них химические вещества в виде порошков, либо гранул. Также расходные контейнеры-дозаторы должны быть оборудованы дозаторами, позволяющими выдавать заданные объёмы, либо заданную массу сыпучих веществ. Подобные устройства широко используются на предприятиях пищевой, фармацевтической, либо химической продукции. В процессе реализации заявляемого способа расходные контейнеры-дозаторы 2 содержат загружаемые в них по мере потребности соли микроэлементов, предназначенные для включения в состав питательной среды и выдают эти вещества в заданных количествах для включения в состав питательной среды. Количество расходных контейнеров-дозаторов соответствует количеству компонентов, прибавляемых к воде в процессе приготовления питательной среды и может быть различным. Подача солей микроэлементов из расходных контейнеров-дозаторов может регулироваться вручную, при этом оператор учитывает данные, полученные анализатором химического состава фугата 9 и объём используемой для создания питательной смеси жидкости для получения требуемых итоговых концентраций. Этот процесс может быть автоматизирован, в этом случае анализ данных, полученных вышеназванным анализатором химического состава, расчёт необходимых объёмов подаваемых солей микроэлементов, управление подачей солей микроэлементов в вышеназванные смесители выполняет ЭВМ.Also, the aforementioned system includes consumable containers-dispensers 2, which are containers that allow you to load chemicals in the form of powders or granules. Also, disposable containers-dispensers must be equipped with dispensers that allow you to dispense specified volumes or a specified mass of bulk solids. Such devices are widely used in food, pharmaceutical, or chemical production enterprises. In the process of implementing the proposed method, consumable containers-dispensers 2 contain salts of microelements loaded into them as needed, intended for inclusion in the composition of the nutrient medium and give out these substances in specified quantities for inclusion in the nutrient medium. The number of consumable dosing containers corresponds to the number of components added to the water during the preparation of the nutrient medium and may be different. The supply of microelement salts from disposable dosing containers can be manually controlled, while the operator takes into account the data obtained by the centrate chemical composition analyzer 9 and the volume of liquid used to create the nutrient mixture to obtain the required final concentrations. This process can be automated, in this case, the analysis of the data obtained by the above-mentioned analyzer of the chemical composition, the calculation of the required volumes of supplied microelement salts, the control of the supply of microelement salts to the above mixers is performed by a computer.

Также вышеупомянутая система включает в себя смесители ингредиентов питательной среды 4, в которых формируется смесь солей микроэлементов, входящих в состав питательной среды, при этом в смесители ингредиентов питательной среды поступают соли микроэлементов из расходных контейнеров-дозаторов 2 таким образом, чтобы в каждый отдельно взятый смеситель ингредиентов питательной среды попадали совместимые по консистенции, химическим свойствам и потребляемым объёмам вещества, допускающие совместное растворение. Таким образом, на один смеситель ингредиентов питательной среды приходится один или несколько расходных контейнеров-дозаторов. Смеситель ингредиентов питательной среды 4 представляет собой ёмкость, снабжённую подводящими и отводящим трубопроводом.Also, the aforementioned system includes mixers of ingredients of the nutrient medium 4, in which a mixture of salts of microelements that are part of the nutrient medium is formed, while salts of microelements are supplied to the mixers of the ingredients of the nutrient medium from expendable containers-dispensers 2 in such a way that each individual mixer Ingredients of the nutrient medium included substances that were compatible in consistency, chemical properties and consumed volumes, allowing joint dissolution. Thus, for one mixer of the ingredients of the nutrient medium, there is one or more consumable dispenser containers. The mixer of the ingredients of the nutrient medium 4 is a container equipped with inlet and outlet pipelines.

Также вышеупомянутая система включает в себя две расходные ёмкости водных растворов 5, представляющие собой проточные ёмкости, в которых растворяются в воде компоненты, поступающие из смесителей ингредиентов питательной среды 4. Конструктивно и функционально обе вышеназванные расходные ёмкости дублируют друг друга, в процессе реализации способа они задействованы по очереди. Одна ёмкость обеспечивает поток формируемой питательной среды, в другой создаётся раствор солей микроэлементов для последующей подачи. Выбор ёмкости для задействования при реализации способа может быть выполнен оператором вручную, кроме того, этот процесс может быть автоматизирован. Also, the aforementioned system includes two consumable containers of aqueous solutions 5, which are flow tanks in which the components coming from the mixers of the ingredients of the nutrient medium 4 are dissolved in water. Structurally and functionally, both of the above consumable containers duplicate each other, in the process of implementing the method they are involved in turn. One container provides the flow of the formed nutrient medium, in the other a solution of microelement salts is created for subsequent supply. The choice of container to be used in the implementation of the method can be performed manually by the operator, in addition, this process can be automated.

Также вышеупомянутая система включает в себя стерилизатор питательной среды 6, при этом может быть использован типовой стерилизатор водных растворов, применяемый в пищевой, химической, либо фармацевтической промышленности. Also, the aforementioned system includes a culture medium sterilizer 6, and a typical aqueous solution sterilizer used in the food, chemical, or pharmaceutical industries can be used.

Также вышеупомянутая система включает в себя расходные контейнеры-дозаторы 33, содержащие биогенные ростовые вещества (соединения N, P, K, Mg), устроенные и управляемые аналогично расходным контейнерам-дозаторам 2. Количество расходных контейнеров-дозаторов 33 соответствует количеству компонентов, прибавляемых к воде в процессе приготовления питательной среды, и может быть различным.Also, the aforementioned system includes expendable dispenser containers 33 containing biogenic growth substances (N, P, K, Mg compounds) arranged and managed similarly to expendable dispenser containers 2. The number of expendable dispenser containers 33 corresponds to the number of components added to the water. during the preparation of the nutrient medium, and may be different.

Также вышеупомянутая система включает в себя смеситель-стерилизатор биогенного питания 7 и аппарат окончательного формирования питательной среды 8. При этом смеситель-стерилизатор биогенного питания состоит из трёх последовательно соединённых жидкостепроводами ёмкостей. Это ёмкость с типовой, применяющейся в пищевых производствах мешалкой, в которую поступают биогенные ростовые вещества из расходных контейнеров-дозаторов 33 и вода по жидкостепроводу из элемента 24. Следующая – ёмкость, в которой стерилизуется полученный в ёмкости с мешалкой раствор, при этом применяют типовые для пищевой промышленности технологии стерилизации растворов. Далее следует расходная ёмкость с насосом, связанная жидкостепроводом с аппаратом окончательного формирования питательной среды 8, представляющим собой ёмкость с мешалкой. Also, the aforementioned system includes a mixer-sterilizer of biogenic nutrition 7 and an apparatus for the final formation of a nutrient medium 8. At the same time, the mixer-sterilizer of biogenic nutrition consists of three tanks connected in series by liquid pipelines. This is a container with a typical agitator used in food production, into which biogenic growth substances are supplied from consumable dosing containers 33 and water through a liquid pipeline from element 24. The next is a container in which the solution obtained in a container with a mixer is sterilized, while using typical food industry solutions sterilization technology. This is followed by a supply tank with a pump connected by a liquid pipeline to the apparatus for the final formation of the nutrient medium 8, which is a tank with a stirrer.

Также вышеупомянутая система включает в себя устройство охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов 10, включающее в себя холодильную установку и ёмкость, в которой охлаждённая питательная среда насыщается аэрирующим агентом и газообразным субстратом. Для охлаждения питательной среды может быть применена холодильная установка с гидромодулем, например, установка серии МГЧ.Г, поставляемая организацией «I-Chiller - производство холодильного оборудования» (https://www.i-chiller.ru/), либо аналогичное оборудование. Ёмкость, в которой охлаждённая питательная среда насыщается аэрирующим агентом и газообразным субстратом, оснащена многосопловыми инжекторами аэрирующего агента и газообразного питательного субстрата 14 с подводящим газопроводом, аналогичные применяемым в ферментёре. Also, the aforementioned system includes a device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases 10, which includes a refrigeration unit and a container in which the cooled nutrient medium is saturated with an aerating agent and a gaseous substrate. To cool the nutrient medium, a refrigeration unit with a hydromodule can be used, for example, a unit of the MGCH.G series, supplied by the I-Chiller - production of refrigeration equipment (https://www.i-chiller.ru/), or similar equipment. The tank, in which the cooled nutrient medium is saturated with an aerating agent and a gaseous substrate, is equipped with multi-nozzle injectors of an aerating agent and a gaseous nutrient substrate 14 with a supply gas pipeline, similar to those used in the fermenter.

Также вышеупомянутая система включает в себя подающий охлаждённую, предварительно насыщенную питательную среду в ферментёр 1 напорный насос питательной среды 11, например, насос серии LKHP-High-Pressure производства компании Alfa Laval Corporate AB, либо аналогичный.Also, the aforementioned system includes supplying a cooled, pre-saturated nutrient medium to the fermenter 1 with a pressure medium pump 11, for example, a pump of the LKHP-High-Pressure series manufactured by Alfa Laval Corporate AB, or similar.

Также вышеупомянутая система включает в себя фотореактор 15, предназначенный для культивирования микроводорослей, например сине-зелёной водоросли спирулины каким-либо из известных способов с применением фотореактора и продувкой углекислым газом в смеси с воздухом, например патент RU 2128701. The aforementioned system also includes a photoreactor 15 designed for cultivating microalgae, for example blue-green algae spirulina, by any of the known methods using a photoreactor and purging with carbon dioxide mixed with air, for example patent RU 2128701.

Также вышеупомянутая система включает в себя сепаратор микроводорослей, например сине-зеленой водоросли спирулины 16, сушилку фитомассы 17 и, к примеру, устройство ручного таблетирования 18, где фитомасса приобретает товарный вид. Вышеназванные сепаратор микроводорослей, сушилка фитомассы и устройство ручного таблетирования - типовые устройства, широко применяемые на производствах биологически-активных добавок.Also, the aforementioned system includes a microalgae separator, for example blue-green algae spirulina 16, a phytomass dryer 17 and, for example, a manual tableting device 18, where the phytomass acquires a marketable appearance. The aforementioned microalgae separator, phytomass dryer and manual tableting device are typical devices widely used in the production of biologically active additives.

Также вышеупомянутая система включает в себя сушилку биомассы культивируемых микроорганизмов 21 и гранулятор 22. Это типовые устройства, широко применяемые на производствах белковых концентратов и биологически-активных добавок.Also, the aforementioned system includes a biomass dryer of cultivated microorganisms 21 and a granulator 22. These are typical devices widely used in the production of protein concentrates and dietary supplements.

Перечисленные выше элементы системы приготовления и доставки в ферментёр питательной среды, отведения из ферментёра культуральной жидкости, и доставки культуральной жидкости к устройствам, предназначенным для выделения из неё биомассы культивируемых организмов, а также транспортировки фугата, соединены между собой жидкостепроводами следующим образом. Жидкостепровод соединяет центрифугу обработки культуральной жидкости 19 с фильтром фугата 20. Фильтр фугата 20 соединён жидкостепроводом с тройником, либо коллектором 27.Тройник, либо коллектор 27 соединён жидкостепроводами с анализатором химического состава оборотной воды 9 и фотореактором 15, в свою очередь, фотореактор 15 соединён жидкостепроводом с сепаратором микроводорослей, например сине-зелёной водоросли спирулины 16. Автоматический анализатор химического состава оборотной воды 9 соединён жидкостепроводом с узлом водоподготовки-стерилизатором, предназначенным для подготовки фугата к включению его в состав питательной среды 3. Узел водоподготовки-стерилизатор, предназначенный для подготовки фугата к включению его в состав питательной среды 3 соединён жидкостепроводом с тройником, либо коллектором 23. Тройник, либо коллектор 23 соединён жидкостепроводом с тройником, либо коллектором 24. От тройника, либо коллектора 24 отходят три жидкостепровода. Один жидкостепровод соединяет тройник, либо коллектор 24 со смесителем-стерилизатором 7. Два жидкостепровода, отходящих от тройника, либо коллектора 24 параллельно соединяют тройник, либо коллектор 24 с двумя расходными ёмкостями водных растворов 5 и таким образом служат входящими жидкостепроводами для вышеназванных ёмкостей. Два жидкостепровода, служащие выходящими жидкостепроводами соединяют расходные ёмкости водных растворов 5 с тройником, либо коллектором 25, объединяющим эти жидкостепроводы. Тройник, либо коллектор 25 соединён жидкостепроводом со стерилизатором питательной среды 6. Стерилизатор питательной среды 6 соединён жидкостепроводом с аппаратом окончательного формирования питательной среды 8. Аппарат окончательного формирования питательной среды 8 соединён жидкостепроводом с устройством охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов 10. Устройство охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов 10 соединено жидкостепроводом с напорным насосом питательной среды 11. Напорный насос питательной среды 11соединён жидкостепроводом с ферментёром 1.The above elements of the system for preparing and delivering the nutrient medium to the fermenter, withdrawing the cultural liquid from the fermenter, and delivering the cultural liquid to devices designed to isolate the biomass of cultivated organisms from it, as well as transporting the centrate, are interconnected by liquid pipelines as follows. The liquid pipeline connects the centrifuge for processing the cultural liquid 19 with the centrifuge filter 20. The centrifuge filter 20 is connected by a liquid pipeline to a tee, or a collector 27. The tee or collector 27 is connected by liquid pipelines to the analyzer of the chemical composition of recycled water 9 and the photoreactor 15, in turn, the photoreactor 15 is connected by a liquid pipeline with a microalgae separator, for example, spirulina blue-green algae 16. An automatic analyzer of the chemical composition of recycled water 9 is connected by a liquid pipeline to a water treatment-sterilizer unit designed to prepare the centrate for inclusion in the nutrient medium 3. A water treatment unit-sterilizer designed to prepare the centrate for its inclusion in the composition of the nutrient medium 3 is connected by a liquid pipeline to a tee, or a collector 23. A tee, or a collector 23 is connected by a liquid pipeline to a tee, or a collector 24. Three liquid pipelines depart from the tee or collector 24. One liquid pipeline connects the tee or collector 24 with the mixer-sterilizer 7. Two liquid pipelines extending from the tee or collector 24 connect the tee or collector 24 in parallel with two supply tanks of aqueous solutions 5 and thus serve as incoming liquid pipelines for the above tanks. Two liquid pipelines, serving as outgoing liquid pipelines, connect the supply tanks of aqueous solutions 5 with a tee, or a manifold 25, which combines these liquid pipelines. The tee or manifold 25 is connected by a liquid pipeline to the nutrient medium sterilizer 6. The nutrient medium sterilizer 6 is connected by a liquid pipeline to the apparatus for the final formation of the nutrient medium 8. The apparatus for the final formation of the nutrient medium 8 is connected by a liquid pipeline to the device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases 10. The device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases 10 is connected by a liquid pipeline to the pressure medium pump 11. The pressure medium pump 11 is connected to the fermenter 1 by a liquid pipeline.

Помимо этого, жидкостепроводы связывают следующие элементы системы приготовления и доставки в ферментёр питательной среды. Узел водоподготовки-стерилизатор, предназначенный для подготовки воды из доступной системы водоснабжения к включению её в состав питательной среды 34 соединён жидкостепроводом с тройником, либо коллектором 23.In addition, liquid pipelines connect the following elements of the system for the preparation and delivery of the nutrient medium to the fermenter. The water treatment unit-sterilizer, designed to prepare water from the available water supply system for inclusion in the composition of the nutrient medium 34, is connected by a liquid pipeline to a tee or manifold 23.

Расходные узлы-дозаторы 2 параллельно соединены трубопроводами, допускающими транспортировку порошков и гранул, со смесителями ингредиентов питательной среды 4 таким образом, что на один смеситель ингредиентов питательной среды приходится один или более одного расходный узел-дозатор. Из каждого смесителя ингредиентов питательной среды 4 исходит жидкостепровод, снабжённый тройником, либо коллектором 26 таким образом, что каждому смесителю ингредиентов питательной среды соответствует единственный тройник, либо коллектор 26. Каждый из тройников, либо коллекторов 26 разводит ток жидкости, поступающей по жидкостепроводу из смесителя ингредиентов питательной среды 4 по жидкостепроводам, количество которых соответствует количеству расходных ёмкостей водных растворов 5, подводящим жидкость к расходным ёмкостям водных растворов 5 так, что в каждую из расходных ёмкостей водных растворов 5 приходит один жидкостепровод от каждого тройника, либо коллектора 26.The consumable dosing units 2 are connected in parallel by pipelines allowing the transportation of powders and granules with the nutrient medium ingredient mixers 4 in such a way that there is one or more one dispensing unit for one nutrient medium ingredient mixer. From each mixer of the ingredients of the nutrient medium 4, a liquid pipeline comes out, equipped with a tee, or a collector 26 in such a way that each mixer of the ingredients of the nutrient medium corresponds to a single tee, or a collector 26. Each of the tees, or collectors 26 separates the flow of the liquid flowing through the liquid pipeline from the mixer ingredients nutrient medium 4 through liquid pipelines, the number of which corresponds to the number of supply tanks of aqueous solutions 5, supplying liquid to the supply tanks of aqueous solutions 5 so that each of the supply tanks of aqueous solutions 5 receives one liquid pipeline from each tee, or manifold 26.

Расходные контейнеры-дозаторы 33 параллельно соединены трубопроводами, допускающими транспортировку порошков и гранул, со смесителем-стерилизатором биогенного питания 7, смеситель-стерилизатор биогенного питания 7, соединён жидкостепроводом с аппаратом окончательного формирования питательной среды 8. Consumable containers-dispensers 33 are connected in parallel by pipelines that allow the transportation of powders and granules with a mixer-sterilizer of biogenic nutrition 7, a mixer-sterilizer of biogenic nutrition 7 is connected by a liquid pipeline to an apparatus for the final formation of a nutrient medium 8.

Также в состав установки входит система насыщения питательной среды и культуральной жидкости газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом. Она включает в себя газорегуляторную установку природного, либо сжиженного газа (на схеме не показана), обеспечивающую подачу в вышеназванную систему газообразного питательного субстрата, соединённую газопроводами с газовыми фильтрами 12 и 35. Применяются типовые газовые фильтры для обеспечения систем газоснабжения, предназначенные для таких рабочих сред, как воздух, метан и его газообразные гомологи. Газовый фильтр 12 соединён газопроводом с многосопловым инжектором газообразного питательного субстрата устройства охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов 10, газовый фильтр 35 соединён газопроводом с многосопловым инжектором газообразного питательного субстрата 30, смонтированным на ферментёре 1 и предназначенным для подачи в полость ферментёра 1 газообразного питательного субстрата. The plant also includes a system for saturating the nutrient medium and culture liquid with a gaseous nutrient substrate and an aerating agent. It includes a gas control unit of natural or liquefied gas (not shown in the diagram), which provides the supply of a gaseous nutrient substrate to the above-mentioned system, connected by gas pipelines with gas filters 12 and 35. Typical gas filters are used to provide gas supply systems designed for such working environments , like air, methane and its gaseous homologues. The gas filter 12 is connected by a gas pipeline to the multi-nozzle injector of the gaseous nutrient substrate of the device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases 10, the gas filter 35 is connected by a gas pipeline to the multi-nozzle injector of the gaseous nutrient substrate 30 mounted on the fermenter 1 and designed to supply the gaseous nutrient substrate into the cavity of the fermenter 1.

Система насыщения питательной среды и культуральной жидкости газообразным питательным субстратом и атмосферным воздухом (аэрирующим агентом) также включает в себя дутьевой вентилятор (на схеме не показан), подающий аэрирующий агент через газопровод в газовые фильтры 36 и 37, аналогичные вышеупомянутым газовым фильтрам 12 и 35. Газовый фильтр (36) соединён газопроводом с многосопловым инжектором аэрирующего агента устройства охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов 10, газовый фильтр 37 соединён газопроводом с многосопловым инжектором аэрирующего агента 29, смонтированным на ферментёре 1 и предназначенным для подачи в полость ферментёра 1 аэрирующего агента.The system for saturating the nutrient medium and the culture liquid with gaseous nutrient substrate and atmospheric air (aerating agent) also includes a blower fan (not shown in the diagram) that supplies the aerating agent through a gas pipeline to gas filters 36 and 37, similar to the above-mentioned gas filters 12 and 35. The gas filter (36) is connected by a gas pipeline to the multi-nozzle injector of the aerating agent of the device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases 10, the gas filter 37 is connected by a gas pipeline to the multi-nozzle injector of the aerating agent 29, mounted on the fermenter 1 and designed to supply the aerating agent into the cavity of the fermenter 1.

Система насыщения питательной среды и культуральной жидкости газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом также включает в себя фильтр разделения газов 13, связанный подводящим газопроводом с верхней частью полости ферментёра 1. Разделение смеси газообразных углеводородов, входящих в состав природного газа и углекислого газа с формированием потока очищенных углеводородов и потока углекислого газа – распространённая процедура, реализуемая, в частности, с применением мембранных технологий. В качестве примера устройств, реализующих эту задачу можно привести мембранные модули GENERON® производства компании Innovative Gas Systems, Inc. (www.generon.com, http://igs-generon.ru/) для очистки природного газа от примеси углекислого газа.The system for saturating the nutrient medium and the culture liquid with a gaseous nutrient substrate and aerating agent also includes a gas separation filter 13 connected by a supply gas pipeline to the upper part of the fermenter cavity 1. Separation of a mixture of gaseous hydrocarbons that are part of natural gas and carbon dioxide with the formation of a stream of purified hydrocarbons and carbon dioxide flow is a common procedure implemented, in particular, using membrane technologies. An example of devices that implement this task is the GENERON® membrane modules manufactured by Innovative Gas Systems, Inc. (www.generon.com, http://igs-generon.ru/) for purification of natural gas from carbon dioxide impurities.

Фильтр разделения газов 13 снабжён двумя отводящими газопроводами, при этом газопровод, заполняемый отводимыми в процессе функционирования фильтра разделения газов 13 газами, входящими в состав питательного субстрата, связывает фильтр разделения газов 13 с устройством охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов 10, а газопровод, заполняемый отводимым в процессе функционирования фильтра разделения газов 13 углекислым газом - с полостью фотореактора 15.The gas separation filter 13 is equipped with two outlet gas pipelines, while the gas pipeline filled with gases removed during the operation of the gas separation filter 13, which are part of the nutrient substrate, connects the gas separation filter 13 with the device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases 10, and the gas pipeline filled with removed during the operation of the gas separation filter 13 carbon dioxide - with the cavity of the photoreactor 15.

В состав установки входят запирающие и регулирующие интенсивность движения потоков жидкостей и газов элементы, позволяющие организовывать направление и интенсивность движения жидкостей и газов в пределах установки, также обратимо отключать от тока жидкостей, либо газов входящие в состав установки элементы и устройства для ремонта, замены и обслуживания, а также для обеспечения включения вышеназванных элементов и устройств в процесс функционирования в нужной последовательности, либо с нужной интенсивностью. Вышеназванные элементы не показаны в схеме, их устанавливают по месту и регулируют при монтаже оборудования и при выводе установки в рабочий режим, исходя из взаимного расположения элементов оборудования, уровней жидкостей и интенсивности движения потоков жидкостей и газов.The installation includes elements that lock and regulate the intensity of the flow of liquids and gases, allowing you to organize the direction and intensity of the movement of liquids and gases within the installation, also reversibly disconnect from the flow of liquids or gases the elements and devices included in the installation for repair, replacement and maintenance , as well as to ensure the inclusion of the above elements and devices in the process of functioning in the desired sequence, or with the desired intensity. The above elements are not shown in the diagram, they are installed in place and adjusted during the installation of the equipment and when the installation is put into operation, based on the relative position of the equipment elements, the levels of liquids and the intensity of the flow of liquids and gases.

Заявляемый способ реализуют следующим образом. Подключают к имеющейся системе водоснабжения узел подготовки-стерилизатор 34. Подключают к источнику газообразного питательного субстрата газовые фильтры 12 и 35. Подключают к источнику аэрирующего агента газовые фильтры 36 и 37. Заполняют необходимыми для формирования питательной смеси солями микроэлементов расходные контейнеры-дозаторы 2, заполняют биогенными ростовыми веществами расходные контейнеры-дозаторы 33. Заполняют водой одну, либо обе расходные ёмкости водных растворов, где при помощи смесителей-дозаторов приступают к приготовлению жидкой питательной среды. Далее приготавливаемая питательная среда через стерилизатор питательной среды поступает в аппарат окончательного формирования питательной среды. В этот же аппарат через смеситель-стерилизатор биогенного питания поступают растворённые в воде биогенные ростовые вещества из расходного контейнера-дозатора 33. Окончательно насыщенную солями микроэлементов и биогенными ростовыми веществами жидкую питательную среду подают в устройство охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов, где её насыщают газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом, и при этом, при необходимости, охлаждают. Далее при помощи напорного насоса питательную среду подают в ферментёр. В ферментёре в питательную среду вносят инокулят, представляющий собой смешанную производственную культуру микроорганизмов, состоящую из метанотрофных и гетеротрофных бактерий, а также бактерий, использующих углекислый газ в качестве источника углерода. Возможен вариант внесения в питательную среду смешанной производственной культуры микроорганизмов, не содержащих бактерий, использующих углекислый газ в качестве источника углерода. В этом случае вырабатываемый в процессе жизнедеятельности микроорганизмов углекислый газ отводят из ферментёра и утилизируют при помощи процесса, описанного ниже. Находящуюся в ферментёре питательную среду с внесёнными микроорганизмами (культуральную жидкость) активно перемешивают и насыщают газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом при помощи сопловых инжекторов и смешивающей аэрирующей головки. При повышении температуры культуральной жидкости при развитии микроорганизмов производственной культуры снижают температуру жидкой питательной среды в устройстве охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов. Анализ температуры культуральной жидкости и корректировка температуры жидкой питательной среды могут быть выполнены оператором, также процесс может быть автоматизирован. При этом снижение температуры питательной среды во избежание холодового повреждения микроорганизмов в момент поступления охлаждённой питательной среды в ферментёр должно быть таким, чтобы разность температур жидкой питательной среды и культуральной жидкости в момент смешения составляла не более 10°С. Для достижения наилучшего результата опытным путём выясняют время начала повышения температуры культуральной жидкости, отсчитывая от момента запуска установки, при этом охлаждение подаваемой жидкой питательной среды организуют заранее с тем, чтобы упредить процесс повышения температуры культуральной жидкости.The inventive method is implemented as follows. The preparation-sterilizer unit 34 is connected to the existing water supply system. Gas filters 12 and 35 are connected to the source of the aerating agent. Gas filters 36 and 37 are connected to the source of the aerating agent. growth substances expendable containers-dispensers 33. One or both expendable containers of aqueous solutions are filled with water, where, with the help of mixers-dispensers, they begin to prepare a liquid nutrient medium. Further, the prepared nutrient medium through the nutrient medium sterilizer enters the apparatus for the final formation of the nutrient medium. The biogenic growth substances dissolved in water from the dispensing container-dispenser 33 enter the same apparatus through the mixer-sterilizer of biogenic nutrition. nutrient substrate and aerating agent, and at the same time, if necessary, cool. Further, with the help of a pressure pump, the nutrient medium is fed into the fermenter. In the fermenter, an inoculum is introduced into the nutrient medium, which is a mixed production culture of microorganisms, consisting of methanotrophic and heterotrophic bacteria, as well as bacteria that use carbon dioxide as a carbon source. It is possible to introduce into the nutrient medium a mixed production culture of microorganisms that do not contain bacteria and use carbon dioxide as a carbon source. In this case, the carbon dioxide produced during the life of microorganisms is removed from the fermenter and disposed of using the process described below. The nutrient medium with introduced microorganisms (culture liquid) in the fermenter is actively mixed and saturated with a gaseous nutrient substrate and an aerating agent using nozzle injectors and a mixing aerating head. With an increase in the temperature of the cultural liquid during the development of microorganisms of the production culture, the temperature of the liquid nutrient medium is reduced in the device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases. Analysis of the temperature of the culture fluid and correction of the temperature of the liquid nutrient medium can be performed by the operator, and the process can also be automated. At the same time, in order to avoid cold damage to microorganisms at the moment the cooled nutrient medium enters the fermenter, the decrease in the temperature of the nutrient medium should be such that the temperature difference between the liquid nutrient medium and the culture liquid at the time of mixing is no more than 10°C. To achieve the best result, experimentally find out the start time of the increase in the temperature of the culture liquid, counting from the moment the installation was started, while cooling the supplied liquid nutrient medium is organized in advance in order to prevent the process of increasing the temperature of the culture liquid.

При накоплении в культуральной жидкости массы культивируемых микроорганизмов, часть культуральной жидкости отбирают из ферментёра и направляют в центрифугу обработки культуральной жидкости. При этом отбор культуральной жидкости компенсируют подачей в ферментёр соответствующего объёма насыщенной газами охлаждённой питательной среды. В центрифуге обработки культуральной жидкости происходит разделение биомассы клеток культивируемых микроорганизмов и фугата. Фугат далее поступает в фильтр фугата, где проходит более тонкую очистку от биомассы клеток культивируемых микроорганизмов. Биомассу клеток культивируемых микроорганизмов, выделенную в центрифуге обработки культуральной жидкости и в фильтре фугата, далее подают в сушилку биомассы 21 и далее - в гранулятор 22 для получения продукции в товарном виде по стандартной технологии получения и обработки белкового концентрата. Полученный фугат направляют в автоматический анализатор химического состава оборотной воды, далее в узел водоподготовки-стерилизатор 3. После обработки в узле водоподготовки-стерилизаторе 3, фугат, пройдя через элемент 23, в котором к нему при необходимости пополнения объёма может быть добавлена вода, поступившая из узла водоподготовки-стерилизатора 34, поступает в расходные ёмкости водных растворов, замыкая цикл перемещения воды.When the mass of cultivated microorganisms accumulates in the culture liquid, a part of the culture liquid is taken from the fermenter and sent to the centrifuge for processing the culture liquid. In this case, the withdrawal of the cultural liquid is compensated by supplying the appropriate volume of a cooled nutrient medium saturated with gases to the fermenter. In the centrifuge for processing the cultural liquid, the biomass of the cells of cultivated microorganisms and the centrate are separated. The centrifuge then enters the centrifuge filter, where it undergoes finer purification from the biomass of cells of cultivated microorganisms. The biomass of cells of cultivated microorganisms, isolated in the centrifuge for processing the cultural liquid and in the centrifuge filter, is then fed into the biomass dryer 21 and then into the granulator 22 to obtain products in a commercial form according to the standard technology for the production and processing of protein concentrate. The resulting centrate is sent to an automatic analyzer of the chemical composition of recycled water, then to the water treatment unit-sterilizer 3. After processing in the water treatment unit-sterilizer 3, the centrate, passing through element 23, in which, if necessary, to replenish the volume, water can be added from the water treatment unit-sterilizer 34 enters the supply tanks of aqueous solutions, closing the cycle of water movement.

При реализации заявляемого способа без введения в состав смешанной производственной культуры микроорганизмов бактерий, использующих углекислый газ в качестве источника углерода, накапливающийся в верхней части ферментёра углекислый газ в смеси с подаваемыми в ферментёр газообразным питательным субстратом и аэрирующим агентом отводят в фильтр разделения газов, где формируется поток углекислого газа в смеси с другими атмосферными газами, поступившими в составе аэрирующего агента, и поток не употреблённого культивируемыми микроорганизмами газообразного питательного субстрата. Газообразный питательный субстрат подают в устройство охлаждения питательной среды и предварительного растворения газов. Углекислый газ в смеси с другими атмосферными газами подают в фотореактор 15, где углекислый газ включается в качестве газообразного питательного субстрата в процессе выращивания в жидкой питательной среде микроорганизмов, потребляющих углекислый газ, например микроводорослей, из числа которых в указанных целях широко применяется сине-зелёная водоросль спирулина, каким-либо из известных способов с применением фотореактора и продувкой углекислым газом в смеси с воздухом. По мере накопления фитомассы микроводорослей, культуральную среду из фотореактора подают на сепаратор микроводорослей 16, где происходит отделение фитомассы с возвратом питательной среды обратно в фотореактор. Фитомассу подают в сушилку фитомассы 17 и далее, например, в устройство ручного таблетирования 18, где фитомасса приобретает товарный вид.When implementing the proposed method without introducing into the composition of the mixed production culture of microorganisms of bacteria using carbon dioxide as a carbon source, carbon dioxide accumulating in the upper part of the fermenter in a mixture with the gaseous nutrient substrate supplied to the fermenter and an aerating agent is removed to the gas separation filter, where a flow is formed carbon dioxide mixed with other atmospheric gases supplied as part of the aerating agent, and the flow of a gaseous nutrient substrate not consumed by cultivated microorganisms. The gaseous nutrient substrate is fed into the device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases. Carbon dioxide, mixed with other atmospheric gases, is fed into the photoreactor 15, where carbon dioxide is included as a gaseous nutrient substrate in the process of growing in a liquid nutrient medium microorganisms that consume carbon dioxide, such as microalgae, of which blue-green algae is widely used for these purposes. spirulina, by any of the known methods using a photoreactor and purging with carbon dioxide mixed with air. As the microalgae phytomass accumulates, the culture medium from the photoreactor is fed to the microalgae separator 16, where the phytomass is separated and the nutrient medium is returned back to the photoreactor. The phytomass is fed into the 17 phytomass dryer and further, for example, into the 18 manual tableting device, where the phytomass becomes marketable.

В результате реализации заявляемого способа получаем биомассу аэробных микроорганизмов с высокой степенью производительности способа, с минимальными затратами энергии, экологически безопасным образом с использованием в качестве газообразного питательного субстрата метана и его гомологов, с использованием для синтеза до 100% объема газообразного питательного субстрата, с максимальным использованием побочных продуктов для биосинтеза, с аэрацией культуральной жидкости атмосферным воздухом.As a result of the implementation of the proposed method, we obtain a biomass of aerobic microorganisms with a high degree of productivity of the method, with minimal energy consumption, in an environmentally friendly manner, using methane and its homologues as a gaseous nutrient substrate, using up to 100% of the volume of the gaseous nutrient substrate for synthesis, with maximum use by-products for biosynthesis, with aeration of the culture liquid with atmospheric air.

Claims

1. A method for the production of biomass of aerobic microorganisms, involving the cultivation of microorganisms under conditions of continuous circulation of the culture fluid in a closed circuit and continuous saturation with a gaseous nutrient substrate, namely gaseous hydrocarbons, namely methane and/or its homologues and an aerating agent, namely atmospheric air , when supplying a nutrient mineral medium containing substances necessary for the vital activity of cultivated microorganisms and removing the cultural liquid in order to isolate the accumulated biomass, characterized in that the cultural liquid circulates in the fermenter, while the liquid nutrient medium is prepared in the supply tank of aqueous solutions, saturating it with substances necessary for the vital activity of cultivated microorganisms, after which a liquid nutrient medium containing substances necessary for the vital activity of cultivated microorganisms using methane and / or its homologues as of the gaseous nutrient substrate, at the stage preceding the supply of the nutrient medium to the fermenter, is cooled, after which the above-mentioned liquid nutrient medium is saturated with the gaseous nutrient substrate and aerating agent, after which the above-mentioned nutrient medium, so as to exclude a sharp temperature difference, through a mixing aerating head using the principle Laval nozzles are continuously fed into the fermenter filled with a culture liquid containing cultured microorganisms suspended in a nutrient medium, thereby lowering the temperature of the culture liquid contained in the fermenter, and carrying out intensive circulation and mixing of the culture liquid inside the fermenter, while additionally saturating the culture liquid located in the fermenter with the help of multi-nozzle injectors mounted in the walls of the fermenter with a gaseous nutrient substrate and aerating agent, taking from the fermenter, with the accumulation of cultivar mass in the culture liquid of cultured microorganisms, part of the culture liquid and directing the selected cultural liquid to the centrifuge for processing the cultural liquid, where the biomass of the cells of the cultivated microorganisms and the centrifuge are separated, while the removal of the cultural liquid is compensated by supplying the appropriate volume of the cooled nutrient medium saturated with gases to the fermenter, while the resulting biomass of the cells microorganisms are sent for processing by one of the accepted methods to obtain products in a marketable form, and centrate is sent to an automatic analyzer of the chemical composition of recycled water, then sent to a water treatment unit - a sterilizer, then, if necessary, water is added to replenish the volume, then sent to the supply tank of aqueous solutions, in turn, in the case of accumulation in the upper part of the fermenter of carbon dioxide formed during the life of cultivated microorganisms in a mixture with the gaseous nutrient substance supplied to the fermenter rat and aerating agent, the above gas mixture is diverted to a gas separation filter, where a carbon dioxide stream is formed in a mixture with other atmospheric gases that enter the composition of the aerating agent, and a stream of gaseous nutrient substrate not consumed by cultivated microorganisms, after which the gaseous nutrient substrate is fed into a device for cooling the nutrient medium and preliminary dissolution of gases, while carbon dioxide is utilized in the process of cultivation in a liquid medium of microorganisms, or pumped into cylinders for storing gases for subsequent use for economic purposes.

2. A method for the production of biomass of aerobic microorganisms according to claim 1, characterized in that the cavity of the fermenter is a three-dimensional body obtained as a result of rotation of the ovoid around the axis of symmetry, while the axis of symmetry is directed vertically.

3. A method for the production of biomass of aerobic microorganisms according to claim 1, characterized in that the mineral nutrient medium entering the fermenter, when mixed with the cultural liquid located in the fermenter, forms a laminar upward flow along the inner surface of the fermenter, turning around the axis of symmetry of the fermenter cavity.

4. Method for the production of biomass of aerobic microorganisms according to claim 1, characterized in that the temperature of the culture liquid contained in the fermenter was 37°C +/- 1°C.

5. A method for the production of biomass of aerobic microorganisms according to claim 1, characterized in that the liquid nutrient medium at the stage preceding the supply of the nutrient medium to the fermenter is cooled in such a way that the temperature difference between the cooled liquid nutrient medium and the culture liquid located in the fermenter at the time of mixing was not more than 10°C,

6. A method for producing biomass of aerobic microorganisms according to claim 1, characterized in that Methylococcus capsulatus or other microorganisms are cultivated using methane and/or its homologues as a gaseous nutrient substrate.

7. A method for the production of biomass of aerobic microorganisms according to claim 1, characterized in that the carbon dioxide formed during the life of cultivated microorganisms is utilized during cultivation in a liquid medium of blue-green algae spirulina, or other microorganisms that consume carbon dioxide.

8. Method for the production of biomass of aerobic microorganisms according to claim 1, characterized in that the nutrient medium contains as substances necessary for the vital activity of cultivated microorganisms dissolved in distilled water KNO ₃ ; KH ₂ PO _4; MgSO ₄ 7H ₂ O; CaCl ₂ ; Na ₂ HPO ₄ 5H ₂ O; Na ₂ EDTA; FeSO ₄ 7H ₂ O; ZnSO ₄ 7H ₂ O; MnCl ₂ 4H ₂ O; CoCl ₂ 6H ₂ O; CuCl ₂ 5H ₂ O; NiCl ₂ 6H ₂ O; Na ₂ MoO _4.