RU2773950C1 - Ферментер для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis - Google Patents
Ферментер для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773950C1 RU2773950C1 RU2021123911A RU2021123911A RU2773950C1 RU 2773950 C1 RU2773950 C1 RU 2773950C1 RU 2021123911 A RU2021123911 A RU 2021123911A RU 2021123911 A RU2021123911 A RU 2021123911A RU 2773950 C1 RU2773950 C1 RU 2773950C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fermenter
- turbine
- cultivation
- supplying
- air
- Prior art date
Links
- 244000005700 microbiome Species 0.000 title claims abstract description 14
- 241000589345 Methylococcus Species 0.000 title claims abstract description 6
- 206010034464 Periarthritis Diseases 0.000 title claims abstract description 6
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 claims abstract description 11
- 230000005587 bubbling Effects 0.000 claims abstract description 9
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 abstract description 12
- 239000002912 waste gas Substances 0.000 abstract description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 8
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 4
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- 241000589346 Methylococcus capsulatus Species 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 230000037348 biosynthesis Effects 0.000 description 2
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 2
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004887 air purification Methods 0.000 description 1
- 239000012267 brine Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N oxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 238000009987 spinning Methods 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 1
Images
Abstract
Изобретение относится к области биотехнологии. Ферментер для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis снабжен рубашкой, патрубками подачи газовых и жидкостных технологических потоков, патрубком выхода отходящего газа и барботажным кольцом, при этом на входном патрубке, подающем воздух под давлением от 0,3 до 0,8 МПа, расположенным в нижней части ферментера, смонтирован блок турбины, лопасти которой загнуты в сторону входного патрубка, в верхней части блока турбины образованы отверстия для поступления воздуха в рабочее пространство ферментера, над блоком турбины расположено барботажное кольцо для подачи в рабочую зону ферментера природного газа, закрепленное на патрубке для подачи природного газа, а над ним - мешалка, закрепленная на валу вращения турбины. Изобретение позволяет упростить конструкцию, сократить эксплуатационные расходы для выращивания биомассы, повысить эффективность процесса культивирования. 2 ил.
Description
Изобретение относится к области биотехнологии, которое может быть использовано в установках для культивирования микроорганизмов, в частности к аппаратам для культивирования биомассы метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulatus.
Актуальность технического решения заключается в необходимости разработки энергоэффективного ферментера для первичного культивирования биомассы после засева из лабораторного стекла, исключающего сложные, потребляющие электроэнергию перемешивающие устройства.
Во всех известных конструкциях аппаратов используют, как правило, стационарные перемешивающие устройства с нижним или верхним электрическим приводом или электрическое насосное оборудование.
Известна ферментационная установка для культивирования микроорганизмов (RU 86184, кл. C12M 1/02, C12R1/01, 2009 г.), включающая культуральный сосуд с термостатирующей рубашкой и крышкой, оснащенный технологическими патрубками, снабженный перемешивающим устройством с магнитным приводом, барботером, сифонной трубкой. Магнитный привод перемешивающего устройства с турбинной мешалкой расположен на крышке реактора и оснащен разделительной мембраной, барботер и сифонная трубка в пределах культурального сосуда выше уровня заполнения жидкости подключены к крану, выполненному таким образом, что в открытом положении барботер и сифонная трубка сообщаются с полостью реактора. К технологическим патрубкам через запорно-регулирующие вентили подключены термостатирующая система, система подачи воздуха, система очистки отработанного воздуха, система подачи корригирующих растворов, система контроля физико-химических параметров среды культивирования, содержащая насос с магнитным приводом, воздухоотделитель и кювету с датчиками контроля роста микроорганизмов.
Недостатком известной ферментационной установки заключается в наличии непрерывно работающего электродвигателя, приводящего в движение турбинную мешалку. Являясь сложным устройством, электродвигатель требует подвода электричества, регулярного технического обслуживания, а также не исключает возможность возникновения технической аварии.
Известна также ферментационная установка для метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus (RU 2743581, кл. C12M 1/04, C12M1/00,
C12Q 3/00, 2020 г.), включающая ферментер для проведения аэробных процессов культивирования, снабженный патрубками подачи газовых и жидкостных технологических потоков, выходы полученной биомассы и отходящего газа, элементы для организации потоков внутри ферментера. В качестве элементов для организации потоков внутри ферментера использованы два барботажных кольца, одно из которых предназначено для подачи природного газа, а другое - для подачи кислорода. Установка также содержит накопительную емкость для вывода полученной биомассы из ферментера, и соединенный с ним уравнительной газовой линией газоотделитель, соединенный с теплообменником и центробежным насосом для возврата жидкой части потока с помощью регулирующего вентиля, и эжектор для возврата в нижнюю часть ферментера отработанного газа и жидкой части потока из газоотделителя. Газоотделитель соединен с выходом газожидкостной смеси ферментера, а эжектор по газовой части потока соединен с газоотделителем.
Известная установка сложная по конструкции и включает в себя насосное оборудование. Центробежный насос с электродвигателем требует регулярного технического обслуживания и не исключает возможность возникновения технической аварии.
Проблемой изобретения является разработка ферментера для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis, в котором устранены недостатки известных технических решений.
Техническим результатом изобретения является упрощение конструкции, сокращение эксплуатационных расходов для выращивания биомассы, повышение эффективности процесса культивирования микроорганизмов за счет совмещения операций подачи газа и перемешивания биомассы в аппарате.
Техническое решение заявленного ферментера для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis решается за счет того, что он снабженный рубашкой, патрубками подачи газовых и жидкостных технологических потоков, патрубком выхода отходящего газа и барботажным кольцом. Согласно изобретению на входном патрубке, подающим воздух под давлением от 0,3 до 0,8 МПа, расположенным в нижней части ферментера, смонтирован блок турбины, лопасти которой загнуты в сторону входного патрубка. В верхней части блока турбины образованы отверстия для поступления воздуха в рабочее пространство ферментера. Над блоком турбины расположено барботажное кольцо для подачи в рабочую зону ферментера природного газа, закрепленное на патрубке для подачи природного газа, а над ним - мешалка, закрепленная на валу вращения турбины.
Монтаж на входном подающим воздух патрубке в ферментер, расположенным в нижней части ферментера, блока турбины с лопастями загнутыми в сторону входного патрубка, обеспечивают возможность ее вращения, совмещая процесс поступления воздуха в рабочее пространство, одновременно раскручивая его для образования турбулентного движения внутри рабочего пространства ферментера, а также обеспечивая вращение мешалки, смонтированной на одном валу вращения. Тем самым, перемешивание рабочей среды внутри ферментера осуществляется более интенсивно, что положительно влияет на эффективность проведения процесса и без применения дополнительного оборудования, необходимого для перемешивания газожидкостной среды внутри рабочего пространства ферментера, влияющего на эксплуатационные расходы для культивирования микроорганизмов.
Образование отверстий в верхней части блока турбины, для поступления воздуха в рабочее пространство ферментера над которым расположено барботажное кольцо, закрепленное на патрубке подачи природного газа, обеспечивает более интенсивное перемешивание воздуха с природным газом, создавая условия для лучшего взаимодействия с жидкой фазой (водой, аммиачной водой и соляным раствором).
Устройство иллюстрируется следующими чертежами, где на фиг. 1 представлен ферментер для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis; на фиг. 2 – блок турбины, смонтированный на подающим воздух патрубке.
Ферментер включает в себя корпус 1, в котором происходит выращивание биомассы. В нижней части корпуса 1 расположен блок 2 турбины 3, в который через штуцер патрубка 4 поступает воздух с давлением 0,3 - 0,8 Мпа. Лопасти турбины 3 загнуты в сторону штуцера патрубка 4. Корпус 1 также снабжен патрубками 5 – для подачи природного газа, патрубком 6 для подачи воды, патрубок 7 – для подачи рабочего раствора солей и патрубок 8 для подачи аммиачной воды. В верхней части корпуса 1 расположен патрубок 9 для вывода отходящих газов процесса биосинтеза. Внутри рабочего пространства ферментера расположена турбинная мешалка 10, закрепленная на валу 11, связанного с турбиной 3. Корпус 2 снабжен отверстиями 12 для выхода воздуха в рабочее пространство ферментера. С внешней стороны, корпус 1 для поддержания заданной температуры, снабжен рубашкой 13, в которую подается теплоноситель через патрубок 14 и выводится через патрубок 15. Над блоком 2 турбины 3 установлено барботажное кольцо 16, через которое поступает природный газ под давлением от 0,3 до 0,8 МПа, которое закреплено на патрубке 5.
Ферментер для культивирования биомассы метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulatus работает следующим образом.
Через штуцер патрубка 4 подают воздух под давлением от 0,3 до 0,8 Мпа. Давление воздуха от 0,3 до 0,8 Мпа создает необходимое давление на лопасти турбины 3, которые загнуты в сторону поступления воздуха, и раскручивают турбину 3. Одновременно раскручивается и вал 11, на котором закреплена турбина 3 и турбинная мешалка 10, обеспечивая перемешивание газожидкостной среды в рабочем пространстве ферментера. Воздух, раскручивающий турбину 3, поступает через отверстия 12 в рабочее пространство корпуса 1, смешивается с природным газом, поступающим через барботажное кольцо 16 и жидкими компонентами, поступающими через патрубки 6, 7 и 8. Интенсивное перемешивание среды осуществляется с помощь турбинной мешалки 10, расположенной в рабочем пространстве корпуса 1, создавая благоприятные условия для культивирования биомассы. Отходящие газы процесса биосинтеза выводятся из корпуса 1 через патрубок 9. Поддержание заданной температуры 42°С в ферментере осуществляется с помощью рубашки 13, в которую подается теплоноситель с температурой 7-12 °С через патрубок 14 и выводится через патрубок 15.
Скорость вращения мешалки, раскручиваемой турбинной 3, составляет не менее 300 об/мин.
Процесс культивирования микроорганизмов проводится до достижения в ферментере требуемой концентрации биомассы 5 г/л.
Заявленная конструкция ферментера позволяет применять воздух, как движущую силу для вращения турбинной мешалки, достаточной для обеспечения эффективного процесса ферментирования и впоследствии использовать его как компонент, необходимый для выращивания биомассы.
Отсутствие электродвигателя в конструкции аппарата позволяет снизить эксплуатационные расходы на обслуживание ферментера, исключить его остановку в случае отключения подачи электроэнергии или поломки.
В настоящее время устройство находится на стадии тестирования рабочего образца объемом 3 литра.
Claims (1)
- Ферментер для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis, снабженный рубашкой, патрубками подачи газовых и жидкостных технологических потоков, патрубком выхода отходящего газа и барботажным кольцом, отличающийся тем, что на входном патрубке, подающем воздух под давлением от 0,3 до 0,8 МПа, расположенным в нижней части ферментера, смонтирован блок турбины, лопасти которой загнуты в сторону входного патрубка, в верхней части блока турбины образованы отверстия для поступления воздуха в рабочее пространство ферментера, над блоком турбины расположено барботажное кольцо для подачи в рабочую зону ферментера природного газа, закрепленное на патрубке для подачи природного газа, а над ним - мешалка, закрепленная на валу вращения турбины.
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2773950C1 true RU2773950C1 (ru) | 2022-06-14 |
Family
ID=
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815237C1 (ru) * | 2023-02-28 | 2024-03-12 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Биореактор для выращивания метанокисляющих микроорганизмов |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456247C2 (ru) * | 2010-06-18 | 2012-07-20 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Метантенк |
RU2580646C1 (ru) * | 2015-08-03 | 2016-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОБИОСИНТЕЗ" | Ферментационная установка для метанассимилирующих микроорганизмов |
RU2585666C1 (ru) * | 2015-04-20 | 2016-06-10 | Сергей Сергеевич Потапов | Аппарат для культивирования метанокисляющих микроорганизмов |
RU2607782C1 (ru) * | 2016-04-04 | 2017-01-10 | Винаров Александр Юрьевич | Биореактор для выращивания метанутилизирующих микроорганизмов |
RU2739528C1 (ru) * | 2020-08-04 | 2020-12-25 | Ооо "Гипробиосинтез" | Ферментер для культивирования биомассы метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulatus |
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2456247C2 (ru) * | 2010-06-18 | 2012-07-20 | Российская академия сельскохозяйственных наук Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт электрификации сельского хозяйства Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ ВИЭСХ Россельхозакадемии) | Метантенк |
RU2585666C1 (ru) * | 2015-04-20 | 2016-06-10 | Сергей Сергеевич Потапов | Аппарат для культивирования метанокисляющих микроорганизмов |
RU2580646C1 (ru) * | 2015-08-03 | 2016-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "ГИПРОБИОСИНТЕЗ" | Ферментационная установка для метанассимилирующих микроорганизмов |
RU2607782C1 (ru) * | 2016-04-04 | 2017-01-10 | Винаров Александр Юрьевич | Биореактор для выращивания метанутилизирующих микроорганизмов |
RU2739528C1 (ru) * | 2020-08-04 | 2020-12-25 | Ооо "Гипробиосинтез" | Ферментер для культивирования биомассы метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulatus |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2815237C1 (ru) * | 2023-02-28 | 2024-03-12 | Публичное акционерное общество "Газпром" | Биореактор для выращивания метанокисляющих микроорганизмов |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2580646C1 (ru) | Ферментационная установка для метанассимилирующих микроорганизмов | |
US4568457A (en) | Staged anaerobic reactor | |
US3962042A (en) | Fermentation apparatus | |
KR100512089B1 (ko) | 고속 고효율 폭기장치 | |
CN101020887A (zh) | 一种果醋发酵罐 | |
KR20220002585A (ko) | 미생물들을 성장시키기 위한 생물반응기 | |
CN203582875U (zh) | 一种气动自循环动物细胞培养生物反应器 | |
CN105820943B (zh) | 一种多级气液联合搅拌文丘里管-cstr反应装置 | |
RU2773950C1 (ru) | Ферментер для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis | |
RU2139131C1 (ru) | Реактор | |
CN216337670U (zh) | 一种便于消泡的发酵罐 | |
WO2020214067A1 (ru) | Установка для получения биомассы аэробных микроорганизмов | |
CN210394377U (zh) | 一种厌氧菌培养系统 | |
RU2769129C1 (ru) | Ферментационная установка для культивирования метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus | |
KR101989348B1 (ko) | 생물반응기 내부의 폼을 제거하는 트랩 및 이를 사용하여 미생물 배양시 발생하는 폼을 제거하는 방법 | |
CN102199538A (zh) | 一种免搅拌生物反应器 | |
RU2743581C1 (ru) | Ферментационная установка для культивирования метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus | |
CN211521737U (zh) | 一种厌氧膜生物反应器 | |
CN106367333B (zh) | 一种管式光生物反应器co2细化装置 | |
RU2585666C1 (ru) | Аппарат для культивирования метанокисляющих микроорганизмов | |
RU2363729C1 (ru) | Аппарат для суспензионного культивирования клеток тканей или микроорганизмов | |
RU2355751C1 (ru) | Вихревой реактор для проведения биотехнологических процессов в условиях микрогравитации | |
CN206266628U (zh) | 食用菌液体菌种培养装置 | |
RU2777059C1 (ru) | Ферментер и ферментационная установка для непрерывного культивирования микроорганизмов | |
EA045062B1 (ru) | Ферментационная установка для культивирования метанокисляющих бактерий |