RU85479U1 - APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES - Google Patents

APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES Download PDF

Info

Publication number
RU85479U1
RU85479U1 RU2009110559/22U RU2009110559U RU85479U1 RU 85479 U1 RU85479 U1 RU 85479U1 RU 2009110559/22 U RU2009110559/22 U RU 2009110559/22U RU 2009110559 U RU2009110559 U RU 2009110559U RU 85479 U1 RU85479 U1 RU 85479U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
tank
fermentation
fitting
compressed air
matrix
Prior art date
Application number
RU2009110559/22U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Васильевич Редикульцев
Виктор Константинович Кудряшов
Михаил Александрович Зиновьев
Александр Алексеевич Уграицкий
Виктор Сергеевич Голиченков
Владислав Валериевич Безручко
Алексей Николаевич Сизов
Дмитрий Александрович Шевелев
Евгений Александрович Семенович
Максим Ростиславович Тараскевич
Original Assignee
Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН filed Critical Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН
Priority to RU2009110559/22U priority Critical patent/RU85479U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU85479U1 publication Critical patent/RU85479U1/en

Links

Abstract

1. Аппарат для проведения ферментационных процессов, включающий горизонтально расположенную ферментационную емкость с теплообменной рубашкой, заглушками и штуцерами, соответственно, для подачи аэрирующего газа, отвода газовой среды, ввода посевной культуры и питательных растворов, слива готового продукта, насос, для ввода в емкость посевной культуры и питательных растворов, буферную емкость, соединенную трубопроводом со штуцером отвода газовой среды и трубопроводами со встроенными управляемыми клапанами с ферментационной емкостью и шлюзовой камерой, сообщенной трубопроводами с управляемыми клапанами, соответственно, со штуцером слива готового продукта и штуцером канализационного слива, матрикс, для проведения твердофазной ферментации и прибор управления, отличающийся тем, что ферментационная емкость выполнена в виде «тройника» с фланцами, причем два противоположных конца емкости закрыты заглушками, а на третьем конце емкости установлено устройство для перемешивания рабочей жидкости, содержащее камеру для сжатого воздуха, закрепленную через упругую мембрану на фланце и снабженную штуцером подачи сжатого воздуха, толкатель, расположенный по центру герметизируемого отверстия и жестко соединенный с мембраной и платформой, размещенной внутри емкости, с зазорами к ее стенкам, и имеющей перфорацию в виде «колец Рашига». ! 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что матрикс закреплен на перфорированной платформе. ! 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что прибор управления снабжен генератором импульсов сжатого воздуха.1. Apparatus for carrying out fermentation processes, including a horizontally located fermentation tank with a heat exchange jacket, plugs and fittings, respectively, for supplying aerating gas, venting the gas medium, introducing the seed culture and nutrient solutions, draining the finished product, pump, for introducing into the seed tank culture and nutrient solutions, a buffer tank connected by a pipe to the fitting of the outlet of the gas medium and pipelines with built-in controlled valves with a fermentation tank and a lock chamber communicated by pipelines with controlled valves, respectively, with a finished product drain fitting and a sewer drain fitting, matrix, for conducting solid-phase fermentation and a control device, characterized in that the fermentation tank is made in the form of a “tee” with flanges, with two opposite ends the containers are closed with plugs, and at the third end of the container there is a device for mixing the working fluid, containing a chamber for compressed air, fixed through an elastic membrane on a flange and equipped with a compressed air supply fitting, a pusher located in the center of the sealed hole and rigidly connected to the membrane and the platform located inside the tank, with gaps to its walls, and having a perforation in the form of "Rashig rings". ! 2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the matrix is mounted on a perforated platform. ! 3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the control device is equipped with a pulse generator of compressed air.

Description

Полезная модель относится к области суспензионного культивирования клеток и микроорганизмов с использованием жидких и твердых субстратов с целью получения биологически активных веществ и может быть использовано в пищевой, медицинской и научно - исследовательской практике, а также, при решении экологических проблем.The utility model relates to the field of suspension cultivation of cells and microorganisms using liquid and solid substrates in order to obtain biologically active substances and can be used in food, medical and scientific research, as well as in solving environmental problems.

Известен «Аппарат для суспензионного культивирования клеток тканей и микроорганизмов» (RU 2 270 245 C1, Бюл. N5), включающий ферментационную емкость с крышкой и патрубками, соответственно для подачи аэрирующего газа и отвода газообразной среды, и устройство для аэрации и перемешивания культуральной жидкости, при этом последнее содержит контур аэрирующего газа, состоящий из трубопровода и размещенного над его выходным отверстием внутри емкости экрана, расположенного горизонтально для образования под ним газовой подушки и установленного с зазором к стенкам емкости, а также средство создания колебаний газовой подушки для перемешивания культуральной жидкости и регулятор расхода газа, сообщенный с указанным трубопроводом, при этом средство создания колебаний газовой подушки содержит пульсатор с подвижной диафрагмой для создания возвратно-поступательного движения потока газа в газовую подушку под экраном.The well-known "Apparatus for suspension cultivation of tissue cells and microorganisms" (RU 2 270 245 C1, Bull. N5), including a fermentation tank with a lid and nozzles, respectively, for supplying aerating gas and venting a gaseous medium, and a device for aeration and mixing of the culture fluid, the latter contains an aeration gas circuit, consisting of a pipeline and located above its outlet in the container screen, horizontally for the formation of a gas cushion under it and installed with a gap rum to the walls of the tank, as well as a means of creating oscillations of the gas cushion for mixing the culture fluid and a gas flow regulator in communication with the specified pipe, while the means of creating oscillations of the gas cushion contains a pulsator with a movable diaphragm to create a reciprocating movement of the gas flow into the gas cushion under screen.

Эффективность работы устройства для аэрации и перемешивания рабочей жидкости в известном аппарате, зависит для аэрации, от величины площади поверхности фазового раздела, газ - жидкость, образованной под экраном, а эффективность перемешивания жидкости, от объема и частоты ее перемещений в аппарате, и на практике реализуется при загрузке ферментационного аппарата не более чем на 50% объема, так как в противном случае рабочая жидкость при вытеснении из-под экрана, может быть вытеснена за пределы аппарата, что может привести к нарушению условий проводимого процесса и экономическим потерям. Кроме того, ограниченная загрузка ферментационного аппарата существенно снижает его производительность. Для сохранения эффективности газообмена в условиях повышения рабочего объема аппарата, необходимо пропорционально увеличить площадь контакта жидкости с газом под экраном, что приведет к снижению частоты реверсивного протока жидкости между экраном и стенками аппарата и, как следствие, к снижению качества целевых продуктов. За прототип выбран «Аппарат для культивирования клеток и микроорганизмов» (RU 69518 U1, Бюл. N36).The efficiency of the device for aeration and mixing of the working fluid in a known apparatus depends on the size of the surface area of the phase separation for gas, the gas is the fluid formed under the screen, and the efficiency of mixing the fluid, on the volume and frequency of its movements in the apparatus, is realized in practice when loading the fermentation apparatus not more than 50% of the volume, since otherwise the working fluid, when displaced from under the screen, can be expelled outside the apparatus, which can lead to violation of the conditions th ongoing process and economic losses. In addition, the limited loading of the fermentation apparatus significantly reduces its productivity. To maintain the efficiency of gas exchange in conditions of increasing the working volume of the apparatus, it is necessary to proportionally increase the area of contact between the liquid and gas under the screen, which will lead to a decrease in the frequency of the reverse fluid flow between the screen and the walls of the apparatus and, as a result, to a decrease in the quality of the target products. For the prototype selected "Apparatus for the cultivation of cells and microorganisms" (RU 69518 U1, Bull. N36).

Аппарат содержит две ферментационные емкости с крышками и патрубками для подачи аэрирующего газа и отвода газовой среды. Емкости снабжены матриксами, свободно размещенными в полости каждой емкости, при этом емкости сообщены между собой трубопроводом нижнего слива и соединены трубопроводами с управляемыми клапанами с патрубком для подачи аэрирующих газов. The apparatus contains two fermentation vessels with caps and nozzles for supplying aerating gas and venting the gas medium. The containers are equipped with matrices freely placed in the cavity of each container, while the containers are interconnected by a lower drain pipe and connected by pipelines to controlled valves with a pipe for supplying aerating gases.

Кроме того, аппарат содержит:In addition, the apparatus contains:

- насос для ввода в первую ферментационную емкость питательных растворов и посевной культуры;- a pump for introducing into the first fermentation tank of nutrient solutions and seed culture;

- буферную емкость, соединенную трубопроводом с патрубком отвода газовой среды и трубопроводами с встроенными управляемыми клапанами с ферментационными емкостями и шлюзовой камерой, при этом шлюзовая камера соединена трубопроводами с встроенными управляемыми клапанами с патрубками слива и сбора получаемых продуктов;- a buffer tank connected by a pipeline to a pipe for venting the gas medium and pipelines with built-in controlled valves with fermentation tanks and a lock chamber, while the lock chamber is connected by pipelines with built-in controlled valves with pipes for draining and collecting the resulting products;

- корпус каждой емкости выполнен в виде отрезка трубы с теплообменной рубашкой и имеет горизонтальное рабочее положение;- the housing of each tank is made in the form of a pipe segment with a heat exchange jacket and has a horizontal working position;

- матрикс выполнен из сетчатого гофрированного полотна, свернутого в спираль;- the matrix is made of mesh corrugated canvas, rolled into a spiral;

- гофрированное полотно матрикса может иметь пленочное напыление из питательных веществ или сорбентов;- corrugated matrix fabric may have a film coating of nutrients or sorbents;

- матрикс содержит нерастворимые компоненты питательной среды, размещенные в межвитковом пространстве спирали.- the matrix contains insoluble components of the nutrient medium located in the inter-turn space of the spiral.

Известный аппарат может быть использован для проведения как жидкофазных, так и твердофазных ферментационных процессов.The known apparatus can be used for both liquid phase and solid phase fermentation processes.

Высокая эффективность массообменных процессов в известном аппарате достигается при использовании в ферментационных процессах малых объемов рабочей жидкости, однако это противоречит условиям высокой производительности аппарата, важным фактором которой, является объем рабочей жидкости.The high efficiency of mass transfer processes in the known apparatus is achieved when small volumes of the working fluid are used in fermentation processes, however, this contradicts the conditions of the high performance of the apparatus, an important factor of which is the volume of the working fluid.

При увеличении рабочего объема аппарата возрастают:With an increase in the working volume of the apparatus increase:

- расход аэрирующих газов, необходимый для вытеснения рабочей жидкости из одной емкости в другую, что повышает нагрузку на бактериальные фильтры газов и снижает асептическую надежность аппарата;- the flow of aerating gases necessary to displace the working fluid from one tank to another, which increases the load on the bacterial gas filters and reduces the aseptic reliability of the apparatus;

- время протока рабочей жидкости из одной ферментационной емкости в другую, что существенно снижает частоту обмена жидкости между емкостями, обеспечивающую эффективность массообменных процессов.- the flow time of the working fluid from one fermentation tank to another, which significantly reduces the frequency of fluid exchange between containers, ensuring the efficiency of mass transfer processes.

Перемешивание рабочей жидкости осуществляется посредством реверсивного протока жидкости по трубопроводу, соединяющему ферментационные емкости. Такие условия позволяют эффективно перемешать рабочую жидкость в малых объемах. При увеличении рабочего объема, эффективность перемешивания жидкости существенно снижается из-за увеличения времени протока жидкости из емкости в емкость и горизонтального рабочего положения ферментационных емкостей, создающего «карманы» мало подвижной жидкости удаленные от перепускного трубопровода.Mixing of the working fluid is carried out by means of a reversible flow of fluid through a pipeline connecting the fermentation tanks. Such conditions allow efficient mixing of the working fluid in small volumes. With an increase in the working volume, the efficiency of mixing the liquid is significantly reduced due to an increase in the time of flow of the liquid from the tank to the tank and the horizontal working position of the fermentation tanks, which creates "pockets" of slightly mobile liquid remote from the bypass pipeline.

Загрузка ферментационного аппарата рабочей жидкостью составляет не более чем 50% объема, так как в противном случае рабочая жидкость при вытеснении из одной емкости в другую, будет вытеснена за пределы аппарата, что может привести к нарушению условий проводимого процесса и экономическим потерям. Кроме того, ограниченная загрузка ферментационного аппарата существенно снижает производительность.The loading of the fermentation apparatus with the working fluid is not more than 50% of the volume, since otherwise the working fluid, when displaced from one tank to another, will be forced out of the apparatus, which can lead to a violation of the process conditions and economic losses. In addition, the limited loading of the fermentation apparatus significantly reduces productivity.

Работа аппарата осуществляется с использованием двух ферментационных емкостей, что существенно повышает установочные размеры, металлоемкость и стоимость аппарата.The apparatus is operated using two fermentation tanks, which significantly increases the installation dimensions, metal consumption and cost of the apparatus.

Технический результат заключается в интенсификации ферментационных процессов, путем повышения эффективности массообмена в процессе культивирования в условиях высокой производительности аппарата.The technical result consists in the intensification of fermentation processes, by increasing the efficiency of mass transfer during cultivation in conditions of high productivity of the apparatus.

Указанный результат достигается тем, что в аппарате для проведения ферментационных процессов, включающем горизонтально расположенную ферментационную емкость с теплообменной рубашкой, заглушками и штуцерами, соответственно, для подачи аэрирующего газа, отвода газовой среды, ввода посевной культуры и питательных растворов, слива готового продукта, насос, для ввода в емкость посевной культуры и питательных растворов, буферную емкость, соединенную трубопроводом со штуцером отвода газовой среды и трубопроводами со встроенными управляемыми клапанами с ферментационной емкостью и шлюзовой камерой, сообщенной трубопроводами с управляемыми клапанами, соответственно, со штуцером слива готового продукта и штуцером канализационного слива, матрикс, для проведения твердофазной ферментации и прибор управления, ферментационная емкость выполнена в виде «тройника» с фланцами, причем два противоположных конца емкости закрыты заглушками, а на третьем конце емкости установлено устройство для перемешивания рабочей жидкости, содержащее камеру для сжатого воздуха, закрепленную через упругую мембрану на фланце и снабженную штуцером подачи сжатого воздуха, толкатель, расположенный по центру герметизируемого отверстия и жестко соединенный с мембраной и платформой, размещенной внутри емкости, с зазорами к ее стенкам, и имеющей перфорацию в виде «колец Рашига»; а также тем что, матрикс закреплен на перфорированной платформе;This result is achieved by the fact that in the apparatus for carrying out fermentation processes, including a horizontally located fermentation tank with a heat exchange jacket, plugs and fittings, respectively, for supplying aeration gas, venting the gas medium, introducing the seed culture and nutrient solutions, draining the finished product, pump, for input into the capacity of the sowing culture and nutrient solutions, the buffer capacity connected by a pipeline to the outlet fitting of the gas medium and pipelines with integrated valves with a fermentation tank and a lock chamber, connected by pipelines with controlled valves, respectively, with a finished product discharge fitting and a sewer drain fitting, a matrix, for solid-phase fermentation and a control device, the fermentation tank is made in the form of a “tee” with flanges, and two opposite ends of the container are closed with plugs, and at the third end of the container there is a device for mixing the working fluid, containing a chamber for compressed air, fixed through an elastic membrane to the flange and provided with a nipple supply of compressed air, a pusher, a centrally located aperture sealable and rigidly connected to the membrane and a platform disposed within the vessel, with clearances to the walls, and having a perforation in the form of 'Raschig rings'; as well as the fact that the matrix is mounted on a perforated platform;

а также тем, что прибор управления снабжен генератором импульсов сжатого воздуха.as well as the fact that the control device is equipped with a pulse generator of compressed air.

Применение перемешивающего устройства, выполненного в виде подвижной платформы, площадь которой перфорирована отверстиями по подобию «колец Рашига», позволяет существенно улучшить процесс перемешивания рабочей жидкости и увеличить объем загрузки аппарата при проведении жидкофазных процессов, что способствует повышению качества целевых продуктов и производительности аппарата.The use of a mixing device made in the form of a movable platform, the area of which is perforated with holes similar to “Rashig rings”, can significantly improve the process of mixing the working fluid and increase the load of the apparatus during liquid-phase processes, which improves the quality of the target products and the productivity of the apparatus.

Разделение процессов аэрации и перемешивания рабочей жидкости позволяет повысить управляемость ферментационным процессом и существенно сократить расход аэрирующих газов на его проведение и снизить нагрузку на бактериальные фильтры газов, обеспечивающих асептическую надежность аппарата.Separation of the processes of aeration and mixing of the working fluid can increase the controllability of the fermentation process and significantly reduce the flow of aerating gases for its conduct and reduce the load on the bacterial gas filters, ensuring the aseptic reliability of the apparatus.

Возможность размещения матрикса с твердым субстратом на подвижной платформе, позволяет проводить жидкофазные и твердофазные процессы в аппарате с одной ферментационной емкостью, что существенно снижает размер, металлоемкость и стоимость аппарата.The ability to place a matrix with a solid substrate on a mobile platform allows liquid-phase and solid-phase processes to be carried out in a device with one fermentation tank, which significantly reduces the size, metal consumption and cost of the device.

Использование описанного привода, позволяет существенно расширить частотную характеристику реверсивного движения платформы и, как следствие повысить эффективность массообменных процессов.Using the described drive allows you to significantly expand the frequency response of the reverse movement of the platform and, as a result, increase the efficiency of mass transfer processes.

На фиг.1 схематично изображен аппарат для проведения ферментационных процессов.Figure 1 schematically shows an apparatus for carrying out fermentation processes.

Аппарат содержит ферментационную емкость 1 с фланцами 2, заглушки 3, установленные с двух противоположных сторон емкости, теплообменную рубашку 4, установленную на емкости 1, штуцер 5 для ввода аэрирующих газов, штуцер 6 для ввода питательных растворов и посевной культуры, штуцер 7 для отвода отработанных газов из ферментационной емкости, штуцер 8 для слива готового продукта, фланец 9, устройство для перемешивания рабочей жидкости, включающее камеру 10 для сжатого воздуха, установленную на фланце 9, упругую мембрану 11, закрепленную между фланцем 9 и камерой 10, толкатель 12, жестко закрепленный на мембране по оси герметизируемого отверстия емкости 1, платформу 13, жестко соединенную со свободным концом толкателя 12, расположенную внутри ферментационной емкости с зазором к стенкам емкости и снабженную отверстиями 14, выполненными в виде «колец Рашига», щтуцер 15 для подачи сжатого воздуха в устройство для перемешивания рабочей жидкости, матрикс 16, насос 17, буферную емкость 18, штуцер 19 для отвода отработанных газов из буферной емкости, шлюзовую камеру 20, управляемые клапаны 21; 22; 23; 24, 25, прибор 26 управления, штуцеры 27; 28; 29; 30; 31; 32; 33 для подключения внешних обслуживающих систем.The apparatus contains a fermentation tank 1 with flanges 2, plugs 3 mounted on two opposite sides of the tank, a heat transfer jacket 4 mounted on the tank 1, a nozzle 5 for introducing aerated gases, a nozzle 6 for introducing nutrient solutions and a seed culture, a nozzle 7 for discharging waste gases from the fermentation tank, nozzle 8 for draining the finished product, flange 9, a device for mixing the working fluid, including a chamber 10 for compressed air mounted on the flange 9, an elastic membrane 11 mounted between the flange 9 and the chamber 10, the pusher 12, rigidly mounted on the membrane along the axis of the sealed hole of the tank 1, the platform 13, rigidly connected to the free end of the pusher 12, located inside the fermentation tank with a gap to the walls of the tank and provided with holes 14 made in the form of "Rashig rings ", A fitting 15 for supplying compressed air to a device for mixing a working fluid, a matrix 16, a pump 17, a buffer tank 18, a fitting 19 for venting exhaust gases from the buffer tank, airlock 20, controlled valves 21; 22; 23; 24, 25, control device 26, fittings 27; 28; 29; thirty; 31; 32; 33 for connecting external service systems.

Корпус ферментационной емкости 1 выполнен в виде «тройника», торцевые отверстия которого снабжены фланцами 2 и 9 и имеет горизонтальное рабочее положение.The housing of the fermentation tank 1 is made in the form of a “tee”, the end holes of which are provided with flanges 2 and 9 and have a horizontal working position.

Матрикс 16 выполнен, например, в виде перфорированного контейнера или сетчатого гофрированного полотна и может иметь пленочное напыление из питательных веществ или сорбентов. Он устанавливается на платформе 14 в режиме проведения процесса твердофазной ферментации.The matrix 16 is made, for example, in the form of a perforated container or mesh corrugated fabric and may have a film coating of nutrients or sorbents. It is mounted on platform 14 in the solid state fermentation process mode.

Насос 17 соединен с штуцерами 6 и 28 и обеспечивает подачу питательных растворов и посевной культуры в емкость 1.The pump 17 is connected to the fittings 6 and 28 and provides the supply of nutrient solutions and seed culture in the tank 1.

Буферная емкость 18 соединена со штуцером 7 для отвода отработанных газов из ферментационной емкости, со штуцером 29 для подключения к анализатору отработанных газов (на фиг.1 не показан) или сброса газов в атмосферу и через управляемый клапаном 21 со шлюзовой камерой 20.The buffer tank 18 is connected to a nozzle 7 for exhaust gas removal from the fermentation tank, with a nozzle 29 for connecting to an exhaust gas analyzer (not shown in FIG. 1) or venting gases into the atmosphere and through a valve 21 controlled by a lock chamber 20.

Шлюзовая камера 20 через управляемые клапаны 22, 23, 24 и 25 соединена, соответственно, с ферментационной емкостью 1, со штуцером 30 для подачи водяного пара, со штуцером 31 для подключения к сборнику продуктов ферментации, и со штуцером 32 для подключения к канализационному сливу.The lock chamber 20 through controlled valves 22, 23, 24 and 25 is connected, respectively, with a fermentation tank 1, with a fitting 30 for supplying water vapor, with a fitting 31 for connecting to a collection of fermentation products, and with a fitting 32 for connecting to a sewer.

Прибор 26 управления снабжен генератором импульсов сжатого воздуха, обеспечивающего работу устройства перемешивания рабочей жидкости, и соединен со штуцером 15.The control device 26 is equipped with a pulse generator of compressed air, which ensures the operation of the device for mixing the working fluid, and is connected to the fitting 15.

Управляющие шины прибора 26 управления соединены с управляемыми клапанами 22-25 и с насосом 17.The control buses of the control device 26 are connected to the controlled valves 22-25 and to the pump 17.

Аппарат позволяет реализовать жидкофазные и твердофазные процессы ферментации. Жидкофазные процессы проводят без применения матрикса 16.The apparatus allows for the implementation of liquid-phase and solid-phase fermentation processes. Liquid phase processes are carried out without the use of matrix 16.

Перед реализацией ферментационных процессов, к аппарату подключают (на фиг.1 не показаны):Before the implementation of fermentation processes, they are connected to the apparatus (not shown in FIG. 1):

- источник аэрирующих газов через штуцер 27;- a source of aerating gases through the nozzle 27;

- источники питательных растворов и посевной культуры через штуцер 28;- sources of nutrient solutions and seed culture through fitting 28;

- анализатор отработанных газов или сброс газов в атмосферу через штуцер 29;- an analyzer of exhaust gases or discharge of gases into the atmosphere through the fitting 29;

- источник водяного пара через штуцер 30;- a source of water vapor through the fitting 30;

- сборник продуктов ферментации через штуцер 31;- a collection of fermentation products through the fitting 31;

- канализационный слив через штуцер 32;- sewer drain through the fitting 32;

- источник сжатого воздуха через штуцер 33.- a source of compressed air through the fitting 33.

При реализации жидкофазных процессов, после выполнения указанных подключений, в емкость 1 через патрубок 6 посредством насоса 17 вносят питательный раствор и посевную культуру в заданных объемах. Через патрубок 5, емкость 1, патрубок 7, буферную емкость 18 и штуцер 19 устанавливают проток газов с заданным расходом, а в теплообменной рубашке 4 поддерживают заданную температуру носителя. На приборе 26 управления, задают программы работ перемешивающего устройства, насоса 17 и шлюзовой камеры 20.When liquid-phase processes are implemented, after performing the indicated connections, a nutrient solution and a seed culture in predetermined volumes are introduced into the tank 1 through the nozzle 6 by means of a pump 17. Through the pipe 5, the tank 1, the pipe 7, the buffer tank 18 and the nozzle 19 establish a gas flow with a given flow rate, and in the heat exchange jacket 4 maintain a predetermined carrier temperature. On the control device 26, the work programs of the mixing device, the pump 17 and the lock chamber 20 are set.

После запуска указанных программ, через штуцер 15 в камеру 10 непрерывно поступают импульсы сжатого воздуха, воздействие которых приводит в движение упругую мембрану 11, жестко закрепленные на ней толкатель 12 и платформу 13.After starting these programs, through the fitting 15, pulses of compressed air continuously enter the chamber 10, the impact of which drives the elastic membrane 11, the pusher 12 and the platform 13 rigidly fixed on it.

Мембрана 11, толкатель 12 и платформа 13 совершают возвратно-поступательное движение с заданной частотой, при этом перемещение платформы сопровождается реверсивным протоком рабочей жидкости через отверстия 14, выполненные в виде «колец Рашига», обеспечивающих оптимальные условия перемешивания жидкости в емкости 1.The membrane 11, the pusher 12 and the platform 13 make a reciprocating movement with a given frequency, while the movement of the platform is accompanied by a reversible flow of working fluid through the holes 14, made in the form of "Rashig rings", providing optimal conditions for mixing the liquid in the tank 1.

Интенсификация газообмена рабочей жидкости в указанных условиях происходит за счет активной турбулентности жидкости, созданной струями жидкости, сформированными в отверстиях 14 при движении платформы 13 и вентиляции поверхности раздела фаз газ-жидкость, которая осуществляется протоком газов через емкость 1.The intensification of the gas exchange of the working fluid under these conditions occurs due to the active turbulence of the fluid created by the fluid jets formed in the openings 14 during the movement of the platform 13 and ventilation of the gas-liquid interface, which is carried out by the gas flow through the tank 1.

Геометрическая форма и горизонтальное положение аппарата позволяют существенно увеличить площадь контакта газов с жидкостью и обеспечить эффективное перемешивание рабочей жидкости без образования застойных зон, что способствует повышению качества получаемых целевых продуктов.The geometric shape and horizontal position of the apparatus can significantly increase the area of contact of gases with the liquid and ensure effective mixing of the working fluid without the formation of stagnant zones, which helps to improve the quality of the target products.

Процесс ферментации сопровождается исполнением программ, реализуемых прибором 26 управления:The fermentation process is accompanied by the execution of programs implemented by the control device 26:

- ввода в емкость 1 титрующих или питательных растворов посредством насоса 17;- input into the tank 1 titration or nutrient solutions through the pump 17;

- слива продуктов ферментации посредством работы шлюзовой камеры 20.- discharge of fermentation products through the operation of the lock chamber 20.

В процессе ферментации в емкость 1 через насос 17 поступают титрующие и питательные растворы, что увеличивает исходный рабочий объем аппарата, который компенсируется объемом слива продуктов ферментации из емкости 1 посредством работы шлюзовой камеры 20.During the fermentation process, titration and nutrient solutions enter the tank 1 through the pump 17, which increases the initial working volume of the apparatus, which is compensated by the volume of the fermentation products drained from the tank 1 by means of the lock chamber 20.

Программа работы шлюзовой камеры 20 реализуется выполнением следующих процедур. The work program of the lock chamber 20 is implemented by performing the following procedures.

Процедура 1.Procedure 1.

Открываются управляемые клапаны 23 и 24, при этом через штуцер 30, шлюзовую камеру 20 и клапан 24 продувается насыщенный водяной пар, который через штуцер 32 отводится в канализационный слив. Такое состояние выдерживается заданное время, по истечении которого клапаны 32 и 23 закрываются и шлюзовая камера 20 охлаждается окружающим воздухом до создания в камере 20 пониженного атмосферного давления. Operated valves 23 and 24 are opened, while saturated water vapor is blown through the nozzle 30, the lock chamber 20 and the valve 24, which is discharged through the nozzle 32 into the sewer. This state is maintained for a predetermined time, after which the valves 32 and 23 are closed and the lock chamber 20 is cooled by ambient air until a reduced atmospheric pressure is created in the chamber 20.

Процедура 2.Procedure 2.

Открывается управляемый клапан 22 и камера 20 полностью заполняется жидкими продуктами ферментации, поступающими из емкости 1 через сливной патрубок 8 и открытый клапан 22. The controlled valve 22 opens and the chamber 20 is completely filled with liquid fermentation products coming from the tank 1 through the drain pipe 8 and the open valve 22.

Процедура 3.Procedure 3.

Клапан 22 закрывается, и открываются управляемые клапаны 21 и 25. Продукт ферментации из камеры 20 вытесняется отработанными газами, поступающими из емкости 18 через клапан 21, и через клапан 25 и штуцер 31 поступает в сборник продуктов ферментации. После полного слива продуктов ферментации из камеры 20, клапаны 25 и 21 закрываются.The valve 22 closes and the controlled valves 21 and 25 open. The fermentation product from the chamber 20 is displaced by the exhaust gases coming from the vessel 18 through the valve 21, and through the valve 25 and the nozzle 31 enters the fermentation products collector. After complete draining of the fermentation products from the chamber 20, the valves 25 and 21 are closed.

После выполнения процедуры 3, выполняется процедура 1, после завершения которой, выдерживается заданная временная пауза и процесс повторяется с процедуры 2 до ручной остановки программы работы шлюзовой камеры 20.After performing procedure 3, procedure 1 is performed, after which a predetermined time pause is maintained and the process is repeated from procedure 2 until the work program of the lock chamber 20 is manually stopped.

При проведении ферментационных процессов буферная емкость 18 выполняет функции сборника капельной жидкости, которая в потоке отработанных газов может попасть через штуцер 7 в буферную емкость 18 и фракционного разделителя газов от жидкости, что способствует повышению асептической защиты проводимых процессов от загрязнений посторонней микрофлорой. Жидкость, накопленная в емкости 18, разгружается в сборник продуктов ферментации в процедуре разгрузки камеры 20.When carrying out fermentation processes, the buffer tank 18 performs the functions of a droplet collector, which in the exhaust gas stream can enter through the nozzle 7 into the buffer tank 18 and a fractional gas separator from the liquid, which helps to increase the aseptic protection of the processes from pollution by extraneous microflora. The liquid accumulated in the tank 18 is discharged into the collection of fermentation products in the unloading procedure of the chamber 20.

Твердофазные процессы проводятся по технологии жидкофазных процессов. Основным отличием является использование в твердофазных процессах матриксов 16.Solid phase processes are carried out according to the technology of liquid phase processes. The main difference is the use of matrices 16 in solid-phase processes.

Перед ферментацией матрикс 16 заполняют твердым субстратом, закрепляют на платформе 13 и стерилизуют вместе с аппаратом в автоклаве или проточным паром.Before fermentation, the matrix 16 is filled with a solid substrate, fixed on the platform 13 and sterilized together with the apparatus in an autoclave or steam.

В емкость 1, насосом 17 вносят питательный раствор в объеме необходимом для погружения платформы 13 в жидкость и посевную культуру. Через патрубок 5, емкость 1, патрубок 2 и буферную емкость 18 продувают аэрирующий газ с заданным расходом. После выполнения указанных процедур, на приборе 26 управления задают частоту колебаний платформы 13 и запускают программу ферментации твердого субстрата.In the tank 1, pump 17 make a nutrient solution in the amount necessary for immersion of the platform 13 in the liquid and seed culture. Through the pipe 5, the tank 1, the pipe 2 and the buffer tank 18 is blown aerating gas with a given flow rate. After performing these procedures, on the control device 26 set the oscillation frequency of the platform 13 and start the fermentation program of the solid substrate.

При выполнении указанной программы, платформа 13 выполняет возвратно-поступательное движение, активно перемешивая рабочую жидкость в емкости 1.When executing the specified program, the platform 13 performs a reciprocating motion, actively mixing the working fluid in the tank 1.

Твердый субстрат, при перемещении платформы 13 смачивается брызгами рабочей жидкости по поверхности матрикса 16, что способствует образованию множественных точек роста клеток - продуцентов целевых продуктов. В процессе твердофазной ферментации, протекающей в матриксе 16, поддерживается необходимая влажность и газообмен за счет постоянной вентиляции емкости 1 и движения платформы 13.A solid substrate, when moving the platform 13 is wetted by spraying the working fluid on the surface of the matrix 16, which contributes to the formation of multiple cell growth points - the producers of the target products. In the process of solid-phase fermentation taking place in the matrix 16, the necessary humidity and gas exchange are maintained due to the constant ventilation of the tank 1 and the movement of the platform 13.

Эффективность твердофазного процесса достигается за счет применения матрикса 16, выполненного в виде перфорированного контейнера и управления частотой перемещения платформы 13 с матриксом 16 в емкости 1 при активной вентиляции внешней поверхности матрикса 16 аэрирующим газом, продуваемым через газовую полость емкости 1.The efficiency of the solid-phase process is achieved through the use of the matrix 16, made in the form of a perforated container and control the frequency of movement of the platform 13 with the matrix 16 in the tank 1 with active ventilation of the outer surface of the matrix 16 with aerating gas blown through the gas cavity of the tank 1.

Claims (3)

1. Аппарат для проведения ферментационных процессов, включающий горизонтально расположенную ферментационную емкость с теплообменной рубашкой, заглушками и штуцерами, соответственно, для подачи аэрирующего газа, отвода газовой среды, ввода посевной культуры и питательных растворов, слива готового продукта, насос, для ввода в емкость посевной культуры и питательных растворов, буферную емкость, соединенную трубопроводом со штуцером отвода газовой среды и трубопроводами со встроенными управляемыми клапанами с ферментационной емкостью и шлюзовой камерой, сообщенной трубопроводами с управляемыми клапанами, соответственно, со штуцером слива готового продукта и штуцером канализационного слива, матрикс, для проведения твердофазной ферментации и прибор управления, отличающийся тем, что ферментационная емкость выполнена в виде «тройника» с фланцами, причем два противоположных конца емкости закрыты заглушками, а на третьем конце емкости установлено устройство для перемешивания рабочей жидкости, содержащее камеру для сжатого воздуха, закрепленную через упругую мембрану на фланце и снабженную штуцером подачи сжатого воздуха, толкатель, расположенный по центру герметизируемого отверстия и жестко соединенный с мембраной и платформой, размещенной внутри емкости, с зазорами к ее стенкам, и имеющей перфорацию в виде «колец Рашига».1. Apparatus for carrying out fermentation processes, including a horizontally located fermentation tank with a heat exchange jacket, plugs and fittings, respectively, for supplying aerating gas, venting the gas medium, introducing the seed culture and nutrient solutions, draining the finished product, pump, for introducing into the seed tank culture and nutrient solutions, a buffer tank connected by a pipe to the fitting of the outlet of the gas medium and pipelines with built-in controlled valves with a fermentation tank and a lock chamber communicated by pipelines with controlled valves, respectively, with a finished product drain fitting and a sewer drain fitting, matrix, for conducting solid-phase fermentation and a control device, characterized in that the fermentation tank is made in the form of a “tee” with flanges, with two opposite ends the containers are closed with plugs, and at the third end of the container there is a device for mixing the working fluid, containing a chamber for compressed air, fixed through an elastic membrane on a flange and equipped with a compressed air supply fitting, a pusher located in the center of the sealed hole and rigidly connected to the membrane and the platform located inside the tank, with gaps to its walls, and having a perforation in the form of "Rashig rings". 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что матрикс закреплен на перфорированной платформе.2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the matrix is mounted on a perforated platform. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что прибор управления снабжен генератором импульсов сжатого воздуха.
Figure 00000001
3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the control device is equipped with a pulse generator of compressed air.
Figure 00000001
RU2009110559/22U 2009-03-25 2009-03-25 APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES RU85479U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110559/22U RU85479U1 (en) 2009-03-25 2009-03-25 APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2009110559/22U RU85479U1 (en) 2009-03-25 2009-03-25 APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU85479U1 true RU85479U1 (en) 2009-08-10

Family

ID=41049925

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009110559/22U RU85479U1 (en) 2009-03-25 2009-03-25 APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU85479U1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2596924C1 (en) * 2015-02-24 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской Академии наук (ИБП РАН) Method for implementation of enzymatic processes and device therefor
RU2596396C1 (en) * 2015-05-25 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской Академии наук (ИБП РАН) Bioreactor with membrane device for gas supply of microorganisms

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2596924C1 (en) * 2015-02-24 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской Академии наук (ИБП РАН) Method for implementation of enzymatic processes and device therefor
RU2596396C1 (en) * 2015-05-25 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской Академии наук (ИБП РАН) Bioreactor with membrane device for gas supply of microorganisms

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4663640B2 (en) Solid fermenter
CN201433176Y (en) Sludge aerobic anaerobic compost integrated reactor
CN106520552A (en) Cell culture biological reactor
CN202116535U (en) Fermentation tank of wine with automatic gas flow stirring function
RU85479U1 (en) APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES
CN102583718B (en) MBBR (Moving Bed Biofilm Reactor) packing material negative pressure and positive pressure conveying method and device
CN210394377U (en) Anaerobe culture system
CN110656027A (en) Gas-liquid reverse transmission biomembrane reactor for preparing ethanol by fermenting waste gas CO/CO2
CN208739580U (en) A kind of liquid manure control accurate device
SU1090711A1 (en) Fermentation vnssel
RU69518U1 (en) DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS
RU102618U1 (en) INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS
CN103497013B (en) Fermentation treatment apparatus for waste in controlled airtight cabin
CN206599569U (en) A kind of reactor for dry anaerobic fermentation
RU87703U1 (en) PLANT FOR FERMENTATION OF VEGETABLE RAW MATERIALS
CN209702380U (en) A kind of sulfur-bearing organic wastewater processing unit
RU87701U1 (en) DEVICE FOR CULTIVATION OF MICROORGANISMS
CN206385145U (en) A kind of energy on-line cleaning sterilizes and continuously receives the liquid receiving device of liquid
CN207498209U (en) Industrial wastewater cyclic processing device
CN206266628U (en) Culture device for liquid strain of edible fungus
RU103533U1 (en) DEVICE FOR BIOTECHNOLOGICAL GROWING OF VEGETABLE EXPLANTS
RU2644344C1 (en) Biological reactor for transforming gas-hydrogen hydrocarbons to biologically active compounds
RU2528779C1 (en) Unit for increasing suspensions of microorganisms
CN218755730U (en) Laboratory is with simple and easy solid state fermentation device
RU2537631C1 (en) Installation of bacterial leaching of metals from technogenic wastes

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20100326