RU87701U1 - DEVICE FOR CULTIVATION OF MICROORGANISMS - Google Patents
DEVICE FOR CULTIVATION OF MICROORGANISMS Download PDFInfo
- Publication number
- RU87701U1 RU87701U1 RU2009122146/22U RU2009122146U RU87701U1 RU 87701 U1 RU87701 U1 RU 87701U1 RU 2009122146/22 U RU2009122146/22 U RU 2009122146/22U RU 2009122146 U RU2009122146 U RU 2009122146U RU 87701 U1 RU87701 U1 RU 87701U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- aerator
- gas
- fermentation tank
- tank
- nozzle
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
1. Аппарат для культивирования микроорганизмов, включающий горизонтально расположенную ферментационную емкость с боковыми крышками и штуцерами для подачи аэрирующего и перемешивающего газа в верхнюю полость емкости и отвода газообразной среды, аэратор, снабженный штуцером для подачи аэрирующего и перемешивающего газа, входной и выходной фильтры и устройство управления, отличающийся тем, что содержит воздухоразделительное устройство и управляемые клапаны включения аэробного или анаэробного режимов, причем вход и выход воздухоразделительного устройства соответственно соединены через клапаны включения аэробного или анаэробного режимов с входным фильтром, а выход последнего через управляемые клапаны сообщен со штуцерами подачи аэрирующего газа в верхнюю полость емкости и в аэратор, а канал отвода газов из аэратора, соединенный со штуцером для подачи аэрирующего и перемешивающего газа последнего, включает последовательно соединенные обратный клапан, нормально закрытый клапан, каплеотделитель и выходной фильтр, при этом второй вход каплеотделителя через другой нормально закрытый клапан соединен со штуцером отвода газообразной среды, а выход каплеотделителя сообщен через управляемый клапан и штуцер возврата с ферментационной емкостью, причем аэратор выполнен в виде съемной цилиндрической емкости, установленной во внутренней полости ферментационной емкости с зазорами к ее стенкам, снабжен отверстиями в нижней части для перетекания культуральной жидкости из аэратора в ферментационную емкость и обратно и заполнен насадкой. ! 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что аэратор заполнен насадками в форм�1. The apparatus for the cultivation of microorganisms, including a horizontally located fermentation tank with side covers and fittings for supplying aerating and mixing gas to the upper cavity of the tank and venting gaseous medium, an aerator equipped with a fitting for supplying aerating and mixing gas, input and output filters and a control device characterized in that it comprises an air separation device and controllable valves for activating aerobic or anaerobic modes, the entrance and exit of the air separation The unit is respectively connected through the valves for switching on the aerobic or anaerobic modes with an inlet filter, and the outlet of the latter through controlled valves is connected to the nozzles for supplying the aerating gas to the upper cavity of the tank and to the aerator, and the channel for removing gases from the aerator is connected to the nozzle for supplying aerating and mixing gas of the latter, includes a serially connected check valve, a normally closed valve, a droplet separator and an output filter, while the second inlet of the droplet separator through another a slightly closed valve is connected to the outlet of the gaseous medium, and the outlet of the droplet separator is communicated through a controlled valve and a return nozzle with a fermentation tank, the aerator is made in the form of a removable cylindrical tank installed in the inner cavity of the fermentation tank with gaps to its walls, equipped with holes in the lower part for flowing the culture fluid from the aerator to the fermentation tank and back and filled with a nozzle. ! 2. The device according to claim 1, characterized in that the aerator is filled with nozzles in the form
Description
Полезная модель относится к биотехнологии, а точнее к оборудованию для культивирования микроорганизмов, в том числе таких, как мицелиальные грибы, которые чувствительны к механическим воздействиям, возникающим при интенсификации массообмена и культивируемых как в аэробных, так и анаэробных условиях и может быть использовано в микробиологической, медицинской, пищевой промышленности и исследовательской практике.The utility model relates to biotechnology, and more specifically to equipment for the cultivation of microorganisms, including such as mycelial fungi, which are sensitive to mechanical stresses arising from the intensification of mass transfer and cultivated under both aerobic and anaerobic conditions and can be used in microbiological, medical, food industry and research practice.
Известен ферментер (RU №2182926, C1, дата публикации 2002.05.27.) включающий емкость с крышкой, снабженную расположенной в ней циркуляционной трубой с раструбом, насосом и патрубками для протока воздуха и рабочей жидкости. В раструбе укреплены отбойные пластины. Ферментер содержит байпасный контур для циркуляции рабочей жидкости. На дне емкости по периметру радиально укреплены направляющие пластины для создания в ней направленного потока рабочей жидкости. Под крышкой емкости размещен аэратор. Байпасный контур содержит газожидкостный разделитель, связанный трубопроводом с установленной в емкости трубкой заданного уровня рабочей жидкости, и мембранный дозатор, подключенный трубопроводами к газожидкостному разделителю и емкости. Аэратор выполнен в виде кольцевого коллектора с радиально расположенными отверстиями.A known fermenter (RU No. 2182926, C1, publication date 2002.05.27.) Comprising a container with a lid equipped with a circulation pipe located in it with a bell, a pump and nozzles for the flow of air and working fluid. In the bell reinforced baffle plates. The fermenter contains a bypass circuit for circulating the working fluid. At the bottom of the tank along the perimeter, guide plates are radially strengthened to create a directed flow of working fluid in it. An aerator is located under the lid of the container. The bypass circuit contains a gas-liquid separator connected by a pipe to a tube of a given level of working fluid installed in the tank, and a membrane dispenser connected by pipelines to the gas-liquid separator and the tank. The aerator is made in the form of an annular collector with radially spaced openings.
Недостатком конструкции ферментера является то, что увеличение газообмена, который происходит по площади контакта аэрирующего воздуха и культуральной жидкости, требует увеличения скорости смены поверхностного слоя культуральной жидкости за счет ее циркуляции под действием механического перемешивающего устройства, однако такое перемешивание культуральной жидкости приводит к недопустимым разрушающим воздействиям на клетки при выращивании мицелиальных микроорганизмов.The disadvantage of the design of the fermenter is that the increase in gas exchange that occurs over the contact area of aerating air and the culture fluid requires an increase in the rate of change of the surface layer of the culture fluid due to its circulation under the action of a mechanical mixing device, however, such mixing of the culture fluid leads to unacceptable destructive effects on cells when growing mycelial microorganisms.
Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, патент RU №2221038, C2, дата публикации 2004.01.10. Аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус, разделенный по высоте перегородками на секции ввода дегазирующего культуральную жидкость газа, ввода питательной среды и отвода газа с продуктами метаболизма, культивирования, теплообмена и ввода газа. Аппарат снабжен системой рециркуляции культуральной жидкости из нижней секции культивирования в верхнюю и установленными по высоте корпуса в перегородках цилиндрическими трубами с винтовой спиралью. Стенка труб в секции ввода дегазирующего газа и в секции ввода газового субстрата выполнена из двух коаксиально расположенных с зазором перфорированных цилиндров, между которыми размещены твердые частицы. Между указанными секциями внутри цилиндрических труб установлены с кольцевым зазором заглушенные патрубки для образования столба жидкости над ними. Газовая полость секции культивирования сообщена с секцией ввода газа при помощи трубопровода и нагнетательного устройства. Соотношение диаметров перфорированных цилиндров составляет d1/d2=1,1-3,0, а соотношение внутреннего диаметра циркуляционной трубы к диаметру заглушенного патрубка dп/d3=1,1-2,6. Изобретение обеспечивает увеличение поверхности контакта газовой фазы с жидкостью, повышение производительности аппарата и снижение энергозатрат на циркуляцию культуральной жидкости и газового субстрата.Known apparatus for growing microorganisms, patent RU No. 2221038, C2, publication date 2004.01.10. The apparatus comprises a vertical cylindrical body, divided by height by partitions into sections for introducing gas degassing the culture fluid, introducing a nutrient medium and venting gas with products of metabolism, cultivation, heat transfer and gas inlet. The apparatus is equipped with a system for recirculating the culture fluid from the lower cultivation section to the upper one and cylindrical tubes with a helical spiral installed along the height of the body in the partitions. The pipe wall in the degassing gas inlet section and in the gas substrate inlet section is made of two perforated cylinders coaxially arranged with a gap, between which solid particles are placed. Between the indicated sections, inside the cylindrical pipes, muffled nozzles are installed with an annular gap to form a liquid column above them. The gas cavity of the cultivation section is in communication with the gas inlet section by means of a pipe and a discharge device. The ratio of the diameters of the perforated cylinders is d 1 / d 2 = 1.1-3.0, and the ratio of the inner diameter of the circulation pipe to the diameter of the plugged pipe d p / d 3 = 1.1-2.6. The invention provides an increase in the contact surface of the gas phase with the liquid, increasing the productivity of the apparatus and reducing energy consumption for the circulation of the culture fluid and the gas substrate.
Недостатком изобретения является сложность конструкции. Кроме того, так как для увеличения поверхности контакта газовой фазы с жидкостью клетки образуют стекающие пленки, которые стекают по винтовой поверхности в турбулентном потоке, это приводит к недопустимым механическим воздействиям на клетки при культивировании мицелиальных микроорганизмов.The disadvantage of the invention is the design complexity. In addition, since in order to increase the contact surface of the gas phase with the liquid, the cells form flowing films that flow down the helical surface in a turbulent flow, this leads to unacceptable mechanical effects on the cells during cultivation of mycelial microorganisms.
Наиболее близким предлагаемому техническому решению является «Аппарат для суспензионного культивирования клеток тканей и микроорганизмов» по патенту RU 2270245, C1, дата публикации 2006.02.20.The closest to the proposed technical solution is "Apparatus for suspension cultivation of tissue cells and microorganisms" according to patent RU 2270245, C1, publication date 2006.02.20.
Аппарат содержит ферментационную емкость с крышкой и патрубками соответственно для подачи аэрирующего газа в газовую полость ферментационной емкости и отвода метаболитных газов из газовой полости, устройство для аэрации и перемешивания культуральной среды, включающее контур подачи аэрирующего воздуха через обратный клапан и экран для образования под ним газовой подушки, а также средство создания колебаний газовой подушки для перемешивания культуральной среды. Экран размещен в полости аппарата и при реализации ферментационных процессов погружен в культуральную среду.The apparatus contains a fermentation vessel with a lid and nozzles, respectively, for supplying aerating gas to the gas cavity of the fermentation vessel and for removing metabolite gases from the gas cavity, a device for aeration and mixing of the culture medium, including an aeration air supply circuit through the non-return valve and a screen to form a gas cushion underneath as well as a means of generating vibrations of the gas pad for mixing the culture medium. The screen is placed in the cavity of the apparatus and during the implementation of fermentation processes is immersed in the culture medium.
Перемешивание культуральной среды осуществляется за счет возвратно-поступательного перемещения жидкости из полости экрана в полость ферментационной емкости и обратно за счет изменения объема газовой подушки и использования при возвратном движении принципа сообщающихся сосудов. Газообмен между газовой и жидкой фазами в аппарате осуществляется через суммарную площадь поверхностного раздела среды газ-жидкость. В рассматриваемом аппарате площадь контакта на границе газ-жидкость суммируется из площади на поверхности культуральной жидкости в ферментационной емкости и площади газовой полости непосредственно под экраном, которая образуется при подаче газов под экран. Газообмен в газовой подушке под экраном и отвод метаболитных газов обеспечивается выбросом газовых пузырей из полости под экраном и подачей под экран замещающего объема свежего воздуха. Газовые пузыри барботируют через слой культуральной жидкости к выходу метаболитных газов,Mixing of the culture medium is carried out due to the reciprocating movement of the liquid from the cavity of the screen into the cavity of the fermentation tank and vice versa due to the change in the volume of the gas cushion and the principle of communicating vessels is used during the return movement. Gas exchange between the gas and liquid phases in the apparatus is carried out through the total surface area of the gas-liquid medium. In the apparatus under consideration, the contact area at the gas-liquid interface is summed up from the area on the surface of the culture fluid in the fermentation tank and the area of the gas cavity directly below the screen, which is formed when gases are supplied under the screen. Gas exchange in a gas cushion under the screen and the removal of metabolite gases is ensured by the ejection of gas bubbles from the cavity under the screen and the supply of a replacement volume of fresh air under the screen. Gas bubbles bubble through a layer of culture fluid to the exit of metabolite gases,
Интенсификация условий газо- и массообмена в культуральной среде достигается наращиванием количества экранов, погружаемых в культуральную среду, за счет соответствующего увеличения площади контакта газ-жидкость.The intensification of the conditions of gas and mass transfer in the culture medium is achieved by increasing the number of screens immersed in the culture medium due to a corresponding increase in the gas-liquid contact area.
Однако, многослойное размещение экранов в полости ферментационной емкости существенно усложняет конструкцию и эксплуатационное обслуживание аппарата.However, the multilayer placement of screens in the cavity of the fermentation tank significantly complicates the design and maintenance of the apparatus.
Технический результат полезной модели заключается в повышении эффективности массообмена при культивировании микроорганизмов в аэробных, анаэробных и переходных условиях культивирования.The technical result of the utility model is to increase the efficiency of mass transfer during the cultivation of microorganisms in aerobic, anaerobic and transient conditions of cultivation.
Этот результат достигается тем, что аппарат для культивирования микроорганизмов, включающий горизонтально расположенную ферментационную емкость с боковыми крышками и штуцерами для подачи аэрирующего и перемешивающего газа в верхнюю полость емкости и отвода газообразной среды, аэратор, снабженный штуцером для подачи аэрирующего и перемешивающего газа, входной и выходной фильтры и устройство управления, содержит воздухоразделительное устройство и управляемые клапаны включения аэробного или анаэробного режимов, причем вход и выход воздухоразделительного устройства соответственно соединены через клапаны включения аэробного или анаэробного режимов с входным фильтром, а выход последнего через управляемые клапаны сообщен со штуцерами подачи аэрирующего газа в верхнюю полость емкости и в аэратор, а канал отвода газов из аэратора, соединенный со штуцером для подачи аэрирующего и перемешивающего газа последнего, включает последовательно соединенные обратный клапан, нормально закрытый клапан, каплеотделитель и выходной фильтр, приэтом второй вход каплеотделителя через другой нормально закрытый клапан соединен со штуцером отвода газообразной среды, а выход каплеотделителя сообщен через управляемый клапан и штуцер возврата с ферментационной емкостью, причем аэратор выполнен в виде съемной цилиндрической емкости, установленной во внутренней полости ферментационной емкости с зазорами к ее стенкам, снабжен отверстиями в нижней части для перетекания культуральной жидкости из аэратора в ферментационную емкость и обратно и заполнен насадкой, а также тем, что аэратор заполнен насадками в форме колец Рашига.This result is achieved by the fact that the apparatus for cultivating microorganisms, including a horizontally located fermentation tank with side covers and fittings for supplying aerating and mixing gas to the upper cavity of the tank and venting gaseous medium, an aerator equipped with a fitting for supplying aerating and mixing gas, inlet and outlet filters and a control device, contains an air separation device and controllable valves for activating aerobic or anaerobic modes, the input and output in the air separation devices are respectively connected through the valves for switching on the aerobic or anaerobic modes to the inlet filter, and the outlet of the latter through controlled valves is connected to the nozzles for supplying the aerating gas to the upper cavity of the tank and to the aerator, and the channel for removing gases from the aerator is connected to the nozzle for supplying aerating and mixing gas of the latter, includes a serially connected non-return valve, a normally closed valve, a droplet separator and an output filter, while the second input of the droplet separator is black another normally closed valve is connected to the nozzle of the outlet of the gaseous medium, and the output of the droplet separator is communicated through a controlled valve and the return nozzle with a fermentation tank, and the aerator is made in the form of a removable cylindrical tank installed in the inner cavity of the fermentation tank with gaps to its walls, equipped with the lower part for the flow of the culture fluid from the aerator to the fermentation tank and back and is filled with a nozzle, as well as the fact that the aerator is filled with nozzles in the form of Rush rings ha.
В предлагаемом изобретении достигается управлением потоками газов, подводимых для аэрации, перемешивания и отвода метаболитных газов, за счет применения исполнительных клапанов и использования насадок, что обеспечивает увеличение площади поверхности газ-жидкость за счет образования стекающих пленок на их поверхности, а также применением воздухоразделительной установки и азота для управления перемешиванием и отводом метаболитных газов.In the present invention is achieved by controlling the flow of gases supplied for aeration, mixing and removal of metabolite gases through the use of executive valves and the use of nozzles, which provides an increase in the surface area of the gas-liquid due to the formation of flowing films on their surface, as well as the use of an air separation unit and nitrogen to control the mixing and removal of metabolite gases.
Изобретение поясняется чертежами:The invention is illustrated by drawings:
на фиг.1 схематично изображен аппарат в продольном разрезе.figure 1 schematically shows the apparatus in longitudinal section.
на фиг.2 показан вид ферментационной емкости по сечению А-А.figure 2 shows a view of the fermentation tank cross section aa.
Аппарат для культивирования микроорганизмов включает горизонтально расположенную ферментационную емкость 1 с боковыми крышками 2 и 3. На крышке 2 расположен штуцер 4, ввода аэрирующего газа в верхнюю полость ферментационной емкости, соединенный с управляемый клапан 5, для подачи газа через входной фильтр 6, обеспечивающий стерильность газового потока. Вход фильтра 6 через управляемый клапан 7, подачи воздуха в режиме аэробного культивирования, соединен со штуцером 8 подачи сжатого воздуха, а через управляемый клапан 9, подачи азота в режиме анаэробного культивирования, соединен с воздухоразделительным устройством 10, вход которого сообщен со штуцером 8. Емкость 1 снабжена штуцером 11 для вывода метаболитных газов из верхней полости емкости через управляемый клапан 12, каплеотделитель 13 и фильтр 14, обеспечивающий стерильность отводящихся газов. Выход фильтра 6 через управляемый клапан 15 подключен к штуцеру 16, подачи и отвода газа, во внутреннюю полость аэратора 17. Аэратор 17, выполнен в виде съемной цилиндрической емкости, с отверстиями 18, расположенными в нижней части аэратора, закреплен внутри емкости 1 и снабжен крышкой для загрузки в него насадки, например, в форме колец Рашига. Отверстия 18 в аэраторе обеспечивают возможность перетекания культуральной жидкости из емкости 1 в аэратор 17 и обратно под действием давления аэрирующего газа, что обеспечивается ее перемешивание и аэрация. Канал отвода метаболитных газов из внутреннего объема аэратора включает последовательно соединенные штуцер 16, клапан отсечки 19, пропускающий газовую и не пропускающий жидкую фазу, нормально закрытый управляемый клапан 20 и каплеотделитель 13. Ферментационная емкость 1 снабжена термостатирующей рубашкой 21 со штуцерами 22 и 23 и управляемым клапаном 24 для протока теплоносителя заданной температуры.The apparatus for cultivating microorganisms includes a horizontally located fermentation tank 1 with side covers 2 and 3. On the cover 2 there is a fitting 4, for introducing aerating gas into the upper cavity of the fermentation tank, connected to a controlled valve 5, for supplying gas through an inlet filter 6, ensuring gas sterility flow. The inlet of the filter 6 through the controlled valve 7, the air supply in the aerobic cultivation mode, is connected to the nozzle 8 of the compressed air supply, and through the controlled valve 9, the air supply of nitrogen in the anaerobic cultivation mode, is connected to the air separation device 10, the input of which is connected to the nozzle 8. The tank 1 is equipped with a fitting 11 for withdrawing metabolic gases from the upper cavity of the tank through a controlled valve 12, a droplet separator 13 and a filter 14, which ensures the sterility of the exhaust gases. The output of the filter 6 through a controlled valve 15 is connected to the nozzle 16, gas supply and exhaust, into the inner cavity of the aerator 17. The aerator 17 is made in the form of a removable cylindrical tank, with holes 18 located in the lower part of the aerator, fixed inside the tank 1 and equipped with a cover for loading nozzles into it, for example, in the form of Raschig rings. The holes 18 in the aerator allow the flow of culture fluid from the tank 1 to the aerator 17 and vice versa under the pressure of the aerating gas, which ensures its mixing and aeration. The channel for the removal of metabolite gases from the internal volume of the aerator includes a serially connected nozzle 16, a shut-off valve 19 that allows gas and liquid-free passage, a normally closed controlled valve 20 and a droplet separator 13. The fermentation tank 1 is equipped with a thermostatic jacket 21 with fittings 22 and 23 and a controlled valve 24 for the flow of coolant at a given temperature.
Подача стерильных питательных сред и инокулюма осуществляется через штуцер 25 и управляемый клапан 26, слив жидких продуктов культивирования осуществляется через штуцер 27 и клапан 28.The supply of sterile culture media and inoculum is carried out through the nozzle 25 and the controlled valve 26, the discharge of liquid cultivation products is carried out through the nozzle 27 and the valve 28.
Для слива накопленной в нем жидкости каплеотделитель 13 соединен через управляемый клапан 29 со штуцером возврата 30 жидкости в ферментационную емкость.To drain the liquid accumulated in it, the droplet separator 13 is connected through a controlled valve 29 to the fitting for returning the liquid 30 to the fermentation tank.
Управление работой аппарата для культивирования микроорганизмов осуществляется устройством управления 31, которое реализует алгоритмы работы аппарата в аэробных и анаэробных условиях.The operation of the apparatus for the cultivation of microorganisms is controlled by a control device 31, which implements the algorithms of the apparatus in aerobic and anaerobic conditions.
Аэратор 17 равномерно заполняется насадкой 32, количество которой определяется из условия получения требуемой площади контакта стекающей по насадке пленки культуральной жидкости и аэрирующего и перемешивающего газа по условиям газообмена.The aerator 17 is uniformly filled with a nozzle 32, the amount of which is determined from the conditions for obtaining the required contact area of the film of culture fluid and aerating and mixing gas flowing down the nozzle under gas exchange conditions.
Работа аппарата для культивирования микроорганизмов в аэробных условиях осуществляется следующим образом.The operation of the apparatus for the cultivation of microorganisms under aerobic conditions is as follows.
Аэратор 17 заполняют насадкой 32, например, в виде колец Рашига, и выполняют известные процедуры герметизации и стерилизации ферментационного оборудования и питательных сред, а также по подготовке инокулюма клеток. Подают теплоноситель требуемой температуры и включают клапана 24, устанавливая заданный температурный режим.The aerator 17 is filled with a nozzle 32, for example, in the form of Raschig rings, and the known procedures for sealing and sterilizing fermentation equipment and culture media, as well as for preparing the inoculum of cells, are performed. The coolant is supplied with the required temperature and the valve 24 is turned on, setting the desired temperature mode.
В ферментационную емкость 1 в асептических условиях через нормально закрытый (НЗ) клапан 26 и штуцер 25 вносят стерильную питательную среду и иноклюм посевных клеток, клапан 26 закрывают. Объем вносимой жидкой фазы должен быть приблизительно равен объему аэратора. Затем на устройстве управления 31 запускается режим аэрации, перемешивания и отвода метаболитных газов, при этом включается клапан 7 подачи воздуха и отключается клапан 9 подачи азота. Аэрирующий газ перед попаданием в ферментационную емкость очищается фильтром 6. Процесс аэрации, перемешивания и отвода метаболитных газов происходит путем попеременного включения - выключения устройством управления 31 НЗ двух пар клапанов 5 и 20; 15 и 12, при этом при включении первой пары клапанов культуральная жидкость из ферментационной емкости 1 перетекает в аэратор 17, а при включении второй пары жидкость из аэратора 17 возвращается в ферментационную емкость 1. Таким образом, алгоритм аэрации, перемешивания и отвода метаболитных газов включает два такта.In the fermentation tank 1 under aseptic conditions, through a normally closed (NC) valve 26 and nozzle 25, a sterile nutrient medium and inoculum of inoculum cells are introduced, valve 26 is closed. The volume of the introduced liquid phase should be approximately equal to the volume of the aerator. Then, on the control device 31, the aeration, mixing and removal of metabolite gases mode is started, while the air supply valve 7 is turned on and the nitrogen supply valve 9 is turned off. The aerating gas is cleaned by a filter before it enters the fermentation tank 6. The aeration, mixing and removal of metabolite gases is carried out by alternately turning on and off the control device 31 NC two pairs of valves 5 and 20; 15 and 12, in this case, when the first pair of valves is turned on, the culture fluid from the fermentation tank 1 flows into the aerator 17, and when the second pair is turned on, the liquid from the aerator 17 returns to the fermentation tank 1. Thus, the aeration, mixing and metabolite gas removal algorithm includes two tact.
1. В рассматриваемый момент ферментационная емкость заполнена культуральной жидкостью, а аэратор опорожнен и предыдущий такт закончен, далее, согласно алгоритму, устройство управления открывает клапаны 5, 20, а клапаны 15, 12 закрывает. Аэрирующий газ, попадая в ферментационную емкость 1 через штуцер 4, вытесняет культуральную жидкость внутрь аэратора 17 через отверстия 18. Культуральная жидкость в аэраторе перемешивается, ее уровень повышается, и она вытесняет метаболитный газ, скопившийся в аэраторе 17, через штуцер 16, клапан отсечки 19, открытый клапан 20, каплеотделитель 13 и фильтр 14 в атмосферу.1. At the moment in question, the fermentation tank is filled with culture fluid, and the aerator is empty and the previous cycle is completed, then, according to the algorithm, the control device opens the valves 5, 20, and closes the valves 15, 12. Aerating gas, entering the fermentation tank 1 through the nozzle 4, displaces the culture fluid inside the aerator 17 through the holes 18. The culture fluid in the aerator mixes, its level rises, and it displaces the metabolite gas accumulated in the aerator 17 through the nozzle 16, the shutoff valve 19 , open valve 20, droplet separator 13 and filter 14 into the atmosphere.
Вытесняемая культуральная жидкость оставляет на стенках и других элементах конструкции ферментационной емкости 1 и аэратора 17 стекающие пленки, большая площадь которых обеспечивает интенсивный массообмен в пограничном слое «газ-жидкость». Повышенная интенсивность массообмена - насыщение пленки кислородом и отвод метаболитных газов - обеспечивается тем, что в пограничном слое за счет стекания пленки и подвижности газовой фазы разность концентраций растворенных газов в жидкости и в аэрирующем газе поддерживается предельно высокой, далекой от равновесной, на всем отрезке времени стекания культуральной жидкости. Клапан отсечки 19 не допускает выброса культуральной жидкости в каплеотделитель 13 в случае, если уровень культуральной жидкости в аэраторе 17 повышается выше уровня расположения штуцера 16.The displaced culture fluid leaves streaming films on the walls and other structural elements of the fermentation tank 1 and the aerator 17, a large area of which provides intensive mass transfer in the gas-liquid boundary layer. The increased mass transfer rate — saturation of the film with oxygen and removal of metabolite gases — is ensured by the fact that in the boundary layer, due to the film draining and gas phase mobility, the difference in the concentrations of dissolved gases in the liquid and in the aeration gas is kept extremely high, far from equilibrium, over the entire runoff time culture fluid. The shut-off valve 19 does not allow the ejection of the culture fluid into the droplet separator 13 if the level of the culture fluid in the aerator 17 rises above the location of the nozzle 16.
2. В следующем такте по сигналам устройства управления 31 клапаны 5, 20 закрываются, а клапаны 15, 12 открываются. Аэрирующий газ поступает в аэратор 17 через штуцер 16, вытесняет культуральную жидкость из аэратора в ферментационную емкость 1 через отверстия 18. При этом культуральная жидкость перемешивается, и ее уровень в ферментационной емкости 1 поднимается, вытесняя тем самым отработанные метаболитные газы, скопившиеся над поверхностью жидкости, через штуцер 11, открытый клапан 12, каплеотделитель 13 и фильтр 14. Культуральная жидкость, заполняя ферментационную емкость 1, растворяет оставшиеся там обогащенные кислородом пленки. В то же время на элементах конструкции аэратора 17 и помещенных в него насадках также образуются стекающие пленки при вытекании из него культуральной жидкости, причем площадь стекающих пленок увеличивается за счет пленок, стекающих по поверхности всех насадок, что обеспечивает повышенный массообмен между жидкой и газовой фазами в процессе культивирования. Появляется возможность выбирать требуемый уровень массообмена изменением объема насадки, размещаемой в аэраторе 17. Кроме того, насадку можно размещать также в ферментационной емкости 1, соблюдая условие, при котором объем полости внутри аэратора 17 примерно равнялся объему ферментационной емкости 1 за вычетом объема, занимаемого аэратором 17.2. In the next cycle, according to the signals of the control device 31, the valves 5, 20 are closed, and the valves 15, 12 open. The aerating gas enters the aerator 17 through the nozzle 16, displaces the culture fluid from the aerator into the fermentation tank 1 through the openings 18. At the same time, the culture fluid is mixed, and its level in the fermentation tank 1 rises, thereby displacing spent metabolic gases accumulated above the surface of the liquid, through the nozzle 11, the open valve 12, the droplet separator 13 and the filter 14. The culture fluid, filling the fermentation tank 1, dissolves the films enriched in oxygen remaining there. At the same time, draining films also form on the structural elements of the aerator 17 and the nozzles placed in it when the culture fluid flows out of it, and the area of the draining films increases due to the films draining on the surface of all nozzles, which provides increased mass transfer between the liquid and gas phases in cultivation process. It becomes possible to select the desired level of mass transfer by changing the volume of the nozzle placed in the aerator 17. In addition, the nozzle can also be placed in the fermentation tank 1, observing the condition under which the volume of the cavity inside the aerator 17 is approximately equal to the volume of the fermentation tank 1 minus the volume occupied by the aerator 17 .
Конденсат и капли жидкости, скопившийся в каплеотделителе 13 при протекании метаболитных газов, периодически сливаются обратно в ферментационную емкость при открытии НЗ клапана 29.Condensate and liquid droplets accumulated in the droplet separator 13 during the flow of metabolite gases periodically merge back into the fermentation tank when the NC valve 29 is opened.
Период повторения тактов задается алгоритмом работы устройства управления 31 и зависит от времени стекания пленок, связанного с вязкостью культуральной жидкости, давления аэрирующего газа и допустимых воздействий на культуру микроорганизмов, требуемого массообмена. Такты 1 и 2 повторяются до тех пор, пока не закончится процесс культивирования. После завершения культивирования полученный продукт сливается через штуцер 27 и клапан 28.The cycle repetition period is set by the operation algorithm of the control device 31 and depends on the time of film runoff associated with the viscosity of the culture fluid, pressure of the aeration gas and the permissible effects on the culture of microorganisms, the required mass transfer. Beats 1 and 2 are repeated until the cultivation process is completed. After cultivation, the resulting product is discharged through the nozzle 27 and the valve 28.
Переход аппарата для культивирования микроорганизмов от работы с продуцентами в аэробных условиях к культивированию в анаэробных условиях осуществляется следующим образом. Аэрирующий газ, используемый для обеспечения кислородом и перемешивания культуральной среды, а также для отвода метаболитных газов при проведении аэробных процессов, для создания анаэробных условий заменяется на азот, который получают путем разделения воздуха в воздухоразделительной установке 10. Устройство управления 31 отключает клапан 7 подачи аэрирующего газа и включает клапан 9, через который азот поступает на вход фильтра 6. Алгоритм последующей работы аппарата в анаэробном режиме при использовании азота аналогичен описанному выше при аэробном режиме. Механизм стекающих пленок позволяет в этом случае интенсифицировать отвод из культуральной жидкости метаболитных газов, ингибирующих анаэробные ферментационные процессы, и тем самым повысить производительность.The transition of the apparatus for the cultivation of microorganisms from working with producers under aerobic conditions to cultivation under anaerobic conditions is as follows. The aeration gas used to provide oxygen and mix the culture medium, as well as to remove metabolic gases during aerobic processes, to create anaerobic conditions is replaced by nitrogen, which is obtained by separating air in an air separation unit 10. The control unit 31 turns off the aeration gas supply valve 7 and includes a valve 9, through which nitrogen enters the input of the filter 6. The algorithm for the subsequent operation of the apparatus in anaerobic mode when using nitrogen is similar to that described above by aerobic mode. The mechanism of flowing down films allows in this case to intensify the removal of metabolite gases from the culture fluid that inhibit anaerobic fermentation processes, and thereby increase productivity.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009122146/22U RU87701U1 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | DEVICE FOR CULTIVATION OF MICROORGANISMS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2009122146/22U RU87701U1 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | DEVICE FOR CULTIVATION OF MICROORGANISMS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU87701U1 true RU87701U1 (en) | 2009-10-20 |
Family
ID=41263231
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2009122146/22U RU87701U1 (en) | 2009-06-10 | 2009-06-10 | DEVICE FOR CULTIVATION OF MICROORGANISMS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU87701U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109294906A (en) * | 2018-11-21 | 2019-02-01 | 中南大学 | A kind of multi-functional acidophilic microorganism microbial inoculum output device and its application method |
-
2009
- 2009-06-10 RU RU2009122146/22U patent/RU87701U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109294906A (en) * | 2018-11-21 | 2019-02-01 | 中南大学 | A kind of multi-functional acidophilic microorganism microbial inoculum output device and its application method |
| CN109294906B (en) * | 2018-11-21 | 2023-07-07 | 中南大学 | Multifunctional acidophilic microbial agent output device and application method thereof |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN206368170U (en) | A kind of multi-strain fermentation tank | |
| EA008157B1 (en) | Cell culture system | |
| KR20220002585A (en) | Bioreactor for growing microorganisms | |
| RU2644344C1 (en) | Biological reactor for transforming gas-hydrogen hydrocarbons to biologically active compounds | |
| RU87701U1 (en) | DEVICE FOR CULTIVATION OF MICROORGANISMS | |
| KR101120093B1 (en) | Foam capturing cultivation system | |
| CN1821123B (en) | Device and method for anaerobic treating waste water and method of propagating active granular bacteria strain at normal termperature | |
| AP1506A (en) | A treatment system for biological process fluids. | |
| KR102167085B1 (en) | A cultivation system of gas conversion microbial and operation method thereof | |
| US6719897B1 (en) | Fluid treatment apparatus | |
| GB2356357A (en) | Apparatus for treatment of process fluid e.g. sewage sludge | |
| RU2446205C1 (en) | Displacement bioreactor with membrane gas supply device | |
| RU85479U1 (en) | APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES | |
| US4726899A (en) | Apparatus for anaerobic digestion of organic waste | |
| CN105039150A (en) | Airlift fermentor with sieve plates | |
| RU160091U1 (en) | DEVICE FOR GROWING MICROORGANISMS | |
| RU2144952C1 (en) | Apparatus for growth of microorganisms | |
| RU132075U1 (en) | BIOREACTOR FOR CULTIVATION OF AEROBIC BACTERIA (OPTIONS) | |
| RU2803177C1 (en) | Apparatus for growing microorganisms | |
| RU106899U1 (en) | DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS | |
| SU1751192A1 (en) | Apparatus for growing microorganisms | |
| CN215654685U (en) | Biological trickling filter waste gas treatment device | |
| KR20110139162A (en) | Bioreactor | |
| EA045062B1 (en) | FERMENTATION INSTALLATION FOR CULTIVATION OF METHANE-OXIDIZING BACTERIA | |
| RU2766892C1 (en) | Bioreactor for cultivating aerobic microorganisms |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20120611 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20140727 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20150611 |