SU1643604A2 - Аппарат дл выращивани микроорганизмов - Google Patents

Description

1

(61) 1275040

(21)4427968/13, 4430457/13

(22)17.05.88

(46) 23.04.91. Бюл, Р 15

(71)Институт микробиологии и вирусологии им. Д.К.Заболотного

(72)С.И.Писарев, А.Е.Евсеев, В.Г.Шаров и Е.В.Межбурд

(53) 628.8(088.8)

(56) Авторское свидетельство СССР

№ 1275040, кп. С 12 Л 1/10, 1984,

(54) АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

(57) Изобретение относитс  к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам дл  выращивани  микроорганизмов . Цель изобретени  - повышение надежности и точности контрол  физико-химического состо ни  культу- ральной жидкости. Аппарат содержит емкость 1 с мешалксй 3, установленной на валу 2, трубой Л дл  подачи

ю

Bo3a.Lj

Р

С

аэрирующего газа, аэратором 5 и теп- лообменной рубашкой 6. Кмкость имеет крышку 7, под которой установлены направл ющие пластины 8. -К крышке ем- кости 1 подсоединены патрубок 9 дл  отвода отработанного газа и патрубок 10 дл  подачи питательной среды. На патрубке 9 в емкости 1 установлен входной конус 11. Иа крышке 7 вокруг патрубка 9 размещена камера 12, сообщенна  с емкостью 1 и служаща  дл  отвода дегазированной жидкости, при

Изобретение относитс  к микробио- логической промышленности, к аппаратам дл  выращивани  микроорганизмов - и  вл етс  усовершенствованием аппарата Ъо авт.св. № 1275040,

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности и точности контрол  физико-химического состо ни  культу- ральной жидкости.

На фиг. 1 изображен аппарат с верхним соединением рециркул ционного трубопровода, продольный разрез; на фиг о 2 - то же, с нижним соединением рециркул ционного трубопровода на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат дл  выращивани  микр оорга-1 низмов содержит вертикальную цилинд-/ (рическую емкость 1 с соосно установ-/ ленным В1 ней валом 2, на котором закреплена мешалка 3, размещенна  в нижней части емкости 1. В днище емкости 1 установлена труба 4 дл  подачи аэрирующего газа, к которой подключен аэратор 5, выполненный в виде кольцевой трубы с отверсти ми. На боковой поверхности емкости 1 размещена теп- лообменна  рубашка 6. Емкость 1 имеет крышку 7, на внутренней поверхносч1 ти которой равномерно укреплены по дуге окружности, диаметр которой ра- вен радиусу емкости 1, направл ющие изогнутые пластины 8.

f

Пластины 8 наклонены к горизонтальной плоскости на периферии крышки, под углом 90°, а в центре 20-90°. Поверхность направл ющих пластин 8, наход щихс  на периферии, расположена тангенциально боковой стенке емкости 1. По мере приближени  к центру емкости 1 поверхность направл ющих пластин 8 плавно наклонена к крьппэтом к камере 12 подключен рециркул ционный трубопровод 13, содержащий проточный блок 14 датчиков. Выходной участок 15 трубопровода 13 соединен с емкостью 1 на периферии крышки 7 или с центральной частью днища емкости 1 под мешалкой 3 в зонах разрежени . Аппарат обеспечивает надежный контроль параметров среды за счет исключени  попадани  пузырьков газа в блок 14 датчиков и образовани  в нем застойных зон. 3 ил.

0 5

0

5

0

5

0

5

ке 7. К крышке емкости 1 подсоединены патрубок и дл  отвода отработанного газа 9 и дл  подачи питательной среды 10.

На патрубке 9 в емкости 1 установлен входной конус 11, размещенный по оси емкости 1 под направл ющими изогнутыми пластинами 8. На крышке 7 емкости 1 вокруг патрубка 9 дл  отвода отработанного газа размещена камера 12, сообщенна  с емкостью 1 и служаща  дл  отвода дегазированной жидкой среды, . при этом к камере 12 подключен рециркул ционный трубопровод 13, содержащий проточный блок 14 датчиков физико-химического состо ни  среды. Выходной участок 15 трубопровода 13 соединен с емкостью 1 на периферии крышки 7 (фиг. 1) или с центральной частью днища емкости 1 под мешалкой 3 (фиг. 2) в зонах разрежени  внутри емкости 1.

Кроме того, при подключении рециркул ционного трубопровода 13 к днищу емкости 1 он содержит патрубок 16 с вентилем 17, соединенный с днищем емкости 1 на ее периферии непосредственно около стенки, и вентиль 18, установленный перед блоком 14 датчиков (фиг. 2). i

Аппарат работает следующим образом.

Емкость 1 (фиг. 1) через патрубок 10 заполн етс  заданным объемом куль- туральной жидкости. Газовое пространст-| во емкости 1 через трубу 4 и аэратор 5 заполн ют исходной газовой смесью. Включают мешалку 3 и производ т тер- мостатирование культуральной жидкости путем подачи теплоносител  в рубашку 6, а также рН статирование за счет подачи в емкость титранта. По мере размножени  микроорганизмов в культуральную жидкость подают питательные соли, вод и исходную газовую смесь через трубу 4 и аэратор 5. Избыток культураль- ной жидкости сливают. При включении мешалки 3 культуральна  суспензи  принимает вращательное движение и по стенкам емкости 1 поступает на направл ющие пластины 8. С направл ющих пластин 0 благодар  их профилю часть культуральной зкидкости сливаетс  равномерно по радиусу емкости 1 в основной объем перемешиваемой среды, а друга  часть с большой скоростью устремл етс  к центру емкости 1, создава  под крышкой 7 емкости 1 в ее центре повышенное давление. При этом на периферии емкости 1 за направл ющими пластинами 8 образуютс  зоны разрежени . Из зоны повышенного давлени  часть культуральной жидкости, освобожденной от пузырьков газа, через трубопровод 13 поступает в блок 14 датчиков и далее через его выходной участок 15 сливаетс  в зону разрежени ,, наход щуюс  за направл ющей пластиной 0. Полость, образованна  камерой 12 и трубопроводом 13, способствует интенсивной сепарации газовых пузырей. Друга  часть культуральной жидкости из зоны повышенного давлени  совместно с газовыми пузыр ми вихревым потоком поступает на наружную поверхность конуса 11. На нижней кромке конуса 11 происходит сепараци  культуральной суспензии. При этом культуральна  жидкость по- ступает в основной объем перемешиваемой среды, а отработанный газ - в газовое пространство конуса 11, и далее в патрубок 9 дл  отвода отработанных газов. В результате такой организации модели движени  потоков во всем объеме аппарата образуетс  эмульгационный режим с сильно развитой поверхностью контакта фаз, а в циркул ционном контуре достигаетс  скоростное движение культуральной жидкости, освобожденной от газовых пузырей.

Таким образом, при выполнении аппарата с верхним соединением рециркул ционного трубопровода (фиг. 1) обеспечиваетс  надежный контроль и управление процессом выращивани  микроорганизмов при сильно развитой поверхности контакта фаз в системе газ - жидкость . Сочетание повышенного массооб

мена и надежного управлени  процессрм позвол ет повысить производительность аппарата.

При подключении рециркул ционного трубопровода 13 к днищу емкости 1 (фиг. 2) последн   через патрубок 10 заполн етс  заданным объемом культуральной жидкости. Газовое пространство емкости 1 через трубу 4 и аэратор 5 заполн ют исходной газовой смесью. Включают мешалку 3 и. производ т термостатирование культуральной жидкости путем подачи теплоносис тел  в рубашку 6. При умеренном перемешивании в аппарате образуетс  воронка, при которой жидкость не достигает направл ющих пластин 8. При этом режиме работы культуральна 

0 жидкость под действием перепада давлени  между периферией и центральной зонами емкости 1 поступает через вентиль 17, трубопровод 13 и вентиль 18 в блок 14 датчиков и далее через вы5 ходной участок 15 в зону разрежени  мешалки 3.

Умеренный режим работы характеризуетс  незначительным газосодержанием , при котором в блок 14 датчиQ ков пузырьки газа не попадают. При повышении числа оборотов мешалки 3 в трубопровод 13 начинают попадать газовые пузыри. Однако в месте разветвлени  трубопровода 13 пузыри газа, отдел  сь от жидкости, посту5 пают в верхнюю часть трубопровода 13 и далее в газовое пространство емкости 1, а культуральна  жидкость - в блок датчиков 14 и далее в зону всасывани  мешалки 3.

При интенсивном перемешивании в промышленных аппаратах культуральна  суспензи  принимает вращательное движение и по стенкам емкости 1 поступает на направл ющие пластины 8.

В аппарате образуетс  эмульгационный режим, при котором вс  внутренн   поверхность конструктивных элементов аппарата омываетс  культуральной суспензией , что предотвращает зарастание ее микроорганизмами. С направл ющих пластин 8 благодар  их профилю часть культуральной жидкости сливаетс  равномерно по радиусу емкости 1 в основной объем перемешиваемой среды , а друга  часть с большой скоростью устремл етс  к центру емкости 1, создава  под крышкой 7 емкости 1 в ее центре повышенное давление, величи-

0

5

0

5

на которого больше, чем давление на периферии днища емкости 1 и в зоне всасывани  мешалки 3 в центральной части днища емкости 1. Благодар  установке камеры 12 часть культуральной жидкости освобожденна  от газовых пузырей, из зоны повышенного давлени  поступает в трубопровод 13. Друга  часть культуральной жидкости из зоны повышенного давлени  совместно с газовыми пузыр ми вихревым потоком поступает на наружную поверхность конуса 11. На нижней кромке конуса 11 происходит сепараци  культуральной суспензии и пеногашение. При этом культуральна  жидкость поступает в основной объем перемешиваемой среды, а отработанный газ - в газовое пространство конуса 11 и далее в патрубок 9 дл  отвода отработанных газов.

В момент поступлени  культуральной жидкости в трубопровод 13 в нем образуетс  подвижна  газова  пробка. Дл  предотвращени  попадани  этой газовой пробки в блок 14 датчиков в момент образовани  пробки закрывают вентиль 18 При этом газова  пробка из трубопровода 13 через вентиль 17 выбрасываетс  в емкость 1„ После прокачки трубо провода 13 вентиль 17 прикрываетс , а вентиль 18 открываетс  При этом культуральна  жидкость, освобожденна  от больших газовых пузырей, из камеры 12 и вентиль 17 через трубопровод 13 и вентиль 8 с большой скоростью по- ступает в блок 14 датчиков и далее через выходной участок 15 в зону вса сывани  мешалки 3« При интенсивном -. перемешивании движение жидкости в контуре происходит в основном за счет пе репада давлени  по высоте емкости 1, который значительно больший, чем перепад давлени  между центром и перифе

0

5 5

0

рией емкости 1. Суммарное действие этих перепадов давлени  обеспечивает большую скорость протока культуральной жидкости через циркул ционный трубопровод 13, что предотвращает накопление газа в блоке 14 датчиков.

В результате такой организации модели движени  потоков во всем объеме емкости 1 образуетс  эмульгацион- ный режим с сильно развитой поверхностью контакта фаз, а в циркул ционном контуре при любых режимах работы аппарата достигаетс  движение культу-

.ральной жидкости, освобожденной от газовых пузырей,

Таким образом, предлагаемый аппарат обеспечивает возможность повышени 

Claims (1)

1. надежности и точности контрол  физико-химического состо нии - культуральной среды и управление процессом выращивани  микроорганизмов, при различных режимах его работы. Формула изобретени 

   Аппарат дл  выращивани  микроорганизмов по авт.св. № 1275040, о т- личающийс  тем, что, с целью повышени  надежности и точности контрол  физико-химического состо ни  культуральной жидкости, на крышке емкости вокруг патрубка дл  отвода отработанного газа размещена камера , сообщенна  с емкостью и служаща  дл  отвода дегазированной жидкой среды, при этом к камере подключен рециркул ционный трубопровод, содержащий проточный блок датчиков физико-химического состо ни  среды, причем выходной участок трубопровода сообщен с емкостью путем подсоединени  к периферии крышки или к центральной части днища емкости под мешалкой, в зонах разрежени  внутри емкости.

   10.

   П

   9V J3

   15