SU1685989A1 - Аппарат дл выращивани микроорганизмов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности, а именно, к аппаратам дл  выращивани  микроорганизмов . Целью изобретени   вл етс  увеличение производительности. Аппарат содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1, разделенную по высоте горизонтальными перфорированными перегородками 2 на секции 3. В верхней части емкости концентрично с ней установлен стакан 4, образующий со.стенками емкости 1 кольце

Description

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам дл  выращивани  микроорганизмов .

Цель изобретени  - увеличение производительности .

На фиг. 1 изображен аппарат, вертикальный разрез; на фиг. 2 - диспер- гатор.

Аппарат дл  выращивани  микроорганизмов содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1, разделенную по высоте горизонтальными перфорированными перегородками 2 на секции 3. В верхней части емкости 1 концентрично с ней установлен стакан 4, образующий со стенками емкости 1 кольцевую полость 5 дл  выделени  концентрированной биомассы. Стакан снабжен перфорированной перегородкой 6, патрубком 7 дл  подвода аэрирующего агента и патрубком 8 дл  отвода осветленной жидкости. Аппарат имеет крышку 9. Под крышкой над емкостью 1 в зоне перелива газожидкостной среды из емкости 1 в стакан 4 установлен распределитель 10 потока. На крышке 9 размещен механический газоотделитель 11 с патрубками 12 дл  вывода концентрата и отход щего газа.

В нижней части емкости установлено устройство дл  диспергировани  газожидкостной смеси. Устройство состоит из корпуса 13, в котором один над другим расположены два ротора 14 и 15, имеющие привод. Роторы выполнены в виде усеченных конусов, обращенных большими основани ми один к другому, имеют перфорацию 16. Между собой роторы образуют камеру дл  перемешивани  газожидкостной смеси. Внутри камеры равномерно

по ее высоте размещены лопасти 17. Половина лопастей, расположенных в верхней части камеры, с помощью стержней 18, имеющих перемешивающие пальцы 19. соединена с валом 20, который посредством крестовины 21 и подшипников 22 св зан с верхним конусом. Друга  половина лопастей , размещенных в нижней части камеры, также с помощью стержней 18, имеющих

перемешивающие пальцы 16, соединена с валом 23. Вал 20 посредством зацеплени  шестерен 24 и 25, расположенных внутри полого шкива 26, внутренн   зубчата  поверхность которого зацеплена с шестерней

25, сообщен с полым валом 23, жестко св занным с полым шкивом 26 и ротором 15. Привод роторов 14 и 15 обеспечивает их вращение в противоположных направлени х . Внутренн   поверхность камеры имеет

нарифлени  27 треугольного профил . Периферийные участки лопастей 17 расположены у стенок камеры и имеют зубчатую кромку. Лопасти 17 выполнены перфорированными . В верхней части полого вала 23

установлены уплотнени  28, преп тствующие попаданию дрожжевой суспензии в зазор между валами 20 и 23 и подшипниками 22, обеспечивающими соосное вращение валов 20 и 23. Шестерн  25 усыновлена с

возможностью вращени  на жестко закрепленной консоли 29, Полый шкив 26 посредством клиноременной передачи 30 сообщен со шкивом 31 и мотор-редуктором 32. Корпус 13 имеет патрубок 33 дл  подачи воздуха и патрубок 34, соединенный с насосом 35 дл  организации циркул ционного контура. Аппарат работает следующим образом. В вертикальную емкость 1 циркул ционным насосом 35 в одну из секций 3 подаетс  питательна  среда, засевна  биомасса

и субстрат дл  дальнейшего непрерывного выращивани  микроорганизмов. Непрерывную аэрацию среды осуществл ют путем подачи воздуха в патрубок 33 устройства дл  диспергировани  газожидкостной смеси, размещенного в корпусе 13 под нижним ротором 15. Аэрирующий воздух , нагнетаемый под избыточным давлением , проходит через перфорацию 16 ротора 15 и барботируетс  через питательную среду , благодар  чему достигаетс  эффективный массоперенос кислорода к микробным клеткам. Роторы 14 и 15 привод тс  в противонаправленное движение приводом. Питательна  среда с субстратом и микроорганизмами, интенсивно перемешиваема  аэрирующим воздухом, через перфорированные перегородки 2 попадает в нижнюю часть емкости 1 и через перфорацию в роторе 14 и его меньшее основание поступает в камеру, которую образуют между собой роторы 14 и 15. В камере под действием центробежных сил вращающихс  роторов и благодар  взаимодействию со средой стержней 18 с пальцами 19. а также перфорированных поверхностей перемешивающихс  лопастей 17 с нарифлени ми 27 на внутренней поверхности роторов обеспечиваетс  интенсивное диспергирование и перемешивание труднорастворимого углеродсодержащего субстрата в питательной среде до размеров, соизмеримых с микробными клетками. Гомогенизированна  таким образом питательна  среда через патрубок 34 и циркул ционный насос 35 подаетс  в одну из секций емкости 1. Противонаправленное вращение роторов 14 и 15 обеспечиваетс  путем передачи вращательного движени  от их привода, шкива 31 и клиноременной передачи 30 малому шкиву 26, жестко соединенному с полым валом 23, обеспечивающим вращение нижнего ротора 15, а расположенные внутри полого шкива 26 зацепленные между собой шестерни 24 и 25 (причем последн   входит в зацепление с зубчатой поверхностью полого шкива 26) обеспечивают передачу вращательного движени  валу 20, сообщенному посредством крестовины 21 с ротором 14. Установка шестерен 24 и 25 внутри полого шкива 26 обеспечивает соос- ное противонаправленное вращение вала 20 и трубчатого вала 23 и, соответственно, верхнего 14 и нижнего 15 роторов.

Таким образом посто нно за счет рециркул ционного контура обеспечиваетс  гомогенизаци  питательной среды в поле центробежных сил роторов, ее взаимодействие с поступающим аэрирующим газом и диспергирование субстрата (дезинтегрирование нерастворимого субстрата), что способствует интенсивности его утилизации микроорганизмами, высокой скорости образовани  биомассы и повышению произво- дительности аппарата в целом.

Образующа с  в процессе выращивани  биомассы пена, содержаща  клетки микроорганизмов, поднимаетс  вместе с аэрирующим газом в верхнюю часть емкости

0 1 и по коническим поверхност м распределител  10 потока поступает в кольцевую полость 5. Аэрирующий агент дл  флотировани  пены поступает через патрубок 7 в перфорированную перегородку 6, в резуль5 тате чего обеспечиваетс  такое диспергирование пузырьков воздуха и эффективное флотационное разделение газожидкостной среды, содержащей клетки. В результате флотационного процесса пена с клетками

0 микроорганизмов, закрепленных на пузырьках воздуха, поднимаетс  вверх в зазоре между крышкой 9 аппарата и распределителем 10 потока и поступает в газоотделитель 11, откуда в виде концентри5 рованной суспензии микроорганизмов выводитс  через патрубок 12 из аппарата Осветленна  культуральна  жидкость собираетс  в нижней части кольцевой полости 5 и отводитс  из аппарата через патрубок 8.

0Конструкци  устройства дл  диспергировани  газожидкостной смеси интенсифицирует процесс диспергировани  и истирани  частиц растительного субстрата до размеров 20-100 мкм за счет активного

5 взаимодействи  газа, жидкости и грубого субстрата. При этом создаютс  микрозоны турбулизации с разнонаправленными потоками , завихрени ми, что способствует интенсивной турбулизации среды. Наклонный

0 ввод газа к оси емкости, обусловленный конической конструкцией нижнего ротора, увеличивает врем  контакта газ-жидкость (т.е. врем  нахождени  воздуха в зоне турбулизации ), что способствует повышению

5 скорости его растворени .

Устройство дл  диспергировани  газожидкостной смеси позвол ет дезинтегрировать грубые частицы растительного субстрата, при этом увеличиваетс  выход

0 биомассы от сырь , более полно используетс  субстрат, тонко измельченный субстрат находитс  во взешенном состо нии, не оседает на дно поверхности, не забивает отверстий, т.е. применение такого устройст5 ва в ферментерах может значительно стабилизировать его работу

В целом использование аппарата позвол ет увеличить производительность процесса по биомассе при выращивании микроорганизмов на труднорастворимых

углеродсодержащих субстратах на 25 -30%, а также использовать грубые (растительные) субстраты.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Аппарат дл  выращивани  микроорганизмов , содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с технологическими патрубками, разделенную по высоте горизонтальными перфорированными перегородками на секции, и размещенное в нижней части емкости устройство дл  диспергировани  газожидкостной смеси, включающее два расположенных один над другим перфорированных ротора, снабженные приводом и установленные с возможностью вращени  в противоположных

   направлени х, отличающийс  тем, что. с целью увеличени  производительности, роторы выполнены в виде усеченных конусов , обращенных большими основани ми

   один к другому и образующих между собой камеру дл  перемешивани  газожидкостной смеси, внутри камеры равномерно по ее высоте размещены лопасти, одна половина которых, расположенных в верхней части

   камеры, прикреплена посредством вертикального вала к верхнему ротору, а друга  половина - размещенных в нижней части камеры - к нижнему ротору, при этом внутренн   поверхность камеры выполнена с

   нарифлени ми треугольного профил , а периферийные участки лопастей расположены непосредственно у Стенки камеры и имеют зубчатую кромку.

   11

   16

   27

   20

   16

   14

   29