SU1738845A1 - Установка дл культивировани микроорганизмов - Google Patents

Abstract

Использование: относитс  к микробиологической промышленности, к получению биомассы микроорганизмов как источника кормового белка. Сущность изобретени : установка включает ферментатор , систему рециркул ции газовой фазы и холодильник-рекуператор дл  разделени  кислорода и углекислого газа с последующим возвратом кислорода в цикл культивировани  и выгрузкой твердой углекислоты из сборника шнеком. 1 ил.

Description

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности,а именно к установкам дл  культивировани  микроорганизмов с целью получени  кормового белка.

Известна установи дл  кульдиви- ровани  микроорганизмов, включающа  несколько вертикальных емкостей, верхн   часть каждой предыдущей по ходу газожидкостной суспензии, емкости сообщена трубопроводом через барботер с нижней частью последующей, а последн   емкость снабжена системой рециркул ции газожидкостной эмульсии, подключенной к барботеру первой емкости.

В известной установке за счет многократного взаимодействи  газа и жидкости повышаетс  степень использовани  кислорода, снижаютс  удельные энергозатраты по сравнению с примен емыми в промышленности колонными аппаратами . Однако аэрирующий газ, проход  первую колонну, отдает часть кисло-- рода, получа  взамен десорбированный из жидкой фазы углекислый газ. При 3foM снижаетс  движуща  сила процесса массопередачи кислорода и, соответственно , удельна  производительность второй и последующей колонн. Дополнительна  аэраци  увеличивает энергозатраты и возникает опасность ингиби- ровани  процесса растворенной углекислотой ,

Известна обеспечивающа  повышение эффективности процесса массопередачи установка дл  культивировани  микроорганизмов , котора  предусматривает использование дл  аэрации технического кислорода и очистку от растворенных метаболитов (в частности, от С0г) как газовой, так и жидкой фаз в дополнительном , аппарате - декарбонизаторе. Кислород дл  аэрации вырабатываетс  в станции разделени  воздуха, а очи (Л

с

vj

оо

оо

00 4 СП

щенный газ по замкнутому контуру циркулирует в системе аэрации с помощью побудител  расхода.

Преимуществами данной установки  вл ютс  экологическа  безопасность, высока  эффективность и производительность (пропорциональна  начальной концентрации кислорода в аэрирующем гаTpv6onpoBOflaMH 6, 8 и 10 с блоком 11 i разделени  и ферментатором 1 (подоб- ное устройство и принцип работы блока 11 разделени  не рассматриваютс ).

Установка- работает следующим образом .

Ферментатор 1 заполн ют питатель- ной средой, разбраживают,добавл   позе ), а недостатком - громоздкость тех- JQ севную биомассу. Накопив заданную нологической схемы. Ее реализаци  тре- концентрацию микроорганизмов, вывод т бует об зательного использовани  в в режим непрерывного выращивани . Дл  качестве аэрирующего газа технического кислорода. В замкнутом контуре газоснабжени  попул ции кислородом через аэрирующее устройство 2 непрерывно

обеспечени  нерационально иметь инерт- |с ввод т кислородсодержащий газ (пред- ный газ азот и, как приложение, стан- почтительно технический .кислород ), поступающий из блока 11 раз- делени  по трубопроводу 1. Побудитель

ции очистки от СО, декарбонизаторы, скрубберы,вспомогательное оборудование - емкости, насосы, десорберы, тепрасхода газа входит в состав блока.

лообменники, компрессорное оборудова- 20 Отработанный газ из ферментатора 1 по

трубопроводу 8 поступает в рекуператор 9.

ние.

Целью изобретени   вл етс  сижение удельных энергозатрат.

Дл  достижени  цели в установке дл  культивировани  микроорганизмов, содержащей ферментатор, размещенную вне ферментатора систему циркул ции кислородсодержащего газа с блоком разделени  и сжижени  воздуха и устройстTpv6onpoBOflaMH 6, 8 и 10 с блоком 11 i разделени  и ферментатором 1 (подоб- ное устройство и принцип работы блока 11 разделени  не рассматриваютс ).

Установка- работает следующим образом .

Ферментатор 1 заполн ют питатель- ной средой, разбраживают,добавл   посевную биомассу. Накопив заданную концентрацию микроорганизмов, вывод т в режим непрерывного выращивани . Дл 

севную биомассу. Накопив заданную концентрацию микроорганизмов, вывод т в режим непрерывного выращивани . Дл 

снабжени  попул ции кислородом через аэрирующее устройство 2 непрерывно

расхода газа входит в состав блока.

Отработанный газ из ферментатора 1 по

трубопроводу 8 поступает в рекуператор 9.

В объеме рекуператора отработанный аэрирующий газ7 отдава , тепло испар - ющемус  холодильному агенту, циркулирующему в корпусе 7 охлаждаетс  по мере своего движени  от входного пат- рубка к выходному до температуры ниже . При-этом последовательно проис

во дл  отделени  углекислого газа от ходит вымораживание сначала влаги, а

кислородсодержащего гэза, последнее содержит холодильник-рекуператор, подключенный трубопроводами к блоку сжижени  воздуха и ферментатору, при этом холодильник-рекуператор снабжен сборником вымороженной углекислоты с установленным в его корпусе шнеком , дл  выгрузки сухого льда, причем сборник соединен трубопроводом дл  отвода газообразного кислорода с блоком разделени  и сжижени  воздуха.

На чертеже схематично изображена установка, продольный разрез.

Установка дл  культивировани  микроорганизм 6 включает ферментатор 1,

затем углекислоты в виде снегообразной массы. Намороженную смесь удал ют с помощью шнека в сборнике 12 тве р- дой углекислоты и далее направл ют в линию приготовлени  сухого льда.

35 Аэрирующий газ, очищенный таким образом от углекислоты, подают на вход в блок 11 разделени , разбавл ют воздухом через регул тор 15 соотношений, отдел ют от азота и вновь подают на

0 аэрацию в ферментатор 1. В установке устанавливаетс  стационарный режим циркул ции аэрирующего газа.

Компрессор блока 1t разделени  создает небольшое избыточное давление,

снабженный перемешивающим и аэрирующим 5 достаточное дл  того, чтобы компенсиустройством 2, патрубок 3 дл  выхода отработанного аэрирующего газа; теплообменник 4; систему 5 грубой очистки воздуха; трубопровод 6 дл  подачи ,. холодильного агента (сжиженного азота ), подключенный к холодильнику-рекуператору 9, блок tl разделени , трубопровод 8 дл  отвод щего аэрирующего газа, сообщенный с рекуператором 9

ровать его потери в тракте газоснабжени  и в рекуператоре. В св зи с этим в ферментаторе 1 поддерживаетс  небольшое избыточное давление, кото- 50 рое обеспечивает стабильность циркул ции газа в системе газоснабжение.

В предлагаемой установке исчезает необходимость системы газоочистки от 5е СО. Установка упрощаетс  по сравнению трубопровод 13 дл  отвода газообразно- с известкой, и значительно снижаютс  го кислорода. Рекуператор 9 содержит удельные энергозатраты. Причем энер- корпус 7 сборник 12 вымороженной ги  (холод) дл  вымораживани  потреб- углекислоты со шнеком 13 и сообщен л етс  за счет работы блока разделеходит вымораживание сначала влаги, а

затем углекислоты в виде снегообразной массы. Намороженную смесь удал ют с помощью шнека в сборнике 12 тве р- дой углекислоты и далее направл ют в линию приготовлени  сухого льда.

Аэрирующий газ, очищенный таким образом от углекислоты, подают на вход в блок 11 разделени , разбавл ют воздухом через регул тор 15 соотношений, отдел ют от азота и вновь подают на

аэрацию в ферментатор 1. В установке устанавливаетс  стационарный режим циркул ции аэрирующего газа.

Компрессор блока 1t разделени  создает небольшое избыточное давление,

достаточное дл  того, чтобы компенсировать его потери в тракте газоснабжени  и в рекуператоре. В св зи с этим в ферментаторе 1 поддерживаетс  небольшое избыточное давление, кото- рое обеспечивает стабильность циркул ции газа в системе газоснабжение.

ни  и ее достаточно, кроме основного назначени , и дл  циркул ции аэрирующего газа и вымораживани  углекислоты . Более Того, аа смет повышени  начальной концентрации кислорода на входе в блок разделени  общее количество раздел емого газа снижаетс  и, следовательно, удельные затраты энергии ниже чем в известной установке .

В предлагаемой установке достигаетс  снижение удельных энергозатрат на производство биомассы на 25-40$ за счет снижени  энергозатрат на производство кислорода.

Пример. Культивирование мик- роорганизмов Candida maltosa ведетс  в ферментаторе с мешалквй Vp 20 M J Nv Я кВт/м3; Vy « 23,65 . ч; D « 0,2 х 5 кг/м3.ч; yj 0,95; Vrtp 4 м5/ч; fli 2 кг/кг АСВ.

Скорость растворени  кислорода

х-0/о Ю кг/м ч.

и Общий расход кислорода

V0«e M0z Mp«t40 м /ч

(р0- 1,43 кг/м5).

За счет десорбции углекислого газа

vco2 Т7Г .

Выходные концентрации компонентов газа

Ог

0,71}

со

0,23.

Общее количество отработанного га- за Vr « 435 м /ч, в том числе V0 -310 мэ/ч; V 100 м3/ч.

Дл  того, чтобы восстановить баланс по кислороду, в кислородную станцию необходимо подать

140Ъ

v о тгбГэТ а 70°н /ч воздуха

Общее количество газа на входе в блок разделени  составит

V - 1135 , y°z- 0,43.

ft

Тогда как при пр мом процессе разделени  с уЩ 0,21 дл  получени 

V0 А 50 м3/ч требуетс  л/ 2401Гм /ч Таким образом, экономи  по электроэнергии составит почти 50 %. Дл  вымораживани  100 м /ч углекислоты или 200 кг/ч (1,976 кг/м3) требуетс  охладить отработанный газ (435 мэ/ч) до температуры ниже соответствующей выпадению кристаллов СО. Количество тепла, необходимое дл  отвода газа при десублимации, составит

Q - 200-130,8 - 26200 ккал/ч.

Обща  холодопроизводительность станции разделени  составл ет более

q 2400-49 t,43 168200 ккал/ч.

i Из этого количества около половины

используетс  дл  перевода газа в жидкое состо ние и разделени , а остальна  часть дл  охлаждени  газа в предлагаемом рекуператоре с целью выделе- ни  углекислоты. Там же выдел етс  влага, содержаща с  в отработанном газе.

30

5

5

0

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Установка дл  культивировани  мик- роорганизмов, содержаща  ферментатор, размещенную вне ферментатора систему циркул ции кис лоролсолержащего газа , включающую блок разделени  и сжижени  воздуха, сообщенный с ферментатором , и устройство дл  отделени  yrj лекислого газа от кислородсодержащего газа, отличающа с  тем, что, с целью сокращени  энергозатрат за счет более полного использовани  сжиженного азота, устройство дл  отделени  углекислого газа от кислородсодержащего газа содержит холодильник- рекуператор, подключенный трубопроводом к блоку сжижени  воздуха и к ферментатору посредством трубопроводов, при этом холодильник-рекуператор снабжен сборником вымороженной углекислоты с размещенным в его корпусе шнеком дл  выгрузки твердой углекислоты, причем рборник соединен трубопроводом дл  отвода газообразного кислорода с блоком разделени  и сжижени  воздуха.

   ЦJT

   оо

   И

   Редактор В. Jlerpaiu

   Составитель В. Борисов

   Техред м.Моргентал - Корректор С. Шекмар

   Заказ 1977

   Тираж

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   с

   р

   тт

   оэ

   7

   W

   NV

   ф

   J

   Подписное