SU654678A1 - Аппарат дл выращивани микроорганизмов - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к массообменным аппаратам и может быть использовано в микробиологической, пищевой и фармацевтической промышленности.

Известны аппараты дл  выращивани  микроорганизмов, содержащие вертикальную колонну, разделенную перегородками на секции, сообщающиес  между собой при помощи различных переточных устройств, систем дл  подачи воздуха, питательной среды, пеногашени  и отвода готового продукта .

Ближайшим техническим решением по конструктивной сущности и достигаемому положительному эффекту  вл етс  аппарат дл  выращивани  микроорганизмов, включающий вертикальную цилиндрическую емкость , содержащую зоны выращивани  микроорганизмов, доутилизации питательной среды и сгущени  биомассы, теплообменники , аэраторы, устройство дл  подвода питательной среды и размещенный в зоне сгущени  пеногаситель. Эти зоны в емкости отдел ютс  друг от друга полыми коническими перегородками с центральными отверсти ми и в них установлены перемешивающие устройства и тарелки, укрепленные на валу 1.

Налипание микроорганизмов на внутренних поверхност х аппарата, отсутствие четко разделенных друг от друга секций выращивани  микроорганизмов, доутилизаци 

питательной среды и сгущени  биомассы, наличие движущихс  узлов внутри аппарата , отсутствие эффективного узла диспергировани  в случае использовани  в качестве углеродного питани  парафинов нефти

не позвол ет в таком аппарате вести процесс выращивани  микроорганизмов достаточно интенсивно.

Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение производительности аппарата и

улучшение качества биомассы.

Дл  этого в предложенном аппарате зоны отделены друг от друга наклонными сплошными перегородками, в которых смонтированы переливные трубки дл  отвода культуральной жидкости из зоны в зону. Каждый аэратор представл ет собой камеру, образованную ситчатой тарелкой и сплошной наклонной перегородкой. Теплообменники выполнены в виде змеевиковы.х

провальных тарелок, укрепленных над аэраторами в зонах выращивани  и доугилизации . Устройство дл  подвода питательной среды состоит из механнческих форсуНОК , расположенных над змеевиковымн провальными тарелками. Зоны выращивани  и доутилизации должны быть св заны трубонроводом и инжектором с зоной сгущени . Пекогаситель может состо ть из воропки и расноложенной нод ней перфорированной конусообразной тарелки с центральным отверстием , обращенной большим основанием вниз.

Предлагаемый аппарат схематично изображен на чертеже.

Аппарат дл  выращивани  микроорганизмов включает вертикальную цилиндрическую емкость 1, разделенную наклонными сплошными нерегородками 2 на три зоны 3, 4 и 5: соответственно выращивани , доутилизации питательной среды и сгущени  биомассы. В перегородках 2 смонтированы переливные трубки 6 дл  отвода культур а льной жидкости из зоны в зону. Аэратор в каждой зоне нредставл ет собой камеру 7, образованную ситчатой тарелкой 8 и сплошной наклонной перегородкой 2. Кажда  камера 7 св зана с воздуходувкой 9.

В зонах 3 и 4 установлены теплообменники , выполненные в виде змеевиковых провальных тарелок 10, укрепленных над аэраторами, и имеющие патрубки 11 дл  подачи и отвода хладагента.

Устройство дл  подвода питательной среды состоит из механических форсунок 12 и 13, расположенных над змеевиковыми провальными тарелками 10. Форсунки 12 предназначены дл  диснергировани  свежей питательной .среды, подаваемой насосом 14 в зону 3 выращивани  микроорганизмов . Форсунки 13 св заны с насосом 15 и сборником 16 культуральной жидкости.

Дл  отвода основного количества тепла на линии циркул ции установлен выносной теплообменник 17. Зона 3 выращивани  микроорганизмов и зона 4 доутилизации питательной среды снабжена патрубками 18, соединенными с выт жной трубой 19 и инжектором 20 дл  отвода пены и отработанного воздуха в зону 5 сгущени . На выходном патрубке 21 крышки 22 емкости 1 установлен инжектор 23, соединенный с циклоном 24. Зона 5 сгущени  снабжена пеногасителем, состо щим из конической .перфорированной тарелки 25 и воронки 26. ,На боковой поверхности емкости 1 но ее высоте размещены люки 27.

Апнарат ра ботает следующим образом.

После стерилизации всех внутренних элементов аппарата насосом 14 подают питательную среду и засевные микроорганизмы через форсунки 12 в зону 3 выращивани .

В случае использовани  в качестве углеродного питани  парафинов нефти в форсунках 12 происходит их тонкое диспергирование . Факелы форсунок равномерно заполн ют культуральной средой объем над

змеевиковой провальной тарелкой 10 и тем самым создают дополнительную зону межфазового контакта.

Одновременно воздуходувкой 9 подают воздух в камеру 7. После заполнени  сборника 16 культуральной жидкостью ее подают циркул ционным насосом 15 через теплообменник 17 на форсунки 13. Включают воздуходувки 9 зон 4 и 5. Воздух из камер

7 аэраторов, проход  через ситчатые тарелки 8 и равномерно распредел  сь по сечению емкости 1, контактирует в слое культуральной жидкости, уровень которой задаетс  высотой переливных трубок 6.

Пройд  барботажные слои тарелок 8 в секци х 3 и 4, воздух вступает последовательно в контакт с культуральной жидкостью барботажных слоев змеевиковых провальных тарелок 10, а в сепарационном пространстве с массой высокодисперсных жидких частиц, полученных с помощью форсунок 12 и 13.

Змеевиковые провальные тарелки 10, кроме того, частично отвод т тепло процесса выращивани  за счет пропускани  через них охлаждающего агента. Культуральна  среда, провалива сь через змеевиковые провальные тарелки 10, накапливаетс  на ситчатЫХ тарелках 8, свободное сечение

которых в секци х 3 и 4 подобрано таким образом, что обеспечивает минимальный провал культуральной жидкости при работающих воздуходувках 9. Жидкость, в основном , переливаетс  из одной зоны в другую через переливные трубки 6 и поступает Э сборник 16, в который сливаетс  через патрубки 28 и жидкость, стекающа  в камеры 7.

Пена в процессе выращивани  микроорганизмов подаетс  инжектором 20 через патрубки 18 и выт жную трубу 19 в зону 5 сгущени .

Частично сжиженна  с помощью инжекции пена подхватываетс  восход щим потоком воздуха и через центральное отверстие в конической перфорированной тарелке 25 поступает в зазор между воронкой 22 и стенкой емкости 1, дважды изменив надравление движени , при этом она освобождаетс  от жидкости. Эта жидкость улавливаетс  воронкой 26 и через ее патрубок отводитс  в барботажный слой зоны 5, куда поступает и жидкость, накапливающа с  на тарелке 25.

Сконцентрированна  в зоне 5 суспензи  микроорганизмов отсасываетс  через патрубок 21, где происходит окончательное сгущение биомассы микроорганизмов за

счет ожижени  пены. Инжекторы 20 и 23 ра-ботают на сжатом воздухе. В циклоне24 происходит отделение суспензии микроорганизмов от газовой фазы. Культуральна  жидкость с низкой концентрацией микроорганизмов , стека  через ситчатую тарелку 8

зоны 5, отводитс  через патрубок 28 на сепарирование.

Аппарат герметичен, что обеспечивает стерильное ведение процесса выращивани . Использование предлагаемого аппарата позволит получить технический эффект за счет:

-применени  самоочищающихс  механических форсунок с двум  жидкостными вводами дл  создани  развитой поверхности массообмена и устранени  налипани  микроорганизмов на внутренних поверхност х аппарата, а в случае использовани -в качестве углеродного питани  парафинов нефти, не растворимых в питательной среде , их тонкого диспергировани ;

- примепени  провальных тарелок, изготовленных из труб в виде змеевиков, которые позвол ют создать дополнительную поверхность межфазового контакта;

- создани  секции доутилизации микроорганизмов остаточных углеродсодержащих питательных веществ субстрата;

- применени  выносного контура охлаждени ;

-полного и быстрого отвода обедненной культуральной жидкости в циркул ционную систему за счет наклона межсекционных лерегородок;

-получени  на выходе из аппарата высококонцентрированной суспензии микроорганизмов .

Все это позволит повысить удельную производительность предлагаемого аппарата при одновременном снижении энергетических затрат, примен ть высококонцентрированные углесодержащие субстраты, улучшить гидродинамическую обстановку и получить конечный продукт с повышенной концентрацией биомассы высокого качества .

Аппарат  вл етс  универсальным и -способен работать на различном углесодержащем сырье, например, н-парафинах, гидролизате , метаноле, метане и т. п.

Claims (3)

1. Аппарат дл  выращивани  микроорганизмов , включающий вертикальную цилиндрическую емкость, содержащую зоны выращивани  мик,роорганизмов, доутилизации питательной среды и сгущени  биомассы , теплообменники, аэраторы, устройство дл  подвода питательной среды и размещенный в зоне сгущени  пеногаситель, отличающийс  тем, что, -с целью повышени  производительности аппарата и

улучшени  качества биомассы, указанные выше зоны отделены друг от друга наклонными сплошными перегородками, в которых смонтированы переливные трубки дл  отвода культуральной жидкости из зоны в зону, при этом каждый аэратор представл ет собой камеру, образованную ситчатой тарелкой и сплошной наклонной перегородкой , а теплообменники выполнены в виде змеевиковых провальных тарелок,

укрепленных над аэраторами в зонах выращивани  и доутилизации, причем устройство дл  подвода питательной среды состоит из механических форсунок, расположенных над змеевиковыми провальными

тарелками.

2. Аппарат поп. 1, отличающийс  тем, что зоны выращивани  и доутилизации св заны трубопроводом и инжектором с золой сгущени .

3. Аппарат поп. 1, отличающийс  тем, что пеногаситель состоит из воронки и расположенной под ней перфорированной конусообразной тарелкп с центральным отверстием, обращенной большим основанием вниз.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 476312, кл. С 12В 1/10, 1975.

W