SU729242A1 - Аппарат дл выращивани микроорганизмов - Google Patents

Description

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается аппаратуры для выращивания аэробных микроорганизмов, например дрожжей, на углеродсодержащих субстратах.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому является аппарат для аэробного выращивания микроорганизмов, выполненный в виде вертикальной емкости, разделенной горизонтальными перегородками на секции и снабженной устройством для аэрации, расположенньул в ее нижней части, и пеногасителем, В верхней части емкости концентрично с ней установлен стакан ¹ для выделения концентрированной биомассы, снабженный перфорированной перегородкой) патрубком для подвода аэрирующего агента, патрубком для осветленной жидкости и устройством для диспергирования газа [1J .

Недостатком такого аппарата является нестабильность работы и вследствие этого невысокая производительность при ис2 пользовании его в качестве аппарата большой единичной мощности, что связано с неравномерными условиями перемешивания культуральной жидкости по объему аппарата, отсутствием конструктивных решений по теплообменным устройствам.

Нель изобретения заключается в повышении производительности и обеспечении надежности работы аппарата путем улучшения условий перемешивания культуральной среды в нем, а также условий теплообмена.

Это обеспечивается тем, что в нижней секции емкости размещен теплообменник, а устройство для подвода воздуха установлено над ним, при этом емкость снабжена рециркуляционным трубопроводом культуральной жидкости с теплообменником, расположенным вне емкости и связывающим нижнюю секцию с вышерасположенными, в которых радиально укреплены вертикальные пластины.

Пластины выполнены полыми и снабжены патрубками для подвода и отвода

7292 хладагента. Кроме того, верхняя камера для концентрирования суспензии микроорганизмов и пеногашения выполнена в· виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх. ₅

Перфорированные перегородки в емкости имеют площадь свободного сечения, составляющую 0,05-0,50 от площади сечения емкости, причем диаметр отверстий в перегородках увеличивается снизу вверх, Ю так что отношение диаметров отверстий нижней перегородки к диаметру отверстий верхней составляет 1:2-1:10.

На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый аппарат, продольный раз- 15 рез,‘ на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1.

Аппарат выполнен в вице вертикальной емкости 1, разделенной горизонтальными перфорированными перегородками 2 на секции и снабженной камерой 3 для 20 концентрирования суспензии микроорганизмов и пеногашения с расположенным в ней коническим диском 4 для распределения потока суспензии, имеющим воронку 5 для пенного концентрата, патрубок 6 для вывода сконцентрированной суспензии микроорганизмов и устройство 7 для вывода осветленной культуральной жидкости.

Аппарат снабжен механическими пеногасителями 8, установленными на его крышке 9. В нижней секции 110 емкости размещены теплообменник 11 и устройство 1 2 для подвода воздуха. Реднркупя- ,₅ ционный трубопровод 13 с насосом 14 и внешним теплообменником 15 связывает эту секцию -с вышерасположенными секциями, в которых радиально укреплены вертикальные полые пластины 16 с патруб~._о ками 17 для подвода и отвода хладагента.

Камера 3 для концентрирования суспензии микроорганизмов и пеногашения выполнена в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх и закрытой крышкой 9.

Отношение площади свободного сечения перфорированных перегородок 2 к площади сечения емкости 1 составляет 0,05-0,50. Диаметр отверстий перегородок увеличивается снизу вверх, при этом отношение диаметров отверстий нижней перегородки к диаметрам отверстий верхней составляет от 1:2 до 1:10, Аппарат работает следующим образом.

В емкость 1 через устройство 12 подают аэрирующий агент, например воздух, кислород или воздушно-кислородную смесь

F2' 4 и осуществляют выращивание микроорганизмов в объеме каждой секции аппарата при интенсивном перемешивании культуральной среды за счет барбатажа газа через отверстия в перфорированных перегородках 2 и ее турбулизации плавающей насадкой, помещаемой в объем каждой секции, кроме нижней секции 10. Отвод,, образующийся в процессе биохимического превращения тепла, осуществляется при помощи полых пластин 16, куца подается хладагент, а также при помощи встроенного в нижнюю секцию теплообменника. 11 и выносного теплообменника 15. Перемешивание культуральной жидкости в объеме аппарата обеспечивается также путем непрерывной ее рециркуляции через трубопровод 13 с циркуляционным насосом 14 из нижней секции в вышерасположенные.

Образующаяся в емкости 1 газожидкостная пенообразная среда заполняет камеру 3,.где скорость потока снижается и.культуральная среда разделяется на осветленную жидкость и пену, которая концентрируется при обтекании коничес-» кого диска 4 и гасится с помощью механических пеногасителей 8, препятствующих выбору жидкой фазы из аппарата с обработанным газом.

Концентрированная суспензия микроорганизмов, собирающаяся в воронке 5, отводится из аппарата через патрубок 6, а осветленная культуральная жидкость выводится через устройство 7, позволяющее поддерживать необходимый уровень заполнения аппарата.

Оптимальный гидродинамический режим работы последнего, обеспечивающий . интенсивный транспорт питательных веществ и кислорода к клеткам, их рост и. размножение, создается с помощью перегородок 2 с изменяющимся по высоте аппарата диаметром отверстий, а также за счет установки в секциях вертикальных Гхластин 16, предотвращающих поперечную неравномерность перемешивания среды, что особенно существенно для промышленных аппаратов большого диаметра. Подача питательных солей, титрующего агента и жидкого углеродсодержащего субстрата производится в рециркуляционный трубопровод 13, обеспечивающий распределение этих элементов по объему аппарата. При выращивании микроорганизмов на газообразных |субстратах, например, метане, подача (субстрата осуществляется аналогично по даче аэрирующего газа, например, в устройство 12,

Применение аппарата предлагаемой конструкции обеспечивает возможность проведения устойчивого процесса выращивания микроорганизмов в промышленном' масштабе на различных углеродсодержащих субстратах (например, Н-парафины, этанол, метанол, метан) в условиях обильного пенообразования с высокой продуктивностью по биомассе благодаря оптимальным условиям аэрации и перемешивания культуральной жидкости.

Claims (5)

1. Изобретение относитс  к микробиологической промышленности и касаетс  аппаратуры ол  выращивани  аэробных микроорганизмов, например дрожжей, на углеродсодержаших субстратах. Ближайшим техническим решением к предлагаемому  вл етс  аппарат дл  аэробного выращивани  микроорганизмов , выполненный в виде вертикальной емкости, разделенной горизонтальными перегородками на секции и снабженной устройством дл  аэрации, расположеннь1М в ее нижней части, и пеногасителем . В верхней части емкости концентрично с ней установлен стакан дл  И)Шелени  концентрированной биомассы, снабженный перфорированной перегородко патрубком дл  подвода аэрирующего аге та, патрубком дл  осветленной жидкости и устройством дл  диспергировани  газа 13 . Недостатком такого аппарата  вл етс нестабильность работы и вследствие это го невысока  производительность при ис пользовании его в качестве аппарата большой единичной мошности, что св зано с неравномерными услови ми перемешивани  культуральной жидкости по объему аппарата, отсутствием конструктивных решений по теплообменным устройствам. Цель изобретени  заключаетс  в повышении производительности и обеспечении надежности работы аппарата путем улучшени  условий перемешивани  культуральной среды в нем, а также условий теплообмена. Это обеспечиваетс  тем, что в нижней секции емкости размещен теплообменник , а устройство дл  подвода воздуха установлено над ним, при этом емкость снабжена рециркул ционным трубопроводом культур льной жидкости с теплообменником , расположенным вне емкости и св зывающим нижнюю секцию с вышерасположенными , в которых рааиально укреплены вертикальные пластины. Пластины выполнены полыми и снабжены патрубками дл  под во па и отвода хладагента. Кроме того, верхн   .камера дл  концентрировани  суспензии микроорганизмов и пёкогашени  выполнена В виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх. Перфорироюнньге перегородки в емкости имеют площадь свободного сечени , составл ющую 0,05-0,50 от площади сечени  емкости, причем диаметр отверст в перегородках увеличиваетс  снизу вверх, ю так что отнощение диаметров отверстий нижней перегородки к диаметру отверстий верхней составл ет 1:2-1:10. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез , на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Аппарат выполнен в виде вертикальной емкости 1, разделенной горизонтальными перфорированными перегородками 2 на секции и снабженной камерой 3 дл  концентрировани  суспензии микроорганизмов и пеногашени  с расположенным в ней коническим диском 4 дл  распре . делени  потока суспензии, имеющим воронку 5 дл  пенного концентрата, патрубок 6 дл  вывода сконцентрированной суспензии микроорганизмов и устройство 7 дл  вывода осветленной культуийль-ной жидкости. Аппарат снабжен механическими пеногасител ми 8, устанонленными на ег-о крышке 9, В нижней секции 10 e.-Acocти размещены теплообменник 11 и уст- роиство 12 дл подвода воздуха. Реа-год л  . . .. . --ционный трубопровод 13 с насосом 14 и внешним теплообменником 15 св зыва эту секцию -с выщерасположенными секци ми , в которых радиально укреплены вертикальные полые пластины 16с патр ками 17 дл  подвода и отвода хладагент Камера 3 дл  концентрировани  суспензии микроорганизмов и пеногашени  выполнена в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх и закрытой крышкой 9. Отношение плошади свободного сечени  перфорированных перегородок 2 к площади сечени  емкости 1 составл ет 0,05-0,50. Диаметр отверстий перегоррдок увеличиваетс  снизу вверх, при этом отношение диаметров отверстий ниж ней перегородки к диаметрам отверстий верхней составл ет от 1:2 до 1:10. Аппарат работает спецуюшим обрав емкость 1 через устройство 12 п дают аэрирующий агент, например возду кислород или воздуишо-кислорооную сме 24 и осушестит ют выращивание микроорганизмов в объеме каждой секции аппарата при интенсивном перемешивании культуральной среды за счет барбатажа газа через отверсти  в перфорирова шых перегородках 2 и ее турбулизации плавающей насадкой, помещаемой в объем каждой секции, кроме нижней секции 10. Отвод,. образующийс  в процессе биохимического превращени  тепла, осуществл етс  при помощи полых пластин 16, куда подаетс  хладагент, а также при помощи встроенного в нижнюю секцию теплообменника. 11 и выносного теплообменника 15. Перемешивание культуральной жидкости в объеме аппарата обеспечиваетс  также путем непрерывной ее рециркул ции через трубопровод 13 с циркул ционным насосом 14 из нижней секции в выщерасположенные . Образующа с  в емкости 1 газожидкостна  пенообразна  среда заполн ет камеру 3,.где скорость потока снижаетс  и.культуральна  среда раздел етс  на осветленную жидкость и пену, котора  концентрируетс  при обтекании коничес-ь кого диска 4 и гаситс  с помощью механических пеногасителей 8, преп тствующих выбору жидкой фазы из аппарата с обработанным газом. Концентрированна  суспензи  микроорганизмов , собирающа с  в воронке 5, отводитс  из аппарата через патрубок 6, а осветленна  культуральна  жидкость л-: выводитс  через устройство 7, позвол ю5цее поддеркивать необходимый уровень заполнени  аппарата. Оптимальный гидродинамический режим работы последнего, обеспечивающий интенсивный транспорт питательных веществ и кислорода к , их рост и. нзмножение, создаетс  с помощью перегородок 2 с измен ющимс  по высоте аппарата диаметром отверстий, а та1сже за счет установки в секци х вертикальных пластин 16, предотвращак}ших поперечную неравномерность перемешивани  среды, что особенно существенно дл  промышленных аппаратов большого диаметра. Подача питательных солей, титрующего агента и жидкого углеродсодержащего субстрата производитс  в рециркул ционныйТрубопровод 13, обеспечивающий распределение этих элементов по объему аппарата. При И51рашивании микроорганизмов на газообразных субстратах, нагфимер, метане, подача субстрата осушествпкетс  аналогично подаче аэрирующего газа, например, в устройство 12. Применение аппарата предлагаемой конструкции обеспечивает возможность проведени  устойчивого процесса выращивани  микроорганизмов в промышленно масштабе на различных углеродсоцержащих субстратах (например, Н-парафины, этанол, метанол, метан) в услови х обил ного пенообразовани  с высокой продуктивностью по биомассе благопар  оптимальным услови м аэрации и перемешива ни  культуральной жидкости. Формула изобретени  Аппарат дл  выращивани  микроорганизмов , выполненный в виде вертикально емкости, разделенной горизонтальными перфорированными перегородками на секции и снабженной камерой дл  концентрировани  суспензии микроорганизмов и пеногащени  с расположенным в ней коническим диском дл  распределени  потока суспензии, механичесжим пеногасителем и устройством дл  аэрации куль чуральной жидкости, отличающийс  тем, что, с целью повышени  производительности и обеспечени  надежности работы аппарата, в нижней секции емкости размещен теплообменник, а устройство дл  подвода воздуха установлено дад ним, при этом емкость снабжена 426 рециркул ционным трубопроводом культуральной жидкости с теплообменником, расположенным вне емкости и св зывающим нижнюю секцию с вышерасположенными причем в последних радиально укреплены вертикальные пластины.
2. 2. Аппарат по п. 1, отличающий с   тем, что пластины выполнены полыми и снабжены патрубками дл  подвода и отвода хладагента.
3. 3.Аппарат по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с   тем, что камера дл  концентрировани  суспензии микроорганизмов и пеногашени  выполнена в виде усеченного конуса, обращенного большкм основанием вверх.
4. 4.Аппара по п. 1, о т h и ч щ и и с   том, что отношение площади свободного сечени  перфорированных перегородок к площади сечени  емкости составл ет 0,О5-0,5О.
5. 5. Аппарат по п п. 1 и 4, о т л и чающийс  тем, что диаметр от верстий перегородок увеличиваетс  снизу вверх, при этом отношение диаметров отверстий нижней перегородки к диаметрам отверстий верхней составп ет-1:2-1:10. Источники информа1Ши, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР NO 543673, кл. С 12 В 1/10, 1975 (прототип).

   1.

   Воздук

   -15