WO2020214067A1 - Установка для получения биомассы аэробных микроорганизмов - Google Patents

Установка для получения биомассы аэробных микроорганизмов Download PDF

Info

Publication number
WO2020214067A1
WO2020214067A1 PCT/RU2020/050073 RU2020050073W WO2020214067A1 WO 2020214067 A1 WO2020214067 A1 WO 2020214067A1 RU 2020050073 W RU2020050073 W RU 2020050073W WO 2020214067 A1 WO2020214067 A1 WO 2020214067A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
mixer
air
biomass
vortex
chamber
Prior art date
Application number
PCT/RU2020/050073
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Mikhail Yakovlevich KORDON (КОРДОНМихаил Яковлевич)
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "ВЕНТА"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "ВЕНТА" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "ВЕНТА"
Publication of WO2020214067A1 publication Critical patent/WO2020214067A1/ru

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M23/00—Constructional details, e.g. recesses, hinges
    • C12M23/40—Manifolds; Distribution pieces
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/02—Apparatus for enzymology or microbiology with agitation means; with heat exchange means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/04—Apparatus for enzymology or microbiology with gas introduction means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
    • C12M1/36—Apparatus for enzymology or microbiology including condition or time responsive control, e.g. automatically controlled fermentors
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M27/00—Means for mixing, agitating or circulating fluids in the vessel
    • C12M27/02—Stirrer or mobile mixing elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/14—Pressurized fluid
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
    • C12M29/00—Means for introduction, extraction or recirculation of materials, e.g. pumps
    • C12M29/18—External loop; Means for reintroduction of fermented biomass or liquid percolate

Definitions

  • the invention relates to the field of microbiology, for example, to the production of biomass and microorganisms for feed and other purposes when using gaseous hydrocarbons as organic raw materials, in particular methane-containing gas obtained in the process of utilizing hydrocarbon-containing waste by the method of supercritical technology (production of haprin).
  • Gaprin is used in the production of mixed fodders, as well as as a dietary supplement in feed rations in the form of yeast biomass obtained during cultivation on methane-containing gas.
  • Known device in which to implement the method of cultivation of microorganisms in a mineral water nutrient medium, developed an installation containing a growing unit and a unit for transferring feed gases into a liquid nutrient medium, connected to each other by a pipeline system with a circulation pump , and the unit for the transfer of supply gases is a group of parallel diffusion membrane hydrophobic elements, with the formation between their rows, communicated with a source of gas supply.
  • a technical solution is known (RU, patent 2053016, published on July 20, 1996), which implements a method for producing biomass of methane-oxidizing microorganisms in a biomass growing plant, which includes a fermenter, into which a stream containing free oxygen (air, process oxygen) is fed through system pipelines, methane-containing gas (in particular, natural gas), process water, a concentrated solution of mineral nutrition sources, balanced according to the specific needs of the cultured microorganisms in them, a solution to stabilize the pH of the growing medium (ammonia water), which also plays the role of a nitrogen source for the culture of microorganisms in the process , spent growing medium supplied from the stage of biomass concentration, a refrigerant in the heat exchange device of the fermenter to stabilize the temperature of the growing medium.
  • a suspension containing biomass is continuously removed through one of the fermenter pipelines for subsequent processing, and a waste gas stream is withdrawn through the other pipeline.
  • the pipelines for the medium supply as well as the biomass output are equipped with flow meters. All pipelines have control valves.
  • the fermenter is equipped with an analyzer for the content of oxygen and methane in the gas phase of the growing medium (waste stream of the gas phase), as well as sensors for the level of one of the components of mineral nutrition in the growing medium, pH, pressure, dissolved oxygen concentration and temperature.
  • the flowmeters are linked to the respective cost regulators.
  • a temperature sensor is connected to a temperature regulator, a pressure sensor is connected to a pressure regulator, a methane concentration sensor in flue gas is connected to a methane supply regulator, a level sensor is connected to a level regulator, a sensor for the content of one of the components of mineral nutrition in the growing medium is connected to a corresponding regulator, a pH sensor - with an appropriate regulator.
  • a known method for the production of biomass of aerobic microorganisms (RU, patent 2322488, published on 20.04.2008), implemented using installation, which includes: housing (container) and satellite housing (second container). There can be several satellite cases. Both housings are interconnected by fluid pipelines, inside one of which there is a device for forced circulation of fluid in a closed loop (pump).
  • a shell annular plate
  • a flange directed to the axis of the body is installed inside the body. This shell is a drop channel.
  • the annular space between the casing and the shell forms a lifting channel, inside which there are bubble aerating devices (bubblers) connected to the air manifold, and above it there is a baffle (with forced circulation of the culture liquid (CL), the baffle and flange are optional).
  • the air duct from the blower fan is connected to the manifold.
  • the satellite body has a shell with a flange in the upper part, which increases the rate of lowering of the culture liquid and its ability to form a gaseous substrate.
  • a second funnel with an inclination either up or down, in the form of a funnel, which is preferable.
  • the annular gap between the body and the shell is a lifting channel, inside which there are bubblers for bubbling natural gas.
  • the natural gas spargers are connected to the natural gas (substrate gaseous) distribution gas manifold.
  • a pure oxygen gas pipeline can also be connected to this manifold.
  • the collector is connected to the gas pipeline.
  • a gas pressure regulator is installed, which reduces the gas pressure to the calculated one.
  • the pressure sensor signals the regulator about the pressure inside the body, on the signal of which the specified regulator closes or slightly opens the control valve.
  • Devices for removal of biological heat can be made in the form of coils inside or outside the shell, or installed as a separate unit on the liquid pipeline.
  • Bumpers can be installed above the lift valves (they are not necessary for forced circulation of the culture liquid).
  • a relief safety valve or water seal
  • an outlet pipeline counter-flow gas pipeline
  • shut-off element In the upper part of the satellite body there is a relief safety valve (or water seal) and an outlet pipeline (counter-flow gas pipeline) with a shut-off element. It serves for ventilation of the housing during stops (emptying of the culture fluid) and when emptying the air during start-up.
  • This technical solution has a number of technical and technological disadvantages.
  • the complexity of the design of individual technical solutions which reduces the possibility of obtaining the final product.
  • the use of bubbling does not reduce the mass rate of the mass transfer process, since the continuous contact of gas particles with a stationary liquid reduces the rate of diffusion processes, which reduces the productivity of the installation.
  • a significant disadvantage of the method and device for producing haprin is the use of supercritical technology, which requires high energy costs and costs for the development and operation of equipment.
  • the technical problem solved by the developed installation is to ensure high efficiency of the process of obtaining protein biomass of methanutilizing microorganisms.
  • the technical result of the proposed invention is the implementation of a method for the cultivation of aerobic microorganisms under conditions of continuous circulation of the culture liquid in a closed loop with continuous saturation with gaseous hydrocarbons and aerating agent, when feeding mineral nutrient medium and removing accumulated biomass
  • the installation includes a set of individual functional units and parts, combined in a cylindrical body as follows: in the upper part of the body on the bearing axis, which is fixed in the crosspiece, there is a fan wheel and a mixer, on which a collector is fixed for feeding culture liquid with water into the aerator vortex chamber through holes in the manifold, which is connected to the pressure pipeline by means of a jet ejector, for feeding inoculum, while the mixer is rotatable due to the action of a high-pressure vortex jet formed at the inlet to the aerator vortex chamber, a swirler is installed in the lower part of the culture liquid growth chamber, to which a perforated axial pipe is connected, and the pressure pipeline is installed tangentially to the generating surface of the upper part of the cylindrical body, and is connected to the pump, while a jet ejector is installed on the pressure pipeline for supplying gas to the vortex
  • FIG. 1 shows a general view of the installation
  • FIG. 2 mixer with bucket-type receivers
  • Fig. 3 section a-a in Fig. 1
  • FIG. 4 swirler with a perforated axial tube and section BB.
  • the developed installation contains a set of separate functional units and parts, combined in a cylindrical body 25: aerator vortex chamber 7, fan wheel 2, mounted on the bearing axis 3, which is fixed on the crosspiece 20.
  • aerator vortex chamber 7, fan wheel 2 mounted on the bearing axis 3, which is fixed on the crosspiece 20.
  • On the lower part of the bearing axis there is a mixer 4, containing two symmetrically installed, tangentially to the generatrix of the mixer pipe 4, bucket-type receiver 77, providing rotation of the mixer 4 when the vortex liquid flow is supplied by the pressure line 5 to the bucket-type receivers 77.
  • Perforation 18 ensures successive contact of the culture liquid with a gaseous substrate and air.
  • the jet ejector 24 delivers the seed to the collector 19 by supplying water through the pressure pipe 5.
  • the growth chamber of the culture liquid 6 is connected to the aerator vortex chamber 7 through the mixer 4 and contains a swirler 75 at the outlet, connected to the perforated axial tube 76.
  • a pump 77 is installed, on the suction part of which there are valves 72, 13, 14.
  • a valve 9, a jet ejector 8 with a valve 22 for supplying gas and liquid to the vortex mixer 7, including culture liquid with gas, are installed on the pressure pipe 5 of the pump 11.
  • a pipeline 10 is connected to the pressure part of the pump 11.
  • valves 22 and 13 are closed.
  • Valves 72 and 14 are open, valve 23 is closed.
  • the pump 11 is fed with water, which flows through the pressure line 5 through the open valve 9, the jet ejector 8, the vortex mixer 7, the jet ejector for feeding the seed 24 into the collector 79, which ensures atomization and contact with oxygen of the air coming from the fan wheel 2 during its rotation jointly with mixer 4, which receives energy from the vortex flow of liquid in the pressure pipe 5, installed tangentially to the generatrix of the diameter of the aerator vortex chamber 1.
  • valve 14 closes (by a predetermined amount).
  • Valve 13 and valve 22 are opened to supply gas to the system for feeding microorganisms. Gas consumption is controlled by a flow meter.
  • salts nitrogen and phosphorus
  • other mineral elements growth factor (BP1 and BP2)
  • the water supply by pump 11 is controlled by a valve 14 with a control drive.
  • the culture liquid absorbs the gaseous substrate and can also desorb nitrogen dissolved in the culture liquid and carbon dioxide continuously released by microorganisms.
  • the exhaust air partially saturated with metabolic products and carbon dioxide, is discharged through pipe 21 into the atmosphere or for disposal.
  • the absorption of the culture liquid occurs when the particles of the culture liquid, formed at the exit from the openings of the collector 79, come into contact with the air flow from the fan 2.
  • valves 9, 12, 13, 14, 22 are open.
  • the sequence of contact of the culture liquid is established by a system of valves that ensure the required contact time of the culture liquid with atmospheric air and gaseous substrate, and, if necessary, the order of contact.
  • the pressure is monitored and regulated by changing the flow area of the valves, changing the temperature formed when release of biological heat and cooling the biomass to a predetermined temperature, depending on the culture of microbacteria used, as well as control and maintenance of the pH of the medium within predetermined limits to ensure the most intensive growth of this strain.
  • the installation is characterized in that the mixer 4 (Fig. 2 and Fig. 3) is set in rotation due to the action of a high-pressure vortex jet formed at the entrance to the aerator vortex chamber.
  • a swirler 15 is installed, to which a perforated axial tube 16 is connected to create a vacuum in the growth chamber of the culture liquid (Fig. 4).
  • the advantage of the developed installation is that the absorption processes are based on the use of liquid energy, a controlled valve system, which is generated by one pump regardless of the modes of operation of individual elements of the installation, which ensures the establishment of optimal conditions for their operation in order to achieve the maximum economic and environmental effect with continuous removal biomass to the separating device.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

Изобретение, представленное в виде установки, в которой осуществлен способ культивирования микроорганизмов в условиях непрерывной циркуляции культуральной жидкости по замкнутому контуру и непрерывного раздельного насыщения газообразными углеводородами и аэрирующим агентом, при подаче питательной минеральной среды и удалении накопленной биомассы. Отличительной особенностью предлагаемой установки является то, что функционирование всех технологических устройств обеспечивается одним насосом, работающем в оптимальном режиме, который обеспечивает подачу воздуха колесом вентилятора, вращающимся совместно со смесителем при подаче жидкости по напорной трубе в вихревую камеру, установленную тангенциально к ее образующей, приводя во вращение смеситель путем воздействия закрученных струй потока на приемники ковшевого типа; при этом смеситель и колесо вентилятора установлены в подшипнике на одной оси вращения. Приемники ковшового типа смесителя соединены с трубкой смесителя тангенциально, что обеспечивает вращение жидкости внутри смесителя, создавая при этом разряжение в вихревой камере и интенсивное смешивание засевного материала и других компонентов с воздухом с последовательным контактом культуральной жидкости с газообразным субстратом и с воздухом. Отработанный воздух, частично насыщенный продуктами метаболизма (углекислотой, заместившей потребленный кислород) отводится из камеры в атмосферу. По мере наработки продуктов культивирования, образующаяся биомасса поступает в блок сепарации (в заявке не показан).

Description

УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОМАССЫ АЭРОБНЫХ
МИКРООРГАНИЗМОВ
Изобретение относится к области микробиологии, например к производству биомассы и микроорганизмов для кормовых и других целей при использовании в качестве органического сырья газообразных углеводородов, в частности метансодержащего газа, получаемого в процессе утилизации углеводородсодержащих отходов методом сверхкритической технологии (производство гаприна).
Гаприн используют при производстве комбикормов, а также в качестве биодобавки в кормовые рационы в виде биомассы дрожжей, полученной при культивировании на метансодержащем газе.
Известно устройство (RU, патент 2021253, опубликован 15.10.1993) в котором для реализации способа культивирования микроорганизмов в водоминеральной питательной среде, разработана установка, содержащая блок выращивания и блок переноса газов питания в жидкую питательную среду, соединенные друг с другом системой трубопроводов с циркуляционным насосом, причем блок переноса газов питания представляет собой группы параллельных диффузионных мембранных гидрофобных элементов, с образованием между их рядами, сообщенных с источником газового питания.
Недостатком такого решения являются сложность установки и отсутствие блока получения конечного продукта (гаприна), а также зависимость от подачи метансодержащего газа, поступающего от магистрального трубопровода.
Известно техническое решение (RU, патент 2053016, опубликован 20.07.1996 г.), реализующее способ получения биомассы метаноокисляющих микроорганизмов в установке выращивания биомассы, которая включает ферментер, в который по системным трубопроводам подают поток, содержащий свободный кислород (воздух, технологический кислород), метансодержащий газ (в частности, природный газ), технологическую воду, концентрированный раствор источников минерального питания, сбалансированный по удельным потребностям в них выращиваемой культуры микроорганизмов, раствор для стабилизации pH среды выращивания (аммиачная вода), выполняющий в процессе также роль источника азота для культуры микроорганизмов, отработанную среду выращивания, подаваемую со стадии концентрирования биомассы, хладагент в теплообменном устройстве ферментера для стабилизации температуры среды выращивания. По одному из трубопроводов ферментера непрерывно выводят на последующую обработку суспензию, содержащую биомассу, а по другому трубопроводу выводят поток отработанного газа.
Трубопроводы для подачи среды, а также вывода биомассы снабжены расходомерами. На всех трубопроводах установлены регулирующие клапаны. Ферментер оснащен анализатором содержания в газовой фазе среды выращивания (отходящем потоке газовой фазы) кислорода и метана, а также датчиками уровня содержания одного из компонентов минерального питания в среде выращивания, величины pH, давления, концентрации растворенного кислорода и температуры. Расходомеры связаны с соответствующими регуляторами расходов. Датчик температуры связан с регулятором температуры, датчик давления - с регулятором давления, датчик концентрации метана в отходящем газе - с регулятором подачи метана, датчик уровня - с регулятором уровня, датчик содержания одного из компонентов минерального питания в среде выращивания - с соответствующим регулятором, датчик pH - с соответствующим регулятором.
Недостатком данного технического решения следует признать его сложность, а также привязанность к трубопроводу подачи метансодержащего газа.
Известен способ производства биомассы аэробных микроорганизмов (RU, патент 2322488, опубликован 20.04.2008), реализуемый с помощью установки, в которую входят: корпус (емкость) и корпус -сателлит (вторая емкость). Корпусов-сателлитов может быть несколько. Оба корпуса соединены между собой трубопроводами для жидкости, внутри одного из которых находится устройство для принудительной циркуляции жидкости по замкнутому контуру (насос).
В отдельных случаях циркуляция может обеспечиваться за счет эрлифта воздуха и газа. Внутри корпуса установлена обечайка (кольцевая пластина) с отбортовкой, направленной к оси корпуса. Эта обечайка является опускным каналом. Кольцевое пространство между корпусом и обечайкой образует подъемный канал, внутри которого установлены барботажные аэрирующие устройства (барботёры), присоединенные к воздушному коллектору, а над ним имеется отбойник (при принудительной циркуляции культуральной жидкости (КЖ) отбойник и отбортовка необязательны). Воздуховод от дутьевого вентилятора подведен к коллектору. В корпусе- сателлите имеется обечайка с отбортовкой в верхней части увеличивающая скорость опускания культуральной жидкости и ее способность образовывать газообразный субстрат.
Ниже воронки, внутри обечайки, находится вторая воронка с наклоном или вверх, или вниз, в виде воронки, что предпочтительней. Кольцевой зазор между корпусом и обечайкой является подъемным каналом, внутри которого установлены барботёры для барботажа природного газа. Барботёры природного газа присоединены к распределительному газовому коллектору природного газа (газообразного субстрата).
К этому коллектору может быть присоединен и газопровод чистого кислорода. Коллектор присоединен к газопроводу. На котором установлен регулятор давления газа, снижающий давление газа до расчетного. Датчик давления сигнализирует регулятору о давлении внутри корпуса, по сигналу которого указанный регулятор прикрывает или приоткрывает регулирующий клапан. Устройства для отвода биологического тепла могут быть выполнены в виде змеевиков внутри или снаружи обечайки, или установлены в виде отдельного агрегата на жидкостепроводе.
Над подъемными клапанами могут быть установлены отбойники (при принудительной циркуляции культуральной жидкости они необязательны).
В верхней части корпуса-сателлита установлен сбросный предохранительный клапан (или гидрозатвор) и выходной трубопровод (противоточный газопровод) с запорным органом. Он служит для вентиляции корпуса при остановках (опорожнении культуральной жидкости) и при освобождении от воздуха при пуске.
Данное техническое решение имеет ряд недостатков технического и технологического характера. В частности, сложность конструкции отдельных технических решений, что снижает возможность получения конечного продукта. Применение барботажа не снижает массовую скорость массообменного процесса, так как сплошной контакт газовых частиц с жидкостью, находящейся в неподвижном состоянии, снижает скорость диффузионных процессов, что снижает производительность установки.
Наиболее близким аналогом разработанного технического решения можно признать патент «Способ и устройство для получения гаприна» (RU, патент 2626592, опубликован 21.06.2017 г.)
Существенным недостатком способа и устройства получения гаприна является применение сверхкритической технологии, требующей больших затрат энергии и затрат на разработку и эксплуатацию оборудования.
Техническая задача, решаемая посредством разработанной установки, состоит в обеспечении высокой эффективности процесса получения белковой биомассы метанутилизирующих микроорганизмов.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является осуществление способа культивирования аэробных микроорганизмов в условиях непрерывной циркуляции культуральной жидкости по замкнутому контуру при непрерывном насыщении газообразными углеводородами и аэрирующим агентом, при подаче питательной минеральной среды и удалении накопленной биомассы
Для достижения технического результата предложено использовать разработанную установку для получения биомассы аэробных микроорганизмов. Установка включает совокупность отдельных функциональных узлов и деталей, объединенных в цилиндрическом корпусе следующим образом: в верхней части корпуса на оси подшипника, который закреплен в крестовине, установлено колесо вентилятора и смеситель, на котором закреплен коллектор для подачи в аэраторную вихревую камеру культуральной жидкости с водой через отверстия в коллекторе, который соединен с напорным трубопроводом посредством струйного эжектора, для подачи засевного материала, при этом смеситель выполнен с возможностью вращения за счет воздействия высоконапорной вихревой струи, образующейся на входе в аэраторную вихревую камеру, в нижней части камеры роста культуральной жидкости установлен завихритель, к которому присоединена перфорированная осевая труба, а напорный трубопровод установлен тангенциально к образующей поверхности верхней части цилиндрического корпуса, и подключен к насосу, при этом на напорном трубопроводе, установлены струйный эжектор для подачи газа в вихревой смеситель и аэраторную вихревую камеру, и струйный эжектор для транспортировки засевного материала.
Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен общий вид установки, на фиг. 2 -смеситель с приемниками ковшового типа, на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 1, на фиг. 4 - завихритель с перфорированной осевой трубой и разрез Б-Б.
Разработанная установка содержит совокупность отдельных функциональных узлов и деталей, объединенных в цилиндрическом корпусе 25: аэраторную вихревую камеру 7, колесо вентилятора 2, установленное на оси подшипника 3 , который закреплен на крестовине 20. На нижней части оси подшипника закреплен смеситель 4 , содержащий два симметрично установленных, тангенциально к образующей трубы смесителя 4 , приемника ковшового типа 77, обеспечивающие вращение смесителя 4 при подаче вихревого потока жидкости напорным трубопроводом 5 на приемники ковшового типа 77. Перфорация 18 обеспечивает последовательный контакт культуральной жидкости с газообразным субстратом и воздухом. Струйный эжектор 24 подает засевной материал в коллектор 19 подачей воды напорным трубопроводом 5.
Камера роста культуральной жидкости 6 соединена с аэраторной вихревой камерой 7 через смеситель 4 и содержит на выходе завихритель 75, соединенный с перфорированной осевой трубой 76.
Для обеспечения циркуляции культуральной жидкости по замкнутому контуру установлен насос 77, на всасывающей части которого находятся клапаны 72, 13, 14.
На напорном трубопроводе 5 насоса 11 установлены клапан 9, струйный эжектор 8 с клапаном 22 для подачи в вихревой смеситель 7 газа и жидкости, в том числе культуральной жидкости с газом.
Для непрерывного отвода биомассы микроорганизмов из камеры роста культуральной жидкости 6 к напорной части насоса 11 подключен трубопровод 10.
Сброс отработанного аэрирующего агента (воздуха) и продуктов метаболизма производится по трубе 21 (фиг. 1).
Описанная установка работает следующим образом:
1. Возможна раздельная подача воздуха, а затем газа. В этом случае клапаны 22 и 13 закрыты. Клапаны 72 и 14 открыты, клапан 23 закрыт.
Насос 11 питается водой, которая поступает по напорному трубопроводу 5 через открытый клапан 9, струйный эжектор 8 , вихревой смеситель 7, струйный эжектор подачи засевного материала 24 в коллектор 79, обеспечивающий распыление и контакт с кислородом воздуха, поступающего от колеса вентилятора 2 при его вращении совместно со смесителем 4 , который получает энергию от вихревого потока жидкости напорного трубопровода 5, установленного тангенциально к образующей диаметра аэраторной вихревой камеры 1.
При работе установки в данном режиме камера роста культуральной жидкости 6 заполняется до определенного уровня. Затем закрывается клапан 14 (на заданную величину). Открывается клапан 13 и клапан 22 для подачи газа в систему для питания микроорганизмов. Расход газа контролируется расходомером.
При работе установки соли (азота и фосфора) и другие минеральные элементы (ростовой фактор (ВР1 и ВР2)) подаются непрерывно в процессе всей работы.
Подача воды насосом 11 регулируется клапаном 14 с управляющим приводом.
Культуральная жидкость абсорбирует газообразный субстрат, а также может десорбировать азот, растворенный в культуральной жидкости, и углекислоты, непрерывно выделяемой микроорганизмами.
Отработанный воздух, частично насыщенный продуктами метаболизма и углекислотой, отводится через трубу 21 в атмосферу или на утилизацию.
Абсорбция культуральной жидкости происходит при контакте частиц культуральной жидкости, образующихся при выходе из отверстий коллектора 79, с воздушным потоком от вентилятора 2.
2. При совместной подаче аэрирующего атмосферного воздуха и газообразного субстрата (газа) клапаны 9, 12, 13, 14, 22 открыты. Последовательность контакта культуральной жидкости устанавливается системой клапанов, обеспечивающих необходимое время контакта КЖ с атмосферным воздухом и газообразным субстратом, а при необходимости и порядок контакта.
При этом производится контроль и регулирование давления путем изменения проходного сечения клапанов, изменение температуры, образующейся при выделении биологического тепла и охлаждение биомассы до заданной температуры в зависимости от применяемой культуры микробактерий, а также контроль и поддержание pH среды в заданных пределах для обеспечения наиболее интенсивного роста данного штамма.
Установка характеризуется тем, что смеситель 4 (фиг. 2 и фиг. 3) приводится во вращение за счет воздействия высоконапорной вихревой струи, образующейся на входе в аэраторную вихревую камеру.
В установке, в нижней части камеры роста культуральной жидкости 6, установлен завихритель 15, к которому присоединена перфорированная осевая труба 16 для создания разряжения в камере роста культуральной жидкости (фиг. 4).
Преимущество разработанной установки заключается в том, что процессы абсорбции основаны на использовании энергии жидкости, регулируемой системой клапанов, которую вырабатывает один насос независимо от режимов функционирования отдельных элементов установки, что обеспечивает установление оптимальных условий их работы с целью достижения максимального экономического и экологического эффекта при непрерывном удалении биомассы на сепарирующее устройство.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Установка для получения биомассы аэробных микроорганизмов, выполненная с возможностью использования метансодержащего газа и кислородсодержащего газа в качестве субстратов для роста аэробных микроорганизмов, представляющая собой цилиндрический корпус, ограничивающий внутренний реакционный объем, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что включает совокупность отдельных функциональных узлов и деталей, объединенных в цилиндрическом корпусе следующим образом: в верхней части корпуса на оси подшипника, который закреплен в крестовине, установлено колесо вентилятора и смеситель, на котором закреплен коллектор для подачи в аэраторную вихревую камеру культуральной жидкости с водой через отверстия в коллекторе, который соединен с напорным трубопроводом посредством струйного эжектора, для подачи засевного материала, при этом смеситель выполнен с возможностью вращения за счет воздействия высоконапорной вихревой струи, образующейся на входе в аэраторную вихревую камеру, в нижней части камеры роста культуральной жидкости установлен завихритель, к которому присоединена перфорированная осевая труба, а напорный трубопровод установлен тангенциально к образующей поверхности верхней части цилиндрического корпуса, и подключен к насосу, при этом на напорном трубопроводе, установлены струйный эжектор для подачи газа в вихревой смеситель и аэраторную вихревую камеру, и струйный эжектор для транспортировки засевного материала.
PCT/RU2020/050073 2019-04-15 2020-04-13 Установка для получения биомассы аэробных микроорганизмов WO2020214067A1 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2019111144 2019-04-15
RU2019111144A RU2762273C2 (ru) 2019-04-15 2019-04-15 Установка для получения биомассы аэробных микроорганизмов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020214067A1 true WO2020214067A1 (ru) 2020-10-22

Family

ID=71069905

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2020/050073 WO2020214067A1 (ru) 2019-04-15 2020-04-13 Установка для получения биомассы аэробных микроорганизмов

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2762273C2 (ru)
WO (1) WO2020214067A1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113621495A (zh) * 2021-08-05 2021-11-09 长沙雷邦环保科技有限公司 厨余垃圾发酵高温好氧菌种培育装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115888981B (zh) * 2023-01-10 2023-07-21 上海润度生物科技有限公司 一种培养箱废气分离用自动换气装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1175813A (en) * 1967-06-02 1969-12-23 Kyowa Hakko Kogyo Kk A Fermentation process using Gaseous Hydrocarbons
EP0306466A2 (en) * 1987-09-04 1989-03-08 Dansk Bioprotein A/S Method and means for the production of a micro-organism cell mass
WO2014060778A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Advanced Technology And Engineering Limited (Atel) Fermentation apparatus and method of fermentation for protein production

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1108104A2 (ru) * 1983-04-06 1984-08-15 Предприятие П/Я Р-6729 Аппарат дл выращивани микроорганизмов
RU2322488C2 (ru) * 2006-01-26 2008-04-20 Борис Алексеевич Зимин Способ производства биомассы аэробных микроорганизмов
RU2352626C2 (ru) * 2006-03-30 2009-04-20 Борис Алексеевич Зимин Аппарат для выращивания микроорганизмов
RU2626592C2 (ru) * 2015-12-16 2017-07-28 Общество с ограниченной ответственностью "Центр Промышленной Биотехнологии имени Княгини Е.Р. Дашковой" Способ и устройство получения гаприна

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1175813A (en) * 1967-06-02 1969-12-23 Kyowa Hakko Kogyo Kk A Fermentation process using Gaseous Hydrocarbons
EP0306466A2 (en) * 1987-09-04 1989-03-08 Dansk Bioprotein A/S Method and means for the production of a micro-organism cell mass
WO2014060778A1 (en) * 2012-10-19 2014-04-24 Advanced Technology And Engineering Limited (Atel) Fermentation apparatus and method of fermentation for protein production

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113621495A (zh) * 2021-08-05 2021-11-09 长沙雷邦环保科技有限公司 厨余垃圾发酵高温好氧菌种培育装置
CN113621495B (zh) * 2021-08-05 2023-07-25 长沙雷邦环保科技有限公司 厨余垃圾发酵高温好氧菌种培育装置

Also Published As

Publication number Publication date
RU2762273C2 (ru) 2021-12-17
RU2019111144A3 (ru) 2020-10-15
RU2019111144A (ru) 2020-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2607782C1 (ru) Биореактор для выращивания метанутилизирующих микроорганизмов
RU2580646C1 (ru) Ферментационная установка для метанассимилирующих микроорганизмов
RU2322488C2 (ru) Способ производства биомассы аэробных микроорганизмов
WO2020214067A1 (ru) Установка для получения биомассы аэробных микроорганизмов
WO2014060778A1 (en) Fermentation apparatus and method of fermentation for protein production
RU2352626C2 (ru) Аппарат для выращивания микроорганизмов
US20220325220A1 (en) Bioreactors for growing micro-organisms
RU2139131C1 (ru) Реактор
WO2020251408A1 (ru) Ферментер и ферментационная установка для непрерывного культивирования микроорганизмов
CN210394377U (zh) 一种厌氧菌培养系统
RU2236451C1 (ru) Аппарат для аэробной жидкофазной ферментации
RU2743581C1 (ru) Ферментационная установка для культивирования метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus
RU2664860C1 (ru) Биореактор для интенсивного процесса выращивания аэробных микроорганизмов
RU2585666C1 (ru) Аппарат для культивирования метанокисляющих микроорганизмов
RU2596396C1 (ru) Биореактор с мембранным устройством газового питания микроорганизмов
CN108251286A (zh) 一种气液雾化高效生物反应器
RU2769129C1 (ru) Ферментационная установка для культивирования метанокисляющих бактерий Methylococcus capsulatus
RU2741346C1 (ru) Устройство для выращивания микроорганизмов
CN110195013A (zh) 一种厌氧菌培养系统
RU2626592C2 (ru) Способ и устройство получения гаприна
RU203069U1 (ru) Газоотделитель для получения микробной белковой массы
RU2773950C1 (ru) Ферментер для культивирования метанокисляющих микроорганизмов Methylococcus capsulitis
RU202955U1 (ru) Инжектор с изменяемой площадью сечения конфузора для создания газовой эмульсии при получении микробного белка на основе метанокисляющих бактерий
EA045062B1 (ru) Ферментационная установка для культивирования метанокисляющих бактерий
RU2766708C1 (ru) Реактор для аэробного биосинтеза и способ получения микробной биомассы метанокисляющих микроорганизмов в этом реакторе

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20731597

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

32PN Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established

Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 14.04.2022)

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20731597

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1