Аппарат для выращивания микроорганизмов

 

АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИ531 МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащий вертикальные емкости, разделенные по высоте на секции, снабженные аэраторами , патрубками для подвода питательной среды и отвода отработанного воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной производительности и ускорения процесса выращивания, секции одной вертикальной емкости сообщены перепускными трубами с секциями другой емкости , расположенными на одном и том же уровне., при этом газовые зокь: нижерасположенных секций связаны при помощи коллекторов с газовой зоной одной из верхних . секций, причем последняя снабжена устройством для поочередного отвода отрабоС е танного воздуха из вертикальных емкостей , состоящим из сообщенной с ; (Л коллекторами коробки с клапанами и поплавка, связанного с последним штангой.

СОЮЗ СОЯЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) 3(51 С 1 N 1/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3373854/28-13 (22) 25.12.81 (46) 23.10.83. Бюл. Р 39 (72) Г.В.Антипин,.С.Н.Горлов, P .Â.1 атруш, A.Е. Сь чев „В.Г. Тюгин, В.В.Федоров, Л,Б.Ханицкий и В.A.×åðнов (71) Дзержинский ордена Трудового

Красного Знамени завод химического . машиностроения (53) 663. 14 (088. 8) (56) 1. .Авторское свидетельство СССР

Р 661005, кл. С 12 11 1/00, 1977

2. Авторское свидетельство СССР

В )39090, кл. С 12 М 1/00„ 1977

3. Авторское свидетельство СССР

Р 461111, кл. С 12 M 1/14, 1972 (прототип . (54) (57) АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащий вертикальные емкости, разделенные по высоте на секции, снабженные аэраторами, патрубками для подвода питательной среды и отвода отработанного воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной производительности и ускорения процесса выращивания, секции одной вертикальной емкости сообщены перепускными трубами с секциями другой емкости, расположенными на одном и том же уровне, при этом газовые зоны нижерасположенных секций связаны при помощи коллекторов с газовой зоной одной из верхних . секций, причем последняя снабжена устройством для поочередного отвода отработанного воздуха из вертикальных емкостей, состоящим из сообщенной с: коллекторами коробки с клапанами и поплавка, :вязанного с последним штангой.

1049535

Изобретение относится к п рмышленному культивированию микроорганизмов и может быть использовано в медицинской, мйкробиологической и пищевой отраслях промышленности.

Известен вертикальный многосекционный аппарат для непрерывного выращинания микроорганизмов барботажного типа B котором аэрируемая жидкая среда движется вверх, перетекая из секции в секцию по переливным трубам. Из верхней секции производится отбор готового продукта, а часть его возвращается в нижнюю секцию, сливаясь по центральной трубе (1) .

Однако циркуляционные потоки, образующиеся при прохождении среды через секции за счет перелинных устройств, не могут обеспечить интенI синного перемешинания и массообмена, а следовательно, и нысокой удельной производительности аппарата.

Известен также аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий дне сообщающиеся колонны, разделен<ные по высоте на секции и снабжен ные устройствами для аэрации культуральной ереды. Аэрируемая жидкая среда движется двумя потоками, восходящими и нисходящими, перетекая из секции н секцию (2) .

Однако этот аппарат не обеспечивает интенсивного перемешивания и массообмена.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальные емкости, разделенные по нысоте на секции и снабженные аэраторами, патрубками для подвода питательной среды и отвода отработанного воздуха и центральную переливную трубу.

Аппарат снабжен распылителями, многоярусно расположенными н центре трубы, и направляющими приспособлениями для подачи жидкости из секций на распылители. Кроме того, аппарат содержит циркуляционную систему, включающую трубопроводы и насос, всасывающая линия которого подключена к сборнику, расположенному внизу аппарата, а нагнетательная — к каждой секции. Процесс культивирования идет параллельно во всех секциях, готовый продукт из секций сливается по центральной переливной трубе в сборник (3) .

Недостаток известного аппарата заключается в том, что процесс массообмена н каждой секции малоинтенсивен, а следовательно, и непроизводителен, так как аэрация, перемешивание и диспергиронание обусловливаются только барботажем, причем не используется энергия струи жидкости, нагнетаемой насосом ((вход жидкости расположен выше уровня сре-, ды н секциях), время же контакта жидкости и газа в центральной трубе при переливе иэ секций в cáoðíèê совпадает с концом ферментации (иэ секций сливается в сборник готовый продукт) и cJIHLIKoM мало, чтобы существенно ускорить культивирование, вероятность же многократной циркуляции всей культурной среды мала, так

IO как всасывающая линия контура с насосом подсоединена к вводу эасевной культуры микроорганизмов.

Кроме того, при непрерывном культивировании микроорганизмов невозможно создать оптимальные условия для каждой стадии развития микроорганизмов, так как процесс выращинания идет параллельно но всех секциях н одинакр ых условиях, что сни2щ жает уделвн>ю производительность аппарата.

Недостатком известного аппарата является также необходимость применения специального насоса для пе>5 рекачинания газосодержащей культурной среды. Цель изобретения — повышение удельной производительности и ускорение процесса выращивания..

Цель достигается тем, что в аппарате для выращивания микроорганиз.мов, содержащем вертикальные емкости, разделенные по высоте на секции, снабженные:- аэраторами, патрубками для подвода питательной среды и от35 вода отработанного воздуха секции одной вертикальной емкости, сообщены перепускными трубами с секциями другой емкости, расположенными на одном и том же уровне, при этом газовые зоны нижерасположенных секций связаны при помощи коллекторов с газовой зоной одной из верхних секций, причем последняя снабжена устройством для поочередного отвода отработанного воздуха

45 из вертикальных емкостей, состоящим из сообщенной с коллекторами коробки с клапанами и пбплавка, связанного с последними штангой.

На чертеже схематично изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез, Аппарат состоит из днух цилиндрических вертикальных емкостей 1 и 2, разделенных герегородками на секции

3, причем секции, расположенные на одном уровне, соединены перепускными трубами 4, имеющими теплообменники 5, Каждая секция снабжена аэратором

6 для подвода стерильного воздуха на аэрацию и переливными трубами 7 и 8, причем трубы 7 длиннее труб 8. Газовые зоны нижерасположенных секций емкости 1 связаны коллекторами 9 и 10 с газовой зоной верхней секции

65 11.

1049535

Верхняя секция 11 снабжена устройством для поочередного отвода отработанного воздуха из вертикальных емкостей, сообщенным коллекторами

9 и 10, с клапанами 12 и 13 и поплавком 14, связанным с последним штан-5 гой 15 и действующим на рычаг 16.

Аппарат работает следующим образом.

Секции 3 заполняют питательной >Q средой до необходимого уровня и через патрубки 18 подают воздух в аэраторы. В верхние секции через патрубок 17 подают питательную среду (эасевной материал). По мере эапол- 15 нения.секций поплавок 14 всплывает, воздействует на рычаг 16 и открывает клапан 12, сообщая с атмосферой полости секций емкости 2. Клапан 1 3 закрывается, прекращая выпуск воздуха из секций емкости .1, при этом герметичность клапана 13 обеспечивается давлением воздуха, накапливающего=я в секции. При закрытом клапане 13 в секциях емкости 1 .накапливается воздух и передавливает жидкость в расположенные на одном и том же уровне секции до тех пор, пока уровень жидкости в секциях емкости 1 не понизится и поплавок 14 своим весом не откроет клапан 13, при этом клапан

12 закрывается и в секциях емкости

2 начинает повышаться давление воз,пуха, Таким образом, в верхних секциях идет процесс накопления суспенэии микроорганизмов определенной кон- З5 центрации, причем процесс накопления идет до тех пор,пока суспензия не начнет порциями переливаться через трубу 8 в нижележащую пару секций, где также осуществляется процесс 4Q выращивания и накапливания микроорганизмов. Далее суспензия поступает аналогичным путем в следующую нижележащую пару секций и так до получения готового продукта, который отбирают из последней по ходу технологического процесса секции и подают на дальнейшую обработку. Трубы 7 предохраняют секции от захлебывания, перепуская жидкую среду в нижележащую секцию.

В результате чередования выпуска воздуха из секций 3 при его постоянной подаче на аэрацию под действием избыточного давления накопленного отработанного воздуха происходит интенсивное передавливание жидкости из одной секции в другую и обратно через перепускную трубу 4, при этом жидкая среда вместе с захваченным воздухом преобразуется в горизонтальную струю, циркулирующую непрерывно, меняя направление с большой скоростью в перепускной трубе. Импульс этой струи создает на выходе турбулентное движение, способствующее эффективному перемешиванию. Таким образом, в секциях обеспечивается интенсивное объемное перемешивание при непрерывной аэрации, обеспечивающее высокую гомогенность среды и насыщение кислородом.

Проведенные промышленные испытания секций аппарата емкостью 200 л и 2 м при выращивании дрожжей на н-парафинах дали следующие результаты: удвоение исходной биомассы в течение 2 ч в то время, как в аппарате, содержащем циркуляционный контур с насосом, удвоение обеспечивалось только за 8 ч, а в аппарате емкостью 200 л с механическим

«перемешиванием — за 5 ч.

Экономический эффект при внедрении предлагаемого аппарата составит около 1 млн руб. в год.

10 49 35

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4

Составитель Г. Лошкарева

Редактор Г. Беэвершенко Техред М.Костик

Эакаэ 8360/27 Тираж 523

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открЫтий

113035, Москва,.Ж-35, Раушская наб, д, 4/5

Корректор О.Тигор

Подписное