Ферментер

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 3(5D С 12 М 1 04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ з у

-::Г. -: :,: з

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3421254/28-13 (22) 14.04.82 (46) 23.01.84. Бюл. 11 3 (22) Я.В.Семенов, С.K.Ðåâåíêo, В.В.Синельников и Н.A.Tóðÿí ê)Iè. (71) Всесоюзный научно-исследова- тельский биотехнический институт (53) 663.14.032(088в8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

9 400617 кл.. С 12 М 1/04, 1971.

2. Авторское свидетельство СССР .

9 462863, кл. С 12 М 1/04, 1972 (прототип). (54)(57) ФЕРМЕНТЕР, преимущественно для водородных бактерий, содержащий емкость, выполи@иную в виде тора, эжекторы для смешивания культуральной жцдкости с газками, жидкостной кольцевой коллектор, соединенный с соплами эжекторов, и насос для циркуляции культуральной жидкости, напорный патрубок которого подключен к коллектору, всасывающий

Вход патрубок — к нижней части тора, отличающийся тем, что, с целью увеличения удельной производительности, кольцевой коллектор н эжекторы размещены внутри тора, в верхней его половине, при этом камеры смешения эжекторов образова-. ны внутренней поверхностью верхней половины тора, прикрепленными к ней на равных расстояниях друг от друга изогнутыми вертйкальными перегородками и прикрепленной снизу к перегородкам кольцевой изогнутой пластиной, образующая которой описывается уравнением 1 = 0,258/, где,à — радиус-вектор образукв(ей кольцевой изогнутой пластины d - - ж диаметр поперечного сечения тора, угол поворота радиус-вектора, причем Радиус кривизны каждой перегородки составляет 1,0-1,2 диаметра поперечного сечения тора, а ее длина — 1,5-2,0 диаметра последнего. зад

1068473

Изобретение относится к микробиологической промышленности и предназначено для выращивания микроорганизмов преимущественно водородных бактерий.

Известен Ферментер для выращивания микроорганизмов, содержащий емкость, эжекторы, насос и систему трубопроводов для циркуляции питательной среды и газов, при этом емкость выполнена в виде кольцевого цилиндра, а эжекторы установлены на его внутренней поверхности под углом к касательной меньше 90 C11 .

Недостатком этого ферментера являешься невысокий объемный коэффициент массообмена и, как следст.вие, низкая удельная производительность на единицу объема аппарата.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является.. ферментер для выращивания микроорганизмов преимущественно водородных бактерий, содержащий емкость, выполненную в виде тора, эжекторы для смешивания культуральной жидкос. ти с газами, жидкостной кольцевой коллектор, соединенный с соплами эжекторов, и насос для циркуляции культуральной жидкости, напорный патрубок которого подключен к коллектору, а всасывающий патрубок к нижней части тора C2l.

Однако удельная производительность ферментера невелика из-за того что только 8Ъ его объема приходится на зону интенсивного ь ассообмена.

Цель изобретения -увеличение удель ной производительности.

Поставленная цель достигается тем, что в ферментере преимущественно для водородных бактерий, содержащем емкость, выполненную в виде тора,эжекторы для смешивания культуральной жидкости с газами, жидкост. ной кольцевой коллектор, соединенный с соплами эжекторов, и насос для циркуляции культуральной жидкости, напорный патрубок которого подключен к коллектору, а всасывающий патрубок - к нижней части тора, кольцевой коллектор и эжекторы размещены внутри тора, в верхней его половине, при этом камеры смешения эжекторов образованы внутренней по верхностью верхней половины тора, прикрепленными к ней на равных расстояниях друг от дрУга изогнутыми вертикальными перегородками и прикрепленной снизу к перегородкам кольцевой изогнутой пластиной, образующая которой описывается уравнением r = 0,25 с ф, где г радиус-вектор образукщей кольцевой изогнутой пластины, d - диаметр поперечного сечения тора; - угол поворота радиус-вектора, причем радиус кривизны каждой перегородки составляет 1,0-1,2 диаметра поперечного сечения тора, а ее длина 1,52,0 диаметра последнего.

На фиг. 1 представлен ферментер, поперечный вертикальный разрез; на фиг. 2 — разрез A A на фиг. 1..

Ферментер,преимущественно для водородных бактерий, содержит емкость, выполненную в виде тора 1, эжекторы 2 для смешивания культуральной жидкости с газами, жидкостной кольцевой коллектор 3, соединенный с соп. лами 4 эжекторов 2 и насос для циркуляции культуральной жидкости, напорный патрубок 5 которого подключен к коллектору 3, а всасывающий патрубок G — к нижней части тора 1.

Кольцевой коллектор 3 и эжекторы 2 размещены внутри тора 1 в верхней

20 его половине.

Камеры смешения эжекторов 2 образованы внутренней поверхностью верхней половины тора 1, прикрепленными к ней на равных расстояни25 ях друг от друга изогнутыми вертикальными перегородками 7, радиус кривизны которых составляет от 1,0 до 1,25, а длина - от 1,5 до 2,0 диаметра поперечного сечения тора 1, и присоединенной снизу к перегородкам 7 изогнутой кольцевой пластиной Н, образукщая которой описывается уравнением r = 0,25d3., где r — радиус-вектор образующей кольцевой изогнутой пластиныу

d - диаметр поперечного сечения тора; ф — угол поворота радиусвектора.

Ферментер также снабжен патруб40 ками 9 для подвода газов и охлаждающей рубашкой 10 с патрубками подвода 11 и отвода 12 хладоагента.

Ферментер преимущественно для

45 водородных бактерий работает следующим образом.

B емкость, выполненную в виде тора 1, заливают раствор питательных солей и суспензию микроорганизмов, например водородных бактерий, в количестве 75-80% от полного объема ферментера. По патрубкам.9 подают газы-водород, кислород и углекислый газ в заданном соотношении и необходимом коЛичестве, и включают насос 4. Суспензия микроорганизмов под действием насоса 4 из напорного патрубка 5 поступает в коллектор 3 и через сопла 4 впрыскивается в камеры смешения эжекторов 2, где создаются зоны разрежения. Струи суспензии инжектируют газы, подаваемые по патрубкам 9, и газовую смесь, находящуюся в газовом объеме тора 1.

1068473

В камерах смешения эжекторов 2 происходит интенсивное растворение газов. Газо-жидкостная смесь, образующаяся в объеме камер смешения эжекторов 2, движется по криволинейной спиралеобразной траектории по внутренней поверхности образующей тора 1, разделенной в верхней части перегородками 7 на секторы равного объема и равного поперечного сечения, закрытые снизу изогнутой кольцевой пластиной 8. Выходя из камер смешения эжекторов 2, суспензия микроорганизмов.движется по образукщей внутреннего кольца тора 1, где под действием центробежной силы она освобождается от пузырьков газов и направляется к нижней части тора 1, откуда поступает во всасывающий патрубок 6 насоса 4, а нерастворенные газы направляются на вход камер смешения эжекторов 2.

Затем цикл работы повторяется. Для обеспечения термостабилизации процесса культивирования в охлаждающую Рубашку 10 подается хладоагент.

Расположение кольцевого коллектора в верхней половине внутренней полости тора по его наименьшему диаметру позволяет уменьшить объем полостей, в которой суспензия не контактирует с газом. Для значительного увеличений части объема ферментера, где происходит интенсивный массообмен, эжекторы помещены внутрь ферментера, причем ка5 меры смешения эжектороВ прилегают друг к другу. Увеличению длины камер смешения, а, следовательно, и времени пребывания в иих газожидкостной смеси способствует то, что они образованы изогнутыми вер10 тикальными перегородками, длиной до 2,0 диаметров-и кривизной до

1,25 диаметров сечения тора. Чтобы сохранить постоянную скорость движения газо-жидкостной смеси в

15 камере смешения, а, следовательно, и постоянство статического давления, что необходимо при замкнутом контуре циркуляции, камера смешения имеет постоянную площадь попереч20 ного сечения по всей длине. Это достигается уменьшением высоты перегородок от центра к периферии тора.

Порядок убывания этой высоты определяется формулой, которая описывает образующую кольцевой пластинычасти спирали Архимеда. В результате объем камер смешивания эжекторов в общем объеме ферментера возрастает до 204, т.е. почти в три раза увеличивается удельная производительность предлагаемого фермен,тера по сравнению с известным.

ВНИИПИ Заказ 11396/21.

Тираж 525 Подписное

Филиал ППП "Патент"., r.Óæãoðîä,óë.ПроектttaH,4