Аппарат для выращивания микроорганизмов
АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, преимущественно водородных бактерий, содержащий вертикальную емкость, эжекторы для аэрации культуральной жидкости, установленные в несколько ярусов по высоте емкости и подключенные к напорному коллектору культуральной жидкости, и циркуляционный насос, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности, эжекторы в каждом ярусе размеп1ены так, что в проекции эжектора на горизонтальную плоскость угол между его осью и нормалью, проведенной к внутренней поверхности емкости через центр выпускного отверстия камеры смешения эжектора, составляет 90-170°, а угол между горизонтальной плоско & стью и осью эжектора - 5-15 . (Л
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) Ц1) А
3(51) С 12 M 1/04
--ое«--
Ф ч„:;
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3476151/28 — 13 (22) 23.07,82 (46) 23.03.84. Вюл. Ф 11 (72) Я.В.Семенов, А.А.Складнев, А.В.Голубкович, С.К.Ревенко, В.А.Иванов и А.И.Карпович (71) Всесоюзный научно †исследовательский биотехнический институт (53) 663. 14.032(088.8) (56) 1, Авторское свидетельство СССР
)) 462863, кл. С 12 Г1 1/04, 1975
2. Авторское свидетельство СССР
)Ф 400617,кл.С 12 М 1/04,1973 (прототип). (54)(57) АППАРАТ Д)!Я ВЫРАЦИВАНИЯ
МИКРООРГАНИЗМОВ, преимущественно водородных бактерий, содержащий вертикальную емкость, эжекторы для аэрации культуральной жидкости, установленные в несколько ярусов по высоте емкости и подключенные к напорному коллектору культуральной жидкости, и циркуляционный насос, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения производительности, эжекторы в каждом ярусе размещены так, что в проекции эжектора на горизонтальную плоскость угол между его осью и нормалью, проведенной к внутренней поверхности емкости через центр выпускного отверстия камеры смешения эжектора, составляет 90-170, а о угол между горизонтальной плоскостью и осью эжектора — 5 — 15
108 1206
Изобретение относится к микробиологической промышленнссти, точнее касается аппаратов для выращивания микроорганизмов, преиму»цест не!»н 0 в «дородных бактерий. 5
Известен аппарат для выран»«!вания микроорганизмов, содержащий емкость, насос, всасываюппзЙ натру «к ко орс>го подкл»очен к емкссти. и ц.»ргупяциоп-. ные устройства, в качестBB которьг. 10 использованы эжекторы, 1>= мкость в этом аппарате выполнена н г»п!с тора, а эжекторы ycTIIHOtIJieitt..t BHy tptt кольца тора и их камеры смешения подсоединень1 к емкости так, что углы между проекциями продольной осH эжекt«p7 на плоскость круглого сечения тoра и продольной осью эжектора, а т-1К же вертикальной ось»о емкости менее
90 .
В указанном аппарате для выращивания микроорганизмов B «;B÷ccòíå циркуляциОнных устройстB испoiiüзОвзны эжектары, B камерах смеtlipнпя ко гав рых осуществляется активное газонасыщение суспензии Г11 .
Однако расположение эжект«ров в аппарате Не об ".Спечивает максималь-ный пробег газового пузырька в раб„ »ем объеме аппарата, B си:;у чс » не обеспечивает ся максималь!зь>й массООбмен чт«ОтрипательнО ска. зьlв>>.— ется на произвопитель;>oct« аппарата. ! раь(е ТОГО, а!Гпа1>ат !:Jtoæcп i; изГO 1овлении и ка»»струкцяя аппарата не
ПОЗВОЛЯЕТ Р Л !11»С>На 7ЬНО И >10>1!!ОС т 1>10 использовать объем аппарата> так как в качестве рабочего обьсма для циркуляции су:пензии используе.тся только внутренняя IIOJioc Ti тора, >!О
Наиболес близким к предлагаем!>му является аппарат для выращива!п;я микроорганизмов, преимуществеHHo Но дородных бактерий, содсржащяй вертикальную емкость, эжекторы для аэра45 ции культуральной жидкости„ устоя»овленные в несколько ярусов по высоте емкости и подключенные к напорному коллектору культуральной жидкости, 0 и циркуляционный насос. Этот апс»арат более прост в изготовз»еп»»»з, более компактен, рациональнее в нем размещены эжекторы (поярусно,1 21, Однако у известнОГО аппарата не достаточно высокая производительность,5. так как распопожение эжекторог ие обеспечивает максимального пути пробега газовых пузырьков.
Цель изоб1зетения — повышение про— язв здttтe>11>linc TH аппарата. указанная i,е:»ь достигается тем, что в аппарате лля выращивания микроорганизми«з, преимущественно нодороцных бактерий, содержашем вертика."»ьную емкость, эжекторы для аэра1»Я»1 I<У>т«> I с>Ра Ibtt«A > («t>iú,-ос «;-, >, Ста«»ОВ—
Л>Е 1» It>t!.. В IIF C Со I ЬКО ЯР УСОВ ПО ВЫ ОТP емкости и по.,I!7towettHI te к напорному коллектору культуральной жидкости, я пяркуляционпый насос, эжекторы в каждом ярусе размещены так, что в проекции эжектора «»а горизонтальную плоскость угол между его осью и нормалью, проведенной к внутренней» поверхнос.тя емкости через центр выпускног« отверстия камеры смешения э>1;ектopа, c«cта»з:!яет 90 — 170, а
У 1 0 -- 1 M P ЖД У I «P «t 3 С > i t Т В!7 Ь и О "i П. I О С H 0 С Т Ь »О
О я t>cü.;î эжек opa — ) — 15
» а фt»т ° 1 схE ."!ат ичн0 из ОOраi еH предлагаемый аппарат, продольнь:й разре»; на фиг. 2 — разрез Л-А на фиг.l.
Лппарат дз»я выращивания микрооргапязмо»з содержит вертикальную ци— ляпдряче(. ку)t> емкость 1, разделенную
i о высоте на секция ситами 2. Б каждой секция п«ярус»!о расположены эжек—
To>it)l 3 it i5I loPBH;и» K) JII> I 2Pé7« H!>I! жиД— кости. Лпс»арат с: аожен пя>ркуз»япи— ным насосом >;» спс темой труба>»ро—
H(!>loB для циркуляции суспс.лзия я газа.
В c i I c T e. t J> т>р > б о и «з 0 в о;10 «з н х 0> я т н с а с ыBH ощяй па груоок 7 цпркуляця«н»1»гo нас«са ч, «i< H!>p п»1 коллектор 6 с успенз»>п, труб.>па« t>ä:>I7,дзlя пиркут!>»ции и.! I >i )" 0K !1;I.. t 5» >> >> B .t HH51 с З c11cH зия яз га".о>л.:х . руб«г»р«подов, а также перелявныс трубы 9, установлс»нные в каж;«й секц!»и кроме н«пкнс й. з1 рубы 9 пас:IIOJ)li I;!IHLI lt е с К .j«»it«t с «: cit« а д«» с!ме !7з пх у»зез! яч»з»за с» c»i сверху;зниз .
В lc;>TH> сс кцяи рассчитана таким образ«м, что рсгзня. .;: между высотой верх— пего к«нпа переляпной трубы и высотой распоп!>ж!. : HB кажз!ОГО эжектора состав515»е Бс. 11»чи!»у 01 тимальнОГ« JIpoTHBQ да»зз еп!..я ж !дкой:»ятательной среды для да»!Ного !Ипс эж кторов. В верхней час.зч» «»гждой сек!>ия выше уровня суси: »зяп расп«ло>ксп>ы газосборники 10.
Ц»жпяй ряд эжс кторов в ниж. ей секIt«Itt сп»паp;!TH c: ужи-, для удаления суспе. зяи яз газовых трубопроводов
Эжекторы н каждом ярУсе рcLзмещень. так ч!О в . р«екш»я эжектора на горизонтальную плос:кость угол между его осью и нормалью, проведенной к внутренней поверхности емкости через центр выпускного отверстия камеры смешения эжектора, составляет 90—
170 а угол между горизонтальной
1 о
5 плоскостью и осью эжектора — 5-15
Расположение эжекторов рассчитано так, что газовые пузырьки, вышедшие из камеры смешения, вместе со струей жидкости совершают наиболее длинный 10 путь в суспензии. При угле наклона оси эжектора в горизонтальной плоскости менее 90 и более 170 газовые
О О пузырьки совершают более короткий путь в суспензии, ударяясь в первом случае в стенку аппарата, а во втором — в коллектор 6 суспензии, что приводит к коагуляции пузырьков и значительно уменьшает поверхность массообмена. При угле наклона оси 20 эжектора к горизонтальной плоскости более 15 и менее 5" происходит пересечение струи жидкости, выходящей из эжектора со струей, выходящей из эжектора нижележащего яруса или струя ударяется 25 з в сито, а также струя может пересекаться со струей выходящей из впереди расположенного эжектора этого же яруса или с трубопроводом, подающим суспензию к впереди расположенному щ0 эжектору. Пересечение струй также приводит к резкому укрупнению пузырьков, что значительно снижает массообмен.
Аппарат работает следующим обра- З зом.
Суспензии микроорганизмов из всасывающего патрубка 5 циркуляционным насосом ч подается через напорный коллектор 6 суспензии в эжекторы 3, в которых инжектируется газ. Суспензия, насыщаясь газом в эжекторах, подается в секции аппарата вместе с нерастворившимся газом. Из секций аппарата, через переливные трубы 9 суспензия поступает в нижнюю секцию или через сита 2, проходя через газовое пространство, имеющееся в каждой секции выше уровня суспензии и, насыщаясь газом попадает в нижележа l
50 щую секцию. С помощью переливных труб в каждой секции поддерживается необходимый уровень суснензии, создающий оптимальное противодавление для данного типа эжекторов. Высота уровня определяется в зависимости от разницы между высотой верхнего конца переливной трубы и высотой расположения каждого эжектора. Уровнем суспензии в каждой секции определяется полезный объем секции, который влияет на производительность аппарата. Нерастворившиеся газовые пузырьки, вышедшие из эжекторов вместе со струей суспензии, совершив движение от эжектора к стенке аппарата, максимально аэрируют суспензию.
Расположение эжекторов позволяет мелким газовым пузырькам совершить наиболее длинный путь, обеспечивающий высокий массообмен между газом и жидкостью, что в свою очередь уменьшает дефицит роста биомассы по газовому питанию и увеличивает производительность аппарата. При столкновении пузырьков со стенкой аппарата и между собой происходит их коагуляция. Укрупненные пузырьки под действием силы тяжести всплывают. Собравшийся вверх каждой секции газ, через газозаборники 10 и циркуляционные газовые трубопроводы 7 снова поступает в эжекторы 3. Во время работы аппарата в газовые трубопроводы 7 с брызгами и пеной попадает жидкость.
Для ее удаления служит патрубок 8 и нижний ряд 11 эжекторов, в которых инжектируемой средой является жидкость. Подача питательной среды в аппарат осуществляется через отвод на всасывающем патрубке 5 (не показан), а вывод суспензии — через отвод на напорном коллекторе 6 (не показан).
Таким образом, конструкция аппарата для выращивания микроорганизмов позволяет увеличить производительность аппарата за счет интенсификации процесса массообмена. Коэффициент массопередачи после выхода газовоздушной смеси из эжектора за счет молекулярной диффузии увеличивается в 2 раза.
10812l)6
1081206
А — А
Составитель Г. Лошкарева
Редактор H. Рогулич Техред M.Ãåðãåëü Корректор В. Синицкая
Заказ 1477/22 Тираж 522 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4
