Установка для культивирования микроорганизмов или клеток

 

Изобретение относится к микробиологической промьшшенности и может быть использовано для производства биомассы дрожжей и других микроорганизмов . Целью изобретения является упрощение конструкции установки. Установка для культивирования микроорганизмов или клеток содержит ферментатор , в корпусе 1 которого размещены перемешивающее устройство, аэратор , трубы загрузки и выгрузки, Теплообменное устройство, подсоединенноек устройству для подготовки теплоносителя , выполнено в виде гладкостен (Л 00 ю о со Jiai. 25 Фиг.2

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

Л0„„13120 4

А1 (51) 4 С 12 М 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

22

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3783454/28-13 (22) 23.08.84 (46) 23.05.87. Бюл. Ó 19 (71) Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии (72) А.Г.Шитов и С.В.Черепков (53) 563.14.033(088.8) (56) Мальгина Е.В. Холодильные машины и установки. — M. Пищевая промышленность, 1980, с ° 380-392.

Гельперин Н.И. Основные процессы и аппараты химической технологии..—

М.: Химия, 1981, с. 730-740.

Патент Великобритании У 1519526, кл. С 6 Р, 1978. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ ИЛИ КЛЕТОК (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для производства биомассы дрожжей и других микроорганизмов. Целью изобретения является упрощение конструкции установки.

Установка для культивирования микроорганизмов или клеток содержит ферментатор, в корпусе 1 которого размещены перемешивающее устройство, аэратор, трубы загрузки и выгрузки ° Теплообменное устройство, подсоединенное. к устройству для подготовки теплоноl сителя, выполнено в виде гладкостен1312094 ной рубашки 7, прикрепленной своими торцовыми поверхностями к корпусу 1 ферментатора. Корпус 1 и рубашка 7 образуют теплообменную полость 8, в нижней части которой расположены одна над другой две кольцевые перегородки 9 и 10, образующие полости для теплоносителя 11 и 12. Верхняя перегородка 9 выполнена из пористого ме.талла или металлокерамики для диспергации газом жидкости, находящейся на ее поверхности. Полость 8 и нижняя полость 12 соединены между собой посредством патрубков, выступающих над пористой кольцевой перегородкой 9.

На рубашке 7 выполнены ряды горизонтально расположенных щелевых отверстий 14. Непосредственно над кольце\

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для производства биомассы дрожжей и других микроорганизмов 5

Цель изобретения — упрощение конструкции установки.

На фиг. 1 представлена установка, общий вид; на фиг. 2 — узел Х на фиг. 1 (теплообменное устройство)," 10 на фиг. 3 — разрез А-А на фиг. 2; на фиг. 4 " разрез Б-Б на фиг. 2.

Установка для культивирования микроорганизмов или клеток содержит ферментатор, в корпусе 1 которого размещены перемешивающее устройство 2, аэратор 3, трубы 4 загрузки и выгрузки. Теплообменное устройство 5, подсоединенное к устройству 6 для подготовки теплоносителя, выполнено 20 в виде гладкостенной рубашки 7, закрепленной своими торцовыми поверхностями к корпусу 1 ферментатора.

Корпус 1 и рубашка 7 образуют теплообменную полость 8, в нижней части которой расположены одна над другой две кольцевые перегородки 9 и 10, образующие полости 11 и 12 для теплоносителя. Верхняя перегородка 9 выполнена из пористого металла или металлокерамики для диспергации газом жидкости, находящейся на ее повой перегородкой 9 ряд отверстий 14 объединен коллектором 15, служащим для подвода и распределения жидкости. по поверхности пористой кольцевой перегородки 9. Устройство для подготовки теплоносителя выполнено из вихревой трубы, соединенной C напорной магистралью и атмосферой через вентили.

В верхней части рубашки 7 с внешней стороны закреплен кожух 20, нижняя часть которого имеет форму усеченного конуса. На рубашке 7 непосредственно под местом соединения нижней части кожуха 20 имеется ряд щелевых отверстий 14, а внутри кожуха 20 с зазором относительно рубашки 7 закреплен кольцевой диск 21, делящий кожух на две полости. 4 ил.

2 верхности. Полость 8 и нижняя полость 12 соединены между собой посредством патрубков 13, выступающих над пористой кольцевой перегородкой 9.

На рубашке 7 выполнены ряды горизонтально расположенных щелевых отверстий 14. Непосредственно над кольцевой перегородкой 9 ряд отверстий 14 объединен коллектором 15, служащим для подвода.и распределения жидкости по поверхности пористой. кольцевой перегородки 9. Устройство б для подготовки теплоносителя выполнено из вихревой трубы 1б, соединенной с напорной магистралью через вентиль 17, а через вентили 18 и 1I9 — с атмосферой.

В верхней части рубашки 7 с внешней стороны закреплен кожух 20, нижняя часть которого имеет форму усеченного конуса, На рубашке 7 непосредственно под местом соединения нижней части кожуха 20 имеется ряд щелевых отверстий 14, а внутри кожуха 20 с зазором относительно рубашки 7 закреплен кольцевой диск 21, делящий кожух на две полости.

В кожухе 20 имеется штуцер 22, который совместно с кольцевым диском 21 и рядом щелевых отверстий 14 служит для отвода газа из теплообменного устройства 5 в отводную магист3 1312094 4 раль. Ряды щелевых отверстий 14, рас- рая через щелевые отверстия 14 возположенные между кожухом 20 и кол- вращается в полость 8, Жидкость, полектором 15, объединены коллектором падающая на внутреннюю поверхность

23 и служат для подвода теплоносите- рубашки 7 и стекающая по ней, попаля в полость 8. К штуцерам 24 — 26 5 дая в щелевые отверстия, вновь диспосредством вентилей 27 — 3 1.подсое- пергируется, охлаждается и воэвращадинено устройство 6 для подготовки ется в зону теплообмена. Та часть теплоносителя. жидкости, которая достигает кольцеК штуцеру 32 коллектора 15 посред- вой перегородки 9, также вновь дисством трубопровода с вентилем 33 под-10 пергируется, охлаждается и возвраща- . соединена емкость 34 с жидкостью, ется в зону теплообмена. Неизбежные штуцер 22 соединен. отводной магистнезначительные потери жидкости комралью 35, проходящей через емкость пенсируются жидкостью из емкости 34, 34, с атмосферой. через которую проходит выходящий

Установка работает следующим об- 15 газ и предварительно охлаждает (наразом. гревает) жидкость.

В зависимости от необходимости охлаждать или нагревать находящуюся.

Рабочий цикл ферментатора осущев ферментаторе жидкость открывают- ствляется следующим обРазом. ся соответственно вентили 30, 17 18 2р Ферментатор через трубу 4 запол27 — 29 для холодного теплоносите- няется питательной средой. Через эту ля, а для горячего — вентили 17 31 же трубу в него вносится посевной

19, 27 — 29. материал. Через аэратор 3 в аппарат подается воздух. Перемешивание кульНео ходимость получения различных 25 туральной жидкости и диспергация возпРомежУточных температур газа Дости- духа осуществляется перемешивающим гаетсЯ смешиванием гоРЯчего и холод- устройством 2. Температура культивирования Т„ в зависимости от вида выращиваемой культуры может находиться водитсЯ основной поток газа, к штУ- 0 в диапазоне 20-40 С. Поэтому перед церам 24 и 26 через вентили 28 и 29 культивированием возможна операция вспомогательные потоки газа, причем доведения культуральной жидкости до первый предназначен для диспергации температуры культивирования, при этом и пРеДваРительного охлажДениЯ жиДкос в теплообменное устройство подается ти, поступающей на пористую кольце- холодный или горячий воздух. Процесс вую перегородку 9 через штуцер 12, 35 ферментации идет с вьщелением тепла. коллектоР 15, щелевое отвеРстие 14 При культивировании продуцента стрепиз емкости 34 и регулятор расхода— томицина до 12-го часа идет быстрый вентиль 33. Диспергация получается рост теплового потока, который в конза счет продувания смоченной жид- кДж костью пористой поверхности кольце- 4О це этого отрезка достигает 25000 зч к вой перегородки 9 газом. Жидкость, . При этом в теплообменное устройство н диспергированная до состояния тума- ферментатора начинает подаваться

Il иа с диаметром капель порядка 0,1мм холодный воздух с возрастающим раси предварительно охлажденная, под- ходом для чего вентили закрываются

Э У хватывается основным потоком, прохо- а открываются вентили 23 и 30. дящим через патрубки 13, дополнитель- К 12-му часу процесса расход воздуха но охлаждается и вносится в полость достигает максимального для данного

8, где на поток начинают действовать процесса значения и обеспечивает темвспомогательные потоки, поступаюпЖе пературу диспергированной жидкости

50 в полость из щелевых отверстии 14. =17-20 C что обеспечивает необ-. ж

Это приводит к турбулиэации основно-. ходимый теплосъем. Регулирование, го потока и равномерному теплосъему температуры жидкости Т производится

Ж на всем пути прохождения потока, а вентилями 25 и 27. После 12-ro часа также к воздействию на пленкУ жидкос- и до 80-го часа наблюдается сначала

55 ти на коРпУсе 1. Все это Увеличива- быстрое до 4Q-ro часа, а затем медет теплосъем. ПроходЯ чеРез кожУх 20. ленное уменьшение теплового потока газожидкостной теплоноситель теряет основную часть своей жидкости, кото- до 6000 -. Теплосъем обеспечива12094

5 13 ется при температуре t„=30-32 С, После завершения процесса культивирования готовый продукт при необходимости охлаждается и выгружается через трубу 4.

Ферментатор с теплообменным устройством позволяет сократить расходы на создание оборудования для термостатирования на 30-507. и суммарной стоимости всех устройств, необходимых для культивирования на 6-11Х.

Это становится возможным за счет простого и дешевого теплообменного устройства, позволяющего значительно эффективнее использовать газ, как теплоноситель.

Формула изобретения

Установка для культивирования микроорганизмов или клеток, включающая ферментатор, теплообменное устройство в виде рубашки, укрепленной на корпусе ферментатора„ и устройство для подготовки теплоносителя, подаваемого в рубашку, о т л и ч а ю— щ а я с я тем, что, с целью упрощения ее конструкции, устройство для подготовки теплоносителя выполнено в виде вихревой трубы и в рубашке теплообменного устройства укреплены в нижней части одна над другой две кольцевые перегородки с образованием пблостей для теплоносителя, при этом верхняя перегородка выполнена из пористого материала, а нижняя полость соединена посредством патрубков с полостью рубашки, причем последняя имеет по высоте ряды горизонтально расположенных щелевых от20 верстий для подвода теплоносителя.

1312094

А-А

Составитель Ю.Уткин

Редактор Н.Рогулич Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 1935/24 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород. ул.Проектная, 4