Аппарат для выращивания микроорганизмов

 

Изобретение относится к ферментационной аппаратуре и может быть использовано в микробиологической промышленности . Цель изобретения заключается в повышении производительнот сти аппарата путем интенсификации массопереноса газа в культуральную жидкость. Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит цилиндрическую емкость 1, разделенную по высоте на ряд секций перегородками 2 и 3, установленными попарно с образованием между ними газовых камер 4, и снабженную насадками, расположенными на верхних перегородках 2, и цилиндрическими камерами 6 смешения, прикрепленными к нижним перегородкам 3, и систему циркуляции культуральной жидкости, состоящую из насоса, теплообменника и трубопроводов. Каждый насадок состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров 11 и 12, образующих кольцевую полость 13 для истечения жидкости. Полость внутреннего цилиндра 11 сообщена радиальны (f. С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

„„SU„„1 71967

А1 (1) 1 С 12 М 1/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ч г

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 4053355/31-13 (22) 08.04.86 (46) 07.02.88. Бюл. N - 5 (71) Ленинградский технологический институт им. Ленсовета (72) M.À. Яблокова, А.Ф. Константинов, А,В. Сугак и В.Н. Соколов (53) 663 ° 14 ° 032(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 519469, кл. С 12 М t/ 14, 1974.

Авторское свидетельство СССР

В 553279, кл. С 12 М 1/04, 1975. (54) АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАБ,ИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к ферментационной аппаратуре и может быть использовано в микробиологической промышленности. Цель изобретения заключается в повышении производительно-, сти аппарата путем интенсификации массопереноса газа в культуральную жидкость. Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит цилиндрическую емкость 1, разделенную по высоте на ряд секций перегородками 2 и 3, установленными попарно с образованием между ними газовых камер 4, и снабженную насадками, расположенными на верхних перегородках 2, и цилиндрическими камерами 6 смешения, прикрепленными к нижним перегородкам

3, и систему циркуляции культуральной жидкости, состоящую из насоса, теплообменника и трубопроводов. Каждый насадок состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров 11 и 12, образующих кольцевую полость 13 для истечения жидкости. Полость внутреннего цилиндра 11 сообщена радиальны13 ми каналами 14 с газовой камерой 4.

Отношение площади сечения внутреннего цилиндра 11 к суммарной площади радиальных каналов 14 составляет 1,04,0. Отношение высоты каждой камеры смешения к расстоянию между перегородками 2 и 3 составляет 0,3-0,4, а

71967 отношение внутреннего диаметра камеры

Ь смешения к наружному диаметру насадка равно 1, 15-1,25. Суммарная площадь сечения цилиндрических камер 6 смешения каждой секции составляет

0,05-0, 1 площади поперечного сечения цилиндрической емкости 1. 2 ил.

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для выращивания микроорганизмов на жидких питатель-. ных средах при насыщении их кислородом воздуха.

Цель изобретения — повышение производительности аппарата.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый аппарат с частичным продольным разрезом; на фиг. 2 — узел I на фиг. 1.

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит цилиндрическую емкость 1, разделенную по высоте на ряд секций перегородками 2 и 3, установленными попарно с образованием между ними газовых камер 4, и снабженную насадками 5„ расположенными на верхних перегородках 2, и цилиндрическими камерами 6 смешения, прикрепленными к нижним перегородкам 3, и систему циркуляции культуральной жидкости, состоящую из насоса 7, теплообменника

8 и трубопроводов 9 и 10.

Каждый насадок 5 состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров

11 и 12, образующих кольцевую полость

13 для истечения жидкости. Полость внутреннего цилиндра 11 сообщена радиальными каналами 14 с газовой камерой 4. Отношение площади сечения внут.

Rid,, реннего цилиндра 1 1 f;5 = где d диаметр цилиндра, к суммарйой площаг пМ» ди и радиальных каналов 14 f = -----)

4 где d, — диаметр канала 14, составляет 1,0-4,0 ° Отношение высоты h каждой камеры 6 смешения к расстоянию 40

h > между перегородками 2 и 3 h h „=

0,3-0,4, а отношение внутреннего диаметра d,ã цилиндрической камеры смешения к наружному диаметру Йя насадка 5 равно 1, 15-1,25.

Суммарная площадь сечения цилиндрических камер 6 смешения каждой секции составляет 0,05-0, 1 площади поперечного сечения цилиндрической емкости 1 аппарата.

Газовые камеры 4 снабжены патрубками 15 для подачи газа из газового коллектора 16, снабженного клапаном

17 для поддержания постоянного давления. Отработанный газ отводится через патрубки 18,расположенные под перегородками 3, в газовый коллектор 19.

В центре каждой секции расположены цилиндрические обечайки 20, служащие для поддержания определенного уровня жидкости в секциях и отвода излишней пены. Аппарат снабжен устройством

21 для дегазации жидкости.

Аппарат работает следующим образом.

Ферментационная среда, увлекаемая насосом 7 иэ емкости 1, проходит через устройство 21 для дегазации жидкости, через расположенный на трубопроводе 10 теплообменник 8 и подается в пространство над перегородкой

2 верхней секции емкости. Под действием гидростатического давления жидкость из пространства над перегородкой 2 истекает через установленные в ней насадки 5 в виде струй кольцевого сечения. Проходя через газовую камеру 4 между перегородками 2 и 3 и через камеры 6 смешения, струи во" влекают гаэ в шероховатостях своей наружной и внутренней поверхности и в примыкающих к этим поверхностям пограничных слоях. Газ поступает в камеры 4 через патрубки 15 из газового коллектора 16. С помощью клапана

1371967

17 в камерах 4 поддерживается постоянное небольшое избыточное давление.

Его величина подбирается так, что жидкость из камер 6 смешения почти полностью вытесняется газом, ее уровень в них понижается почти до их ниж-. ней кромки. Газ поступает и к внутренней поверхности кольцевых струй через каналы 14 в стенках насадков, 10 связывающие газовую камеру 4 с центральными газовыми каналами 22. При этом давление в центральных каналах

22 и газовой камере выравнивается, и струя сохраняет кольцевую форму до 15 входа в жидкость нижележащей секции.

Кольцевые струи с газом проходят через газовое пространство в верхней части камер 6 смешения, почти не теряя импульса, и падают на поверхность20 ферментационной среды в них, проникая в ее толщу на 0,40-0,45 м.

Поскольку камеры 6 смешения эаглублены в жидкость нижележащей секции, общая глубина проникновения гаэожид- 25 костных струй гораздо больше. При этом происходит тонкое диспергирование газа, образуется газожидкостная смесь с большой поверхностью контакта фаз, что обеспечивает интенсивный массообмен. Всплывая, пузыри газа пронизывают почти весь объем ферментационной среды в нижележащей секции, за исключением самого нижнего ее слоя высотой 0 15-0 30 м над насадкаЭ Э

35 ми 5 следующей секции. Таким образом, объем ферментационной среды, не участвующий в интенсивном массообмене, в таком аппарате сведен до минимума.

Отработанный газ отводится из пространств под перегородками 3 через патрубки 18 в коллектор 19. Необходимый уровень жидкости в каждой секции поддерживается с помощью расположенных в центре аппарата цилиндри- 45 ческих обечаек 20, по которым избыток пены попадает в нижнюю часть аппарата.

Использование насадков с полостью кольцевого сечения, образующих допол50 нительно центральный воздушный канал, по сравнению с соплами, используемыми в известном аппарате, позволяет при одном и том же расходе циркулирующей жидкости существенно увеличить

55 расход вовлекаемого в ферментатор га-! э». Обьяснястся это тем, что по ерав— нению со сплошьч ми круглыми струями, полые кольцевые струи при одной и Toli же площади поперечного сечения имеют больший периметр наружной и внутренней шероховатых поверхностей, в пограничных слоях которых увлекается гаэ.

Сообщение центрального воздушного канала с газовой камерой необходимо также и для того, чтобы ликвидировать разрежение в центральном канале, приводящее к его сужению и схлапыванию" кольцевой струи жидкости.

Указанные соотношения размеров конструктивных элементов позволяют добиться наибольшей интенсивности массопереноса в аппарате и тем самым повышения производительности аппарата.

Формула изобретения

Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий цилиндрическую емкость, разделенную по высоте на ряд секций перегородками, установленными попарно с образованием между ними газовых камер, и снабженную насадками, расположенными на верхних перегородках, и цилиндрическими камерами смешения, прикрепленными к нижним перегородкам, и систему циркуляции культуральной жидкости, состоящую иэ насоса, теплообменника и трубопроводов, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности аппарата, каждый насадок состоит из двух коаксиально расположенных цилиндров, образующих кольцевую полость для истечения жидкости, при этом полость внутреннего цилиндра сообщена каналами с газовой камерой, причем отношение площади сечения полости внутреннего цилиндра к суммарной площади указанных каналов составляет 1—

4, отношение высоты каждой камеры смешения к расстоянию между парами перегородок 0,3-0,4, отношение внутреннего диаметра цилиндрической камеры смешения к наружному диаметру кольцевой полости 1,15-1,25, а суммарная площадь сечения цилиндрических камер смешения каждой секции составляет

0,05-0, 10 площади поперечного сечения цилиндрической емкости аппарата.

1371967

Составитель Г. Лошкарева

Техред М.Дидык

Корректор И.Эрдейи

Редактор И. Горная

Подписное

Заказ 456/23 Тираж 520

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