Аппарат для выращивания микроорганизмов
Изобретение относится к микробиологической промьшшенности и может быть использовано для выращивания микроорганизмов на неразбавленных гидролизатах и предгидролизатах, а а 30 (Л 00 00 СХ) N 00 //// /
41, А1
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК (19) (11) 151) 4 С 12 М 1/04
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
tumanvnp ноя дкда дплфс ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3981414/30-13 (22) 22.11.85 (46) 15.04.88. Бкл. № 14 (72) В.П.Граф-тио и А.M.Êóçíåöîâ (53) 663.14.032 (088.8) (56) Забродский А.Г. Технология и . контроль производства кормовых дрожжей на мелассной барде. М.: Пищевая промышленность, 1980, с.56, рис.19. Граф-тио В.П., Кузнецов В.M. Исследование различных конструктивных схем ферментера с интенсивным массообменом. — Гидролизная и лесотехническая промьш)ленность, 1984, ¹ 7, с.23-25. Тур А.А., Николаев А.П. Исследование распределения газосодержания на модели ферментера с трехъярусным перемешивающим устройством. — В сб ° : Гидродинамика и явления переноса в двухфазных дисперсных системах. Иркут. политех. ин-т, 1977, с.23-27. (54) AILIIAPAT ДПЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для выращивания микроорганизмов на неразбавленных гидролизатах и предгидролизатах, а 1388418 также на других пенящихся средах. Цель изобретения заключается в повышении производительности аппарата. Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, снабженный крышкой 2 и днищем 3 с отверстиями 4 для стока культуральной жидкости, установленные в корпусе вертикальные перегородки 5, теплообменник 6 с пластинами 7 для охлаждения культуральной жидкости, систему трубопроводов 8, установленную концентрично корпусу внутри него емкость 9„ сообщенную с корпусом трубопроводами 8. В емкости 9 выполнены окна 10 для подвода пены из корпуса 1. Выше окон 10 рас1 Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для выращивания микроорганизмов на неразбавленных гидролиэатах и предгидролизатах, а также на других пенящихся средах, Цель изобретения — повышение производительности аппарата. На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый аппарат; на фиг.2 — вариант конструкции аппарата. на фиг.3 — основная щелевая турбина с разрезом А-А; на фиг.4 — дополнительная турбина. Аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, снабженный крышкой 2 и днищем 3 с отверстиями 4 для стока культуральной жидкости, установленные в корпусе вертикальные перегородки 5, теплообменник 6 с 20 пластинами 7 для охлаждения культуральной жидкости, систему трубопроводов 8 ° установленную концентрично корпусу внутри емкость 9, сообщенную с корпусом этими трубопроводами 8. В емкости 9 выполнены окна 10 для подвода пены из корпуса 1. Выше окон 10 расположена горизонтальная кольцевая полка 11 (фиг. 1). В днище емкости 9 выполнены отверстия 12 для стока культуральной жидкости по трубопроводам 8 в полость 13 корпуса 1. Из полости 14 производится отбор отработанного сусля, Также в нижней положена горизонтальная кольцевая полка 11. В днище емкости 9 выполнены отверстия 12 для стока культуральной жидкости по трубопроводам.8 в полость 13 корпуса 1. Из полости 14 производится отбор отработанной культуральной жидкости. В корпусе на валу 22 укреплена лопастная мешалка 23, а в нижней его части — щелевая закрытая турбина 24 и под днищем емкости 9 установлена дополнительная щелевая закрытая турбина 25. Верхняя часть емкости 9 расположена вне корпуса 1 У,. а нижняя — в его верхней части так, что лопастная мешалка 23 размещена внутри нее. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. 2 части аппарата расположен направляющий стакан 15. Для подвода и отвода охлаждающей воды в теплообменник 6 служат патрубки 16 и 17. -Отбор биомассы осуществляется через патрубок 18, а отбор отработанного сусла— через патрубок 19. Воздух для аэрации культуральной жидкости подается через патрубок 20 ° Питательная среда поступает через патрубок 21. В корпусе 1 на валу 22 укреплена лопастная мешалка 23, а в нижней его части - щелевая закрытая турбина 24 и под днищем емкости 9 установлена дополнительная щелевая закрытая турбина 25. Щелевая турбина 24 снабжена узлом 26 подвода воздуха. Щелевая закрытая турбина 25 снабжена газовым патрубком 27, верхняя часть которого расположена в емкости под мешалкой. Верхняя часть емкости 9 расположена вне корпуса 1, а нижняя — в его верхней части так, что лопастная мешалка 23 размещена внутри нее. Аппарат имеет две области движения культуральной жидкости: область 28 интенсивного масообмена между газовой и жидкой фазами (интенсивной аэрации), где происходит турбулентное движение жидкости, и область 29 воронкообразного движения жидкости. Патрубок 30 служит для отвода отработанного воздуха из аппарата. Дополнительная щелевая закрытая турбина 25 состоит иэ 13884 газовой камеры 3 1, жидкостной камеры 32 и лопаток 33. Газовая камера 3 1 соединена с патрубком 27 для сообщения с пенным слоем дополнительной емкости 9. Щелевая закрытая турбина 24 выполнена аналогично турбине 25, но снабжена разделительной перегородкой 34. Узел 26 подвода воздуха состоит из трубы 35 для подвода воздуха и патрубка 20. подвода воздуха. Патрубок 20 и труба 35 сообщены в камере 36. Воздух и питательная среда поступают в аппарат через патрубок 20 сквозь отверстия 37. Турбина 24 имеет жидкостную камеру 38, сообщенную со стаканом 15. Аппарат работает следующим образом. При непрерывном поточном культивировании микроорганизмов в аппарат, непрерывно, с определенным расходом, через патрубок 21 подается питательная среда. При вращении закрытой щелевой турбины 24 происходит засасывание воздуха через патрубок 20 в камеру разрежения турбины. Вследствие вращения закрытой щелевой турбины 24 и наличия перегородок 5 возникают вертикальные потоки жидкости. При этом осуществляется интенсивное перемешивание культуральной жидкости и ее аэрация в основной емкости 1. Вспененная культуральная жидкость поднимается в верхнюю часть емкости 1, вплоть до крышки 2, и через отверстия 10 поступает в емкость 9. В ней вращается лопастная мешалка 23. При 15 30 ее вращении образуется воронкообраз40 ное движение культуральнои жидкости. В зоне вращения культуральнойжидкости происходит активная деаэрация пены, отработанный воздух выходит через патрубок 30. Наличие горизонтальной кольцевой полки 11 в емкости 9 45 позволяет несколько увеличить скорость деаэрации культуральной жидкости и скорость стока пены в область вращения лопастной мешалки 23 за счет разрушения пены полкой 11. Деаэрированная культуральная жидкость стекает через отверстия 12 дополнительной емкости 9 в трубопровод 8. Далее через трубопровод 8, полость 13 и стакан 15 культуральная жидкость 55 всасывается в щелевую закрытую турбину 24 и из нее попадает обратно в корпус 1 аппарата. Отбор биомассы из 18 аппарата производится через патрубок. 18 из полости 13. Отработанная культуральная жидкость поступает в полость 14 через отверстия 4 и отбирается через г туцер 19. Поддерживание заданной температуры культуральной жидкости осуществляется с помощью подачи воды в патрубок 16 теплообменника 6 и вывода ее через патрубок 17. Суммарный отток биомассы и сусла из аппарата равен по объему количеству подаваемой в аппарат питательной среды. Создание вращательного движения культуральной жидкости на выходе пены из аппарата позволяет осуществлять деаэрацию пенной среды с возможностью активного освобождения культуральной среды от отработанного воздуха, содержащего продукты метаболизма, например углекислый газ. Такая схема потоков культуральной жидкости в аппарате позволяет производить непрерывную, активную аэрацию и активную деаэрацию культуральной среды путем интенсивного снабжения ее кислородом и интенсивным выводом углекислоты. Кроме того, прокачка деаэрированной культуральной жидкости через теплообменник 6 позволяет повысить эффективность теплоотбора за счет деаэри.рования жидкости. Кольцевая полка 11 необходима для того, чтобы культуральный пенный слой попадал непосредственно во вращаю.щийся монолитный слой культуральной жидкости в емкости 9. Это позволяет значительно (с 807 до 10-15Ж) снизить газосодержание культуральной жидкости, поступающей из корпуса 1 в емкость 9. Это одна из составляющих эффекта. пеногашения культуральной жидкости в емкости 9. Другой составляющей гашения пены является наличие центробежных сил при вращении культуральной жидкости в емкости 9. Кроме того, при наличии высокоустойчивой пены, которая скапливается в воронке, пеногашение осуществляется путем ее засасывания в емкость I из емкости 9 самовсасывающей мешалкой. Суммарный эффект пеногашения, ocy" ществляемыи в предлагаемом аппарате, состоит из трех компонентов. Первый компонент возникает за счет резкого снижения газосодержания культурального пенного слоя, входящего через 1388418 окна в дополнительную емкость 9. При этом пенный слой, смешиваясь с монолитом вращающейся жидкости в дополнительной емкости, размывается и попадает в поле действия центробежных сил. Происходит сепарация отработанного воздуха — второй компонент суммарного эффекта пеногашения ° При наличии пенообраэующих веществ в культуральной жидкости предусмотрен отсос устойчивой пены из емкости 9 в основную емкость 1 с помощью дополнительной щелевой турбины 25, что является третьим компонентом пеногашения. Непрерывная циркуляция культуральной жидкости через емкость 9 с возвратом ее в зону 28 активной аэрации позволяет создать область с повышенной концентрацией биомассы {практически величина концентрации биомассы в зоне 29 ее вращения может превышать количество дрожжей в зоне 28 в два, три раза). Вывод. биомассы из этой зоны позволяет снизить расход воды, идущей на разбавление предгидролиэата (гидролизата), и тем самым снизить расходы на очистку после дрожжевой бражки, Кроме того, непрерывная циркуляция культуральной жидкости из области интенсивного смешения жидкости с воздухом в зону деаэрации и обратно позволяет значительно увеличить интенсивность массообменных процессов в корпусе i и емкости 9 и значитель- 35 но повысить степень заполнения аппараша в целом культуральной жидкостью. Это позволяет увеличить производительность аппарата. Формула изобретения 1. Аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий вертикальный цилиндрический корпус, снабженный технологическими патрубками, установленную в его нижней части на валу щелевую закрытую турбину и укрепленную на этом же валу над последней лопастную мешалку, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения производительности, аппарат снабжен установленной концентрично корпусу внутри емкостью для деаэрацни культуральной жидкости, верхняя часть которой расположена вне корпуса, а нижняя - в его верхней части таким образом, что лопастная мешалка размещена внутри нее, при этом стенка емкости над мешалкой имеет окна для подвода пены из корпуса в емкость, а в днище — отверстия для стока культуральной жидкости в корпусе. 2. Аппарат по п.1, о т л и ч а юшийся тем, что под днищем емкости в корпусе установлена на валу дополнительная щелевая закрытая турбина, верхняя часть газового патрубка которой расположена в емкости под мешалкой. 3. Аппарат по п.1, о т л и ч а— ю шийся тем, что внутри емкости укреплена над окнами горизонтальная кольцевая полка. 1388418 1388418 9 иг4 Составитель Г.Лошкарева Техред М.Ходанич Редактор Т.Лазоренко Корректор И,Муска Заказ 1548/27 Тираж 520 ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Подписное Производственно-полиграфическое предприятие, r. Ужгород, ул. Проектная,. 4
