Аппарат для культивирования фототрофных микроорганизмов

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к аппаратам для культивирования фототрофных микроорганизмов. Цель изобретения - повышение производительности. Аппарат содержит емкость 1 с патрубком 2 для подвода газа, патрубком 3 для подвода питательной среды и патрубком 4 для отвода отработанного газа. Емкость 1 состоит из двух концентрично установленных светопрозрачных труб 6 и 7, заглушенных с торцов, с образованием между ними полости 8, в которой у днища емкости 1 размещено перемешивающее устройство, состоящее из кольцевого электромагнита 11, установленного под емкостью 1, и кольца 12 с лопастями 13 из немагнитного материала и кольцевым магнитом 14 внутри него. Кольцо 12 имеет кольцевую проточку трехугольного сечения в своей нижней части и установлено на выступе 16 днища емкости 1. Кроме того, аппарат снабжен источником света 9 и аэратором 10. Аппарат имеет улучшенные массообменные характеристики. 5 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ЭСЕСО53

ЙАТЕЛНа - Ек,:

ЬйБЛИЯ) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АBTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4240565/31-13 (22) 08.05.87 (46) 15.1!.89. Бюл. № 42 (71) Институт почвоведения и фотосинтеза АН СССР (72) А. А. Цыганков, В. Е. Букатин, Г. Г. Киселев и И. Н. Гоготов (53) 58!.184.5 (088.8) (56) Патент США № 3303608, кл. С 12 М 1/04, 967. (54) АППАРАТ ДЛЯ КУЛЬТИ ВИ РОВАНИЯ ФОТОТРОФНЫХ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к аппаратам для культивирования фототрофных микроорганизмов. Цель изобретения— повышение производительности. Аппарат соpJ

ÄÄSUÄÄ 1521404 А 1 5)) 4 А 01 (з 33/02, С 12 М 3/00

2 держит емкость 1 с патрубком 2 для подвода газа, патрубком 3 для подвода питательной среды и патрубком 4 для отвода отработанного газа. Емкость состоит из двух концентрично установленных светопрозрачных труб 6 и 7, заглушенных с торцов с образованием между ними полости 8, в которой у днища емкости 1 размещено перемешивающее устройство, состоящее из кольцевого электромагнита 11, установленного под емкостью I и кольца 12 с лопастями 13 из немагнитного материала и кольцевым магнитом 14 внутри него. Кольцо 12 имеет кольцевую проточку треугольного сечения в своей нижней части и установлено на выступе !6 днища емкости 1. Кроме того, аппарат снабжен источником света 9 и аэратором 10 Аппарат имеет улучшенные массообменные характеристики. 5 ил.

° Ф

1521404

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к устройствам для культивирования фототрофных микроорганизмов, например микроводоросл(Й.

Цель изобретения — повышение производительности.

На фиг. 1 изображен аппарат для культивирования фототрофных микроорганизмов, продольный разрез; на фиг. 2 — узел 1 на фиг. I; на фиг. 3 — разрез А — А на фиг. 1; 1О на фиг. 4 — перемешиваюшее устройство; на фиг. 5 — разрез Б — Б на фиг. 4 (размещение магнитов) .

Аппарат для культивирования фототрофных микроорганизмов содержит емкость 1 с патрубком 2 для подвода газа, патрубком 3 для подвода питательной среды, патрубком 4 для отвода отработанного газа и патрубком 5 для отвода готового продукта.

Емкость 1 состоит из двух концентрично установленных светопрозрачных труб центральной 6 и внешней 7, заглушенных торцов с образованием полости 8 между ними для культуральной суспензии. Аппарат содержит источник 9 света, размещенный внутри центральной трубы 6, и аэратор !О, размещенный в днигце емкости 1. Аппарат снабжен также перемешиваюшим устройством, состоящим из кольцевого электромагнита 11, установленного под емкостью 1, З0 и кольца 12 с лопастями 13 из немагнитного материала, размещенного внутри полости 8 соосно кольцевому электромагниту !1 над ним, при этом внутри кольца 12 размещен кольцевой постоянный магнит 14, причем кольцо 12 имеет в своей нижней части кольцевую проточку 15 треугольного сечения и свободно установлено на кольцевом выступе 16 днища емкости 1, также имеющего треугольное сечение.

Аппа рат работает следующим образом.

Перед началом работы подсоединяют 40 шланги к патрубку 2 для подвода газа, патрубку 3 для подвода питательной среды и патрубку 5 для отвода готового продукта. Через патрубок 3 аппарат заполняют питательной средой с посевным материалом фототрофных микроорганизмов и затем через патрубок 2 начинают подавать газовую смесь, состав которой определяется культивируемыми микроорганизмами.

К обмотке кольцевого электромагнита 11 подводят электрический ток. Перемешиваю- gp шее устройство начинает вращаться в полостп 8 за счет взаимодействия магнитного поля кольцевого постоянного магнита 14 с нолем электромагнита 11.

Кольцо 12 с размегценным в нем по- 55 стоянным магнитом 14, вращаясь в полости 8, своими лопастями 3 перемешивает среду и одновременно диспергирует газ, поступающий под него из аэратора 10.

3а счет того, что кольцо 12 свободно установлено на кольцевом выступе 16, имеющем треугольное сечение, и выполнено в своей нижней части с кольцевой проточкой 15 также треугольного сечения, но с большим углом, оно испытывает при врашении небольшое сопротивление, которое зависит только от плотности среды и плошади лопастей 13.

При вращении перемешиваюшего устройства в одном направлении возможно возникновение ламинарного движения жид+ кости с относительно слабым перемешиванием соседних слоев. Кроме того, возможно возникновение «мертвых» зон, где скорость движения жидкости недостаточна и клетки легко облепляют поверхность аппарата. Для устранения этих явлений через определенный промежуток времени происходит реверсирование направления врашения магнитного поля при помощи внешнего электронного устройства. Во избежание срыва вращения перемешиваюшего устройства при реверсировании на высоких скоростях внешнее электронное устройство устанавливает не заданную частоту вращения, а плавно увеличивает частоту вращения от нуля до заданного значения.

Перемешивание среды в полости 8 лопастями !3 с одновременным освешением культуры источником 9 света во всем объеме культуральной жидкости приводит к интенсивному росту клеток микроорганизмов до их максимально возможной величины.

Благодаря тому, что лопасти 13 создают в полости 8 турбулентный режим перемешивания, который усиливается за счет подаваемого под кольцо 12 газа и реверсирования хода перемешиваюшего устройства, в среде достигается интенсивное перемешивание газожидкостной смеси, насыщенной газом, при этом повышается полнота усвоенияя клетка ми жидких питательных ком понентов среды и газовой смеси.

П ро изводи тел ь ность предла гаем о го а ппарата возрастает с увеличением равновесной концентрации микроорганизмов,JI достигает максимального значения при равновесной концентрации клеток сухой вес/л, при дальнейшем увеличении равновесной концентрации производительность аппарата снижается, что обусловлено лимитированием скорости роста культуры светом.

Поддержание оптимального значения скорости роста культуры и накопления биомассы обеспечивается периодическим ее отводом из аппарата через патрубок 5 и добавлением в емкость 1 свежей питательной среды.

В предложенном аппарате за раста ния светопрозрачных стен не происходит за счет высокой скорости перемешивания, при этом благодаря наличию лопастей 13 эта скорость практически одинакова по всей высоте аппарата, вследствие чего световые потоки от источника 9 света и внешние

152!404

Формула изобретения

Фиг. У светопритоки через стенку внешней трубы 7 остаются постоянными в процессе всего цикла культивирования фототрофных микроорганизмов.

Таким образом, особенности предложенного устройства приводят к повышению производительности накопления биомассы микроорганизмов.

Аппарат для культивирования фототрофных микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками и днищем, состоящую из двух концентрично установленных светопрозрачных труб, заглушенных t5 с торцов с образованием полости между ни6 ми для культуральной суспензии, источник света, размещенный внутри центральной трубы, и аэратор, размещенный в днище емкости, отличающийся тем, что, с целью ií вышения производительности, аппарат снабжен перемешивающим устройством, состоящим из кольцевого электромагнита, уста— новленного под емкостью, и кольца с лопастями из немагнитного материала, размещенного внутри полости соосно с э.ъ. ктромагнитом над ним, при этом внутри кольца размещен кольцевой постоянный магнит, причем указанное кольцо имеет в своей нижней части кольцевую проточку треугольного сечения, а днище емкости — кольцевой выступ для свободного размещения кольца, также имеющий треугольное сечение.!

521404

33 13

Б-б

Б1!ИИ11И Государственного комитета llo изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

1!роизводственно-издательский комбинат «Г1атент», г. Ужгород, ул. Гагарина, 101

Редактор А. Маковская

Заказ 6702!6

19

Составитель H. Осипов

Техред И. Верес Корректор H. Король

Тираж 621 Подписное