Аппарат для выращивания микроорганизмов

 

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 5 С 12 M 1/10:

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (61) 1275040 (21) 4427968/13, 4438457/13 (22) 17.05.88 (46) 23.04.91. Бюп. Р 15 (71) Институт микробиологии и вирусологии нм. Д. К. Заболотного (72) С.И.Писарев, А.Е.Евсеев, В.Г.Шаров и Е.В.Иежбурд (53) 628 ° 8 (088, 8) (96) Авторское свидетельство СССР

В 1275040, кл. С 12 И 1/10, 1984.

„.,Я0„„ 6436О4

2 (54) АППАРАТ ДЛЯ В1 !РАЦИЗАПИЯ Г1И1(РООРГАН ИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам для выращивания микроорганизмов. Цель изобретения — повышение надежности и точности контроля физико-химического состояния культуральной жидкости. Аппарат соцержит емкость 1 с мешалксй 3, установленной на валу 2, трубой 4. для подачи

1643604 аэрирующего газа, аэратором 5 и теплообменной рубашкой 6. Гмкость имеет крьппку 7, под которой установлены направляющие пластины 8. I(крьппке емкости 1 подсоединены патрубок 9 для отвода отработанного газа и патрубок

10 для подачи питательной среды. Па патрубке 9 в емкости 1 установлен входной конус 11. На крьппке 7 вокруг патрубка 9 размещена камера 12, сообщенная с емкостью 1 и служащая для отвода дегазированной жидкости, при

Изобретение относится к микробио- логической промьппленности, к аппаратам для выращивания микроорганизмов и является усовершенствованием аппарата по авт,св. Р 1275040.

Целью изобретения является повьппе- ние надежности и точности контроля физико-химического состояния культуральной жидкости.

Па фиг. 1 изображен аппарат с верх-, ним соединением рециркуляционного трубопровода, продольный разрез; на фиг. 2 - то же, с нижним соединением .30 рециркуляционного трубопровода; иа фиг ° 3 — разрез А-А на фиг.

Аппарат для выращивания микроорга низмов содержит вертикальную цнлинд-/ рическую емкость 1 с соосно установ-, 35 ленным в ней налом 2, на котором закреплена мешалка 3, размещенная в ниж ней части емкости 1. В днище емкости 1 установлена труба 4 для подачи аэрирующего газа, к которой подключен,40 аэратор 5, выполненный в виде кольцевой трубы с отверстиями. На боковой поверхности емкости 1 размещена теплообменная рубашка 6. Емкость 1 име-, ет крьппку 7, на внутренней понерхносМ45

I ти которой равномерно укреплены по дуге окружности, диаметр которой ра вен радиусу емкости 1, направляющие изогнутые пластины 8.

Пластины 8 наклонены к горизонтальной плоскости на периферии крышки, под углом 90, а в центре 20-90 о О

Поверхность направляющих пластин 8, находящихся на периферии, расположена тангенциально боковой стенке ем55 кости 1. По мере приближения к центру емкости 1.поверхность направляющих пласпин 8 плавно наклонена к крьппэтом к камере 12 подключен рециркуляционный трубопровод 13, содержащий проточный блок 14 датчикон. Выходной участок 15 трубопровода 13 соединен с емкостью 1 на периферии крьппки 7 или с центральной частью днища емкости 1 под мешалкой 3 в зонах разрежения. Аппарат обеспечивает надежный контроль параметров среды за счет исключения попадания пузырьков газа в блок 14 датчиков и образования н нем застойных зон. 3 ил. ке 7. I(крьппке емкости 1 подсоединены патрубок и для отвода отработанного .газа 9 и для подачи питательной среды 10.На патрубке 9 в емкости 1 установлен входной конус 11, размещенный по оси емкости 1 под направляющими изогнутыми пластинами 8. На крышке 7 емкости 1 вокруг патрубка 9 для отвода отработанного газа размещена камера 12, сообщенная с емкостью 1 и служащая для отвода дегазиронанной жидкой среды, . при этом к камере 12 подключен рециркуляционный трубопровод 13 ° содержащий проточный. блок 14 датчиков физико-химического состояния среды. Выходной участок 15 трубопровода 13 соединен с емкостью 1 на периферии крьппки 7 (фиг. 1) или с центральной частью днища емкости 1 под мешалкой 3 (фиг. 2) н зонах разрежения внутри емкости 1.

1(роме того, при подключении рециркуляционного трубопровода 13 к днищу емкости 1 он содержит патрубок 16 с вентилем 17, соединенный с днищем емкости 1 на ее периферии непосредственно около стенки, и вентиль 18 установленный перед блоком 14 датчиков (фиг. 2}.

Аппарат работает следующим образом..

Емкость t (фиг. 1) через патрубок

10 заполняется заданным объемом культуральной жидкости. Газовое .IlpoctpBHcT-j во емкости 1 через трубу 4 и аэратор 5 . заполняют исходной газовой смесью.

Включают мешалку 3 и производят термостатирование культуральной жидкости путем подачи теплоносителя в рубашку 6, а также рН статирование за счет подачи в емкость титранта. По мере размномена и надежного управления процессрм позволяет повысить производительность аппарата.

При подключении рециркуляционноготрубопровода 13 к днищу емкости 1 (фиг ° 2) последняя через патрубок

10 заполняется заданным объемом культуральной жидкости. Газовое пространство емкости 1 через трубу 4 и аэрагор 5 заполняют исходной газовой смесью. Включают мешалку 3 и, производят термостатирование культуральной жидкости путем подачи теплоносителя в рубашку 6. При умеренном пеФ ремешивании в аппарате образуется воронка, при которой жидкость не достигает направляющих пластин 8. При этом режиме работы культуральная жидкость под действием перепада давления между периферией и центральной зонами емкости 1 поступает через вентиль 17, трубопровод 13 и вентиль 18 в блок 14 датчиков и далее через выходной участок 15 в зону разрежения мешалки 3.

Умеренный режим работы характеризуется незначительным газосодержанием, при котором в блок 14 датчиков пузырьки газа не попадают, При повышении числа оборотов мешалки 3 в трубопровод 13 начинают попадать газовые пузыри. Однако в месте разветвления трубопровода !3 пузыри газа, отделяясь от жидкости, поступают в верхнюю часть трубопровода 13 и далее в газовое пространство емкости 1, а культуральная жидкость — в блок датчиков 14 и далее в зону всасывания мешалки 3.

1643604 жения микроорганизмов в культуральную жидкость подают питательные соли, воду и исходную газовую смесь через трубу

4 и аэратор 5. Избыток культураль-

5 нои жидкости сливают. При включении мешалки 3 культуральная суспензия принимает вращательное движение и по стенкам емкости 1 поступает на направляющие пластины 8. С направляющих пластин О благодаря их профилю часть культуральной жидкости сливается равномерно по радиусу емкости 1 в основной объем перемешиваемой среды, а другая часть с большой скоростью устремляется к центру емкости 1, создавая под крышкой 7 емкости 1 в ее центре повышенное давление. При этом на периферии емкости 1 за направляющими пластинами 8 образуются зоны 20 разрежения. Из зоны повышенного давления часть культуральной жидкости, освобожденной от пузырьков газа, через трубопровод 13 поступает в блок

14 датчиков и далее через его выходной участок 15 сливается в зону разрежения,. находящуюся за направляющей пластиной 8 ° Полость, образованная камерой 12 и трубопроводом 13, способствует интенсивной сепарации газовых пузырей. Другая часть культуральной жидкости из зоны повышенного давления совместно с газовыми пузырями вихревым потоком поступает на наружную поверхность конуса 11. Па нижней кромке конуса 11 происходит сепарация культуральной суспензии.

При этом культуральная жидкость поступает в основной объем перемешиваемой среды, а отработанный газ— в газовое пространство конуса 11, 40 и далее в патрубок 9 для отвода отработанных газов. В результате такой организации модели движения потоков во всем объеме аппарата об45 разуется эмульгационный режим с сильно развитой поверхностью контакта фаз, а в циркуляционном контуре достигается скоростное движение культуральной жидкости, освобожденной от газо50 вых пузырей.

Таким образом, при выполнении аппарата с верхним соединением рециркуляционного трубопровода (фиг. 1) обеспечивается надежный контРоль и управление процессом выращивания микроорганизмов при сильно развитой поверхности контакта фаз в системе гаэ - жидкость. Сочетание повышенного массообПри интенсивном перемешивании в промышленных аппаратах культуральная суспензия принимает вращательное движение и по стенкам емкости 1 поступает на направляющие пластины 8.

В аппарате образуется эмульгационный режим, при котором вся внутренняя поверхность конструктивных элементов аппарата омывается культуральной суспензией, что предотвращает зарастание ее микроорганизмами, С направляющих пластин 8 благодаря их профилю часть культуральной жидкости сливается равномерно по радиусу емкости 1 в основной объем перемешиваемой среды, а другая часть с большой скоростью устремляется к центру .емкости 1, создавая под крышкой 7 емкости 1 в ее центре повышенное давление, величи1643б04 на которого больше, чем давление на периферии днища емкости 1 и в зоне всасывания мешалки 3 в центральной части днища емкости 1. Благоцаря установке камеры 12 часть культуральной жидкости, освобожденная от газовых пузырей, из зоны повышенного давления поступает в трубопровод 13. Яру гая часть культуральной жидкости из зоны повышенного давления совместно с газовыми пузырями вихревым потоком поступает на наружную поверхность конуса 11. На нижней кромке конуса 11 происходит сепарация культуральной суспензии и пеногашение. При этом культуральная жидкость поступает в основной объем перемешиваемой среды, а отработанный газ — в газовое пространство конуса 11 и далее в патрубок

9 для отвода отработанных газов.

В момент поступления культуральной жидкости в трубопровод 13 в нем образуется подвижная газовая пробка. Для предотвращения попадания этой газовой д пробки в блок 14 датчиков в момент образования пробки закрывают вентиль 18.

При этом газовая пробка из трубопровода 13 через вентиль 17 выбрасывается в емкость 1. После прокачки трубопровода 13 вентиль 17 прикрывается, а вентиль 18 открывается. При этом культуральная жидкость, освобожденная от больших газовых пузырей, из камеры

12 и вентиль 17 через трубопровод 13 и вентиль I8 с большой скоростью поступает в блок 14 датчиков и далее через выходной участок 15 в зону всасывания мешалки 3. При интенсивном .; перемешивании движение жидкости в контуре происходит в основном за счет пе-.О

I репада давления по высоте емкости 1, который значительно больший, чем перепад давления между центром и периферией емкости 1. Суммарное действие этих перепадов давления обеспечивает большую скорость протока культуральной жидкости через циркуляционный трубопровод 13, что предотвращает накопление газа в блоке 14 датчиков.

В результате такой организации модели движения потоков во всем объеме емкости 1 образуется эмульгационный режим с сильно развитой поверхностью контакта фаз, а в циркуляционном контуре при любых режимах работы аппарата достигается движение культу-. .ральной жидкости, освобожденной от газовых пузырей.

Таким образом, предлагаемый аппарат обеспечивает возможность повышения надежности и точности контроля физико-химического состоянии культуральной среды и управление процессом выращивания микроорганизмов, при различных режимах его работы.

Формула изобретения

Аппарат для выращивания микроорганизмов по авт.св. Р 1275040, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности и точности контроля физико-химического состояния культуральной жидкости, на крышке емкости вокруг патрубка для отвода отработанного газа размещена камера, сообщенная с емкостью и служащая для отвода дегазированной жидкой среды, при этом к камере подключен рециркуляционный трубопровод, содержащий проточный блок датчиков физико-химического состояния среды, причем выходной участок трубопровода сообщен с емкостью путем подсоединения к периферии крышки или к центральной части днища емкости под мешалкой, в зонах разрежения внутри емкости.

1643604

Фиа 2

Составитель Н. Осипов

Редактор Н. Рогулич Техред Л.Олийнык Корректор Т. Палий:

Тираж 370

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина, 101

1 Заказ. 1220

Фиа 3