Установка для культивирования микроорганизмов
Использование: относится к микробиологической промышленности, к получению биомассы микроорганизмов как источника кормового белка. Сущность изобретения: установка включает ферментатор , систему рециркуляции газовой фазы и холодильник-рекуператор для разделения кислорода и углекислого газа с последующим возвратом кислорода в цикл культивирования и выгрузкой твердой углекислоты из сборника шнеком. 1 ил.
. СОЮЗ СОВЕТСКИХ
CNIWIM
РЕСПУБЛИК („.1) С 12 и 1/10
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
И АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ дя первую колонну, отдает часть кисло С рода, получая взамен десорбированный из жидкой фазы углекислый газ. При ,этом снижается движущая сила процесса массопередачи кислорода и, соответст" венно, удельная производительность второй и последующей колонн. Дополнительная аэрация увеличивает энергозатраты и возникает опасность иигибирования процесса растворенной углекис- лотой.
Сд
Иввестна -обеспечивающая повышение эффективности процесса массопередачи установка для культивирования микро" организмов; которая предусматривает использование для аэрации технического кислорода и очистку от растворенных метаболитов (в частности, oò СО ) как газовой, так и жидкой фаз в дополнительном, аппарате - декарбонизаторе.
Кислород для аэрации вырабатывается в станции разделения воздуха, а очиГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
1 (21) 4702239/13 (22) 08.06.89 (46) 07.06.92. бюл. и 21 (71) Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (72) В.Л. борисов и А.И. Кузнецов (S3) 663 ° 14.032(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР !
" !270168, кл. С 12 И 1/04, 1984..
Авторское свидетельство CCCP !! 1441778, кл. С 12 И 1/10, 1987.
Изобретение относится к микробиологической промышленности,а именно к установкам для культивирования микроорганизмов с целью получения кормового белка.
Известна установка для культиви" рования микроорганизмов, включающая . несколько вертикальных емкостей, верх" няя часть каждой предыдущей по ходу газожидкостной суспензии, емкости .сообщена трубопроводом через барботер с нижней .частью последующей, а последняя емкость снабжена системой рециркуляции газожидкостной эмульсии, подключенной к барботеру первой емкости.
В известной установке за счет многократного взаимодействия Газа и жидкости повышается степень использования кислорода, снижаются удельные энергозатраты по сравнению с применяемыми в промышленности колонными аппаратами. Однако аэрирующий газ, прохо„.80.„1738845 А 1
2 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ
МИКРООРГАНИЗМОВ (я7) Использование: относится к микробиологической промышленности, к получению биомассы микроорганизмов как источника кормового белка. Гущность изобретения: установка включает ферментатор, систему рециркуляции газовой фазы и холодильник-рекуператор для разделения кислорода и углекислого газа с последующим возвратом кислорода в цикл культивирования и выгрузкой твердой углекислоты из сборника шнеком, 1 ил.
3 173884 щенный газ по замкнутому контуру циркулирует в системе аэрации с помощью побудителя расхода.
Преимуществами данной установки яв"
5 ляются экологическая безопасность, высокая эффективность и производительность (пропорциональная начальной концентрации кислорода в аэрирующем газе), а недостатком - громоздкость тех" 1р нологической схемы. Ее реализация требует обязательного использования .в качестве аэрирующего газа технического кислорода. В замкнутом контуре газообеспечения нерационально иметь инерт- 15 ный газ азот и, как приложение, станции очистки от СО, декарбонизаторы, скрубберы,вспомогательное оборудоваwe - емкости. насосы, десорберы, теп лообменники, компрессорное оборудова- 20
we.
Целью изобретения является сижение удельных энергозатрат.
Для достижения цели в установке для культивирования микроорганизмов, 25 содержащей ферментатор, размещенную вне ферментатора систему циркуляции кислородсодержащего газа с блоком разделения и сжижения воздуха и устройст" во для отделения углекислого газа от кислородсодержащего газа, последнее, содержит холодильник-рекуператор, под" ключенный трубопроводами к блоку сжижения воздуха и ферментатору, при этом холодильник- рекуператор снабжен сборником вымороженной углекислоты с ÇS установленным в его корпусе шнеком, для выгрузки "сухого" льда, причем сборник соединен трубопроводом для отвода газообразного кислорода с блоком разделения и сжижения воздуха.
На чертеже схематично изображена установка, продольный разрез.
Установка для культивирования микРоорганизм9в включает ферментатор 1, снабженный перемешивающим иаэрирующим устройством 2, патрубок 3 для выхода отработанного аэрирующего. газа; теплообменник 4; систему 5 грубой очист- ки воздуха; трубопровод 6 для подачы холодильного агента (сжиженного азота), подключенный к холодильнику"рекуператору 9, блок 11 разделения, трубопровод 8 для отводящего аэрирующего газа, сообщенный .с рекуператором 9, SS трубопровод ll3 для отвода газообразного кислорода. Рекуператор 9 содержит корпус 7, сборник 12 вымороженной углекислоты со шнеком 13 и сообщен
5 трубопроводами 6, 8 и 10 с блоком 11 разделения и ферментатором 1 (подобное устройство и принцип работы блока 11:разделения не рассматриваются).
Установка. работает следующим об- . разом. ферментатор 1 заполняют питатель- ной средой, разбраживают,добавляя по севную биомассу. Накопив заданную концентрацию микроорганизмов, выводят в режим непрерывного. выращивания. Для снабжения популяции кислородом через аэрирующее: устройство 2 непрерывно вводят кислородсодержащий гаэ (предпочтительно 953-ный .технический кислород), поступающий из блока 11 разделения по трубопроводу 14. Побудитель . расхода газа входит в состав блока.
Отработанный газ из ферментатора 1 llo трубопроводу 8 пос1 упает в рекуператор 9.
В объеме рекуператора отработанный аэрирующий газ, отдавая. тепло испарякяцемуся холодильному агенту, циркули" рующему в корпусе 7, охлаждается по мере своего движения от входного пат" рубка к выходному до температуры ниже .
140 С. При .этом последовательно происходит вымораживание сначала влаги, а затем углекислоты в виде снегообраэной массы. Намороженную смесь удаляют с помощью шнека в сборнике 12 твердой углекислоты и далее направляют в линию приготовления сухого льда.
Аэрирующий газ, очищенный таким обра" зом от углекислоты, подают на вход в блок 11 разделения, разбавляют воздухом через регулятор 15 соотношений, отделяют от азота и вновь подают на аэрацию в ферментатор 1. В установке устанавливается стационарный режим циркуляции аэрирующего газа.
Компрессор блока 11 разделения создает небольшое избыточиое давление, достаточное для того, чтобы компенсировать его потери в тракте газоснабжения и в рекуператоре. В связи с этим в ферментаторе 1 поддерживается небольшое избыточное давление, которое обеспечивает стабильность циркуляции газа в системе газоснабжени@.
В предлагаемой установке исчезает. необходимость системы газоочистки от
СО . Установка упрощается по сравнению с известиой, и значительно снижаются удельные энергозатраты. Причем энергия (холод) для вымораживания потребляется за счет работы блока разделе-.
М0 = х t4+ 10 кг/м ° ч.
Э
Общий расход кислорода
17388 ния и ее достаточно, кроме основного назначения, и для циркуляции аэриру1 ° ющего газа и вымораживания углекисло" ,ты. Более 1oro,.åà СЧЕТ ПоВЫшЕнИЯ ачальной концентрации кислорода на : 5 входе в блок разделения общее коли; чество разделяемого газа снижается и, следовательно, удельные затраты энергии ниже чем в известной установ-, 1 ке.
В предлагаемой установке достигается снижение удельных энергозатрат ва производство биомассы на 25-403 за счет снижения энергозатрат на произ« водство кислорода.
Пример, Культивирование микроорганизмов Candida maltosa ведется в ферментаторе с мешалкай Чр = 20 и
И 8 кВт/м; Ч 23,65 м /м . ч; 20
D 0,2 x 5 кг/м .ч у> 0 95;
Чрр 4 м /ч; OE = 2 кг/кг АСВ.
Скорость растворения кислорода
45 б
V> 450 мз/ч требуется 24ЯГм /ч
Таким образом, экономия по электро- . энергии составит почти 50 3.
Для вымораживания 100 м /ч углекислоты или 200 кг/ч (1,976 кг/мз) требуется охладить отработанный газ (435 м /ч) до температуры ниже соот9 ветствующей выпадению кристаллов СО .
Количество тепла,. необходимое для отвода газа при десублимации, составит
Я 200 130,8 = 26200 ккал/ч.
Общая холодопроизводительность станции разделения составляет более с.
q 2400"49 1,43 168200 ккал/ч.
i .Из этого количества около половины используется для перевода газа в жидкое состояние и разделения, а остальная часть " для охлаждения газа в предлагаемом рекуператоре с целью выделения углекислоты; Там же выделяется влага, содержащаяся B отработанном газе.
Ч0 М0 М 140 и /ч (Р,- 1,43 кг/м )
За счет десорбции углекислого газа формула и зобрет ения
V — - а 100 м /ч.
Vog Э со
Выходные концентрации компонентов газа
CQg
Ук 0 23 ° к - 0,711
Общее количество отработанного газа Чг 435 M /÷, в TOM числе Чя
310 и /ч; U = 100 м /ч.
Для того, чтобы восстановить ба-. ланс по кислороду, в кислородную станцию необходимо подать
V@ 0,21 ° 0 95 700 м /ч воздуха.
Общее количество газа на входе в блок разделения составит
1135 м /ч с, у 0,43. вХ Э 0
Тогда как при прямом процессе разделения с y„ 0,21 для получения
Og. 30 установка для культивирования мик роорганизмов, содержащая,ферментатор, размещенную вне ферментатора систему циркуляции кислоролсодержащего. га:за, включающую блок .разделения и сжижения воздуха, сообщенный с фермента- тором, и устройство для отделения yr" лекислого газа от кислородсодержащего
rasa, отличающаяся тем, 4© что, с целью сокращения энергозатрат за счет более полного использования сжиженного азота, устройство для отделения углекислого газа от кислородсодержащего газа содержит холодильник" рекуператор, подключенный трубопроводом к блоку сжижения воздуха и к ферментатору посредством трубопроводов, при этом холодильник;рекуператор снабжен сборником вымороженной углекислоты с размещенным в его корпусе шнеком для выгрузки твердой углекислоты, - причем сборник соединен трубопроводом для отвода газообразного кислорода с блоком разделения и сжижения воздуха., 1738845
Составитель В. Борисов
Техред и,моргентал Корректор С. Шекиар.»
Редактор В. Яетраш
Заказ 1977
Тираж
SHHHIIH Государственного комитета ио изобретениям и открытиям ври ГЕНТ СССР
113035, Иосква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Подписное
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
