Аппарат для выращивания микроорганизмов


 


Владельцы патента RU 2427620:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный технологический университет" (ГОУ ВПО "СибГТУ") (RU)

Изобретение относится к микробиологической промышленности, в частности к аппаратам для выращивания микроорганизмов. Аппарат для выращивания микроорганизмов включает барабан с входной и приводной полыми цапфами на опорах вращения. Внутри барабана, на перфорированной торцовой стенке, со стороны приводной цапфы, закреплена обечайка с боковым входным окном, выполненная открытой со стороны входной цапфы. На внутренних поверхностях барабана и обечайки укреплены винтообразные лопасти с взаимно противоположным наклоном витков. Внутренняя полость входной цапфы выполнена открытой с двух сторон. На боковой поверхности внутри выполнено выходное окно и укреплена винтообразная лопасть. Концевые участки винтообразной лопасти барабана выполнены в виде изогнутых лотков, один из которых сообщен с боковым входным окном обечайки, а второй - с боковым выходным окном входной цапфы. Барабан и обечайка выполнены с рубашками обогрева. На наружной поверхности рубашки обечайки установлена винтообразная лопасть, наклон витков которой выполнен противоположным наклону витков лопасти барабана и таким образом, что суммарная высота смежных витков рубашки обечайки и барабана не превышает 0,4-0,6 величины кольцевого зазора, образованного их наружной и внутренней поверхностями. Изобретение при реализации обеспечивает повышение производительности и снижение удельных энергозатрат за счет повышения эффективности перемешивания питательной среды с высеянной в ней культурой микроорганизмов. 1 ил.

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам для выращивания микроорганизмов.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий барабан с полыми цапфами, снабженными технологическими патрубками, и устройство для перемешивания [1].

Недостатками известного аппарата являются низкая производительность и большие удельные энергозатраты.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий барабан с входной и приводной полыми цапфами на опорах вращения, внутри которого, на перфорированной торцовой стенке, со стороны приводной цапфы, закреплена обечайка с боковым входным окном, открытая со стороны входной цапфы, внутренние поверхности барабана и обечайки снабжены винтообразными лопастями с взаимно противоположным направлением витков, внутренняя поверхность входной цапфы, открытая с двух сторон, снабжена выходным окном и винтообразной лопастью, концы винтообразной лопасти барабана выполнены в виде изогнутых лотков, один из которых сообщается с боковым входным окном обечайки, а второй - с боковым выходным окном входной цапфы, при этом барабан и обечайка снабжены рубашками [2].

Недостатками аппарата являются низкая производительность и значительные удельные энергозатраты.

Изобретение решает задачу повышения производительности и снижения удельных энергозатрат аппарата для выращивания микроорганизмов.

Технический результат заключается в повышении эффективности перемешивания и в увеличении активной поверхности контакта питательной среды с высеянной в ней культурой микроорганизмов.

Для достижения технического результата в аппарате для выращивания микроорганизмов, включающем барабан с входной и приводной полыми цапфами на опорах вращения, внутри которого, на перфорированной торцовой стенке, со стороны приводной цапфы, закреплена обечайка с боковым входным окном, открытая со стороны входной цапфы, внутренние поверхности барабана и обечайки снабжены винтообразными лопастями с взаимно противоположным наклоном витков, внутренняя полость входной цапфы открыта с двух сторон, а ее боковая поверхность снабжена выходным окном и винтообразной лопастью, концы винтообразной лопасти барабана выполнены в виде изогнутых лотков, один из которых сообщается с боковым входным окном обечайки, а второй - с боковым выходным окном входной цапфы, при этом барабан и обечайка снабжены рубашками, согласно изобретению наружная поверхность рубашки обечайки снабжена винтообразной лопастью, наклон витков которой противоположен наклону витков лопасти барабана, при этом суммарная высота смежных витков рубашки обечайки и барабана не превышает 0,4-0,6 величины кольцевого зазора, образованного, соответственно, их наружной и внутренней поверхностями.

Экспериментально установлено, что противонаправленность наклона витков смежных лопастей барабана и рубашки обечайки позволяет повысить эффективность перемешивания питательной среды за счет:

- увеличения времени одного цикла выдерживания микроорганизмов;

- увеличения поверхности контакта в процессе перемешивания;

- снижения количества циклов.

Экспериментально установлено, что суммарная высота смежных витков рубашки обечайки и барабана не превышает 0,4-0,6 величины кольцевого зазора, образованного, соответственно, их наружной и внутренней поверхностями. Если зазор будет меньше 0,4, то существует возможность разрушения материала, попадающего между витками. Если больше 0,6, то наблюдается снижение эффективности перемешивания.

На чертеже изображена фронтальная проекция аппарата для выращивания микроорганизмов. Одинарными стрелками показано направление движения нижних слоев питательной среды, ограниченных высотой витков лопастей барабана и входной цапфы. Двойными стрелками показано направление движения:

- верхнего слоя питательной среды, ограниченного высотой витков лопастей рубашки обечайки;

- нижнего слоя питательной среды, ограниченного высотой витков лопастей обечайки.

Аппарат для выращивания микроорганизмов включает барабан 1 с входной 2 и приводной 3 полыми цапфами, установленными на опоры вращения 4. Внутри барабана 1, на перфорированной торцовой стенке 5, со стороны приводной цапфы 3, закреплена обечайка 6 с боковым входным окном 7, открытая со стороны входной цапфы 2.

Внутренние поверхности барабана 1 и обечайки 6 снабжены винтообразными лопастями 8 и 9 с взаимно противоположным наклоном витков. Внутренняя полость входной цапфы 2 открыта с двух сторон, а ее боковая поверхность снабжена выходным окном 10 и винтообразной лопастью 11, наклон витков которой однонаправлен наклону витков лопасти 8 барабана 1. Концы винтообразной лопасти 8 барабана 1 выполнены в виде изогнутых лотков (не показаны), один из которых сообщается с боковым входным окном 7 обечайки 6, а второй - с боковым выходным окном 10 входной цапфы 2. Барабан 1 и обечайка 6 снабжены рубашками, соответственно, 12 и 13. Наружная поверхность рубашки 13 обечайки 6 и внутренняя поверхность барабана 1 образуют кольцевой зазор 14.

Предлагаемая конструкция аппарата для выращивания микроорганизмов отличается от известных [1 и 2] тем, что:

- наружная поверхность рубашки 13 обечайки 6 снабжена винтообразной лопастью 15, наклон витков которой противоположен наклону витков лопасти 8 барабана 1;

- суммарная высота смежных витков лопастей 8 и 15 не превышает 0,4-0,6 величины кольцевого зазора 14.

Кромки лопастей 8 и 15 ограничивают кольцевой межлопастной зазор 16.

Аппарат для выращивания микроорганизмов работает следующим образом. После предварительной подготовки включают привод вращения барабана 1 и подачу воздуха через патрубок 17. Питательную среду с высеянной на ней культурой микроорганизмов подают через патрубок 18 в полость входной цапфы 2. Ограниченный высотой витков вращающейся винтовой лопасти 11 слой питательной среды принудительно перемещается к открытому концу цапфы 2, сообщающемуся с полостью барабана 1, и высыпается на его внутреннюю боковую поверхность.

Ограниченный высотой витков вращающейся винтовой лопасти 8 нижний слой питательной среды, частично заполняющей кольцевую полость между наружной поверхностью рубашки 13 и внутренней поверхностью барабана 1, перемещается к торцовой стенке 5.

Одновременно, верхний слой питательной среды, ограниченный высотой витков вращающейся винтовой лопасти 15 (смежной с винтовой лопастью 8), перемещается (в отличие от известных решений [1, 2]) в направлении, противоположном движению нижнего слоя, т.е. от торцовой стенки 5 к входной цапфе 2.

Достигнув торцовой стенки 5, питательная среда поступает в конечный участок винтообразной лопасти 8 барабана 1, сообщающийся с боковым входным окном 7 обечайки 6, высыпается на внутреннюю поверхность и частично заполняет ее полость. Нижний слой питательной среды, ограниченный высотой витков вращающейся винтовой лопасти 9, перемещается от торцовой стенки 5 к открытому концу обечайки 6 и повторно высыпается на внутреннюю поверхность барабана 1, завершая один цикл.

При заданных режимах выращивания питательная среда с развивающимися в ней микроорганизмами, выдерживается необходимое количество циклов, в течение определенного времени.

По окончании процесса выращивания отключается подача воздуха, а вращение барабана 1 реверсируется в обратную сторону. При этом питательная среда движется вдоль обечаек 8 и 9 также в обратную сторону.

Достигнув открытого конца обечайки 6, среда поступает в правый конечный участок винтообразной лопасти 8 барабана 1, сообщающийся с боковым выходным окном 10 входной цапфы 2, и, высыпаясь на внутреннюю поверхность, частично заполняет ее полость. Двигаясь вдоль полой цапфы 2, питательная среда поступает в камеру 19, откуда выгружается через люк 20.

Противонаправленность движения верхнего и нижнего слоев питательной среды приводит к увеличению продолжительности прохождения ею рабочей зоны аппарата за один цикл. Однако экспериментально установлено, что в предлагаемом решении количество циклов, необходимое для достижения требуемого качества готового продукта, снижается за счет повышения эффективности перемешивания.

Эти особенности создают существенные предпосылки для интенсивного перемешивания питательной среды, заполняющей кольцевую полость, и для взаимообмена между слоями.

Этому же способствует и оптимальная величина межлопастного зазора 16, обеспечиваемая суммарной высотой смежных витков 15 и 8 не превышающая 0,4-0,6 величины кольцевого зазора 14.

По сравнению с известными решениями использование предлагаемого аппарата для выращивания микроорганизмов позволит:

- интенсифицировать процесс выращивания микроорганизмов в питательной среде за счет повышения эффективности ее перемешивания;

- повысить производительность за счет снижения времени, затрачиваемого на выдерживание одной весовой единицы питательной среды с микроорганизмами;

- снизить удельные энергозатраты процесса размола за счет сокращения количества циклов и времени выдерживания.

Источники информации

1. SU №237081, МПК С12М 1/10, опубликовано 1967 г.

2. SU №1221239 А, МПК С12М 1/10, заявлено 28.06.1984 г., публиковано 30.03.1986 г. Бюллетень №12.

Аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий барабан с входной и приводной полыми цапфами на опорах вращения, внутри которого, на перфорированной торцевой стенке со стороны приводной цапфы закреплена обечайка с боковым входным окном, открытая со стороны входной цапфы, внутренние поверхности барабана и обечайки снабжены винтообразными лопастями с взаимно противоположным наклоном витков, внутренняя полость входной цапфы открыта с двух сторон, а ее боковая поверхность снабжена выходным окном и винтообразной лопастью, концы винтообразной лопасти барабана выполнены в виде изогнутых лотков, один из которых сообщается с боковым входным окном обечайки, а второй - с боковым выходным окном входной цапфы, при этом барабан и обечайка снабжены рубашками, отличающийся тем, что наружная поверхность рубашки обечайки снабжена винтообразной лопастью, наклон витков которой противоположен наклону витков лопасти барабана, при этом суммарная высота смежных витков рубашки обечайки и барабана не превышает 0,4-0,6 величины кольцевого зазора, образованного их наружной и внутренней поверхностями.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к биоэнергетике. .

Изобретение относится к области очистки стоков и утилизации твердых углерод-азотосодержащих отходов с выработкой биометана для бытовых нужд в индивидуальных домах, удаленных от централизованных сетей тепло- и электроснабжения.

Изобретение относится к области сельского хозяйства и может быть использовано в отраслях промышленного птицеводства и животноводства. .

Изобретение относится к способу получения продуктов переработки веществ органического происхождения в процессе сбраживания за счет инициирующего участия микроорганизмов, обладающих повышенной активностью и может быть использовано в различных отраслях народного хозяйства, включая микробиологическую и пищевую промышленности.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к области утилизации пестицидов сим-триазиновой группы. .

Изобретение относится к аппаратам анаэробного сбраживания навоза, помета, фекалия, углеродсодержащих твердых отходов, стоков и может быть использовано для выработки биогаза для нужд отопления, приготовления пищи, нагрева воды в коттеджах, дачных домах, подворий фермерских хозяйств.

Изобретение относится к анаэробному сбраживанию углеродсодержащих твердых бытовых отходов, фекалий, навоза и помета домашних животных и птицы, бытовых стоков с выработкой биогаза для нужд отопления, приготовления пищи, нагрева горячей воды и может быть использовано в индивидуальных домах фермеров, крестьян, дачников.

Изобретение относится к области биотехнологии, в частности к биоэнергетике. Анаэробный реактор содержит корпус с камерами гидролизного и метанового брожения, устройства загрузки и перемешивания субстрата в камерах, гидравлический затвор и колонну для обогащения биогаза, разделенную перегородками на сборник биогаза и секции, заполненные иммобилизирующей засыпкой. Корпус и колонна соединены двумя патрубками, один из которых соединен между выходом субстрата из корпуса реактора и верхней частью колонны. Другой подключен между выходом биогаза из корпуса реактора и нижней частью колонны. В реакторе установлен диафрагменный электролизер. Выход с газом водородом подключен к нижней части колонны обогащения. Выход с аналитом - к входу корпуса в гидролизную камеру. Выход электролизера с католитом соединен с камерами метанового брожения. К выходу сборника биогаза в колонне подключен гидравлический затвор. В качестве засыпки в секциях колонны обогащения газа использован волокнистый графитовый материал с большой развитой поверхностью, между гидравлическим затвором на выходе биогаза из колонны обогащения и патрубком в нижней части колонны установлен насос для повторной продувки через нее биогаза. Изобретение обеспечивает повышение эффективности и качества вырабатываемого биогаза и удобство эксплуатации. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.
Изобретение относится к области биотехнологии и охраны окружающей среды и может быть использовано в производстве биогаза при сверхнормативном закисании сбраживаемых масс. Способ производства биогаза в периодическом или непрерывном режиме включает предварительную подготовку субстрата, анаэробное сбраживание в мезофильном режиме, непрерывный отвод биогаза из биогазовой установки и опорожнение метантенка от сброженной массы. При предварительной подготовке субстрата вводят буферный агент, содержащий преимущественно карбонат кальция. Изобретение позволяет повысить выход биогаза, нивелировать эффект сверхнормативного закисания сбраживаемых масс, исключить задержку и полную остановку процесса расщепления органических веществ, а также исключить торможение процесса метанового брожения. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 2 табл., 10 пр.

Изобретения относятся к области биотехнологии, а именно к способу и системе для получения одного или более продуктов, включающих спирты и/или кислоты, с помощью микробиологической ферментации. Принимают из производственного процесса прерывистый или непостоянный поток(и) дымового или отходящего газа, содержащего СО, в резервуар-хранилище. Направляют по существу непрерывный поток(и) газа из резервуара-хранилища в биореактор, в котором имеется культура одной или более карбоксидотрофной бактерии в жидкой питательной среде. Ферментируют эту культуру с получением одного или более продуктов, включающих спирты и/или кислоты. Система для получения одного или более продуктов, включающих спирты и/или кислоты, содержит впуск для приема прерывистого или непостоянного потока(ов) дымового или отходящего газа, содержащего CO, резервуар-хранилище для приема указанного потока газа, выполненный с возможностью направления указанного потока газа в по существу непрерывном режиме в биореактор. Причем система выполнена с возможностью направления по меньшей мере порции этого газа в биореактор. Изобретения позволяют использовать непостоянные по своей природе потоки газообразного субстрата и обеспечивают достижение непрерывности потока такого субстрата при его подаче в биореактор. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 17 ил., 5 табл., 2 пр.

Изобретение относится к области переработки и утилизации органических отходов путем сбраживания биомассы для получения биогаза и удобрения, в том числе в зонах с холодным климатом. Биогазовая установка содержит теплоизолированный метантенк, состоящий из экструдера-смесителя, электрических мешалок биомассы, насосов, камер гидролизного, кислотного и метанового брожения, каждая из которых имеет теплообменник. К выходу метантенка, к камере метанового брожения, подключен газгольдер и сепаратор сброженной массы. Биогазовая установка снабжена блоком источников возобновляемой и другой избыточной в данный момент энергии в сетях. Блок источников возобновляемой и другой избыточной энергии включает имеющий теплообменники, ТЭНы и генератор тепловой аккумулятор, соединенный с источниками возобновляемой энергии и электрической сетью. При этом вход теплоаккумулятора для подпиточной воды подключен к магистрали, а выходы горячей воды теплоаккумулятора соединены с экструдером-смесителем и камерами брожения. ТЭН теплоаккумулятора посредством переключателей электрической энергии соединен с электрическими мешалками, насосами и с экструдером-смесителем либо с генератором с возможностью работы последнего от источников возобновляемой энергии либо в случае их отсутствия - от сети во временной период действия низких тарифов за оплату электроэнергии. Изобретение обеспечивает увеличение выработки биогаза за счет обеспечения оптимальных режимов непрерывного сбраживания биомассы в зонах холодного климата с увеличенным отопительным периодом. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству и предназначено для анаэробного сбраживания органических отходов сельскохозяйственного производства, и может быть использовано для производства биогаза, органических удобрений и кормовой биологической добавки. Согласно изобретению биореактор включает герметичный вертикальный цилиндрический резервуар, установленный на опорах, загрузочный и выгрузочный патрубки, патрубок для отвода биогаза. Резервуар снабжен днищем в форме усеченного конуса, обтянутого нагревательной лентой, сам резервуар также обмотан нагревательной лентой и снабжен куполом, имеющим форму усеченного конуса, обращенного меньшим основанием вверх. Внутри резервуара установлено перемешивающее устройство, представляющее собой трехъярусную лопастную мешалку, выполненную в виде закрепленных крест-накрест на вертикальном валу (10) стальных пластин прямоугольного сечения, снабженных неподвижно закрепленными лопатками (11) в виде плоских стальных пластин прямоугольного сечения, установленных параллельно валу. Верхние лопасти (7) мешалки установлены перпендикулярно к оси вала, каждая лопасть снабжена перпендикулярно установленной на ней лопаткой, направленной вниз, а средние и нижние лопасти мешалки повторяют форму днища резервуара, лопатки которых прикреплены на лопастях и направлены вверх. Средние лопасти (8) мешалки имеют по одной лопатке, а нижние лопасти (9) - от трех и более лопаток, расположенных с зазором по всей поверхности лопасти. Изобретение обеспечивает повышение производительности биореактора и увеличение выхода биогаза. 3 ил.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ и устройство производства биогаза из органических веществ. Способ включает подачу субстрата в контейнер с двумя перемешивающими механизмами с крыльчатки. В контейнере создают общую зону перемешивания субстрата ферментации, определяют среднюю скорость субстрата ферментации и/или средней вязкости субстрата ферментации в зоне перемешивания. Данные измерения передают в блок регулирования и с помощью блока регулирования изменяют регулируемые количественные величины. Устройство содержит контейнер, систему подачи, датчик контроля хода технологического процесса и перемешивающих механизмов, блок регулирования, перемешивающие механизмы с крыльчатками. Крыльчатки обеспечивают создание в контейнере горизонтальных потоков содержимого контейнера. Изобретения обеспечивают увеличение количества преобразованного субстрата ферментации и сгенерированного количества газообразного метана. 2 н. и 18 з.п. ф-лы, 3 ил.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ и устройство для производства биогаза из органических веществ. Способ включает подачу субстрата в контейнер с перемешивающим механизмом, регистрирование реологических свойств субстрата ферментации в области вблизи крыльчатки перемешивающего механизма. Результат измерения сравнивают с заданным значением, которым является желаемое значение для конкретной установки. Устройство для производства биогаза из органических веществ содержит контейнер, систему подачи, перемешивающий механизм, датчик для регистрации реологического свойства субстрата ферментации, блок регулирования. Изобретения обеспечивают увеличение количества преобразованного субстрата ферментации и сгенерированного количества газообразного метана. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области получения биогаза. Предложена биогазовая установка. Установка включает герметичный вертикальный цилиндрический резервуар с патрубками для подачи перерабатываемой биомассы, слива переработанного субстрата и для отвода биогаза. В резервуаре установлено барботажное перемешивающее устройство в виде вертикальной спиралевидной перфорированной трубы. Спиралевидная труба расположена вдоль стен резервуара и днища, витки трубы повторяют форму резервуара и днища, при этом отверстия трубы имеют насадки в виде уголка трубы. По центру резервуара установлена вертикальная перфорированная труба диаметром больше, чем диаметр спиралевидной трубы, отверстия вертикальной и спиралевидной труб выполнены в шахматном порядке. Нижние концы вертикальной и спиралевидной трубы жестко закреплены к стальному цилиндрическому уголку. Изобретение обеспечивает повышение производительности установки и увеличение выхода биогаза. 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Метантенк // 2572417
Изобретение относится к устройствам для анаэробного сбраживания осадков сточных вод и может быть использовано на станциях очистки городских, производственных и сельскохозяйственных сточных вод. Метантенк содержит герметичный резервуар 1 с коаксиальными перегородками 11, разделяющими его на внешнюю камеру 12, камеру уплотнения осадка 13 и внутреннюю камеру сбраживания 14, сообщающиеся между собой посредством окон 15, трубопроводы подачи исходного 3 и уплотненного осадков, трубопроводы отвода осветленного 5, уплотненного 6 и сброженного осадков 7, а также патрубки для удаления газа 9. Герметичный резервуар 1 имеет внешнюю тепловую изоляцию 2. В окнах 15, расположенных в коаксиальных перегородках 11, установлены заполненные зернистым материалом пакеты сеток 16. Окна 15 с крупнозернистым материалом 18 размещены в нижней части 17 коаксиальной перегородки 11, разделяющей внешнюю камеру 12 и камеру уплотнения осадка 13. Окна 15 с мелкозернистым материалом 20 расположены в верхней части 19 коаксиальной перегородки 11, разделяющей камеру уплотнения осадка 13 и внутреннюю камеру сбраживания 14, которые дополнительно содержат пустотелые полимерные наполнители 21 и сетки 8 на входе в трубопроводы 6, 7 для отвода осадка. Трубопроводы 3, 4 подачи осадка установлены тангенциально к камерам уплотнения 13 и сбраживания 14. Изобретение позволяет повысить производительность метантенка и снизить энергозатраты на обработку осадка. 2 ил.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложены способ получения С2-С6спиртов из метансодержащего сырья, оборудование для получения С2-С6спиртов и способ получения топлива для моторизованного транспорта. Способ получения С2-С6спиртов включает риформинг метансодержащего сырья в первом риформере с получением первого потока продукта, включающего CO, H2 и CO2. Риформинг части первого потока продукта и/или части метансодержащего сырья во втором риформере в присутствии пара и кислорода с получением второго потока продукта, включающего CO, H2 и CO2. Бактериальную ферментацию с использованием ацетогенных анаэробных бактерий первого и второго потоков продукта с получением третьего потока продукта, включающего водный раствор С2-С6спирта, питательные вещества и промежуточные продукты реакции, а также четвертого потока продукта, включающего СО, Н2 и CO2. Возврат части четвертого потока продукта в метансодержащее сырье и выделение части С2-С6спирта из третьего потока продукта с получением пятого потока продукта и охлаждение части пятого потока продукта. Возврат части охлажденного пятого потока продукта в ферментер. Способ получения топлива включает осуществление стадий риформинга и ферментации природного газа с получением продукта, включающего С2-С6спирт, выделение части одного С2-С6спирта, сушку выделенного С2-С6спирта. Изобретения обеспечивают высокую степень превращения монооксида углерода, эффективное получение синтез-газа с последующей ферментацией. 3 н. и 17 з.п. ф-лы, 1 ил., 2 табл.
Наверх