Ферментатор для получения микробной биомассы

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

<п784795

К ПАТЕНТУ (61) Дополнительный к патенту (22) Заявлено 221076 (21) 2414006/28-13 (23) Приоритет — (32) 23 10.75 (31) 43582/75 (33) Вел ик обрит а н ия

Опубликовано 3011,8.0 Бюллетень Мо44 (51)М. Кл.

С 12 М 1/02

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 663.13.032 (088.8) Дата опубликования описания 301180 (72) Авторы иэобретени я

Иностранцы

Джеффри Гэдсдон и Брайан Джеймс Освальд (Великобритания) Иностранная фирма

"Дзе Бритиш Петролеум Компани Лимитед" (Великобритания) (71) Заявитель (54) ФЕРМЕНТАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБНОЙ МАССЫ

Изобретение относится к оборудованию для продуцирования микробной биомассы и может быть использовано в микробиологической промышленности.

Известен ферментатор для получения микробной биомассы, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость, имеющую в днище отверстия для подвода аэрирующего воздуха, установ-. ленную внутри емкости мешалку, содер- 10 жащую вертикальный вал и смонтированную на нем, по крайней мере, одну турбину, выполненную в виде диска с прикрепленными к нему по окружности с зазором. плоскими ло- 15 патками (1).

Однако в известном ферментаторе не обеспечивается высокая эффективность процесса перемешивания культуральной жидкости. 20

Целью изобретения является повышение эффективности процесса перемешивания культуральной жидкости.

Это достигается тем, что в предлагаемом ферментаторе в установленной 25 внутри емкости мешалке отношение высоты и длины каждой лопатки турбины к диаметру последней составляет от 0,2 до 2,0 и от 0,,01 до 0,2 соответственно. 30

Кроме того, оптимальное отношение, высоты каждой лопатки к диаметру турбины может составлять от 0,3 до 0,8.

OtITHMaëüHîå отношение длины каждой лопатки к диаметру турбины может составлять от 0,02 до 0,12.

При этом отношение диаметра турбины к диаметру емкости составляер от 0,15 до 0,7.

Также расстояние между диском нижней турбины и отверстиями для подвода аэрирующего .воздуха составляет от 0,8 до 1,0 диаметра турбины, а расстояние между мешалками составляет от 1,5 до 5,0 диаметра турбины.

На фиг. 1 схеМатично изображен ферментатор для получения микробной биомассы, вид сбоку в разрезе; на фиг. 2 — разрез А-A на фиг. 1; на фиг. 3 — ферментатор с мешалкой, имеющей несколько турбин.

Устройство (фиг.1,2) содержит вертикальную цилиндрическую емкость

1 с днищем 2, установленную внутри емкости мешалку, содерщащую вертикальный вал 3 и смонтированную на нем турбину.

784795

Турбина выполнена в виде диска

4 с прикрепленными к нему по окружности с зазором плоскими лопатками 5..

В емкости на ее стенках установлены вертикально перегородки 6, а н днище имеются отверстия 7 для подвода аэрирующего воздуха. Диаметр (Ь) емкости составляет, например, 3050 мм, а диаметр (d) турбины:—

2100 мм.

Плоскости лопаток 5 установлены перпендикулярно плоскости диска турбины радиально по отношению к центру последней.

Высота (h) каждой лопатки 5, на пример, равна 40 мм, а ее длина 35 (P) — 8 мм. Отношение высоты (Н) каждой лопатки турбины к ее диаметру (d ) составляет от 0,2 до 2,0, R а длйны (1с) каждрй лопатки турбины к ее диаметру (ф ) — от 0 01 до О, 2.

Высота (h) каждой лопатки 5 может составлять от 0,3 до 0,8 диаметра (d) турбины, предпочтительно 0,4, а ee (P) — от 0,02 до 0,12 диаметра (d) турбины, предпочтительно 0,08.

Количество лопаток может изменяться в пределах от 2 до 12.

Отношение диаметра (d) турбины к диаметру (Ь) емкости 1 (> ) состанляет от 0,15 до 0,7, предпочтительно 30 от 0,25 до 0,35.

В емкости на валу 3 могут быть установлены 2-4 турбины на расстоянии одна от другой от 1,5 до 5,0, предпочтительно от 2 до 3, диаметра 35 (d) (n) между диском 4 нижней турбины и отверстиями 7 для подвода аэрирующего воздуха составляет от 0,8 до 1,0 диаметра турбины. 40

Для получения микробной биомассы в ферментаторе предпочтительно используют микроорганизмы из родов N.thy1omonas, Nethylobacteг, Neti1o .inus, и Nethylococcus.

В случае, если источником углерода 4 служит жидкий углеводород, состоящий из прямоцепочных углеводородов, в качестве перерабатываемой куль..уры применяют утилизирующие прямоцепочный углеводород, дрожжи, например, 50 из рода Candida, предпочтительно

Candida 1ipoiltica и tropicalis>I< штаммы Р 6331 и 6373, При работе ферментаторов для выращивания утилизирующих метан микроорганизмов природный газ и воздух подают в бульон в соотношении 8,5 к

42 и 91,5 к 58, соответственно

Скорость перемешивания составляет от 100 до 3000 об/мин. 4Î

В процессе работы ферментатора выращивается утилизирующий метан и азот штамм Methylococcus capsulatus в 26 л бульона н емкости 1. Выращи— вание ведется непрерывно, в емкость 65 подается водная пи тательная среда при скорости разбавления 0,15 ч следующего состава, мг: КН РО 1655, hia2HPO4 12HzO 1422, KgSO4 460,7, 89504 7Н 20 801, О, СИ504 5Н О 50, 2, FeS04 -7Н 0 74,9, Zn504 7Н20 14,08, 11П504.Н О 4,68, СсС1 . 6Н20 4,68, Na No0< -2Н20 1,86, СаС1> 200 и дистиллированная вода — 1 л.

В бульон через отверстия 7 подается метан и воздух при О С и дан0 лении 760 мм рт.ст. со скоростью

4,3 и 18,0 л/мин, соответственно.

Бульон перемешивается турбиной, вращающейся со скоростью 1050 об/мин, что соответствует подводу мощности

6 кВт/м бульона, исходя из негазируемого объема.

Добавлением 1,0 н.водного раствора гидроокиси натрия рН бульона поддерживают 6,4. Азот подается в виде гидроокиси аммония и элементарного азота из воздуха, при этом обеспечивается примерно 95: потребности в азоте имеющейся биомассы за счет гидроокиси аммония и 5Ъ вЂ” за счет элементарного азо;,à воздуха.

Производительность составляет

0,89 кг биомассы 1 н пересчете IIa и сухое вещество» на 1 м негазируемого бульона в час.

В другом случае работы ферментатора на валу 3 устанавливаются две

1турбины с дисками 4 и 8 (фиг.3) на расстоянии одна от другой 220 мм, то есть при отношении этого расстояния к диаметру турбины 2,2. фермента.гор работает при условиях, описанных ранее,но скорость турбины устанавливается из расчета сохранения постоянного подвода мо цности

6 кВт/M бульона Io негазируемому объему.

Производительность н этом счyчаe составляет 1,31 кг биомассы (на сухой нес) на 1 м негазируемого бульона н час.

В случае, если вместо отверстий

7 для подачи воздуха устанавливается в ферментаторе кольцевой барботер (на чертеже не показан ) на том же рас:— стоянии от турбины, что и отверстия

7, днище 2 емкости выполняется I:LI пуклым (на чертеже не показано).

В этом случае емкость 1 ферментатора заполняется 24 л водного раствора сульфита натрия крепостью

12,5 нес.Ъ объем, воздух подается со скоростью 16 л/мин, температура

30 С, давление вЂ, атмосферное, а отО ношение длины и высоты лопатки к диаметру турбины составляет 0,08 и

0,4 соответственно.

Мощность на нал подается 0,62, 1,25 и 2,0 кВт/м, при этом массоперенос кислорода измеряется в ммоль/л мйн окисленного сульфи-.а и составляет 0,99, 1,78 и 2,17, соответственно.

784795

Формул а и з обре те ни я

Фиг. 3

Составитель A.Áðàèíèêoâà

Техред М. Кузьма Корректор В. Синицкая

Редактор Т. Пилипенко

Заказ 8598/68 Тираж 522 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная,4

При использовании ферментатора известного типа и отношении длины и высоты лопатки к диаметру турбины

0,25 и 0,2 соответственно при такой же подаче мощности скорость массопереноса кислорода составляет 0,83, 1,23 и 1,83 ммоль/л мин.

Таким образом, предлагаемый ферментатор для получения микробной биомассы по сравнению с известным обеспечивает увеличение скорости массопереноса кислорода в водном растворе сульфита натрия при различных расходах мощности.

Предлагаемый ферментатор эа счет повышения эффективности процесса перемешинания культуральной жидкости по сравнению с известным обеспечивает увеличение производительности биомассы на 47% в случае использова1ния мешалки с одной турбиной и на

62% - с двумя турбинами.

1. Ферментатор для получения MHkробной биомассы, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость, имеющую н днище отверстия для подвода аэрирующего воздуха, установленную внутри емкости мешалку, содержащую вертикальный вал и смонтированную на нем, по крайней мере, одну турбину, выполненную в виде диска. с прикрепленными к нему по окружности с зазором плоскими лопат <ами, о т пи чающий с ятем,что,сцелью повышения эффективности процесса перемешинания культуральной жидкости, отношение высоты и длины каждой лопатки турбины к диаметру последней составляет от 0,2 .цо 2,0 и от 0,01 до 0,2 ссо.ãâåòстненно.

2, Ферментатор по п.l, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что оптимальное отношение высоты каждой лопатки к диаметру турбины составляет от

° 0,3 до 0,8.

3. Ферментатор по п.1, о т л и I à ю шийся тем, что оптимальное отношение длины каждой лопатки

35 к диаметру турбины составляет от

0,02 до 0,12.

4. Ферментатор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что отношение диаметра турбины к диаметру емкости щ состанляет от 0,15 до 0,7.

5. Ферментатор по т..1, о т л и ч а ю шийся тем, что расстояние между диском нижней турбины и отверстиями для подвода аэрирующего ноздуха составляет от 0,8 до 1,0 диаметра турбины.

6. Ферментатор по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что расстояние между мешалками состанляет от 1, до 5,0 диаметра турбины.

Зо Источники информации †.„p%.нятые но внимание при экспертизе

1. Патент Ci!1A !г 3793166, кл. 195-143, cëóáëèê. 1952 (прототип}.