Аппарат для выращивания микроорганизмов

( ГОСУДАРС ПО ДЕЛАМ ТЕНИЯ АН АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ ННЫЙ КОМИТЕТ СССРЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИ(56) 1, Патент США Ф 3630848, кл. 195-109, 19682. Авторское свидетельство СССР 9 874752, кл. С 12 М 1/00 1979.3. Патент Англии У 1525930, кл. С 6 Г, 1978(прототип/. (54)(57), АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащий вертикально установленную емкость, внутри которой расположены эоны восходящего и нисходящего потоков, разделенные перегородкой, барботеры размещенные в нижней части емкости в указанных зонах, и патрубки для подвода культуральной жидкости и газа и отвода готового продукта и отработанного газа, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения обьемного коэффициента массо- обмена и таким образом удельной производительности аппарата, в зоне нисходящего потока поярусно установлены обечайки, выполненные в виде усеченных конусов обращенных большими основаниями вверх и жесткосоединенных со стенкой емкости и: перегородкой и служащих для создания струйного течения газожидкостной смеси, при этом обечайки в верхнейО части имеют отверстия с клапанами для перетока газа.30 Предлагаемый аппарат относитсяк микробиологической промышленности,а именно к. аппаратам для выращивания микроорганизмов.Известен аппарат для выращиваниямикроорганизмов, содержащий две 5вертикальные емкости, сообщающиесямежду собой в верхней и нижнейчастях, в одной из которых соосноей расположено проточное цилиндрическое устройство, под которымустановлен патрубок для принудительной подачи газа на аэрацию 1.1.Известен также аппарат длявыращивания микроорганизмов, содержащий вертикальную .емкость, разделенную горизонтальными перегородкамина сообщающиеся между собой припомощи конических патрубков, установленных соосно и с зазором, секции,и циркуляционную систему с насосоми трубопроводом 23.Однако в известных аппаратах неиспользуется полностью рабочий объемдля процесса массообмена, требуютсязначительные удельные затратыэнергии, связанные с низким коеффициентом полезного действия эжекционных устройств,Наиболее близким к предлагаемомуявляется аппарат для выращиваниямикроорганизмов, содержащий вертикально установленную емкость,внутри которой расположены зонывосходящего и нисходящего потоков,разделенные перегородкой, барботеры, размещенные в нижней части 35емкости в указанных зонах, и патрубки для подвода культуральной жидкости и газа и отвода готового продукта и отработанного газа 3 ).Недостатком известноГО аппарата 40является низкий объемный коэффициентмассообмена в зоне нисходящего потока, обусловленный ограниченнымрасходом воздуха и малой скоростьюжидкости.45Цель изобретения - увеличениеобъемного коэффициента массообменаи таким образом удельной производительности аппарата.Поставленная цель достигаетсятем, что в аппарате для выращиваниямикроорганизмов, содержащем вертим.кально установленную емкость, внутрикоторой расположены зоны восходящегои нисходящего потоков, разделенныеПерегородкой, барботеры, размещенные в нижней части емкости в указанных зонах, и патрубки.для подводакультуральной жидкости и газа иотвода готового продукта иотработанного газа, в зоне нисходящего потока 60поярусно установлены обечайки, выполненные в виде усеченных конусов,обращенных большими основаниямивверх и жестко соединенных со стен"кой емкости и перегородкой и служа у щих для создания струйного течения гаэожидкостной смеси, при этом обечайки в верхней части имеют отвер. стия с клапанами для перетока газа.На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый аппарат, вертикальный разрез; на фиг. 2 - узел 1 на фиг. 1,Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикально установленную емкость 1, внутри которой расположены зоны 2 и 3 восходящего и нисходящего потоков; разделенных перегородкой 4. В нижней части емкости 1 в указанных зонах размещены барботеры 5 и б, в которые через патрубок 7 подается сжатый газ. Емкость 1 имеет в нижней части патрубок 8 для подвода культуральной жидкости и патрубок 9 для отвода готового продукта,.а в верхней части - патрубок 10 для отвода отработанного газа. При этом патрубок 8 расположен над барботером 5, а патрубок 9 - под барботером б. В зоне 3 поярусно установлены обе- чайки 11, выполненные в виде усеченных конусов, обращенных большими основаниями вверх и жестко соединенных со стенкой емкости 1 и перегородкой 4, и служащих для создания струйного течения газожидкостной смеси. Обечайки 11 в верхней части имеют отверстия с клапанами 12 для перетока газа. Для отвода тепла, выделяющегося в .процессе роста микроорганизмов, емкость 1 имеет рубашку 13 с патрубками для подвода и отвода хладоагента (не показаны) .Аппарат работает следующим образом.В емкость 1 через патрубок 8 заливается культуральная .жидкость до уровня, который должен находиться в пределах 0,7-0,8 высоты перегородки 4, и засевается культура микроорганизмов. По мере заполнения:аппарата жидкость, находящаяся в зоне 3 нисходящего потока, свободно проходит через центральные отверстия обечаек 11, а газ, находящийся между обечайками 11, стенкой емкости 1 и перегородкой 4, стравливается через отверстия с клапанами 12, После достижения культуральной жидкостью указанного уровня включается подача газа в барботеры 5 и бВ зоне 2 восходящего потока происходит насыщение жидкости газом, плотность газожидкостной смеси постепенно уменьшается, и, следовательно, растет ее уровень, достигая верхней кромки перегородки 4, газожидкостная смесь начинает переливаться через нее в зону 3 нисходящего потока, при этом клапана 12 закрываются. Одновременно с этим в зоне 3 под первой по ходу газа обечайкой 11, между обечайкой, стенкой емкости 11035059 Составитель Ю.Дербеневдактор А.Авраменко . ТехредМ.Гергель КорректорО.Билак каз 5758/22 тираж 523 ВНИИПИ Государстве по делам изобре 113035, Москва, Ж, Рписное СССРй нного комитеттеиий и открытаушская наб.,илиал ППП Патентфф, г. ужгород, ул. Проектная, 4 и перегородкой 4 образуется газоваяподушка, в которой за счет непрерывно поступающего из барботера бгаза постепенно увеличивается давление, жидкость под газовой подушкойчастично выдавливается в зону 2,освобождая нижнюю кромку обечайки11, в результате чего образуетсяповерхность контакта газа с ранеезатопленной струйкой жидкости.Одновременно с этим избйток газа.стравливается через отверстия склапанами 12, открывая их. Аналогичный.процесс происходит в каждомярусе обечаек 11, Образовавшиесяструи создают пониженное давлениевокруг себя и тем самым эжектируютокружающий их газ, обеспечиваямногократную циркуляцию его в культуральной жидкости. На транспортировку и дробление газа затрачиваетсяприблизительно 20% потенциальнойэнергии жидкости, остальная жв энергия.расходуется на интенсивное перемешивание газожидкостной смеси, От-работанные газы отводятся через патрубок 10. После стабилизации про-3 цесса аэрации и достижения оптимальной концентрации микроорганизмов аппарат переводится на непрерывную работу, при этом через патрубок 8 по даются питательные вещества, а готовый продукт отврдится через патрубок 9. таким образом, благодаря созданию 10 струйного течения газожидкостнойсмеси в зоне нисходящего потока спомощью поярусно установленных обечаек, выполненных в виде усеченныхконусов, обращенных большими основа ниями вверх и снабженных отверстиямис клапанами, за счет использованияпотенциальной энергии поднятойжидкости происходит многократноеэжектирование газа и интенсивное пере мешивание газожидкостной смеси в.каждом ярусе, что позволяет увеличитьобъемный коэффициент масообмена итаким образом повысить удельную производительность аппарата, примерно 25