Ферментатор для получения микробной биомассы

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз Советских Социалистических Республик(51)М. Кл. С 12 М 1/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(088.8) Дата опубликования описания 301180(72) Авторы изобретения ИностранцыДжеффри Гэдсдон и Брайан Джеймс Освальд (Великобритания) Иностранная Фирма"Дзе Бритиш Петролеум Компани Лимитед"(54) ФЕРМЕНТАТОР ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБНОЙ МАССЫ Изобретение относится к оборудованию для продуцирования микробнойбиомассы и может быть использованов микробиологической промышленности.Известен ферментатор для получения микробной биомассы, содержащийвертикальную цилиндрическую емкость,имеющую в днище отверстия для подвода аэрирующего воздуха, установ-.ленную внутри емкости мешалку, содержащую вертикальный вал и смонтированную на нем, по крайней мере,одну турбину, выполненную в видедиска с прикрепленными к нему поокружности с зазором. плоскими лопатками Я .Однако в известном ферментаторене обеспечивается высокая эффективность процесса перемешивания культуральной жидкости. 20Целью изобретения является повышение эффективности процесса перемешивания культуральной жидкости.Это достигается тем, что в предлагаемом Ферментаторе в установленной 25внутри емкости мешалке отношениевысоты и длины каждой лопатки турбины к диаметру последней составляетот 0,2 до 2,0 и от О,Ю 1 до 0,2 соответственно. 30 Кроме того, оптимальное отношение, высоты каждой лопатки к диаметру турбины может составлять от 0,3 до 0,8.Ойтимальное 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-А 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.Турбина выполнена в виде диска4 с прикрепленными к нему по окружности с зазором плоскими лопатками 5.В емкости на ее стенках установлены вертикально перегородки б, а нднище имеются отверстия 7 для подвода аэрирующего воздуха, Диаметр(Ь) емкости составляет, например,3050 мм, а диаметр (д) турбины: -2100 мм,Плоскости лопаток 5 установлены 10перпендикулярно плоскости диска турбины радиально по отношению к центрупоследней.Высота (Н) каждой лопатки 5, например, равна 40 мм, а ее длина 15(2) - 8 мм, Отношение выооты (Н)каждой лопатки турбины к ее диаметру () составляет от 0,2 до 2,0,йа длйны (2) каждрй лопатки турбинык ее диаметру ( ф ) - от 0,01 до 0,2.Высота (и) каждой лопатки 5 можетсоставлять от 0,3 до 0,8 диаметра(д) турбины, предпочтительно 0,4,а ее длина (Р) - от 0,02 до 0,12 диаметра (д) турбины, предпочтительно 0,08.Количество лопаток может изменяться в пределах от 2 до 12.Отношение диаметра (д) турбины кдиаметру (Ь) емкости 1 () состанляет от 0,15 до 0,7, предпочтительно 30от 0,25 до 0,35,В емкости на валу 3 могут бытьустановлены 2-4 турбины на расстоянии одна от другой от 1,5 до 5,0,предпочтительно от 2 до 3, диаметра 35(д) турбины, Расстояние. (и) междудиском 4 нижней турбины и отверстиями 7 для подвода аэрирующего воздухасоставляет от 0,8 до 1,0 диаметратурбины. 40Для получения микробной биомассыв ферментаторе предпочтительно используют микроорганизмы из родов ИеНу 1 овопаь, ИеНу 1 оЬассег, Ие 11 о.1 пцз,и ИейЬу 1 ососсць.В случае, если источником углерода 45служит жидкий углеводород, состоящийиз прямоцепочных углеводородов, вкачестве перерабатываемой кульурыприменяют утилизирующие прямоцепочный углеводород, дрожжи, например, 50из рода Сапд 1 да, предпочтительноСапд 1 де 11 ро 11 с 1 са и сгор 1 са 11.;, иштаммы 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, соответственноСкорость перемешивания составляет от 100 до 3000 об/мин. 40В процессе работы Ферментаторавыращивается утилизирующий метан и азот штамм Иесйу 1 ососсць сарьц 1 асць в 26 л бульона н емкости 1, Выращивание ведется непрерывно, в емкость 65 подается водная питательная средапри скорости разбавления 0,15 чследующего состава, мг: КНРО 4 1655,Иа 2 НР 04 12820 1 Й 22, К 2504 1 г 60,7,И 950.1 7 Н 0 801,0, Си 504 5 Н 20 50,2,Ге 504 7 Н 0 74,9, Еп 504 7 Н 20 1 ч,08,14 п 504 Н О ,68, СоС 1, бн 20 ,68,ИаИоО, 2 Н 20 1,86, СаС 12 200 и дистиллированная вода - 1 л,В бульон через отверстия 7 подается метан и воздух при 0 С и да.нлении 760 мм рт.ст. со скоростью4,3 и 18,0 л/мин, соответственно.Бульон перемешивается турбиной, вращающейся со скоростью 1050 об/мин,что соответствует подводу мощности6 кВт/м бульона, исходя из негазируемого объема.Добавлением 1,0 н.водного раствора гидроокиси натрия рН бульонаподдерживают 6,4. Азот подается ввиде гидроокиси аммония и элементарного азота из воздуха, при этол обеспечивается примерно 95% потребностив азоте имеющейся биомассы за счетгидроокиси аммония и 5% - за счетэлементарного азота воздуха.Производительность составляет0,89 кг биомассы (н пересчете наисухое вещество на 1 м негазируемого бульона в час.В другом случае работы Ферментатора на валу 3 устанавливаются две1 турбины с дисками 4 и 8 (фиг.3) нарасстоянии 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 турбиныустанавливается из расчета сохранения постоянного подвода мощности6 кВт/м бульона по негазируемомуобъему.Производительность н этом случ.аесоставляет 1,31 кг биомассы (на сухой нес) на 1 мэ негазируемогобульона н час,В случае, если вместо отверстий7 для подачи воздуха устанавливаетсяв Ферментаторе кольцевой барботер (начертеже не показан ) на том же рас -стоянии от турбины, что и отверстия7, днище 2 емкости выполняется выпуклым (на чертеже не показаио).В этом случае емкость 1 ферментатора заполняется 24 л водного раствора сульфита натрия крепостью12,5 нес,Ъ объем, воздух подаетсясо скоростью 16 л/мин, температура30 С, давление в , атмосферное, а отОношение длины и высоты лопатки кдиаметру турбины составляет 0,08 и0,4 соответственно.Мощность на нал подается 0,62,1,25 и 2,0 кВт/м, при этом массоперенос кислорода измеряется вммоль/л мйн окисленного сульфи-.а и составляет 0,99, 1,78 и 2,17, соответственно./68 Тираж 522 ВНИИПИ Государственного комипо делам изобретений и отк 13035, Москва, (-35, Раушская н Подписноета СССРрытий4/5 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная,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 использования мешалки с одной турбиной и на 62 - с двумя турбинами. 1. Ферментатор для получения микробной 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 лопатками, о ти и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью повышения эФФективности процесса перемешинания культуральной жидкости, отношение высоты и длины каждой лопатки турбины к диаметру последней составляет от 0,2 до 2,0 иот 0,01 до 0,2 ссответстненно.2, Ферментатор по п,1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что оптимальное отношение высоты каждой лопаткик диаметру турбины составляет от0,3 до 0,8.3. Ферментатор по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что оптимальное отношение длины каждой лопатки15 к диаметру турбины составляет от0,02 до 0,12.4. Ферментатор по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что отношениедиаметра турбины к диаметру емкости2 О состанляет от 0,15 до 0,7.5. Ферментатор по п,1, о т л ич а ю щ и й с я тем, что расстояниемежду 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 ич а ю щ и й с я тем, что расстояниемежду мешалками состанляет от 1,5до 5,0 диаметра турбины.ЗО Источники информации,в .Ринятые но внимание при экспертизе1. Патент СЛ У 2793166,кл. 195-143, спублик, 1952 (прототип.