Установка для культивирования микроорганизмов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ Обб РЕСПУБЛИ( 9) 1)5 С 12 М 1/04 ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ ЕТЕЛЬСТВ К АВТОРСКОМУ ЬТИ В И РО ВАо-исследовательс титут химическог и аМ.Кузнецов ельство СССР1/00, 1977.нецов А.М. и Саентации.- Рига; ельство СС 1/04, 1971. МЗ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(71) Иркутский научнконструкторский инсщиностроения(54) УСТАНОВКА ДЛЯ КУЛНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ(57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для производства кормовых дрожжей. Цель изобретения - обеспечение стерильности процесса, предотвращение газовых выбросов и снижение удельных энергозатрат, Установка для культивирования микроорганизмов содержит две герметичные емкости 1 и 2, снабженные технологическими патрубками, теплообменными устройствами 32 и 33 и патрубками 26 и 27 отвода газа. Нижние части каждой емкости 1 и 2 подключены к верхней1707066 части другой емкости при помощи циркуляционных трубопроводов 17, 18, 16, 14 и 15 с вентилями 20 и 19 для передавливания культуральной жидкости иэ однбй емкости в другую. В емкостях 1 и 2 установлены аэраторы 3 и 4 и трубопроводы 11 и 12 подачи свежего газа. Установка снабжена замкнутой системой циркуляции газа, содержащей компрессор 8, циркуляционные газовые трубопроводы 28, 29, 23 и 24 с устройствами 21 и 22 для очистки газа, Циркуляционные трубопроводы 23 и 24 подключены с помощью вентиля 25 к всасывающему патрубку компрессора 8, а трубопроводы 28 и 29 - к патрубкам отвода газа из емкостей Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам для выращивания аэробных микроорганизмов, и может быть использовано для производства кормовых дрожжей,Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий замкнутый циркуляционный контур, состоящий из цилиндрических емкостей, соединенных трубчатыми элементами, В нижней части каждой емкости установлены устройства для аэрации. Аппарат содержит по крайней мере один механический побудитель потока 1.Недостаток этого аппарата в повышенных энергозатрагах, которые обусловлены затратами энергии на перемешивание в емкостях и на работу побудителя расхода жидкости, а также во вредном воздействии газовых выбросов на окружа:Ощую среду,Известен аппарат, содержащий емкость, внутри которой установлен диффузор в виде емкости с открытым нижним основанием и аэратором внутри, трубопровод для подачи и выпуска аэрирующего воздуха, запорно-регулирующую арматуру 2.Недостатками этого аппарата является неравномерность распределения энергии по объему аппарата. В зоне аэратора при подаче или отборе воздуха турбулиэация очень сильная, но объем этой зоны незначителен, и в целом в аппарате не достигается требуемая скорость массопердачи кислорода.Ближайшим техническим решением к предлагаемому является установка для культивирования микроорганизмов, содержащая снабженные технологическими патрубками, теплообменными устройствами и патрубками отвода газа две герметичные отдельно расположенные и одинаковые по 5 10 5 20 25 30 40 1 и 2. К нагнетательному патрубку компрессора 8 при помощи вентиля 7 подключены газовые трубопроводы 5 и 6 аэраторов 3 и 4, установленных в емкостях 1 и 2, В верхней части емкостей 1 и 2 установлены эжекторы 9 и 10 для смешивания культуральной жидкости с газом, каждый из которых подключен к циркуляционному трубопроводу 14 и 15 для культуральной жидкости и к трубопроводу 11 и 12 подачи свежего газа, Установка позволяет проводить процессы культивирования в более стерильных условиях, исключить газовые выбросы в атмосферу и на 25 - 40 снизить удельные энергозатраты. 1 ил объему емкости, нижняя часть каждой изкоторых подключена к верхней части другойемкости при помощи циркуляционных трубопроводов для культуральной жидкости склапанами для передавливания ее на однойемкости в другую, установленные в емкостях аэраторы и трубопровод для подачисвежего гза 3,Однако патрубки отвода отработанногогаза через фильтрующие устройства сообщены с атмосферой, поэтому недостаткомизвестной установки является Отсутствиеполной замкнутости газовых потоков и вероятность вредного влияния газовых выбросов на окружающую среду, Кроме того,аэрирующий газ используется лишь однократно и не возвращается в рабочее пространство установки на повторноеиспользование, поэтому расход газа оченьвелик, что приводит к значительным удельным энергозатратам, а также снижает экономичность использования в системеаэрации чистого технического кислорода.Целью изобретения является обеспечение стерильности процесса, предотвращение газовых выбросов и снижение удельныхэнергозатрат,Поставленная цель достигается тем, чтоустановка для культивирования микроорганизмов, включающая снабженные технологическими патрубками, теплообменнымиустройствами и патрубками отвода газа двегерметичные емкости, нижняя часть каждойиз которых подключена к верхней части другой емкости при помощи циркуляционныхтрубопроводов для культурэльной жидкостис вентилями для передавливания ее из одной емкости в другую, установленные в емкостях аэраторы и трубопровод для подачисвежего газа, снабжена замкнутой системойциркуляции газа, содержащий компрессор,циркуляционные газовые трубопроводы с устройствами для очистки газа, подключенные при помощи вентиля к всасывающему патрубку компрессора и к патрубкам отвода газа из емкостей, газовые трубопроводы, подключенные также при помощи вентиля к нагнетательному патрубку компрессора и к вэраторам, установленным в емкостях, и эжекторы для смешивания культуральной жидкОсти с газом, каждый из которых подключен к циркуляционному трубопроводу для культуральной жидкости и к трубопроводу подачи свежего газа.На чертеже схематично показана предлагаемая установка для культивирования микроорганизмов.Установка включает две герметичные емкости 1 и 2 одинакового объема. Каждая емкость 1 и 2 снабжена аэраторами 3 и 4 барботажного типа. Оба аэратора 3 и 4 подключены посредством газовых трубопроводов 5 и 6 через один трехходовой вентиль 7 к нагнетательному патрубку компрессора 8, играющему роль побудителя расхода газа. В верхней части емкостей 1 и 2 установлены эжекторы 9 и 10, к которым подведены трубопроводы 11 и 12 для подачи чистого технического кислорода через трехходовой вентиль 13 из специального источника. Зжекторы 9 и .10 имеют тангенциальные вводы, подсоединенные к циркуляционным трубопроводам 14 и 15, которые связаны трубопроводами 16 - 18 с нижней частью емкостей 1 и 2 через трехходовые вентили 19 и 20, образуя таким образом циркуляционный контур установки по жидкости. Выходные патрубки эжекторов 9 и 10 расположены внутри верхней асти емкостей 1 и 2.Установка снабжена устройствами 21 и 22 для очистки газа, одной стороны подключенными циркуляционными газовыми трубопроводами 23 и 24 при помощи вентиля 25 к всасывающему патрубку компрессора 8, а с другой стороны - к верхней части емкостей 1 и 2 через патрубки 26 и 27 отвода газа и трубопроводы 28 и 29. На трубопроводе 16 установлен патрубок 30 для ввода субстрата и патрубок 31 для отбора готового продукта, Внутри емкостей 1 и 2 размещены теплообменные устройства 32 и 33. Трубопроводы 28 и 29 имеют вентили 34 и 35. К всасывающему патрубку компрессора 8 предусмотрен подвод воздуха и чистого технического кислорода через специальные патрубки (не показаны) для осуществления аэрации культуральной среды в емкости 1 при запуске, В верхней части емкости 1 имеется специальный штуцер (не показан), который открывзе;ся только на период запуска установки и служит для выхода отработанного газа, направляемого на очистку ивыбрасывание в а 1 мосферу5 Установка работает следующим образом,В емкость 1 через патрубок 30 заливаютсвежую воду в смеси с питательными солями и посевной культурой, Компрессором Л10 подают по трубопроводу 5 воздух иэ атмосферы через аэратор 3 в емкость 1. По меренакопления биомассы постепенно заменяют подачу через аэратор 3 атмосферноговоздуха на чистый технический кислород,15 который подведен к компрессору 8 черезспециальный патрубок.На весь период запуска установки вентили 13, 19, 20, 25, 34 и 35 находятся взакрытом положении, в отработанный газ20 очищаетсл и выбрасывается в атмосферу иземкости 1 через специальный штуцер (непоказан). При достижении заданной концентрации биомассы установку переводятна непрерывный режим работы. Для этого25 посредством переключения вентилей 20 и19 сообщают емкость 1 с емкостью 2 черезтрубопроводы 17, 16 и 15 и эжектор 10, агакже перекрывают штуцер выброса отработанного газа из емкости 1, и на весь пери 30 од непрерывной работы установкиперекрывают специальные патрубки длясдачи чистого кислорода и воздуха, подключенные к всасывающему патрубку компрессора 8. Одновременно открывают35 вениль 35 на трубопроводе 29, сообщают спомощью вентиля 25 трубопровод 24 со всасывающим патрубком компрессора 8 и пер.ключают вентиль 13 на подачу чистого кислорода по трубопроводу 12 в емкость 2 40 ерез эжектор 10,Культургльная жидкость из емкости 1под действием избыточного давления, создасаемого компрессором 8, нагнетающимочищенный газ (кислород) из емкости 2 в45 емкость 1 через азратср 3, передавливается в е кость 2 по трубопроводам 17, 16 и 15 ив виде газожидкостной эмульсии подается вее внутреннее пространство через эжектор 10. Одновременно производится подача чи стого кислорода в эжектор 10 по трубопроводу 12, сообщенному вентилем 13 со специальным источником чистого технического кислорода. По мере заполнения емкости 2 культуральной жидкостью имеющийся 55 в ней объем газа предварительно очищаетсяот С 02 в устройстве 22 и возвращается в емкость 1 с помощью компрессора 8 по трубопроводам 24 и 5. После того, как весь объем культуральной жидкости передавлен из емкости 1 в емкость2, в емкости 1 оказы1707066 Таким образом, в предлагаемой герметичной системе ферментации осуществлен непрерывный и замкнутый процесс рециркуляции всего объема культуральной жидкости и газовой фазы, при атом полностью Составитель И.ДамировТехред М.Моргентал КоРРектоР В, Гирняк Редактор И.Дербак Заказ 241 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рэушская наб 4/5Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 вается только газ, имеющий избыточное давление около 0,3 МПа, В этот момент автоматически переключаются вентили 20 и 19, сообщающие емкость 2 с емкостью 1 через трубопроводы 18, 16 и 14 и эжектор 9.Одновременно вентиль 7 переключает нагнетательный патрубок компрессора 8 на подачу газа в емкость 2 по трубопроводу 6 через аэратор 4, а вентиль 25 отключает трубопровод 24 и подключает к всасывающему патрубку компрессора 8 трубопровод 23. При этом закрывается вентиль 35 и открывается вентиль 34, а также переключается вентиль 13 на подачу чистого кислорода по трубопроводу 11 в емкость 1 через эжектор 9. Гаэ из емкости 1 с помощью компрессора 8 подается в объем культуральной жидкости емкости 2 по трубопроводам 28, 23 и 6 через аэратор 4, проходя предвари-тельно очистку от СО в устройстве 21, В результате в емкости 2 происходит аэрация жидкости с одновременным ее передавливанием в емкость 1 по трубопроводам 18, 16 и 14 и через эжектор 9, в который дополнительно подается чистый технический кислород по трубопроводу 11 через вентиль 13, По мере перекачивания аэрирующего газа из емкости 1 в емкости 2 создается избыточное давление и весь объем культуральной жидкости из емкости 2 передавливается в емкость 1. Далее весь описанный цикл циркуляции жидкости и газа повторяется, Отбор готового продукта осуществляется непрерывно иэ патрубка 31, а для восполнения объема культуральной жидкости в патрубок 30 непрерывно подается необходимое количество свежей воды в смеси с субстратом, в данном случае - раствором гидролизата. 5 10 15 20 25 30 35 40 45 исключены газовые выбросы в атмосферу, а в результате очистки аэрирующего газа в устройствах 21 и 22 дополнительно получают товарную углекислоту.По сравнению с известным предлагаемый аппарат позволяет проводить процессы культивирования микроорганизмов в более стерильных условиях эа счет использования замкнутой системы циркуляции газовой фазы, а также снизить удельные энергоэатрать на 25 - 40 за счет более полно о использования аэрирующего газа и создания избыточного давления в рабочем объеме аппарата.Формула изббретения Установка для культивирования микроорганизмов, включающая снабженные технологическими патрубкэми, теплообменными устройствами и патрубками отвода газа две герметичные емкости, нижняя часть каждой из которых подключена к верхней части другой емкости при помощи циркуляционных рубороодо для культуральной жидкости с вентилями для передавливания ее из одной емкости в другую, установленные в емкостях аэраторы и трубопровод для подачи свежего газа, о тл и ч а ю ща я с я тем, что, с целью обеспечения стерильности процесса, предотвращения газовых выбросов и снижения удельных энергозатрат, она снабжена замкнутой системой циркуляции газа, содержащей компрессор, циркуляционные газовые рубопроводы с устройствами для очистки газа, подключенные при помощи вентиля к всасывающему патрубку компрессора и к патрубкам отвода газа иэ емкостей, газовые трубопроводы, подключенные также при помощи вентиля к нагнетательному патрубку компрессора и к аэраторам, установленным в емкостях, и эжекторы для смешивания культуральной жидк-сти с газом, каждый иэ которых подключен к циокуляционному трубопроводу для культуральной жидкости и к трубопроводу подачи свежего газа.