Установка для культивирования микроорганизмов

) с 12 и 1/08 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯн д атаманом сиидйтввсти ГОСУДАРСГВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ЯЯЮВЕа и йирО 3 иПРИ ГКНТ СССР 1(71) Всесоюзный научно-исследователь"ский институт новых видов пищевыхпродуктов и д.обав,ок(56). Гапонов Е,П. и др, Кислород вферментационных процессах, - Обзор,М 1984 с, 36.Хомутов Н.А. Сравнительный техни"ко химический анализ обеспечениякислородом микробиологических производств. биотехнология, 1985,с. 116-119.Борисов ВЛ. и др, Замкнутая система газообеспечения ферментера с механическим перемешиванием, Научи.сб.Киев,: Пищевая промышленность, 1989,с. 55-69.4 Изобретение относится к микробиологической промышленности а именно к системам культивирования и воздухо-обеспечения аппаратов глубинного типа для выращивания аэробных микроорганиз" мов на жидких питательных средах с целью получения биомассы и продуктов метаболизма, и может быть использовано в отраслях микробиологической, химико-фармацевтической, медицинской и пищевой промышленности.Известные системы газообеспечения ферментера представляют собой схему 2Ь 4) ьстдновкд для кьльтивиРовдния МИКРООЛГАНИЗМОВ .(57) Использование: в микробиологической промышленности при. получении био".массы микроорганизмов и продуктов метаболизма их жизнедеятельности. Сущность изобретения: установка содержит ферментер и систему очистки и подвода газа, включающую внешний циркуляционный контур, содержащий рециркуляционные трубопроводы для отвода и подвода газа, побудитель расхода и газообменное устройство. Последнее содержит корпус, разделенный ядерной газоселективной мембраной на две параллельные проточные камеры., одна из которых а . подключена трубопроводом для отвода газа к ферментеру, а другая снабжена вентилятором для подвода в нее свежего воздуха. При этом указанный.трубо- . провод и вентилятор подключены соот".ветственно к входным участкам камер для обеспечения движения газа и воздуха в них вдоль мембраны. 2 ил. прямой продувки культуральной жидкости воздухом с помощью компрессорачерез стерилизующий Фильтр на входе .в аппарат и Фильтр очистки газовоздушных выбросов на выходе.,Однако такая система газообеспече" Ъфния ферментера в значительной степени вЬэнергоемка и малоинтенсивна по массо"переносу кислорода, а энергозатратына прокачку воздуха возрастают по ме"ре забиваемости фильтров и уменьшенияих стерилизующей способности.3 173884Пзвестны системы газообеспечения фериентера по схеме прямой продувки куаьтуральной жидкости воздухом через компрессор, содержащие стерилиэующие Фюльтры на входе и выходе аппарата, а также магистраль подачи чистого кислорода на входе.Введение кислорода интенсифицирует процесс иассопередачи даже при сниже" нии продувки культуральной жидкости воздухом, но.приводит к увеличению энергозатрат. Так, расход энергии на производство кислорода составляет порядка 0,35-0,45 кВтч/м.Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой установке является система газообеспечения Ферментера, включающая замкнутый контур с компрессорои для подачи воздуха, систему фильтрации и магистраль для подачи чистого кислорода, связанную с входои Ферментера.Недостатком известной установки являются высокие энергоэатраты на прокачку воздуха через систему фильтрации, содержащую скруббер, Фильтр и абсорбер для улавливания двуокиси углерода, причем возрастают затраты, по мере эабиваеиости Фильтра; низкаяэффективность .обеспложивания микроорганизмов в целевом потоке воздуха, а следовательно, невысокая степень стерильности процесса культивирования иикроорганизмов, невысокие сроки эфФек-р тивной эксплуатации,с частыми. регене . рациями,.Целью. изобретения является сокращение энергозатрат на подвод газа и повышение стерильности процесса куль-. 40 тивирования микроорганизмов.Указанная цель достигается тем,. что в установке культивирования иикро" организмов, содержащей фериентер и систему очистки и подвода газа, вклю чающую внешний. циркуляционный контур, содержащий отводящий и подводящий рециркуляционные трубопроводы для газа, побудитель расхода и газообменное устройство, последнее содержит корпус; Я разделенный ядерной гаэоеелективнойиембраной,на две параллельные проточные камеры, одна из которых подключена трубопроводом для отвода газа к ферментеру, а другая снабжена вентилято-, у ром для подвода в нее свежего воздуха, при этом указанный-.трубопровод и вентилятор подключены ссответственно,.Ф 4к входным участкам камер для обеспечения движения газа и воздуха .в них вдоль мембраны.Установка для культивирования иик" роорганиэмов, снабженная гаэообиеннымустройствси, содержащим две параллель"ные проточные камеры, позволяет создать два продуваемых вдоль. мембран объема. То, что одна из: камер сообщается с Ферментером, а другая " с вентилятором для подвода в нее. свежего воздуха, создает в системе фильтрации два контура " внешний и внутренний, Поскольку в этом случае нет при"нудительной Фильтрации воздуха через мембрану, то нет закупорки пор микро- частицами и аэрозолями.Размеры пор ядерной мембраны долж" ны лежать в диапазоне 50-500 ни, при" чем нижняя граница определяется зели" чиной, равной средней длине свободного пробега газовых молекул (при атио" сферном давлении), при которой происходит переход к промежуточному, а затем к кнудсеновскому режимам течения газа, характеризующимся меньшиии козффициентами диффузии газа, а верхняяграница -.значением, которое достаточно для защиты от проскока микрочастици микроорганизмов (например, при появлении перепада давления на мембране).На фиг. 1 изображена установка для культивирования микроорганизмов;. на Фиг. 2 - газообменное устройство.Установка представляет собой замк" нутый контур, включающий собственно Ферментер 1 с барботерои 2, мешалкой 3, рубашкой 4 водяного охлаждения и двигателем 5 привода мешалки, фильтр-влагоотделитель 6, компрессорвнутренней камеры и подключенное к. Фериентеру через, трубопровод гаэооб менное устройство, содержащее корпус, состоящий из верхней крышки 9, разде" лительных пластин 10, ядерных мембран 11 на разделительных пластинах, нижней крышки 12, внутренней 14 и внешней 13 камер. Вентилятор внешнего воздуха служит для наружного обдува.меибра" ны. На входе в Ферментер подключен баллон 8 с кислородом,Установка работает следующим образом.Воздух циркулирует по замкнутому контуру Фериентера 1 с помощью ком" прессора 7. Газообменное устройство обеспечивает диффузию избытка двуокиси5 1738844 6 углерода в циркулирующем воздухе внут- са компонентов воздуха через систему ренней камеры через ядерную мембрану , фильтрации требует создания принуди во внешнюю камеру. тельной продувки частей камеры потокабсли на выходе ферментера 1 бла- ми воздуха а помощью компрессоров5У годаря интенсивному потреблению наб" вентиляторов либо иными способами," людается меньшее по отношению к атмо- Однако при этом гидродинамическое давсфериому количество кислорода, то на ление с обеих сторон мембраны должно мембране 11 создается аналогичный диф- быть равно.фузионный поток, но уже направленный 1 О Расположение мембраны параллельно в.сторону внутренней камеры, Это при- оси магистрали и ее жесткое закреплеводит к восстановлению в установке ние по периметру на стенках камеры состава воздуха по СО и Оз практи" позволяют организовать вдоль ее по- чески атмосферного, прокачиваемого во верхностей тангенциальные потоки возвнешнем контуре вдоль ядерной мембра" 15 духа, которые увлекают микрочастицы ны вентилятором, . и аэрозоли. Газоселективная ядернаяБаллон с чистым кислородом служит мембрана, поры которой препятствуют цля интенсификации роста биомассы в проскоку микроорганизмов, повышает ферментере 1. Однако во .избежание . стерильность проведения процесса куль- .больших потерь кислорода на газообмен р тивирования. Помимо этого, за счет ном устройстве его концентрация на вы- замкнутой циркуляции газа во внутрен- ходе из ферментера не должна превы- , ней камере (внутреннем контуре) вышать 25-30 об,Ф, полняются условия экологической чисГазообменное устройство может быть таты - ликвидируются .выбросы в атмо-. выполнено в виде камеры, содержащей 25 сферу.. пакет плоских перфорированных раздели- В случае необходимости (условия тельных пластин, размещенных между очень сильных загрязнений, проскок певерхней и нижней крышками, с жестко ны культуральной жидкости и т.п.) закрепленными на них по периметру газообменное устройство может быть ядерными мембранами с диаметром пор легко регенерировано путем промывки 0,1 мкк. Внешняя камера снабжена дву- в воде или в другой не агрессивной мя вентиляторами типа ВНпотребляе- к материалам конструкции жидкости, мой мощностью 20 Вт.Гаэообменное устройство подключено ф о р м у л а и з о б р е т е н и я к ферментеру с побудителем расхода(компрессором) во внутренней циркуля- З 5 Установка для культивировайия микционной камере. роорганизмов содержащая ферментер иБлагодаря имеющимся двум камерам . систему очистки и подвода газа, вклюгазообменного устройства отсутствует. чающую внешний циркуляционный контур, закупорка пор микрочастицами и аэрозо- содержащий отводящий и подводящий релями (так как нет принудительной 40 циркуляционные трубопроводы для гафильтрации воздуха через мембрану). за, побудитель расхода и газообменное При этом имеющиеся градиенты концент- устройство, о т л и ч а ю щ а я с я рации кислорода и углекислого газа по тем, что, с целью сокращения энерго- отношению к атмосферному воздуху вызы- затрат на подвод газаи повышения стевают взаимодиффузию компонентов и вос рильности, процесса культивирования, становление воздушной среды в замкну- газообменное устройство содержит кортом контуре ферментерв, что снижает . пус, разделенный ядерной газоселекэнергозатраты. тивной мембраной на две параллельЗто обеспечивает, с одной стороны, ные проточные камеры, одна из .которых постоянный массоперенос газовых компо" фф подключена трубопроводом для отвода нентов через ядерную мембрану, поры газа к ферментеру, а другая снабжена которой препятствуют проскоку микроор- вентиЛятором для подвода в нее свежеганизмов, а с другой - практически го воздуха, при этом указанный трубобессрочную работу фильтрационного эле- провод и вентилятор подключены соотмента " ядерной мембраны, на которой 55 ветственнок входным участкам камеротсутствует перепад давлений. Обеспе" для обеспечения движения газа и возду"ценив условий свободного массоперено- ха в них вдоль мембраны.СоставительТехред М,Моргентал ктор В.Петра рректор И амборска и ГЕНТ СС Производственно-издательский комбинат "Патент гарина, 101 ород,Заказ 1977 Тираж ВНИИПИ Государственного комитет 113035, Москва, 17388 Мб ло изобрет -35, Рауас Подписи и открытиямнаб., д. 4/5