Аппарат для выращивания микроорганизмов

Союз Советских Социалистических Республик(45) Дата опубликования описания 30.03.79 УДК 663.14,032(088,8) по делам изобретений крытнй(72) Авторы изобретения В, В. Шерстобитов, ГА. Ю. Винаров, Я, Я. Шдесский технологическийм. М. В. Ломоносова и ОЗнамени пол И, Голи оп, А, нститу есский ехниче 1) Заявители 54) АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВА ОРГАН ИЗМОВ М Налипание микроорганизмов на внутренних поверхностях аппарата, отсутствие четко разделенных друг от друга секций выращивания микроорганизмов, доутилизация 5 питательной среды и сгущения биомассы,наличие движущихся узлов внутри аппарата, отсутствие эффективного узла диспергирования в случае использования в качестве углеродного питания парафинов нефти 10 не позволяет в таком аппарате вести процесс выращивания микроорганизмов достаточно интенсивно.Целью настоящего изобретениповышение производительности а15 улучшение качества биомассы.Для этого в предложенном аппарате зоны отделены друг от друга наклонными сплошными перегородками, в которых смонтированы переливные трубки для отвода культуральной жидкости из зоны в зону. Каждый аэратор представляет собой камеру, образованную ситчатой тарелкой и сплошной наклонной перегородкой. Теплообменникп выполнены в виде змеевиковых провальных тарелок, укрсплсн:.ых над аэраторами в зонах выращивания и доутилизации. Устройство для подвода питательной среды состоит из механических форсуя является ппарата и Изобретение относится к массообменным аппаратам и может быть использовано в микробиологической, пищевой и фармацевтической промышленности.Известны аппараты для выращивания микроорганизмов, содержащие вертикальную колонну, разделенную перегородками на секции, сообщающиеся между собой при помощи различных переточных устройств, систем для подачи воздуха, питательной среды, пеногашения и отвода готового продукта.Ближайшим техническим решением по конструктивной сущности и достигаемому положительному эффекту является аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий вертикальную цилиндрическую емкость, содержащую зоны выращивания микроорганизмов, доутилизации питательной среды и сгущения биомассы, теплообменники, аэраторы, устройство для подвода питательной среды и размещенный в зоне сгущения пеногаситель. Эти зоны в емкости отделяются друг от друга полыми коническими перегородками с центральными отверстиями и в них установлены перемешивающие устройства и тарелки, укрепленные на валу 11,вец, Г. Г, Михайленко,П, Козак и Г. М, Юсимпищевой промышленностирдена Трудового Красногокий институтнок, расположенных над змсевиковымн провальными тарелками. Зоны выращивания,идоутилизации должны быть связаны трубопроводом и инжектором с зоной сгущения.Пеногаситель может состоять из воронки и 5расположенной под ней перфорированнойконусообразной тарелки с центральным отверстием, обращенной большим основаниемвниз.Предлагаемый аппарат схематично изображен на чертеже,Аппарат для выращивания микроорганизмов включает вертикальную цилиндрическую емкость 1, разделенную наклонными сплошными перегородками 2 на три зоны 3, 4 и 5: соответственно выращивания,доутилизации питательной среды и сгущения биомассы. В перегородках 2 смонтированы переливные трубки 6 для отводакультуральной жидкости из зоны в зону. 20Аэратор в каждой зоне представляет собойкамеру 7, образованную ситчатой тарелкой8 и сплошной наклонной перегородкой 2.Каждая камера 7 связана с воздуходувкой 9. 25В зонах 3 и 4 установлены теплообменники, выполненные в виде змеевиковых провальных тарелок 10, укрепленных надаэраторами, и имеющие патрубки 11 дляподачи и отвода хладагента. 30Устройство для подвода питательнойсреды состоит из механических форсунок12 и 13, расположенных над змеевиковымипровальными тарелками 10. Форсунки 12предназначены для диспергирования свежей питательной среды, подаваемой насосом 14 в зону 3 выращивания микроорганизмов, Форсунки 13 связаны с насосом 15и сборником 16 культуральной жидкости.Для отвода основного количества теплана линии циркуляции установлен выноснойтеплообменник 17. Зона 3 выращиваниямикроорганизмов и зона 4 доутилизациипитательной среды снабжена патрубками18, соединенными с вытяжной трубой 19 и 4инжектором 20 для отвода пены и отработанного воздуха в зону 5 сгущения. Навыходном патрубке 21 крышки 22 емкости 1установлен инжектор 23, соединенный сциклоном 24, Зона 5 сгущения снабжена дпеногасителем, состоящим из коническойперфорированной тарелки 25 и воронки 26.На боковой поверхности емкости 1 по еевысоте размещены люки 27.Аппарат работает следующим образом.После стерилизации всех внутреннихэлементов аппарата насосом 14 подают питательную среду и засевные микроорганизмы через форсунки 12 в зону 3 выращивания. 60В случае использования в качестве углеродного питания парафинов нефти в форсунках 12 происходит их тонкое диспсргирование, Факелы форсунок равномерно заполняют культуральной средой объем над бб змесвиковой провальной тарелкой 10 и тем самым создают дополнительную зону межфазового контакта.Одновременно воздуходувкой 9 подают воздух в камеру 7. После заполнения сборника 16 культуральной жидкостью ее подают циркуляционным насосом 15 через теп. лообменник 17 на форсунки 13. Включают воздуходувки 9 зон 4 и 5, Воздух из камер 7 аэраторов, проходя через ситчатые тарелки 8 и равномерно распределяясь по сечению емкости 1, контактирует в слое культуральной жидкости, уровень которой задается высотой переливных трубок 6. Пройдя барботажные слои тарелок 8 в секциях 3 и 4, воздух вступает последовательно в контакт с культуральной жидкостью барботажных слоев змеевиковых провальных тарелок 10, а в сепарационном пространстве с массой высокодисперсных жидких частиц, полученных с помощью форсунок 12 и 13.Змеевиковые провальные тарелки 10, кроме того, частично отводят тепло процесса выращивания за счет пропускания через них охлаждающего агента. Культуральная среда, проваливаясь через змеевиковые провальные тарелки 10, накапливается на ситчатых тарелках 8, свободное сечение которых в секциях 3 и 4 подобрано таким образом, что обеспечивает минимальный провал культуральной жидкости при работающих воздуходувках 9, жидкость, в основном, переливается из одной зоны в другую через переливные трубки 6 и поступает в сборник 16, в который сливается через патрубки 28 и жидкость, стекающая в камеры 7,Пена в процессе выращивания микроорганизмов подается инжектором 20 через патрубки 18 и вытяжную трубу 19 в зону 5 сгущения. Частично сжиженная с помощью инжекции пена подхватывается восходящим потоком воздуха и через центральное отверстие в конической перфорированной тарелке 25 поступает в зазор между воронкой 22 и стенкой емкости 1, дважды изменив направление движения, при этом она освобождается от жидкости. Эта жидкость улавливается воронкой 26 и через ее патрубок отводится в барботажный слой зоны 5, куда поступает и жидкость, накапливающаяся на тарелке 25.Сконцентрированная в зоне 5 суспензия микроорганизмов отсасывается через патрубок 21, где происходит окончательное сгущение биомассы микроорганизмов за счет ожижения пены. Инжекторы 20 и 23 работают на сжатом воздухе. В циклоне 24 происходит отделение суспензии микроорганизмов от газовой фазы. Культуральная жидкость с низкой концентрацией микроорганизмов, стекая через ситчатую тарелку 85зоны 5, отводится через патрубок 28 на сепарирование.Аппарат герметичен, что обеспечивает стерильное ведение процесса выращивания. Использование предлагаемого аппарата позволит получить технический эффект за счет:- применения самоочищающихся механических форсунок с двумя жидкостными вводами для создания развитой поверхности массообмена и устранения налипания микроорганизмов на внутренних поверхностях аппарата, а в случае использования вкачестве углеродного питания парафинов нефти, не растворимых в питательной среде, их тонкого диспергирования;в применен провальных тарелок, изготовленных из труб в виде змеевиков, которые позволяют создать дополнительную поверхность межфазового контакта;в создан секции доутилизации микроорганизмов остаточных углеродсодержащих питательных веществ субстрата;- применения выносного контура охлаждения;в полно и быстрого отвода обедненной культуральной жидкости в циркуляционную систему за счет наклона межсекционных,перегородок;- получения на выходе из аппарата высококонцентрированной суспензии микроорганизмов. Все это позволит повысить удельную производительность предлагаемого аппарата при одновременном снижении энергетических затрат, применять высококонцентрированные углесодержащие субстраты, улучшить гидродинамическую обстановку и получить конечный продукт с повышенной концентрацией биомассы высокого качества.Аппарат является универсальным и способен работать на различном углесодержащем сырье, например, н-парафинах, гидролизате, метаноле, метане и т, п,Формула изобретения5 1. Аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий вертикальную цилиндрическую емкость, содержащую зонывыращивания микроорганизмов, доутилизации питательной среды и сгущения био 10 массы, теплообменники, аэраторы, устройство для подвода питательной среды иразмещенный в зоне сгущения пеногаситель,отличающийся тем, что, с целью повышения производительности аппарата и1 б улучшения качества биомассы, указанныевыше зоны отделены друг от друга наклонными сплошными перегородками, в которых смонтированы переливные трубкидля отвода культуральной жидкости из зо 20 ны в зону, при этом каждый аэратор представляет собой камеру, образованную ситчатой тарелкой и сплошной наклонной перегородкой, а теплообменники выполненыв виде змеевиковых провальных тарелок,25 укрепленных над аэраторами в зонах выращивания и доутилизации, причем устройство для подвода питательной средысостоит из механических форсунок, расположенных над змеевиковыми провальнымитарелками.2, Аппарат по п, 1, отличающийсятем, что зоны выращивания и доутилизации связаны трубопроводом и инжекторомс зоной сгущения.з 5 3. Аппарат по п. 1, отличающийсятем, что пеногаситель состоит из воронкии расположенной под ней перфорированной конусообразной тарелки с центральным отверстием, обращенной большим ос 40 нованием вниз.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР476312, кл, С 12 В 1/10, 1975.аказ 198/12 Изд. Мо 248 Тираж 548 Подписи НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 пография, пр. Сапунова,