Аппарат для выращивания микроорганизмов

СОЮЭ СОВЕТСНИХСОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИРЕСПУБЛИН 4 12 0; С 12 М 3/О ГОСУДАРСПО ДЕЛ ЕННЬ 9 КОМИТЕТ ССС ЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬ ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К УС ЕЛЬСТВУ 73275/28-13(71) Институт биологических. проблем Севера Дальневосточного научного центра АН СССР и Магаданский зональный научно-. исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока Сибирского отделения Академии сельскохозяйственных науким, В. И. Ленина(53) 663.14.033.2(088.8) (56) 1. НозроЮа 1. пдцзйг 1 а 1 арр 11 сай 1 оп оГ Сопй 1 пцопз. Гегвепйай 1 оп 1 п ТЬеогей 1 са 1 апд МейЬодоод 1 са 1 Ваз 1 з оГ СопС 1 пцопз, Сц 1 йцге о 1 Мсгоогдап 1 зщз, Едз, 1. Мае 1 с, 2. Гепсе, йеы дог 1 с, "Асадев 1 с Ргесе"1966, р 493"6452. Федосеев К.Г. Физические основы и аппаратура микробного синтеза биологически активных соединений. М фМедицинаф, 1977, с.199,3. БронзаФт Б.Д. и др. Стекло- трубный аппарат для массовой куль" туры хлореллы. Украинский ботанический журнал, том ХХУ, И 4, Киев,(54) (57) АППАРАТ ДЛЯ ВЬРАЩИВАНИЯМИКРООРГАНИЗМОВ, выполненный в ви.де замкнутого трубчатого циркуляционного контура, снабженного побудителем расхода, инжектором дляподвода питательной среды и десорбером газов, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повыаения.выхода готового продукта, десорбергазов представляет собой горизонтально расположенную закрытую емкость, впускная часть которой выполнена в виде сопла Лаваля, а выпускная - в виде дозвукового сопладля образования гидравлического прыжка, при этом сопло Лаваля и дозвуковое сопло снабжены патрубками дляотвода газов.и готового продукта.Изобретение относится к микробиологической промышленности и сель" скому хозяйству, а именно к аппара" там для выращивания микроорганизмов. Предпочтительной областью применения является микробиологическая промышленность.Известен аппарат с двухфазной инжекцией, отлицительной особенностью которого является наличие вспомогательного смесителя, выполненного в виде двухфазного инжектора, эжектора ), установленного непосредственно на реакционном сосуде ферментера. Такое размещение инжектора однозначно определяет и тип реакционного сосуда, а именно реакционный сосуд с внутренним циркуляционным перемешиванием 11.Достоинством такого аппарата яв ляется простота устройства. К сущест венным недостаткам относятся: низкая эффективность процесса, реализуемого устройством, и низкая эксплуатацион-, ная надежность самого устройства. Ука занные недостатки обусловлены тем, что устройство не реализует функции пеногашения и сепарации рабочего тела, В результате ферментация протекает экстенсивно и неустойчиво, ЗО процесс не может быть автоматизирован без применения сложных систем управления, а сам аппарат теряет работоспособность через короткое время эксплуатации из-за снижения ферментативной активности рабочего тела и засорения продуктами разложения. Область применения аппарата ограницена случаями, когда для выращивания используются культуры с 4 О низкой интенсивностью пенообразования.Известен аппарат с внутренним циркуляционным перемешиванием и сепарацией рабочего тела. Отличитель ной особенностью его является то, что сам реакционный сосуд выполнен в виде циркуляционного контура, элементами которого являются побудитель расхода и механический сепаратор, выполняющий функцию пеногашения 2.Эффективность такого устройства несколько выше за сцет расширения функциональных возможностей: в конструкцию введен дополнительный элемент - пеногаситель, выполненный в риде механического сепаратора. Однако, аппарат обладает, хотя и в меньшей степени, всеми указанными недостатками. Сохранение недостатков обуслов лено тем, что сепаратор здесь не пре дотвращает пенообразование, а раз", рушает образующуюся в ферментации пену, Соответственно, эффективность пеногашения низка. В то же время сепаратор не используется по своему прямому назначению: разделенные потоки рабочего тела вновь смешиваются в циркуляционном контуре. Дополнительным недостатком устройства является усложнение конструкции за счет введения дополнительного сложного элемента - пеногасителя, выполнен-ного в виде механического сепаратораНаиболее близким техническим решением к предлагаемому является аппарат для выращивания микроорганизмов, выполненный в, виде замкнутого трубчатого циркуляционного контура, снабженного побудителем расхода, инжектором для подвода питательной среды и десорбером газов 1 3 ).Недостатком известного аппарата является низкий выход готового про" дукта, Причина этого заключается в.том, что аппарат не обеспецивает пеногашение и формирование опти" мальной возрастной структуры популяции микроорганизмов.Цель изобретения - повышение выхода готового продукта;Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для выращивания микроорганизмов, выполненном в виде замкнутого трубчатого циркуляционного контура, снабженного побудителем расхода, инжектором для под вода питательной среды и десорбером газов, десорбер газов представляет собой горизонтально расположенную закрытую емкость, впускная часть которой выполнена в виде сопла Лаваля, а выпускная - в виде дозвукового сопла для образования гидравлического прыжка, при этом сопло Лаваля и дозвуковое сопла снабжены патрубками для отвода газов и гото- вого продукта.На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого аппарата; на фиг. 2 - конструкция десорбера, раФ- рез; на фиг. 3 - гидрогазодинамическая обстановка в десорбере при работе .предлагаемого аппарата.Аппарат содержит побудитель 1 расхода, инжектор 2, трубопроводы 3, десорбер 4, которые соединены друг с другом в замкнутый циркуляционтСкорость про- Выход процесса,г/ч дукта, г/л Интервал между вынужденными останов"ками, сут Аппарат 1,45 0 78 0,43 6,05 3,24 0,25 ПредлагаемыйБазовыйИзвестныйОтличия (Ъ к азо"; вому аяпарату 244, 92 10. 186,7 185,9 3 10134 ный контур. Десорбер 4 представляет " собой горизонтально расположенную закрытую емкость, впускная часть которой выполнена, в аиде сопла Лаваля 5, а выпускная. часть - в виде доз вукового сопла 6 для образования гидравлического прыжка, при этом сопло Лаваля 5 и дозвуковое сопло 6 снабжены патрубками для отвода газов 7. и готового продукта: 1 ЕАппарат работает следующим образом.Побудитель 1,расхода создает поток рабочего тела в циркуляционном контуре. С помощью инжектора 2 в ап парат подают свежую питательную среду 1,жидкость) и газ, Двигаясь в контуре, рабочее тело проходит через десорбер 4, испытывая ускорение на входе его, выполненном в. виде сопла зф Лаваля 5, и торможение на выходе, выполненном в виде дозвукового сопла 6. В результате этого и наличия связи десорбера через патрубок 7 с атмосферой в десорбере образуется свобод ная поверхность потока рабочего тела, с .которой осуществляется десорбция газов. Отвод газов осуществляют через патрубок 7 в атмосферу, При переходе из сопла .Лаваля 5 в емкость зв течение .потока изменяет,характер: изспокойного превращается в бурное течение. Такой характер течения, как установлено экспериментально, препятствует пенообразованию на свободной35 поверхности рабочего тела. Далее поток тормозится дозвуковым соплом .,6 и переходит в спокойное течение в трубопроводе 3. Переход бурного те. чения в спокойное сопровождается возникновением гидравлического прыжка перед дозвуковым соплом 6. Валецгид-равлического прыжка, взаимодействуя с набегающим потоком, дополнительно ингибйрует пенообразование. Кроме45 того, наличке водоворота в прыжке создает эффект сепарации рабочего тела, который наиболее сильно выра 66, 4жен в верхней части десорбера 4 перед дозвуковым соплом 6. Соответст-венно, установленный в верхней части дозвукового сопла 6 патрубок 8 поз-. воляет отводить готовый продукт, пред ставляющий собой суспензию крупных клеток микроорганизмов.Более наглядно гидрогазодинамическую обстановку в десорбере 4 во время работы аппараъа представляет нижняя часть фиг.2. Поток рабочего тела 1,смесь жидкости, газа и клеток) поступает через сопло Лаваля в емкость с образованием свободной поверхности. Со свободной поверхности осуществляется десорбция газообразных продуктов метаболизма, которые отводятся в атмосферу. Перед выходом, выполненным в виде дозвукового сопла, имеется гидравлический прыжок с водоворотной зоной, показанной окружностью и сплощной стрелкой. Как видно, выполнение конфузора в виде дозвукового сопла не только обеспечивает плавность перехода, но и способствует возникновению водоворотной зоны, в которой происходит разделение крупных и мелких клеток микроорганизмов, Отвод суспенэии крупных клеток в кацестве готового продукта изменяет возрастную структуру популяции и непосредственно обеспечивает повывение выхода готового продукта.Экспериментальная проверка:нового аппарата, устройства-прототипа и базового устройства выполнена в одинаковых условиях с использованием микроорганизмов рода СЬ 1 оге 11 а,В качестве базового принят аппарат, в котором пеногаситель и се" паратор выполнены отдельно от реакционного сосуда.Результаты экспериментальной проверки предлагаемого аппарата в сравнении с базовым и известным представлены в таблице.%Как видно,из таблицы, предлагаемый аппарат имеет более высокие характеристики как по сравнению с известным устройством, так и по сравнению с базовым устройством. 1013466вОжидаемый годовой экономический эффект от максимальногообъема использования изобретения составляет не менее4 5 млн.руб,ректор А.Ильин н ал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектна Заказ 2941/33 ВНИИПИ Гос по дела 113035, Мо юТираж 521 Подоис дарственного комитета СССР изобретений и открытий ква, Ж, Раущская наб., д.