Установка для выращивания микроорганизмов

Оп ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВ т ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскккСоциапксткческнкРеспублик 1 и 729239 Р"Ъ(72) Авторы изобретения Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтезабелковых веществ и Институт технической теппофизикиАН Украинской ССР(54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАШИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВИзобретение относится к области технической микробиологии или пщцевой промышленности и может быть использовано пля выращивания в анаэробных и аэробных условиях различных микроорганизмов, например, дрожжей, бактерий, а также культур изолированных клеток и тканей,Установка для глубинного культивирования микроорганиз ов должна обеспечивать проведение процесса в условиях, максимально приближенных к оптимальным условиям выращивания а именно обеспечивать необходимую скорость массопереносв необходимых источников питания из газовой фазы в среду культивирования и интенсивное перемешивание культуральной жидкости для создания опинаковых условий по всему ее объему, В связи с этим в последнее время наибольшее распространение получила аппаратура с вынесенным контуром циркуляции купьтурвльной жидкости. 2Ближайшим техническим решением кизобретению является установка для ферментации, включающая диспергатор газа в жидкости, выполненный в виде цилиндрического корпуса с прикрепленнымик его стенке кольцевь.ми перегородкамии расположенными между ними вставками,смонтипованными на валу, побудйтельрасхода жидкости, связанный с писпергатором, и емкость для выращивания омикроорганизмов, выполненную в видепучка труб, соединенного с одной стороны с диспергатором и снабженного сдругой стороны общей крышкой спатруб-ком для отбора суспензии микроорганизмов, Длина труб выбирается так, чтобыпри данной производительности побудителя расхода обеспечить время, необхопимое для пребывания микроорганизмовв емкости для выращивания 11Однако применение прямоточной пожидкой фазе сймы не гозвопяет выращивать в известной установке микроорганизмы при небольших скоростях рос20 з 7292та, например в накопительном процессе,так как вследствие непрерывного разбавления концентрация микроорганизмов неизбежно достигнет величины нижеминимально возможной, Кроме того, ис 5пользование диспергатора известной конструкции с лабиринтным течением жидкой фазы снижает эффективность использования механической энергии вследствие больших потерь энергии на трение, 1 Опри этом степень дисперсности газовойфазы целиком определяется зазорамимежду перегородками и вставками и размер элементов газовой фазы не можетбыть существенно меньше, чем величина указанного зазора.Бель изобретения заключается вувеличении степени дисперности газа вжидкости путем создания пульсаций газожидкостного потока и увеличения темсамым поверхности межфазного контакта,Это достигается тем, что в предложенной установке впускной патрубок побудителя расхода сообщен с емкостьюцля выращивания микроорганизмов с25образованием замкнутого циркуляцион -ного контура жидкости. Установка снабжена циклоном, связанным с диспергатором и емкостью для выращивания микроорганизмов и служащим для выцеленчякрупнодисперсной газовой фазы нз поступающего газожидкостного потока, причем патрубок для отвода этой ферзь цоцключен к напорному патрубку побудителя расхода, Кольцевые перегородкии вставки диспергатора имеют окна цляпрохода газожидкостного потока, Крометого, кольцевые перегородки могут бытьвыполнены полыми и снабжены патрубками цля подвода хладагента, а вставкимогут иметь цилиндрическую форму,На Фиг, 1 схематически изображенапредложеная установка, общий вид; нафиг, 2 - диспергатор, вертикальный разрез; на фиг, 3 - разрез А-А на Фиг, 2;на фиг, 4 - циспергатор с цилиндрическими вставками; на фиг, 5 - разрез Б-Бна фиг, 4,Установка для выращивания микроорганизмов состоит из диспергатора 1 газаь жидкости, побудителя 2 расхода жидкости, напорный патрубок которого подключен к диспергатору 1, а впускнойпатрубок подключен к емкости 3 длявыращивания микроорганизмов с образо 55ванием замкнутого циркуляпионного контура жидкости, пиклона 4, связанного с циспергатором 1 и емкостью 3 для выращивания микроорганиэмов и служащего для 9 4выделения крупнодисперсной газовой Фазн 11нз поступающего газового потока, причемпатрубок 5 для отвода этой фазы подключен к напорному патрубку побудителя 2расхода,Лиспергатор 1 газа в жидкости имеет цилиндрический корпус 6, прикрепленные к его стенке кольцевые перегородки 7и расположенные между ними вставки 8,выполненные в виде дисков (см, фи 1-, 2)или в виде цилиндров (см, фиг, 4). Кольцевые перегородки 7 полые и снабженыпатрубками 9 и 10 для подвода и отводахладагента, Вставки 8 смонтированы навалу 11.Билиндрический корпус 6 (см, фиг, 2)диспергатора 1 снабжен крышками 12и 13 с патрубками 14 и 15 для подвода и отвода газожидкостного потока,На крышке 12 монтируется привод 16и торцовое уплотнение 17 вала 11, Между вставками 8 расположены кольцевыебарботеры 18, присоединенные к патрубку 19,К корпусу 6 диспергатора 1 (см.фиг. 4) с патрубком 14 крепятся кольцевые перегородки 7 и крышка 12 с патрубком 15, на которой смонтирован привод 16 с торцовым уплотнением 17 вала 11, Кольцевой барботер 18 с патрубком 19 расположен между полыми перегородками 7.Установка для выращивания микроорганизмов работает следующим образом,Культуральная жидкость из емкости 3 побудителем расхода жидкости 2 подается по трубопроводу 20 через патрубок 14 в диспергатор 1, куда одновременно подается свежее газовое питание через патрубок 19, При вращении вставок 8 периодически изменяется проходное сечение диспергатора 1 из-за перекрывания окон перегородок 7 неперфорированными частями вставок 8, В результате между перегородками происходит процесс массообмена, интенсифицируемый пульсациями газожидкостного потока и высоким градиентом скоростей потока в радиальном напра влении, Газожидкостной поток, содержащий диспергированную газовую Фазу, через патрубки 15 по трубопроводу 21 поступает и циклон 4, где выделяется крупнодисперсная газовая Фаза, которая по патрубку 5 засасывается инжектором 22, установленным на напорном патрубке побудителя 2 расхоон жид . кости, откуда по трубопроводу 20 попе729239 ропками и вставками циспергатора; в-третьих, этому способствуют пульсациигазожипкостцого потока, возникающиевслецствие периодического измененияпрохопцого сечения писпергатора из запериопи кского перекрытия окон перегоропок и вставок их цеперфорирорвцнымичастями,Изменением зазора между непопвижцыми и попвижными элементами циспергатора, а также скорости вращения вставок можно получать необхопимый размерэлемента газовой фазы, циспергированцой в жицкости, обеспечивая при этомширокий пиапазон гипропицамически условий от жестких по мягких, что позволяетв преплагаемом аппарате культивировать,помимо различных микроорганизмов, культуры изолированных клеток и тканей, Наличие в препдагаемом аппарате возвратафракции газожипкостной суспензии, обогащенной крупцописперсным газом, наповторную п исперга цию в писпергатор позволяет повести степень использования попаваемого газа цо 90".Результаты лабораторных испытаниймакета аппарата пля вырищимния микроорганизмов показали возможность егоиспользования цдя Выращивания микроор -ганизмов цв различных субстратвх, причем степень исподьзомния поцаваемоговозцуха состарляла 65-90, в зависимостиот соотношения потоков циркулируемойкультуральной жидкости и попвввемого воздуха при размерах элементов газовой Фазы,циспергироввнцой в жипкости, 0,2 мм.Грвпиент скорости в зазоре межпу перегоропками и вставками устройства плянасыщения жидкости газом составлял10 -10 1/сек при соответствующей5 6скорости вращения ротора 10008000 об/мин,40 1, Установка пля выращ:ввния микроорганизмов, сопержвшвя писпергатор газа500 в жипкости, включающий цилиндрическийкорпус с прикрепленными к его стенкекольцевыми перегородками и рвсполо -женные между н"ми вставки, смонтированные на валу, побупитедь расхода жипкости, связанный с циспергвтооом,емкость пля выращивания микроорганизмов,сообщенную с последним, о т д и ч а ю -щ а я с я тем, что, с целью увеличениястепени писперсцости газа в жидкости пуется на повторное писпергировацие вписпергатор 1,Газожипкостной поток, сопержаший опноропную мелкоцисперсцую газовую фазу,обеспечивающую благоприятные условияпля массообмена, по трубопроводу подают в емкость 3, гпе осуществляетсяпроцесс потребления растворенных в культуральной срепе компонентов питания имассоперенос компонентов питания из 10мелкописперсной газовой фазы в культуральную жипкость, Из нижней части емкости 3 культуральная жидкость побуцителем 2 расхода подается на повторную аэрацию, Лля стабилизации температуры процесса в области писпергирования и наиболее интенсивной массопередачи через патрубки 9 и внутрь полыхперегородок 7 непрерывно подеется хладагент, например вопа, и отвопится черезпатрубки 10.Аппарат снабжен штуцерами 23 и24 соответственно пля подачи свежейпитательной минеральной среды и отводасуспензии микроорганизмов и клеток,Стабилизация температуры процессавыращивания микроорганизмов в предлагаемомм аппарате может осуществлятьсялибо подачей хлапагентв в рубгшку емкости 3, либо включением в контур цир 30куляции культуральной жидкости теплообменного устройства, например теплообменника пластинчатого типа (на чертежетеплообменные устройства не показаны),Описанная установка пля выращиваниямикроорганизмов с замкнутым контуром циркуляции кинкости, писпергатором,включающим перегороцки и вращающиесявставки с окнами пля прохода газожипкостного потока и циклона, позволяющеговыравнивать степень писперсности газовой фазы в газожипкостном потоке, попаваемом в емкость пля выращиваниямикроорганизмов, позволяет значитель 45но увеличить интенсивность массообмена формула изобретениямежду газовой и жидкой фазами, Этопроисходит, во-первых р в результатеразпедения газожипкостного потока вциклоне на фракцию, обогащенную мелкописперсным газом, поступающую в емкость пля выращивания микроорганизмов,и фракцию, обогащенную крупнописперсным газом, попвваемую на повторнуюписпергацию; во-вторых, в результатеуменьшения размеров элементов газовойфазы, циспергироввнной в жиикости вслепствие наличия высокого градиента окружной скорости в зазоре межпу переготем созпания пульсации газожипкостногопотока, впускной патрубок побудителя расхода жидкости сообщен с емкостью длявыращивания микроорганизмов с образованием замкнутого циркуляпионного контуражидкости, а установка снабжена циклоном,связанным с писпергатором и емкостьюпля выращивания микроорганизмов и служащим пля выделения крупнодисперсной,газовой фазы из поступающего газожидкостного потока, причем патрубок пля отвопа этой фазы подключен к напорномупатрубку побудителя расхода, при атомкольцевые перегородки и вставки дисцергатора имеют окна пля прохода газожидкостного потока,92 З 9 я2, Установка по и, 1, о т л и ч ею щ а я с я тем, что кольцевые перегородки писпергатора выполнены полымии снабжены патрубками пля подводахладагента,3. Установка по и, 1, о т л и ч аю ш а я с я тем, что вставки имеютцилиндрическую форму,1 СИсточники информациипринятые во внимание при экспертизе 1, Патент Великобритании15 М 1145561, кл. С 12 В 1/16, опубл, 1969,729239 Составитель А. ШмушкннТекред М, КузьмаКорректор Т, Скворцова актр А Подпмитета СССРоткрыти 11ушская набд Тираж 522 НИИПИ Государственного копо делам изобретений и 13035, Москва, Ж, Ра аказ 1 91 3/25 сн филиал ППП Патент", г, Ужгород, ул, Проектная, 1