АППАРАТ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Российский патент 2020 года по МПК C12M1/02 C12M1/06 C12M1/21 B01F7/18 B01F7/22 B01F7/32 

Изобретение относится к устройствам для культивирования микроорганизмов.

Преимущественно изобретение может быть использовано в сельском хозяйстве, микробиологической и гидролизной промышленности.

Известен аппарат для культивирования микроорганизмов (патент РФ №98002), содержащий емкость, размещенное внутри нее перемешивающее устройство, состоящее из трех мешалок, ярусно укрепленных на полом валу, патрубки для ввода питательной среды, посевного материала, отвода отработанного газа и готовой продукции, отличающийся тем, что полый вал соединен с установленным на нем калорифером, при этом нижняя мешалка перемешивающего устройства, выполненная в виде полых трубок и имеющая в поперечном сечении крестообразную форму, снабжена отверстиями.

Данный аппарат имеет недостатки: выполнение нижней мешалки, выполненной в форме полых трубок и имеющей в поперечном сечении крестообразную форму, допускает проникновение частичек культуральной жидкости в устройство через отверстия, что затрудняет обслуживание оборудования (мойка).

Известен аппарат для культивирования микроорганизмов (патент РФ №47888 БИ №25), в котором предложена конструкция перемешивающего устройства в виде поярусно расположенных верхней, центральной и нижней мешалок. Выполнение верхней мешалки в виде перфорированного диска с радиально расположенными на ней Т-образной формы лопатками на верхней поверхности позволяет выполнять функции перемешивания и механического пеногасителя. Центральная мешалка выполнена в форме прямоугольной пластины с прорезями с обеих сторон и имеет сквозные отверстия для прохода жидкости и интенсивного перемешивания питательной среды в центральной части ферментатора. Нижняя мешалка обеспечивает перемешивание среды в днище ферментатора.

В данной конструкции есть свои недостатки, а именно верхняя мешалка, выполненная в форме перфорированного диска с радиально расположенными на ней Т-образными лопатками, разбивают пену, но не предотвращает ее полное появление.

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому техническому решению является устройство для культивирования микроорганизмов (патент РФ №58534), принятое нами в качестве прототипа.

Данный аппарат также содержит трехъярусную конструкцию, она является доработкой к патенту №47888 БИ №25. Верхняя мешалка выполнена в форме перфорированного диска с радиально расположенными на ней Т-образной формы лопатками на верхней поверхности, что позволяет выполнять функции перемешивателя и механического пеногасителя. Центральная мешалка выполнена в форме прямоугольной пластины с прорезями с обеих сторон и имеет сквозные отверстия для прохода жидкости и интенсивного перемешивания питательной среды в центральной части ферментатора. Нижняя мешалка обеспечивает перемешивание среды в днище ферментатора.

В отличие от конструкции аппарата для культивирования, заявленного в патенте №47888 БИ №25, впервые в отечественной микробиологической практике в ферментаторе с механическим перемешиванием и барботированием осуществлен подвод воздуха через полый вал и полую нижнюю мешалку с раздачей воздуха через перфорированные отверстия.

Данное изобретение имеет недостатки: неполное устранение пены по поверхности аппарата, что затрудняет процесс культивирования микроорганизмов. Выполнение нижней мешалки не дает оседать частицам на дно аппарата, но не поднимает их до предела верхнего уровня, что также затрудняет процесс культивирования.

Целью настоящего изобретения является интенсификация процесса культивирования микроорганизмов.

Поставленная цель достигается за счет изменения конструкций мешалок: верхней -позволяет произвести полное гашение пены на поверхности культуральной жидкости; центральной - способствует более полному перемешиванию в центральной и боковой зонах ферментатора, мешалка в форме трапеции с перфорированной поверхностью дает возможность не только максимального охвата среды в области боковой зоны, но и обеспечивает гомогенизацию культуральной жидкости в центральной зоне аппарата за счет перфорированной поверхности; нижней - позволяет не оседать частицам на дно аппарата, но и максимально поднять частицы культуральной жидкости до верхнего уровня в ферментаторе, что позволяет интенсифицировать процесс культивирования микроорганизмов.

Предлагается новая конструкция аппарата для культивирования микроорганизмов, а именно выполнение устройства механического перемешивающего устройства, представлена: на фиг. 1 - схема аппарата для культивирования микроорганизмов; на фиг. 2 - верхняя мешалка; на фиг. 3 представлена центральная мешалка; на фиг. 4 - нижняя мешалка.

Установка работает следующим образом:

Питательная смесь (фиг. 1) вместе с дрожжевым автолизатом и с солями, необходимыми для культивирования микроорганизмов, вносится через питательный патрубок 9, установленный в верхней части корпуса 1 ферментатора, который установлен на основание 11. Одновременно с вращением мешалок, которые приходят в движение от работы электродвигателя 8, вводится воздух через полый вал 2. Для протекания полноценного процесса культивирования микроорганизмов (поддержания температурного режима) аппарат снабжен теплообменной рубашкой 4. Засекается время культивирования. Производятся необходимые замеры. По завершении процесса культивирования готовый продукт выгружается через выгрузной патрубок 12, а отработанные газы выводятся через патрубок 10. По окончании культивирования выключается электродвигатель 8 и останавливается работа ферментатора. Схематично представлено перемешивающее устройство в сборке.

На валу 2 поярусно расположены верхняя мешалка 3 (фиг. 2) выполненной в форме прямоугольника с зауженной центральной нижней частью к валу аппарата, затем центральной 5 и под ней располагается нижняя мешалка 7.

Выполнение верхней мешалки позволяет исключить не только пеногаситель, но и совместить его с функциями перемешивания в ферментаторе, что позволяет упростить и облегчить конструкцию. Данное выполнение верхней мешалки равноудаляет и увлекает пену в центральную часть аппарата до полного его гашения.

Действие с пенообразованием происходит следующим образом: при вращении вала 2 начинается вращаться и сама мешалка. Верхняя мешалка 3 выполнена в форме прямоугольника с зауженной частью к центру вала (фиг. 2) при вращении она равномерно распределяет внешнюю пенную оболочку по поверхности среды, полностью устраняя ее появление.

Центральная мешалка 5 (фиг. 3) выполнена в форме трапеции с перфорированной поверхностью.

Нижняя мешалка 7 (фиг. 4) выполнена в форме пропеллера, что не только не дает оседать частицам на дно аппарата, но и максимально поднимает частицы до верхнего предела уровня культуральной жидкости в ферментаторе, что интенсифицирует процесс перемешивания по всему объему аппарата.

Таким образом, предлагаемая конструкция имеет следующие преимущества: - выполнение верхней формы мешалки позволяет не только гасить пену, но и предотвращать ее полное появление.

- благодаря выполнению центральной мешалки в форме трапеции с перфорированной поверхностью обеспечивает интенсивное и более полное перемешивание и гомогенизацию среды по всему объему аппарата.

- выполнение нижней мешалки в форме пропеллера не только предотвращает оседание частиц на днище аппарата, но и максимально поднимает частицы до верхнего предела уровня культуральной жидкости в ферментаторе, что интенсифицирует процесс перемешивания по всему объему аппарата, что благоприятно сказывается не только на выходе, но и на качестве продукции.

Изобретение относится к области биотехнологии. Предложен аппарат для культивирования микроорганизмов. Аппарат содержит емкость, перемешивающее устройство внутри емкости, патрубки для ввода питательной среды, аэрирующего газа и отвода отработанного газа и готового продукта. Перемешивающее устройство выполнено из ярусно укрепленных на валу трех мешалок. Верхняя мешалка выполнена в виде прямоугольника с зауженной нижней частью к центру вала, центральная мешалка выполнена в форме трапеции с перфорированной поверхностью, а нижняя мешалка - в форме пропеллера. Изобретение обеспечивает интенсификацию процесса культивирования микроорганизмов. 4 ил.

Аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость, размещенное внутри нее перемешивающее устройство, выполненное из мешалок, ярусно укрепленных на валу, и патрубки для ввода питательной среды, аэрирующего газа и отвода отработанного газа и готового продукта, отличающийся тем, что перемешивающее устройство состоит из трех мешалок, верхняя выполнена в виде прямоугольника с зауженной нижней частью к центру вала, центральная выполнена в форме трапеции с перфорированной поверхностью, а нижняя - в форме пропеллера.