Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1983 года по МПК C12M1/00 

:лэ ;:п

Изобретение относится к п{ рмь1Шленному культивированию микроорганизмов и может быть использовано в медицинской, микробиологической и пищевой отраслях промышлеьшости.

Известен вертикальный многосекционный аппарат для непрерывного выращивания микроорганизмов барботажного типа в котором аэрируемая жидкая среда движется вверх, перетекая из секции в секцию по перелив ным трубам. Из верхней секции производится отбор готового продукта, а часть его возвращается в нижнюю секцию, сливаясь по центральной трубе 1 .

Однако циркуляционные потоки, образующиеся при прохождении среды через секции за счет переливных устройств, не могут обеспечить интенсивного перемешивания и массообмена а следовательно, и высокой удельной производительности аппарата.

Известен также аппарат для выращи.вания микроорганизмов, включающий две сообшающиеся колонны, разделен(Ные по высоте на секции и снабжен1ные устройствами для аэрации культурс1льной ореды. Аэрируемая жидкая среда движется двумя потоками, восходящими и нисходящими, перетекая и секции в секцию 2j .

Однако этот аппарат не обеспечивает инте.нсивного перемешивания и массообмена.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является аппарат для выращивания микроорганизмов содержащий вертикальные емкости, разделенные по высоте на секции и г снабженные аэраторами, патрубками для подвода питательной среды и отвода отработанного воздуха и центральную переливную трубу.

Аппарат снабжен распылителями, многоярусно расположенными в центре трубы, и нaпpaвляющи да приспособлениями для подачи жидкости из секций на распылители. Кроме того, аппарат содержит циркуляционную систему, включающую трубопроводы и насос, всасывающая линия которого подключена к сборнику, расположенному внизу аппарата, а нагнетательная - к каждой секции. Процесс культивирования идет параллельно во всех секциях, готовый продукт из секций сливается по центральной переливной трубе в сборник 3j .

Недостаток известного аппарата заключается в том, что процесс массообмена в каждой секции малоинтенсивен, а следовательно, и непроизводителен, так как аэрация, .перемешивание и диспергирование обусловливаются только барботажем, причем не используется энергия струи жйдкости, нагнетаемой насосом/(вход

жидкости расположен выше уровня срё-, ды в секциях), время же контакта жидкости и газа в центральной трубе при переливе из секций в сборник совпадает с концом ферментации { из 5 секций сливается в сборник готовый продукт) и слишком мало, чтобы существенно ускорить культивированиеj вероятность же многократной циркуляции всей культурной среды мала, так 0 как всасывающая линия контура с насосом подсоединена к вводу эасевкой культуры микроорганизмов.

Кроме того, при непрерывном культивировании микроорганизмов невоэS мскно создать оптимальные условия для каждой стадии развития микроорганизмов, так как процесс выращивания идет параллельно во всех секциях в одина.К1Г1чых условиях, что сниQ жает уделан ее. производительность аппарата.

Недостатком известного аппарата является также необходимость применения специального насоса для пе5 рекачивания газосодержащей культурной среды.Цель изобретения - повышение удельной производительности и ускорение процесса выращивания..

Цель достигается тем, что в ап- парате для выращивания микроорганиз.мов, содержащем вертикальные емкости, разделенные по высоте на секции, снабженные:: аэраторами, патрубками для подвода питательной среды и от-. вода отработанного воздуха секции одной вертикальной емкости , сообщены перепускными трубами с секциями другой емкости, расположенi-ttJMH на одном и том же уровне, при этом газовые зоны нижерасположен0 ных секций связаны при помощи коллекторов с газовой зоной одной из верхних секций, причем последняя снабжена устройством для поочередного отвода отработанного воздуха 5 из вертикальных емкостей, состоящим из сообщенной с коллекторами коробки с клапанами и поплавка, связанного с последними штангой.

На чертеже схематично изображен 0 предлагаемый аппарат, продольный разрез .

Аппарат состоит из двух цилиндри- ческих вертикальных емкостей 1 и 2, разделенных перегородками на секции 5 3, причем секции, расположенные на одном уровне, соединены перепускными трубами 4, имеющими теплообменники 5.

Каждая секция снабжена аэратором 6 для подвода стерильного воздуха на аэргщию и переливными трубами 7 и 8, причем трубы 7 длиннее труб 8. Газовые зоны нижерасположенных секций емкости 1 связаны коллекторами 9 И 10 с газовой зоной верхней секции 5 11. Верхняя секция 11 снабжена устройством для поочередного отвода отработанного воздуха из вертикальных емкостей, сообщенным коллекторами 9 и 10, с клапанами 12 и 13 и поплавком 14, связанным с последним шта гой 15 и действующим на рычаг 16. Аппарат работает следующим образом. Секции 3 заполняют питательной средой до необходимого уоовня и чеоаз патрубки 18 подают воздух з , аэраторы. В верхние секции через пат рубок 17 подают питательную среду (засевной материал. По мере эаполнения.секций поплавок 14 всплывает, воздействует на рычаг 16 и открывает клапан 12, сообщая с атмосферой полости секций емкости 2. Клапан 13 закрывается, прекращая выпуск воздуха из секций емкости. 1, при этом гер метичность клапана 13 обеспечивается давлением воздуха, накапливающего ;я в секции. При закрытом клапане 13 в секциях емкости 1 -накапливается воздух и передавливает жидкость в расположенные на одном и том же уровне секции до тех пор, пока уровень жидкости в секциях емкости 1 не понизится и поплавок 14 своим весом не откроет клапан 13, при этом клапан 12 закрывается и в секциях емкости 2 начинает повышаться давление возд ха. Таким образом, в верхних секциях идет процесс накопления суспензии микроорганизмов определенной ко центрации, причем процесс накоплени идет до тех пор,пока суспензия не начнет порциями переливаться через трубу 8 в нижележащую пару секций, где также осуществляется процесс выращивания и накапливания микроорганизмов. Далее суспензия поступает аналогичным путем в следующую нижележащую пару секций и так до получения готового продукта, который отбирают из последней по ходу технологического процесса секции и подают на дальнейшую обработку. Трубы 7 предохраняют секции от захлебывания, перепуская жидкую среду в нижележащую секцию., В результате чередования выпуска воздуха из секций 3 при его постоянной подаче на аэрацию под действием избыточного давления накопленного отработанного воздуха происходит интенсивное передавливание жидкости из одной секции в другую и обратно через перепускную трубу 4, при этом жидкая среда вместе с захваченным воздухом преобразуется в горизонтальную струю, циркулирующую непрерывно, меняя направление с большой скоростью в перепускной трубе. Импульс этой струи создает на выходе турбулентное движение, способствующее эффективному перемешиванию. Таким образом, в секциях обеспечивается интенсивное объемное перемешивание при непрерывной аэрации, обеспечивающее высокую гомогенность среды и насыщение кислородом. Проведенные промышленные испытания секций аппарата емкостью 200 л и 2 м5 при выращивании дрюжжей на н-парафинах дали следующие результаты: удвоение исходной 6noMaccjj в течение 2 ч в то время, как в аппарате, содержащем циркуляционный контур с насосом, удвоение обеспечивалось только за 8 ч, а в аппарате емкостью 200 л с механическим перемешиванием - за 5 ч. Экономический эффект при внедрении предлагаемого аппарата составит около 1 млн руб. в год.

//

ф;

.- .- - r-lif:: :

«В..Г-А - Л -

-5 6

АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИ531 МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащий вертикальные емкости, разделенные по высоте на секции, снабженные аэраторами, патрубками для подвода питательной среды и отвода отработанного воздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения удельной производительности и ускорения процесса выращивания, секции одной вертикальной емкости сообщены перепускными трубами с секциями другой емкости, расположенными на одном и том же уровне., при этом газовые зокь: нижерасположенных секций связаны при помощи коллекторов с газовой зоной одной из верхних . секций, причем последняя снабжена устройством для поочередного отвода отрабоС е танного воздуха из вертикальных емкостей, состоящим из сообщенной с ; (Л коллекторами коробки с клапанами и поплавка, связанного с последним штангой.