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

Изобретение относится к промышле ности микробиологии, в частности к аппаратам для выращивания микроорга низмов. Известна установка для культивирования микроорганизмов, содержащая емкости, распылительные форсунки, трубопроводы, образующие замкнутый циркуляционный контур, обратные кла паны, воздухораспределители и мульт вибратор. Массообменный процесс осу ществляется в незначительном коли честве распыленной в газовой фазе культуральной жидкости с помощью распылительной 4 орсунки, а с целью подачи культуральной жидкости к рас рылительным форсункам воздухораспре делители переключаются мультивибратором, так что жидкость перекачивае ся из наполненной емкости в порожнюю С1 . Недостатком является то, что исч пользование распылительных форсунок для обеспечения потребности быстрорастущих микроорганизмов в растворен ном кислороде неэффективно, так как время контакта фаз мало, в то время как основной объем культуральной жидкости не имеет контакта с воздухом и лишен доступа кислорода, а воз духораспределители и другие приспособления для побуждения расходу жид кости малопроизводительны. Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальную емкость, аэратор, устройство для пеногашения, включающее механический пеногаситель, размещенный в баке, расположенном над емкостью и сообщенном с ней трубопроводами отвода культуральной жидкости с образо ванием замкнутого циркуляционного контура, устройство для импульсного изменения давления жидкости, включаю щее установленный на приводном валу диск с отверстиями для прохода газо жидкостной смеси в устройство для пеногсшения. К стенке корпуса прикреплены кольцевые перегородки с отверстиями. При работе аппарата проис ходит периодическое перекрытие отверстий в перегородках и диске их не перфорированными частями, что создает пульсацию газожидкостного потока С2 :. Недостатком известного аппарата Является то, что при высоких скороетях вращения вала с диском и вследст вие быстрого изменения проходного сечения потока возникает кавитация, отрицательно влияющая на микрооргани мы, в то время-как в основной массе культуральной жидкости в емкости для вырс1щивания процесс массообмена ниче не интенсифицируется. Целью изобретения является повышение удельной производительности. Поставленная цель достигается тем, что аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикгшьную емкость, аэратор, устройство для пеногашения, включающее механический пеногаситель, размещенный в баке, расположенном над емкостью и сообщенном с ней трубопроводами отвода культуральной жидкости с образованием замкнутого циркуляционного контура, устройство для импульсного изменения давления жидкости, включающее установленный на приводном валу диск с отверстиями для прохода газожидкостной смеси в устройство для пеногаыения, снабжен жестко связанным с приводным валом программатором пульсаций, устатовлённым над диском, и плоским золотником с отверстиями, установленным под диском, при этом емкость разделена герметично соединенной с ее крышкой вертикальной перегородкой на два полуцилиндра, сообщенные один с другим в нижней части и связанные трубопроводами для отвода газожидкостной смеси с устройством для.пеногашения, а золотник заключен в камеру с патрубком для подсоединения к системе подачи сжатого воздуха, и вертикальными трубками, нижняя часть которых размещена в полуцилиндрах, а верхняя подсоединена к камере с обеспече-нием контакта с золотником в зоне отверстий для периодической подачи воздуха в кахсдый полуцилиндр, причем труб. для отвода культуральной жидкости из бака устройства для пеногашения подсоединены к днищу бака по периферии. На фиг.1 схематично изображен аппарат для выращивания микроорганизмов, ступенчатый разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фкг.З - вид Б на фиг., 1; на фиг. 4 - разрез В-В на фиг.1,; на фиг. 5 - разрез Г-Г на фиг.1; на фи.г.6 - программатор пульсации; Hci фиг. 7 - диск устройства для импульсного изменения давления; на . фиг.8 - золотник; на фиг.9 - схема дозирования пульсаций. AnnapciT для выращивания микроорганизмов содер/хит вертикальную емкость 1, разделенную вертикальной перегородкой 2 на два полуцилиндра, сообщённые оди11 с другим в нижней части,при этом перегородка 2 герметически соединена с крышкой 3 емкости и обечайкой, а до днища 4 не доходит, и в перегородку 2 встроен теплообменник 5. Аппарат содержит плоский золотник .6 и устройство для импульсного изменения давления жидкости , включающее установленный на дриводном валу 7 диск 8 с отверстиями для прохода газожидкостной смеси. Золотник 6 заключен в камеру 9, снабженную патрубком 10 для подсоединения к системе подачи сжатого воздуха и вертикальными трубами 11 с щелевыми воздухораспределителями 12 для впуска воздуха в полуцилиндры. Диск 8 расположен в кгьмере 13. Емкость 1 трубопроводами 14 через камеру 13 с патрубком 15 сообщена с баком 16, расположенным нгщ емкостью 1, в кото ром расположен механический пеногаси тель 17. Программатор 18 пульсаций установлен над диском 8 и золотником 6. В днище 4 емкости 1 расположены группы отверстий с закрепленными в них втулками 19 для ввода воздуха на аэрацию культуральной жидкости, а под йими к днищу поД соединены воронки-волноводы 20 для отвода возникающего при вводе воздуха ультразвука в атмосферу, соединенные трубами с коллектором 21, подсоединенным к системе подачи воздуха для аэрации. Над втулкагли 19 смонтированы четыре, по два на каждый полуцилиндр, трубных пучка 22, содержащих газлифт ные трубы 23, решетки 24,опоры 25 и .стойки 26 для закрепления труб. Нижняя часть лопастей механического пеногасителя 17 выполнена с наклоном для возбуждения локальных пульсаций в баке 16, кднищу которого подсоединены трубопроводы 27 для отвода культуральной жидкости в нижнюю част емкости 1, при этом трубопроводы 27 подсоединены к днищу бака 16 устройства для пеногашения по периферии с использованием насосного эффекта для улучшения циркуляции, и на баке смон тирована надстройка-брызгоуловитель 28 с патрубком 29 для выхода отходящего газа, а патрубок 30 для отбора культуральной жидкости расположен в нижней части бака 16. Программатор 18 пульсаций представляет собой зубчатый механизм с остановками, при этом ведомая шестерня 31 получает врШцение от колеса с неполным числом зубьев 32, поворачивая жестко укрепленные на одном валу 7 с ней золотник 6 и диск 8 до положений периодических совмещений в зонах подсоединений с вертикальными трубами 11 и трубопроводами 14, соответственно, на-углы 90, 180 и 90, при этом время остановок в совмещенных положениях составляет 5/12 Т, 3/24 Т и 3/24 Т где Т - период вращения, а скорость вращения - 30-60 об/мин. Для предотвращения самопроизвольного движения шестерни механизм снабжен запира ощими дугами 33. Диск 8 содержит ступицу 34, к которой прикреплены элементы 35 жесткости, соединенные с круглой пластиной 36 с Т-образно рас положенными отверстиями и ободом 37, образуя геометрически неизменяемую систему. Золотник 6 содержит ступицу 38 с прикрепленным к ней диском 39 с эксцентрично расположенным отверстием. Аппарат работает следующим образом. В вертикальную емкость 1, разделенную вертикальной перегородкой 2 на соо енныё один с другим в нижней части полуцилиндры, подается питательная среда и аасевные кшкроорганизмы, и при подаче воздуха в культуральную жидкость через аэраторы, смонтированные в днище 4, происходит вспенивание культуральной жидкости и рост микроорганизмов, сопровождающийся выделением тепла, которое отводится с помощью теплообменника 5, встроенного в перегородку 2. Процесс непрерывного выращивания микроорганизмов ускоряется с помощью работы золотника 6 и диска 8, для чего в камеру 9 через патрубок 10 подается сжатый воздух, поступающий при контакте отверстия золотника 6 с зоной подсоединения одной из вертикальных труб 11 в полуцилиндр, причем в этом полуцилиндре выходящий по одному из трубопроводов 14 газожидкостной поток прикрывается диском 8 с повышением давления, при этом в другом полуцилиндре весь объем вспененной культуральной среды получает пульсационное движение вверх. После соответствующего поворота золотника 6 и диска 8 возбуждаются пульсации в другом полуцилиндре. Пульсационное воздействие усиливается с помощью остановок в совмещенных положениях, а для улучшения циркуляции золотник 6 и диск 8 останавливаются в положении, соответствующем выходу обоих газожидкостных потоков одновременно из полуцилиндров в бак 16 для пеногашения. Такой режим работы обеспечивается программатором 18 пульсаций, жестко связанныгд приводным валом 7 с з.олотником 6 и диском 8. Воздух для аэрации вводится через втулки 19, расположенные в днище 4 емкости 1, ас помощью воронок-волноводов 20, подсоединенных к днищу 4 снизу, отводится в атмосферу ультразвук возникающий при вводе мощнь1х потоков воздуха, после чего воздух дополнительно диспергируется в трубных пучках 22 и в составе газожидкостных потоков циркулирует по внутреннему и внешнему замкнутому циркуляционным контурам. Пеногашение и деаэрирование осуществляется с помощью механического пеногасителя 17. В аппарат подаются необходимые материальные потоки и из него выводится с соответствующей концентрацией суспензия микроорганизмов на дальнейшую обработку до готового продукта.

А-А

W 2f

iT ifrf 1

ft/tf

/

Z

N r 4fjf if r j jirjr j w jfj t. a

ЮЛ

k

/5

1. АППАРАТ ДНЯ ВЫРАИЩВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащий вертикальную емкость, аэратор, устройство для пеногашения, включающее механический пеногаситель, размещенный в баке, расположенном над емкостью и сообщенном с ней трубопроводами отвода культуральной жидкости с образованием замкнутого циркуляционного контура, устройство для импульсного изменения давления жидкости, включающее установленный на приводном валу диск с отверстиями для прохода газожидкостной смеси в устройство для пеногеиаения, отлич-ающийся тем, что, с целью повышения удельной производительности, аппарат снабжен жестко связанными с приводным валом программатором пульсаций, установленным над диском, и плоским золот.ником с отверстиями, установленным под диском, при этом емкость разделена герметично соединенной с ее крьЕлкой вертикальной перегородкой на два полуцилиндра, сообщенные один с дру- гим в нижней части и связанные трубопроводами для отвода газожидкостнои смеси с устройством дня пеногашения, а золотник заключен в камеру с патрубкоги для подсоединения к системе подачи сжатого воздуха, и вертикальными трубкс1ми, нижняя часть которых 5 размещена в полуцилиндрах, а верхняя (Л подсоединена к камере с обеспечением контакта с золотником в зоне отверстий для периодической подачи воздуха в каждый полуцилиндр, причем трубопроводы для отвода культуральной жидВ кости из бака устройства для пеногашения подсоединены к днищу бака по переферии. о: го ND СП Oi

r fffffff ff

/

f7

A/z.2

W

бидб

.

x

игМ

Г-Г

Фиг. 5

JZ

JJ

OT.tf

ФигЛ