Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1984 года по МПК C12M1/04 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, точнее касается аппаратов для вьфащивапия микроорганизмов, преимущественно водородных бактерий. Известен аппарат для выращивании микроорганизмов, содержащий емкость насос, всасывающий патруок которого подключен к емкости, и и,,1яционные устройстваS в качестве которых использованы эгкекторы, Емкость в этом аппарате выполнена в виде тора а эжекторы установлены внутри кольца тора и их камеры смешения подсоедине ны к емкости так, что углы между проекциями продольной оси эжектора на плоскость круглого сечения тора и продольной осью эжектора, а так же вертикальной осью емкости менее 90°. В указанном аппарате для выращ.ивания микроорганизмов в качестве циркуляционных устройств использова эжекторы, в камерах смеаш-ния которых осуществляется активное газонасыщение суспензии ГЛ . Однако расположение эжекторов в аппарате не обеспечивает максимальный пробег газового пузырька в рабч. ем объеме аппарата, в силу чего не обеспечивается максимальный массообмен, что отрицательно сказывается на производительности аппарата Кроме того, аппарат сложен в изготовлении и конструкция аппарата не позволяет рационально и тюлностыо использовать объем аппарата, так как в качестве рабочего обьема для циркуляции суспензии используется только внутренняя полость тора. Наиболее близким к предлагаемому является аппарат для выращивания микроорганизмов, преимущественно во дородных бактерий, содержащий верти кальиую емкость, эжекторы для аэрации культуральной жидкости, установ ленные в несколько ярусов по высоте емкости и подключенные к напорному коллектору культуральной жидкости, и циркуляционный насос. Этот аппара более прост в изготовлении, более компактен, рациональнее в нем разме щены эжекторы (поярусио) , Однако у известного агтарата недостаточно высокая производительност так как расположение эжекторов не о спечивает максимального пути пробег газовых пузырьков. Цель изобретения - повышение производительности аппарата. Указанная цель достигается тем, что в аппарате для выращивания мик.роорганизмов, преимущественно водородных бактерий, содержащем вертикальную емкость, эжекторы для азраци и к ул ь ту р а л ь и о и ж и/з,к ости, у с т а н о в леннь е в несколько ярусов по емкости и под «люченные к напорному коллектору культуральной жидкости, и циркуляционный насос, эжекторы в каждом ярусе размещены так, что в проекции эжектора на горизонтальную плоскость угол меясду его осью и нормалью, проведенной к внутренней поверхности емкости через центр выпускного отверстия камеры смешения эжектора, составляет 90-170 угол между Горизонтальнои ПЛОСР;ОСТЬЮ ;0 и ocbio эжектора - 5-15 На фиг, 1 схематично изображен предлагаемый аппарат, продольнь й разрез; на фиг. 2 - А-А на фиг.1. Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1, разделенную по на секции cHTaNn-i 2. i каждой секции поярусно расположены эжекторы 3 для аэрац;1и культуральной жидкости. Аппарат снабжен циркуляционньы насосом 4 и системой трубопроводов для циркуляции суспензии и газа, В С1лстему трубопроводов 1 ходят всасывающий патрубок 5 циркуляцион -:ого насоса 4, Hai(;pHb i коллектор 6 с:успен3Hi-i, чрубопровод:) 7 для циркуляции Газа, патрубок 8 д.:1я уда„:ения суспензии из газонЬХ трубопроводов , а также пе)еливные трубь 9 , устаног}ле ные в сеющий кроме нижней. Трубы 9 рас:положены в секциях соосно, а диаметр их уве.иичивается сверху вниз. Р) сс1чн,ии рассчитана таким образом, что разница между высотой верхнего конца пере.)ИГ)Ь:ой трубы и вь сотой расчюложения каждого эжектора составл;;ет ве.П5ч:и {у оптимального противодав,;:ения жидкой питательной среды для да;1ного типа эжекторов. В верхней части каждой секции выше уровня суспензии расположены газосборники 10. Нижний ряд эжекторов в нижней аппарата с.пужит для удалег:ия суспензии из газог ых трубопроводов 7. Эжекторы в калсдом ярусе размещены так что в проекп.ии эжектора на горизонTajijjnyio плоскость угол между его 3 осью и нормалью, прОЕ1еденной к внутренней поверхности емкости через центр выпускного отверстия камеры смешения эжектора,составляет 90170°, а угол меж;;у горизонтальной плоскостью и осью эжектора - 5-15 . Расположение эжекторов рассчитано так, что газовые пузырьки, вышедшие из камеры смешения, вместе со струе жидкости совершают наиболее длинный путь в суспензии. При угле наклона оси эжектора в горизонтальной плоскости менее 90 и более 170 газовы пузырьки совершают более короткий путь в суспензии, ударяясь в перво случае в стенку аппарата, а во втором - в коллектор 6 суспензии, что приводит к коагуляции пузырьков и значительно уменьшает поверхность массообмена. При угле наклона оси эжектора к горизонтальной плоскости более 15 и менее 5 происходит пересе чение струи жидкости,выходящей из эже тора со струей,выходяш;ей из эжектора жележащего яруса или струя ударяется в сито, а также струя может пересекаться со струей выходящей из впереди расположенного эжектора этого же яруса или с трубопроводом, подающим суспензию к впереди расположенному эжектору. Пересечение струй также приводит к резкому укрупнению пузырьков, что значительно снижает массообмен. Аппарат работает следующим образом. Суспензии микроорганизмов из всасывающего патрубка 5 циркуляционным насосом 4 подается через напорный коллектор 6 суспензии в эжекторы 3, в которых инжектируется газ. Суспензия, насыщаясь газом в эжекторах подается в секции аппарата вместе с нерастворившимся газом. Из секций аппарата, через переливные трубы 9 суспензия поступает в нижнюю секцию или через сита 2, проходя через газ вое пространство, имеющееся в каждой секции выше уровня суспензии и, насыщаясь газом, попадает в нижележащую секцию. С помощью переливных труб в каждой секции поддерживается fi4 необходимый уровень суспензии, создающий оптимальное противодавление для данного типа эжекторов. Высота уровня определяется в зависимости от разницы между высотой верхнего конца переливной трубы и высотой расположения каждого эжектора. Уровнем суспензии в каждой секции определяется полезный объем секции, который влияет на производительность аппарата. Нерастворившиеся газовые пузьфьки, вышедшие из эжекторов вместе со струей суспензии, совершив движение от эжектора к стенке аппарата, максимально аэрируют суспензию. Расположение эжекторов позволяет мелким газовым пузырькам совершить наиболее длинный путь, обеспечиваюшд й высокий массообмен между газом и жидкостью, что в свою очередь уменьшает дефицит роста биомассы по газовому питанию и увеличивает производительность аппарата. При столкновении пузырьков со стенкой аппарата и между собой происходит их коагуляция. Укрупненные пузырьки под действием силы тяжести всплывают. Собравшийся вверх каждой секции газ, через газозаборники 10 и циркуляционные газовые трубопроводы 7 снова поступает Б эжекторы 3. Во время работы аппарата в газовые трубопроводы 7 с брызгами и пеной попадает жидкость. Для ее удаления служит патрубок 8 и нижний ряд 11 эжекторов, в которых инжектируемой средой является жидкость. Подача питательной среды в аппарат осуществляется через отвод на всасывающем патрубке 5 (не показан) , а вывод суспензии - через отвод на напорном коллекторе 6 (не показан). Таким образом, конструкция аппарата для выращивания микроорганизмов позволяет увеличить производительность аппарата за счет интенсификации процесса массообмена. Коэффициент массопередачи после выхода газовоздушной смеси из эжектора за счет молекулярной диффузии увеличивается в 2 раза.

1

7

г-. ,,-rr:

иг.2

АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ, преимущественно водородных бактерий, содержащий вертикальную емкость, эжекторы для аэрации культуральной жидкости, установленные в несколько ярусов по высоте емкости и подключенные к напорному коллектору культуральной жидкости, и циркуляционный насос, отличающийся тем, что, с целью повьшения производительности, эжекторы в каждом ярусе размеп1ены так, что в проекции эжектора на горизонтальную плоскость угол между его осью и нормалью, проведенной к внутренней поверхности емкости через центр выпускного отверстия камеры смешения эжектора, составляет 90-170°, а угол между горизонтальной плоско & стью и осью эжектора - 5-15 . (Л