БИОРЕАКТОР Советский патент 1994 года по МПК C12M1/06 

Изобретение относится к устройствам для осуществления биохимических процессов трансформации биоорганических соединений с помощью нерастворимых в реакционной среде зернистых биокатализаторов, например иммобилизованных клеток микроорганизмов, ферментов, органелл, и может быть использовано в медицинской, микробиологической, пищевой и химической промышленности.

Цель изобретения - повышение производительности биореактора.

На фиг. 1 изображен биореактор, продольный разрез; на фиг. 2 - жалюзи, поперечный разрез; на фиг. 3 - диск с прорезями, вид сверху.

Биореактор содержит емкость 1 с крышкой 2 и патрубками 3, 4 и 5 для подачи субстрата, отвода газа и слива готового продукта, циркуляционную трубу 6 с прорезями 7 в нижней части. Циркуляционная труба 6 снабжена в верхней части раструбом 8, выполненным в виде усеченного конуса с радиально установленными вертикальными отбойными пластинами 9, а в нижней ее части расположены жалюзи 10, регулирующие проходное сечение прорезей 7. Устройство для циркуляции реакционной смеси состоит из установленных на приводном валу 11 осевых насосов 12 и 13, причем насос 12 установлен в раструбе 8, а насос 13 - в нижней части циркуляционной трубы 6. Биореактор имеет также эрлифтный насос 14, установленный вне емкости 1 и служащий для аэрации и подачи реакционной смеси из нижней части емкости 1 в верхнюю. На приводном валу 11 под крышкой 2 укреплен диск 15 с прорезями 16 для равномерного распределения реакционной смеси по сечению емкости 1. Кроме того, на днище емкости 1 установлен с возможностью вертикального перемещения сетчатый фильтр 17 для отделения от жидкости зернистого биокатализатора.

Биореактор работает следующим образом.

Емкость 1 заполняется реакционной средой с гранулированным биокатализатором. Приводится во вращение вал 11 и подается в эрлифтный насос 14 воздух. При вращении приводного вала 11 начинают работать осевые насосы 12 и 13, которые прокачивают реакционную смесь, находящуюся в емкости 1, через циркуляционную трубу 6. При этом из трубы 6 часть потока реакционной среды вытесняется в нижнюю полость емкости 1, а другая часть потока попадает под действие осевого насоса 13, установленного в зоне прорезей 7, вытесняется через последние, создавая перекрестное взаимодействие этих двух потоков.

Далее реакционная среда, протекая через кромку раструба 8, меняет свое направление и нагнетается насосом 12 в трубу 6, при этом реакционная среда захватывает с поверхности рабочего объема часть воздуха, который турбулизуется в потоке реакционной среды, обеспечивая аэрацию иммобилизованных клеток микроорганизмов.

В процессах с активным пенообразованием пена стремится занять наджидкостную полость в емкости 1, при этом вместо воздуха в трубу 6 насосом 12 будет нагнетаться пена. Чтобы избежать ухудшения условий аэрации биокатализатора, в раструбе 8 радиально закреплены вертикальные отбойные пластины 9, препятствующие образованию воронки на входе реакционной среды в насос 12 и образующие стоячие волны этой среды в полости раструба 8, которые активно турбулизируют пенный слой, насыщают воздухом и направляют в виде гомогенной пенной суспензии в насос 12.

Обмен воздуха в биореакторе проводят с одновременной прокачкой реакционной среды с помощью эрлифтного насоса 14 и отводом отработанного воздуха в атмосферу через патрубок 4. При этом реакционная среда поступает из емкости 1 в эрлифтный насос 14 и в потоке воздуха подается на вращающийся диск 15 с прорезями 16, через которые реакционная среда равномерно разбрызгивается по сечению емкости 1, препятствуя тем самым оседанию микрокристаллов трансформируемого стероида на стенке емкости 1 и одновременно обеспечивая перемешивание воздуха в наджидкостной полости биореактора.

При завершении процесса трансформации через патрубок 5 сетчатый фильтр 17 сливают полученный продукт, а гранулы биокатализатора промывают водой, которую вводят в биореактор посредством эрлифтного насоса 14 с последующим ее разбрызгиванием на диске 15 в полости емкости 1.

Для слива гранул из емкости 1 сетчатый фильтр 17 поднимают над дном биореактора и гранулы через патрубок 5 вытекают из емкости 1.

Повышение производительности биореактора достигается за счет обеспечения в нем интенсивного массообмена при аэрации, исключающей продувку воздухом всего объема реакционной смеси, что позволяет значительно снизить вспенивание трансформируемого микрокристаллического стероида, повысить коэффициент заполнения биореактора до 0,8-0,9 и увеличить концентрацию загрузки стероида от 5 до 100 гл. (56) Авторское свидетельство СССР N 1249932, кл. C 12 M 1/06, 1983.

Авторское свидетельство СССР N 937516, кл. C 12 M 1/06, 1982 г.

Изобретение относится к устройствам для осуществления биохимических процессов трансформации биоорганических соединений с помощью нерастворимых в реакционной среде зернистых биокатализаторов. Целью изобретения является повышение производительности биореактора. Биореактор содержит емкость 1 с крышкой 2 и патрубками 3, 4 и 5 для подачи субстрата, отвода газа и слива готового продукта, циркуляционную трубу 6 с прорезями 7 в нижней части. Циркуляционная труба 6 снабжена в верхней части раструбом 8, выполненным в виде усеченного конуса с радиально установленными вертикальными отбойными пластинами 9, а в нижней ее части расположены жалюзи 10, регулирующие проходное сечение прорезей 7. Для циркуляции реакционной смеси на приводном валу 11 установлены осевые насосы 12 и 13, причем насос 12 установлен в раструбе 8, а насос 13 в нижней части циркуляционной трубы 6. Биореактор имеет также эрлифтный насос 14, установленный вне емкости 1 и служащий для аэрации и подачи реакционной смеси из нижней части емкости 1 в верхнюю. На приводном валу 11 под крышкой 2 укреплен диск 15 с прорезями для равномерного распределения реакционной смеси по сечению емкости. Повышение производительности биореактора достигается за счет обеспечения в нем интенсивного массообмена при аэрации, исключающей продувку воздухом всего объема реактивной смеси, что позволило значительно снизить вспенивание трансформируемого микрокристаллического стероида, повысить коэффициент заполнения биореактора до 0,8 - 0,9 и увеличить концентрацию загрузки стероида от 5 до 100 г/л. 3 ил.

БИОРЕАКТОР, содержащий емкость с крышкой и патрубками для подачи субстрата и слива готового продукта, расположенную в ней циркуляционную трубу с прорезями в нижней части, устройство для циркуляции реакционной смеси, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности циркуляционная труба снабжена в верхней части раструбом в виде усеченного конуса с радиально установленными вертикальными отбойными пластинами, а в нижней части трубы расположены жалюзи, при этом устройство для циркуляции реакционной смеси состоит из установленных на приводном валу двух осевых насосов, один из которых установлен в нижней части трубы, а другой - в раструбе, и установленного вне емкости эрлифтного насоса для аэрации и подачи реакционной смеси из нижней части емкости в верхнюю, причем на приводном валу под крышкой укреплен диск с прорезями для равномерного распределения реакционной смеси по сечению емкости.