Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1987 года по МПК C12M1/04 

с газовым коллектором 7 трубопроводом 8. Хладоагент к теплообменникам подается через трубопровод 9 и коллектор 10, а отводится по коллектору 11 и трубопроводу 12, В верхней части колонны установлен сепаратор 13 для очистки газа от жидкости. Вне емкости размещена система рециркуляции газовой фазы, включающая трубопровод 14 и побудитель 15 расхода газа, нагнетательный трубопровод 16 которого подключен к коллектору 7. Аппарат снабжен устройством для выделения углекислого газа из рециркулируемой газовой фазы, содержащим емкость 17, сообщенную трубопроводом 18 через

1

Изобретение относится к оборудованию для выращивания микроорганизмов и предназначено к использованию в микробиологической промышленности,

Цель изобретения - повышение про- изводительности аппарата и степени утилизации газообразного субстрата и кислорода.

На чертеже схематично изображен предлагаемый аппарат, вертикальный разрез .

Аппарат для выращивания микроорганизмов состоит и,я вертикально установленной колонны 1 с расширяющейся

и нижней частью 2, центрально установленным циркуляционным стаканом 3, внутри которого поярусно размещены контактные устройства 4 и теплообменники 5 погружного типа. В нижней части емкости под циркуляционным стаканом расположен аэратор в виде барботеров 6, соединенных с газовым коллектором 7, к которому газ подводится по трубопроводу 8. Хладо- агент к теплообменникам подается через трубопровод 9 и коллектор 10, а отводится по коллектору 11 и трубопроводу 12. В верхней расширяющейся части колонны размещен сепаратор 13 для очистки газа от жидкости. Вне колонны размещена система рециркуляции газовой фазы, включающая ре1диркуля- ционный трубопровод 14, один конец которого сообщен с газовым пространдросселирующий клапан 19 с емкостью 20, в верхней части которой размещен патрубок 21 сброса углекислого газа из аппарата. Емкость 20 снабжена эжектором 22, служащим для подачи воздуха из окружающей среды на десорбцию углекислого газа из рециркулируемой жидкости. Емкость 17 снабжена эжектором 23, камера смешения которого трубопроводом 24 подключена к трубопроводу 14, а сопло - к трубопроводу 25, соединенному с побудителем расхода жидкости 26 и емкостью 20. Газовое пространство емкости 17 подключено патрубком 27 к трубопроводу 14. I ил.

0

S

0

5 -.

ством колонны, а другой - с побудителем 15 расхода газа, нагнетательный трубопровод 16 которого подключен к коллектору 7.

Система рециркуляции газовой фазы снабжена устройством для выделения углекислого газа из рециркулируемой газовой фазы, состоящим из емкости 17, соединенной трубопроводом 18 и дроссельным клапаном 19 с емкостью 20, В верхней части емкости 20 размещен патрубок 21 отвода углекислого газа в атмосферу. Нижний конец трубопровода 18 соединен с размещенным на крышке емкости 20 эжектором 22, служащим для подачи воздуха из окружающей среды на десорбцию углекислого газа из рециркулируемой жидкости, емкость 17 снабжена эжектором 23, камера смешения которого трубопроводом 24 подключена к трубопроводу 14 рециркуляции газа, а сопло - к трубопроводу 25, соединенному с насосом

26и емкостью 20, Газовое пространство емко сти 17 подключено патрубком

27к трубопроводу 14. В нижней части емкости 20 размещен барботер 28. Аппарат снабжен патрубком 29 для подачи минерального питания, патрубком 30 отбора суспензии, патрубком 31 с регулятором рабочего давления и патрубком 32 для слива суспензии из аппарата.

Предлагаемый аппарат работает следующим образом.

Колонну 1 заполняют до определенного уровня культуральной средой и по патрубку 8 в коллектор 7 подают газ (технический кислород и метан), Из коллектора 7 газ поступает в барботе- ры 6, диспергируется и поднимается в циркуляционном стакане 3. При этом газ дополнительно диспергируется контактными устройствами 4. Вследствие повышения газосодержания культуральной жидкости в циркуляционном стакане возрастает разность плотностей жидкости в нем и жидкости, находящей- ся в пространстве между стенками колонны и стакана. Это приводит к возникновению эрлифтного эффекта, при этом высота газожидкостной смеси в циркуляционном стакане возрастает. Попадая в верхнюю расширяющуюся часть 2 колонны газожидкостная смесь снижает свою скорость, дегазируется и опускается в пространство между стенками колонны и стакана, замыкая вертикальную циркуляцию культуральной жидкости. При дальнейшем подаче газа в газовом пространстве колонны достигают требуемого рабочего давления и включают побудитель 15 расхода газа. При этом газ, пройдя через сепаратор 13 для очистки его от капель жидкости, поступает в рециркуляционный трубопровод 14 и по нему через побудитель 15 расхода газа нагнетается по пат- рубку 16 в коллектор 7 и барб.отеры 6. Количество и скорость истечения газа из барботеров 6 резко возрастают (на порядок), что приводит к эффективному диспергированию газа бар- ботерами и контактными устройствами, значительно повышает газосодержание культуральной жидкости в циркуляционном стакане и увеличивает скорость и кратность циркуляции жидкости в. аппарате, это способствует интенсивному массо- и теплообмену. Циркулирующая в стакане культуральная среда омывает теплообменники 5, отдавая им тепло биохимических реакций, и по коллектору 11 и трубопроводу 12 отводится из аппарата хладоагентом, подаваемым в теплообменники по трубопроводу 9 и коллектору 10.

В процессе биосинтеза подаваемый кислород и углерод, содержащий субстрат, непрерывно потребляются, при этом в рециркулирующей газовой фазе

5 5 0 - 0 5 0 5 0

5

непрерывно накапливается .углекисльп газ, являющийся продуктом жизнедеятельности микроорганизмов. Выделение углекислого газа достаточно большое (1,4-1,5 АСВ при выращивании на метане).

При достижении определенной допустимой концентрации углекислого газа в рециркулируемом газе включают насос 26. Жидкость, находящаяся в емкости 20, подается под давлением по трубопроводу 25 на эжектор 23, при этом из рециркуляционного газопровода 14 непрерывно засасывается по газопроводу 24 газовая смесь, содержащая, в основном, углекислый газ, кислород или метан. Поступающий в эжектор 23 газ эффективно диспергируется в нем жидкостью, подаваемой насосом 26, и газ растворяется в жидкости пропорционально его парциальному давлению. Учитывая, что растворимость углекислого газа значительно выше, чем растворимость кислорода или (и) метана, количество растворившегося углекислого газа в жидкости будет значительно больше (например, при 1 ата, 20 С и 100%-ном парциальном давлении растворимость СО. составляет 1,25 г/л воды, а 02 - 0,036 г/л воды).

Уровень жидкости, насыщенной растворенным углекислым газом, поддерживается в емкости 17 постоянно на одном уровне дроссельным клапаном 19. При этом нерастворившаяся газовая . фаза, в основном, обогащенная метаном и кислородом по патрубку 27 отводится в рециркуляционный трубопровод 14 в место, расположенное после отбора газовой фазы на очистку его от СО . Из емкости 17 по трубопроводу 18 через дроссельный клапан 19 жидкость при атмосферном давлении поступает в емкость 20 через эжектор 22. Эжектор 22 засасывает (эжектирует) воздух из атмосферы в емкость -20. Давление в газовом пространстве емкости 20 атмосферное, что при условии подачи в нее эжектируемого воздуха с низким парциальным давлением углекислого газа способствует эффективному вьщелению его из жидкости и удалению по патрубку 21. В случае необходимости жидкость в емкости 20 продувается воздухом, подаваемым через барботер 28. Цикл осуществляется непрерывно. Испаряющаяся вода периодически восполняется. При превышении давления в колонне выше рабочего осуществляется сброс газа через патрубок 31 с регулятором рабочего давления, В аппарат непрерывно подаются по патрубкам 29 технологическая вода и минеральное пита- ние, а по патрубку 30 осуществляется отбор, суспензии биомассы.

Аппарат обеспечивает более чем в 2,5 раза увеличение производительности и повышает степень утилизации га- зообразного субстрата в 2-2,3 раза.

Формула изобретения

Аппарат для выращивания микроорга- низмов, содержащий вертикальную колонну, центрально установленный в ней циркуляционный стакан, размещенные в нем по высоте контактные устройства и теплообменники, установлен- ный под циркуляционным стаканом аэратор, систему рециркуляции газовой фазы, состоящую из трубопровода и побудителя расхода газовой фазы и устройство для вьщеления углекислого газа из рециркулируемой газовой фазы, о т- личающийся тем, что, с целью повышения производительности и степени утилизации газообразного субстрата и кислорода, устройство для вьщеления углекислого газа из рециркулируемой газовой фазы состоит из двух емкостей, заполненных жидкостью и связанных между собой трубопроводом и насосом для ее рециркуляции, при этом первая по ходу движения газовой фазы емкость снабжена патрубком отвода газовой фазы в трубопровод рециркуляции ее и эжектором, камера смешения которого подключена к указанному трубопроводу, а сопло - к трубопроводу рециркуляции жидкости, причем первая емкость сообщена с второй при помощи трубопровода с дроссельным клапаном и эжектором, служащего для подачи воздуха из окружающей среды на десорбцию углекислого газа из рециркулируемой жидкости.

Изобретение относится, к области микробиологической промышленности. Целью изобретения является повышение производительности аппарата и степени утилизации газообразного субстрата и кислорода. Аппарат представляет собой вертикальную емкость 1 с расширенной верхней и нижней частью 2, содержащей центрально установленный циркуляционный стакан 3, внутри которого размещены контактные устройства 4 и теплообменник 5. В нижней части аппарата под циркуляционным стаканом расположены аэраторы 6, соединенные (О J Г ,- (Л 25 7 №