Установка для культивирования микроорганизмов или клеток Советский патент 1987 года по МПК C12M1/04 

Ной рубашки 7, прикрепленной своими торцовыми поверхностями к корпусу 1 ферментатора. Корпус 1.и рубашка 7 образуют теплообменную полость 8, в нижней части которой расположены одна над другой две кольцевые перегородки 9 и 10, образующие полости для теплоносителя 11 и 12. Верхняя перегородка 9 выполнена из пористого металла или металлокерамики для диспер- гации газом жидкости, находящейся на ее поверхности. Полость 8 и нижняя полость 12 соединены между собой посредством патрубков, выступающих над пористой кольцевой перегородкой 9. На рубашке 7 вьшолнены ряды горизонтально расположенных щелевых отверстий 14, Непосредственно над кольцеt

Изобретение относится к микробиологической промьшшенности и может быть использовано для производства биомассы дрожжей и других микроорганизмов.

Цель изобретения - упрощение конструкции установки.

На фиг. 1 представлена установка, общий вид; на фиг. 2 - узел I на фиг. 1 (теплообменное устройство)} на фиг. 3 - разрез А-А на фиг. 2| на фиг. 4 - разрез В-Б на фиг. 2.

Установка для культивирования микроорганизмов или клеток содержит фер ментйтор, в корпусе 1 которого размещены перемешивающее устройство 2, аэратор 3, трубы 4 загрузки и выгрузки. Теплообменное устройство 5, подсоединенное к устройству 6 для подготовки теплоносителя, выполнено в виде гладкостенной рубашки 7, закрепленной своими торцовыми поверхностями к корпусу 1 ферментатора. Корпус 1 и рубашка 7 образуют тепло- обменную полость 8, в нижней части которой расположены одна над другой две кольцевые перегородки 9 и 10, oбpaзyюш e полости 11 и 12 для теплоносителя. Верхняя перегородка 9 выполнена из пористого металла или металлокерамики для диспергации газом жидкости, находящейся на ее повой перегородкой 9 ряд отверстий 14 объединен коллектором 15, служащим для подвода и распределения жидкости, по поверхности пористой кольцевой перегородки 9. Устройство для подготовки теплоносителя выполнено из вихревой трубы, соединенной и напорной магистралью и атмосферой через вентили. В верхней части рубашки 7 с внешней стороны закреплен кожух 20, нижняя часть которого имеет форму усеченного конуса. На рубашке 7 непосредственно под местом соединения нижней части кожуха 20 имеется ряд щелевых отверстий 14, а внутри кожуха 20 с зазором относительно рубашки 7 закреплен кольцевой диск 21, делящий кожух на две полости. 4 ил.

верхности. Полость 8 и нижняя полость 12 соединены между собой посредством патрубков 13, выступающих над пористой кольцевой перегородкой 9. На рубашке 7 выполнены ряды горизонтально расположенных щелевых отверстий 14. Непосредственно над кольцевой перегородкой 9 ряд отверстий 14 объединен коллектором 15, служащим

для подвода и распределения жидкости по поверхности пористой, кольцевой перегородки 9,

Устройство 6 для подготовки теплоносителя выполнено из вихревой

трубы 16, соединенной с напорной магистралью через вентиль 17, а через вентили 18 и 19 - с атмосферой. Б Верхней части рубашки 7 с внешней стороны закреплен кожух 20, нижняя

часть которого имеет форму усеченного конуса. На рубашке 7 непосредственно под местом соединения нижней части кожуха 20 имеется ряд щеле- вьк отверстий 14, а внутри кожуха 20

с зазором относительно рубашки 7 закреплен кольцевой диск 21, делящий кожух на две полости.

В кожухе 20 имеется штуцер 22, который совместно с кольцевым диском 21 и рядом щелевых отверстий 14 служит для отвода газа из теплообмен- ного устройства 5 в отводную магистраль. Ряды щелевых отверстий 14, расположенные между кожухом 20 и коллектором 15, объединены коллектором 23 и служат для подвода теплоносителя в полость 8. К штуцерам 24-26 посредством вентилей 27 - 31 подсоединено устройство 6 для подготовки теплоносителя,

К штуцеру 32 коллектора 15 посредством трубопровода с вентилем 33 под-JO пергируется, охлаждается и возврата- ,

соединена емкость 34 с жидкостью, штуцер 22 соединен.отводной магистралью 35, проходящей через емкость 34, с атмосферой.

Установка работает следующим об- J5 разом.

В зависимости от необходимости охлаждать или нагревать находящуюся, в ферментаторе жидкость открываются соответственно вентили 30, 17, 18,20 27-29 для холодного теплоноситеется в зону теплообмена. Неизбежные незначительные потери жидкости компенсируются жидкостьк) из емкости 34, через которую проходит выходящий газ и предварительно охлаждает (нагревает) жидкость.

Рабочий цикл ферментатора осуществляется следующим образом.

Ферментатор через трубу 4 заполняется питательной средой. Через эту же труб.у в него вносится посевной материал. Через аэратор 3 в аппарат подается воздух. Перемешивание куль- 25 туральной жидкости и диспергация воздуха осуществляется перемешивающим устройством 2. Температура культивирования Т в зависимости от вида выращиваемой культуры может находиться в диапазоне 20-40°С. Поэтому перед культивированием возможна операция доведения культуральной жидкости до температуры культивирования, при этом в теплоо менное устройство подается холодный или горячий воздух. Процесс ферментации идет с вьщелением тепла. При культивировании продуцента стрептомицина до 12-го часа идет быстрый рост теплового потока, которьй в конля, а для горячего - вентили 17, 31, 19. 27 - 29.

Необходимость получения различных промежуточных температур газа достигается смешиванием горячего и холодного газов.

К штуцеру 25 через вентиль 27 подводится основной поток газа, к штуцерам 24 и 26 через вентили 28 и 29 вспомогательные потоки газа, причём первый предназначен для диспергации и предварительного охлаждения жидкости, поступающей на пористую кольцевую перегородку 9 через штуцер 12, коллектор 15, щелевое отверстие 14 из емкости 34 и регулятор расхода - вентиль 33. Диспергация получается за счет продувания смоченной жидкостью пористой поверхности кольцевой перегородки 9 газом. Жидкость, диспергированная до состояния тумана с диаметром капель порядка 0,1 мм и предварительно охлажденная, подхватывается основным потоком, проходящим через патрубки 13, дополнительно охлаждается и вносится в полость 8, где -на поток начинают действовать вспомогательные потоки, поступающие в полость из щелевых отверстий 14. Это приводит к турбулизации основного потока и равномерному теплосъему на всем пути прохождения потока, а также к воздействию на пленку жидкости на корпусе 1. Все это увеличивает теплосъем. Проходя через кожух -20 газожидкостной теплоноситель теряет основную часть своей жидкости, которая через щелевые отверстия 14 возвращается в полость 8. Жидкость, попадающая на внутреннюю поверхность рубашки 7 и стекающая по ней, попадая в щелевые отверстия, вновь диспергируется, охлаждается и возвращается в зону теплообмена. Та часть жидкости, которая достигает кольцевой перегородки 9, также вновь дисется в зону теплообмена. Неизбежные незначительные потери жидкости компенсируются жидкостьк) из емкости 34, через которую проходит выходящий газ и предварительно охлаждает (нагревает) жидкость.

Рабочий цикл ферментатора осуществляется следующим образом.

Ферментатор через трубу 4 заполняется питательной средой. Через эту же труб.у в него вносится посевной материал. Через аэратор 3 в аппарат подается воздух. Перемешивание куль- туральной жидкости и диспергация воздуха осуществляется перемешивающим устройством 2. Температура культивирования Т в зависимости от вида выращиваемой культуры может находиться в диапазоне 20-40°С. Поэтому перед культивированием возможна операция доведения культуральной жидкости до температуры культивирования, при этом в теплоо менное устройство подается холодный или горячий воздух. Процесс ферментации идет с вьщелением тепла. При культивировании продуцента стрептомицина до 12-го часа идет быстрый рост теплового потока, которьй в конкЛж

це этого отрезка достигает 25000 -г-. /м ч

При этом в теплообменное устройство ферментатора начинает подаваться холодный воздух с возрастающим рас- ходом, для чего вентили закрываются, а открываются вентили 23 и 30. К 12-му часу процесса расход воздуха достигает максимального для данного процесса значения и обеспечивает тем50

пературу диспергированной жидкости t 17-20 0, что обеспечивает необ- ходимьй теплосъем. Регулирование/ температуры жидкости Т, производится вентилями 25 и 27. После 12-го часа 5 и до 80-го часа наблюдается сначала быстрое до 40-го часа, а затем медленное уменьшение теплового потока

до . м ч

Теплосъем обеспечива513

ется при температуре tj 30-32 C. После завершения процесса культивирования готовый продукт при необходимости охлаждается и выгружается через трубу 4,

Ферментатор с теплообменным устройством позволяет сократить расходы на создание оборудования для термо- статирования на 30-50% и суммарной ..стоимости всех устройств, необходимых для культивирования на 6-11%. Это становится возможным за счет простого и дешевого теплообменного устройства, позволяющего значительно эффективнее использовать газ, как теплоноситель.

Формула изобретения

Установка для культивирования микроорганизмов или клеток, включающая

46

ферментатор, теплообменное устройство в виде рубашки, укрепленной на корпусе ферментатора, и устройство для подготовки теплоносителя, пода- ваемого в рубашку, отличающаяся тем, что, с целью упрощения ее конструкции, устр ойство для подготовки теплоносителя выполнено в виде вихревой трубы и в рубашке теплообмен.ного устройства укреплены в нижней части одна над другой две кольцевые перегородки с образованием полостей для теплоносителя, при этом верхняя перегородка выполнена из пористого материала, а нижняя полость соединена посредством патрубков с полостью рубашки, причем последняя имеет по высоте ряды горизонтально расположенных щелевых от- верстий для подвода теплоносителя.

Фиг.1

Составитель Ю.Уткин Редактор Н.Рогулич Техред А.Кравчук Корректор С.Черни

Заказ 1935/24 . Тираж 500 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4

игЛ

Изобретение относится к микробиологической промьшшенности и может быть использовано для производства биомассы дрожжей и других микроорганизмов. Целью изобретения является упрощение конструкции установки. Установка для культивирования микроорганизмов или клеток содержит ферментатор, в корпусе 1 которого размещены перемешивающее устройство, аэратор, трубы загрузки и выгрузки, Теп- лообменное устройство, подсоединенное- к устройству для подготовки теплоносителя, выполнено в виде гладкостен (Л 00 ю о со Jiai. 25 Фиг.2