Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1988 года по МПК C12M1/04 

13

также на других пенящихся средах. Цель изобретения заключается в повышении производительности аппарата. Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, снабженньй крышкой 2 и днищем 3 с отверстиями 4 для стока культуральной жидкости, установленные в корпусе вертикальные перегородки 5, теплообменник 6 с пластинами 7 для охлаждения культуральной жидкости, систему трубойроводов 8, установленную концентрично корпусу внутри него емкость 9, сообщенную с корпусом 1 трубопроводами 8. В емкости 9 выполнены окна 10 для подвода пены из корпуса 1 Вьше окон 10 рас18

положена горизонтальная кольцевая полка 11. В днище емкости 9 выполнены отверстия 12 для стока культуральной жидкости по трубопроводам 8 в полость 13 корпуса 1. Из полости 14 производится отбор отработанной культуральной жидкости В корпусе на валу 22 укреплена лопастная мешалка 23, а в нижней его части - щелевая закрытая турбина 24 и под днищем емкости 9 установлена дополнительная щелевая закрытая турбина 25, Верхняя часть емкости 9 расположена вне корпуса 1, а нижняя - в его верхней части так, что лопастная мешалка 23 размещена внутри нее, 2 з,п, ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к микробиологической промьшшенности и может быть использовано для выращивания микроорганизмов на неразбавленных гидролизатах и предгидролизатах, а а 30 (Л 00 00 СХ) N 00 //// /

1

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для выращивания микроорганизмов на неразбавленных гидролизатах и предгидролизатах, а также на других пенящихся средах, Цель изобретения - повьшение производительности аппарата.

На фиг,1 схематично изображен предлагаемый аппарат-, на - вариант конструкции аппарата, на фиг,3 - основная щелевая турбина с разрезом A-Aj на фиг,4 - дополнительная турбина.

Аппарат содержит вертикальньш ци- линдрический корпус 1, снабженный крышкой 2-й днищем 3 с отверстиями А для стока культуральной жидкости, установленные в корпусе вертикальные перегородки 5, теплообменник 6с пластинами 7 для охлаждения культуральной жидкости, систему трубопроводов 8, установленную концентрично корпусу внутри емкость 9, сообщенную с корпусом этими трубопроводами 8, В емкости 9 выполнены окна 10 для подвода пены из корпуса 1, Ъъше окон 10 расположена горизонтальная кольцевая полка 11 (фиг,1), В днище емкости 9 выполнены отверстия 12 для стока культуральной жидкости по трубопроводам 8 в полость 13 корпуса 1, Из полости 14 производится отбор отработанного сусла. Также в нижней

О

5 0 0

5

части аппарата расположен направляющий стакан 15, Для подвода и отвода охлаждающей воды в теплообменник 6 служат патрубки 16 и 17, -Отбор биомассы осуществляется через патрубок 18, а отбор отработанного сусла - через патрубок 19, Воздух для аэрации культуральной жидкости подается через патрубок 20, Питательная среда поступает через патрубок 21,

В корпусе 1 на валу 22 укреплена лопастная мешалка 23, а в нижней его части - щелевая закрытая турбина 24 и под днищем емкости 9 установлена дополнительная щелевая закрытая турбина 25 Щелевая турбина 24 снабжена узлом 26 подвода воздуха. Щелевая закрытая турбина 25 снабжена газовым патрубком 27, верхняя часть которого расположена в емкости под мешалкой. Верхняя час.ть емкости 9 расположена вне корпуса 1, а нижняя - в его верхней части так, что лопастная мещал- ка 23 размещена внутри нее.

Аппарат имеет две области движения культуральной жидкости: область 28 интенсивного масообмена между газовой и жидкой фазами (интенсивной азрации),, где происходит турбулентное движение жидкости, и область 29 воронкообразного движения жидкости. Патрубок 30 служит для отвода отработанного воздуха из аппарата. Дополнительная щелевая закрытая турбина 25 состоит из

Щелевая закрытая турбина 24 выполнена аналогично турбине 25, но снабжена разделительной перегородкой 34, Узел 26 подвода воздуха состоит из трубы 35 для подвода воздуха и патрубка 20. подвода воздуха. Патрубок 20 и труба 35 сообщены в камере 36. Воздух и питательная среда поступают в аппарат через патрубок 20 сквозь отверстия 37. Турбина 24 имеет жидкостную камеру 38, сообщенную со стаканом 15.

Аппарат работает следующим образом.

При непрерывном поточном культивировании микроорганизмов в аппарат, непрерывно, с определенным расходом, через патрубок 21 подается питательная среда. При вращении закрытой ще- левой турбины 24 происходит засасывание воздуха через патрубок 20 в камеру разрежения турбины. Вследствие вращения закрытой щелевой турбины 24 и наличия перегородок 5 возни- кают вертикальные потоки жидкости. При этом осуществляется интенсивное перемешивание культуральной жидкости и ее аэрация в основной емкости 1. Вспененная культуральная жидкость поднимается в верхнюю часть емкости 1, вплоть до крьшки 2, и через отверстия 10 поступает в емкость 9. В ней вращается лопастная мешалка 23. При ее вращении образуется воронкообразное движение культуральной жидкости. В зоне вращения культуральной жидкости происходит активная деаэрация пены, отработанный воздух выходит через патрубок 30о Наличие горизонтальной кольцевой полки 11 в емкости 9 позволяет несколько увеличить скорост деаэрации культуральной жидкости и скорость стока пены в область вращения лопастной мешалки 23 за счет разрушения пены полкой 11„

Деаэрированная культуральная жидкость стекает через отверстия 12 дополнительной емкости 9 в трубопровод 8. Далее через трубопровод 8, полость 13 и стакан 15 культуральная жидкость всасывается в щелевую закрытую турбину 24 и из нее попадает обратно в корпус 1 аппарата. Отбор биомассы из

g 5

0

5 о

0

5

t8 ..

аппарата производится через патрубок 18 из полости 13. Отработанная культуральная жидкость поступает в полость 14 через отверстия 4 и отбирается через птуцер 19. Поддерживание заданной температуры культуральной жидкости осуществляется с помощью подачи воды в патрубок 16 теплообменника 6 и вывода ее через патрубок 17. Суммарный отток биомассы и сусла из аппарата равен по объему количеству подаваемой в аппарат питательной среды.

Создание вращательного движения культуральной жидкости на выходе пены из аппарата позволяет осуществлять деаэра1щю пенной среды с возможностью активного освобождения культуральной среды от отработанного воздуха, содержащего продукты метаболизма, например углекислый газ. Такая схема потоков культуральной жидкости в аппарате позволяет производить непрерывную, активную аэрацию и активную деаэрацию культуральной среды путем интенсивного снабжения ее кислородом и интенсивным выводом углекислоты. Кроме того, прокачка деаэрированной культуральной жидкости через теплообменник 6 позволяет повысить тивность теплоотбора за счет деаэри- 1рования жидкости.

Кольцевая полка 11 необходима для того, чтобы культуральньй пенньй слой попадал непосредственно во вращаю- .щийся монолитньй слой культуральной жидкости в емкости 9. Это позволяет значительно (с 80%.до 10-15%) снизить газосодержание культуральной жидкости, поступающей из корпуса 1 в емкость 9. Это одна из составляющих эффекта пеногашения культуральной жидкости в емкости 9. Другой составляющей гашения пены является наличие центробежных сил при вращении культуральной жидкости в емкости 9.

Кроме того, при наличии высокоустойчивой пены, которая скапливается в воронке, пеногашение осуществляется путем ее засасывания в емкость 1 из емкости 9 самовсасывающей мешалкой.

Суммарньй эффект пеногашения, осуществляемый в предлагаемом аппарате, состоит из трех компонентов. Первьй компонент возникает за счет резкого снижения газосодержания культураль- ного пенного слоя, входящего через

513

окна в дополнительную емкость 9. При этом пенный слой, смешиваясь с монолитом вращающейся жидкости в дополнительной емкости, размывается и попадает в поле действия центробежных сило Происходит сепарация отработанного воздзоса - второй компонент суммарного эффекта пеногашения. При наличии пенообразующих веществ в куль- туральной жидкости предусмотрен отсо устойчивой пены из емкости 9 в основную емкость 1 с помощью дополнительной щелевой турбины 25, что является третьим компонентом пеногашения.

Непрерывная циркуляция культураль ной жидкости через емкость 9 с возвратом ее в зону 28 активной аэрации позволяет создать область с повьшен- ной концентрацией биомассы (практически величина концентрации биомассы 6 зоне 29 ее вращения может превьшат количество дрожжей в зоне 28 в два, три раза)о Вывод.биомассы из этой зоны позволяет снизить расход воды, идущей на разбавление предгидролиза- та (гидролизата), и тем самым снизит расходы на очистку после дрожжевой бражкив

Кроме того, непрерывная циркуля- 1ЩЯ культуральной жидкости из облас- ти интенсивного Ьмешения жидкости с воздухом в зону деаэрации и обратно позволяет значительно увеличить интенсивность массообменных процессов в корпусе 1 и емкости 9 и значитель- но повысить степень заполнения аппарата в целом культуральной жидко

5

84

«

35

20

186

стью. Это позволяет увеличить производительность аппарата.

Формула изобретения

1,Аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий вертикальный цилиндрический корпус, снабженный технологическими патрубками, установленную в его нижней части на валу щелевую закрытую турбину и укрепленную на этом же валу над последней лопастную мешалку, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности, аппарат снабжен установленной концентрично корпусу внутри емкостью для деаэрации культуральной жидкости, верхняя часть которой расположена вне корпуса, а нижняя - в его верхней части таким образом, что лопастная мешалка размещена внутри нее, при этом стенка емкости над мешалкой имеет окна для подвода пены из корпуса в емкость,

а в днище - отверстия для стока культуральной жидкости в корпусе,

2,Аппарат поп,1, отличающийся тем, что под днищем емкости в корпусе установлена на валу дополнительная щелевая закрытая турбина, верхняя часть газового патрубка которой расположена в емкости под мешалкой.

За Аппарат по п,1,отличающий с я тем, что внутри емкости укреплена над окнами горизонтальная кольцевая полка.

30

1

//

/rfa/J7.

20,

cpua.Z

zz

A A

24

сриаЗ

fpue.4