Установка для выращивания микроорганизмов Советский патент 1991 года по МПК C12M1/04 

1

(21)4763093/13 (22)23.11.89 (46)07.11.91. Бюл. N.-41

(71)Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ

(72)С.В.Кан, В.В.Бирюков, Е.Л.Листов, Б.А.Литманс, Ю.П.Боярчук и В.В.Лэлов (53)663.14.032(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 1454841, кл. С 12 М 1/04,1989.

Авторское свидетельство СССР Nfe 1306942,кл.С 12 М 1/04, 1987. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

(57)Изобретение относится к микробиологической промышленности, к установкам для выращивания микроорганизмов на газообразных и жидких субстратах. Цель изобретения - повышение производительности за счет более полного использования газообразного субстрата и отделения от него углекислого газа. Установка содержит емкость 1, систему рециркуляции газа, включающую трубопровод 2 для отвода газа, побудитель 3 расхода и эжектор 4 для подвода газа, абсорбер 5 с эжектором б, соединенный с емкостью 1 трубопроводами 7 и 8, на которых размещены циклоны 12, 14 и туманоуловители 13, 15. Абсорбер 5 сообщен с десорбером С02, снабженным тепло - обменником 16 для охлаждения дегазированной жидкости среды перед ее подачей в абсорбер 5. Установка позволяет достигать более полного отделения углекислого газа от субстрата при увеличении коэффициента использования последнего. 2 ил.

19

(Л

С

11

16

о

00 О GJ Ю vj

Я/г.1

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к установкам для выращивания микроорганизмов на газообразных и жидких субстратах.

Целью изоЬретения является повышение производительности за счет более полного использования газообразного субстрата и отделения от него углекислого газа.

На фиг.1 изображена схема установки, вариант с выносным теплообменником; на фиг.2 - то же, вариант с теплообменником- градирней.

Установка для выращивания микроорганизмов содержит вертикальную ферментационную емкость 1, размещенную вне емкости 1 систему рециркуляции газа, включающую трубопровод 2 для отвода газа из емкости 1, побудитель 3 расхода с эжектором 4 для подвода в нее газа, абсорбер 5 газа, подключенный в своей верхней части через эжектор 6 с трубопроводом к трубопроводу 2 для отвода газа и трубопроводом 8 для отвода декантированного газообразного субстрата к эжектору 4 побудителя 3 расхода, десорбер 9, соединенный трубопроводом

10для подвода насыщенной газом жидкости с нижней частью абсорбера 5 и трубопроводом

11для отвода дегазированной жидкости с эжектором 6 абсорбера 5. На трубопроводе 7 перед эжектором 6 и на трубопроводе 8 для отвода декантированного газообразного субстрата перед побудителем 3 расхода установлены один за другим по ходу движения газа гидроциклон 12 для отделения капель жидкости и туманоуловитель 13 для отделения аэрозольных частиц (на трубопроводе 7) и соответственно циклон 14 и туманоуловитель 15 на трубопроводе 8. Десорбер 9 снаб- жен трубчатым теплообменником 16, установленным на трубопроводе 11, или градирней 17с воздуходувкой 18 для охлаждения дегазированной жидкости перед подачей в эжектор 6. Кроме того, побудитель 3 расхода включает внешний циркуляционный контур 19 жидкой фазы. Десорбер 9 включает емкость 20, расположенную горизонтально или вертикально, размещен - ные в ее верхней части эжекторы 21 (в горизонтальной емкости) или коллектор 22 для распределения жидкости и образования ее ниспадающего струйно-капельного потока в градине 17. Трубопровод 10 для подвода насыщенной газом жидкости в десорбер 9 снабжен дросселирующим клапаном 23.

Установка работает следующим образом.

В процессе биосинтеза в емкости 1 часть циркулируемой по системе рециркуляции газовой фазы газовой смеси под действием разрежения, создаваемого в эжекторе 6 абсорбера 5, попадает в его камеру смешения. При этом газовая смесь освобождается от наличия в ней культуральной

жидкости в циклоне 12 и туманоуловителе 13, расположенных на трубопроводе 7. Попадая в эжектор 6, газовая смесь смешивается с жидким поглотителем, который после его регенерации в десорбере 9 для выделе0 ния углекислого газа по трубопроводу 11 подается в эжектор 6. В абсорбере 5 в уело - виях интенсивного перемешивания происходит процесс абсорбции углекислого газа из смеси. Кроме интенсивного перемешива5 ния процессу абсорбции способствует постоянный отвод тепла из реакционной зоны путем предварительного охлаждения абсорбента втеплообменнике 16 или градирне 17. Очищенная от углекислого газа смесь через

0 трубопровод 8 возвращается в емкость 1 под действием разрежения, создаваемого побудителем 3 расхода, в который подается культуральная жидкость по контуру 19. При этом также осуществляется очистка газовой

5 смеси от поглотителя в гидроциклоне 14 и туманоуловителе 15, размещенных на трубопроводе 8. Жидкий поглотитель, насыщенный углекислым газом, из абсорбера 5 по трубопроводу 10 через клапан 23 посту0 пает в эжекторы 21 или коллектор 22, которые обеспечивают интенсивное перемешивание в десорбере 9 выделения углекислого газа. Десорбция углекислого газа интенсифицируется за счет постоянной

5 поверхности продувки газовой подушки, осуществляемой воздуходувкой 18. Из де- сорбера 9 жидкий поглотитель, прошедший регенерацию, по трубопроводу 11 направляется в эжектор 6, охлаждаясь при этом в

0 теплообменнике 16 или градирне 17.

При наличии схемы установки градирни 17 жидкий поглотитель из абсорбера 5 подается по трубопроводу 10 через клапан 23 в коллектор 22 для выделения углекислого га5 за и, равномерно распределяясь, образует падающий поток, навстречу которому поднимается также распределительный по сечению поток воздуха, образуемый системой отгонки и охлаждения, которая включает

0 воздуходувку 18. Прошедший регенерацию жидкий поглотитель по трубопроводу 11 направляется в эжектор 6 абсорбера 5 для поглощения углекислого газа.

Использование предлагаемой установ5 ки позволит увеличить производительность процесса биосинтеза за счет устранения ин- гибирующего влияния углекислого газа при повышении парциальных давлений газообразного субстрата и кислорода в смеси газов, участвующих в процессе роста

микроорганизмов. При этом повышается коэффициент использования газообразного субстрата, что ведет к снижению его расхода и снижению количества отходящих в атмосферу газов.

Использование предварительного охлаждения регенерированного жидкого поглотителя позволяет в значительной

степени интенсифицировать процесс сорбции углекислого газа и свести к минимуму величину парциального давления углекислого газа в Смеси газов, возвращаемой в ферментер. Снижение концентрации углекислого газа в регенерированном поглотителе также ведет к увеличению движущей силы процесса абсорбции им углекислого газа.

Размещение на трубопроводе 7 и 8 подводящих и отводящих газовую смесь гидроциклонов 12 и 14 позволяет исключить возможность инфицирования процесса биосинтеза посторонней микрофлорой, что ведет к резкому снижению его производительности, а также исключить возможность попадания микроорганизмов основной культуры в очистные системы производства.

Установка в высокой степени взрывобе- зопасна, так как очищенная от СОг газовая смесь с содержанием кислорода, несколько большим 8%, попадает в ферментер, где смешивается с жидкой фазой, а также усредняется по составу с рециркулирующей газовой фазой. В этом случае жидкая фаза служит

. дальнейшим стабилизатором взрывобезопас- ности. Все это исключает необходимость снижения концентрации кислорода в реакционной зоне ферментера.

Таким образом, наличие совокупности. указанных элементов установки позволяет

достичь увеличения производигельногли процесса биосинтеза при уменьшении рлс- хода газообразного субстрата и количсстпа отходящих в атмосферу газов

Формула изобретения

Установка для выращивания микроорганизмов, содержащая вертикальную ферментационную емкость, размещенную вне емкости систему рециркуляции газа, включающую трубопровод для отвода газа, побудитель расхода и трубопровод для его подвода, абсорбер газа, подключенный в

верхней части через эжектор с трубопроводом к трубопроводу для отвода газа и трубопроводом для отвода декантированного газового субстрата к побудителю расхода, десорбер, соединенный трубопроводом

для подвода газожидкостной смеси с нижней частью абсорбера и трубопроводом для отвода дегазированной жидкости с эжектором абсорбера, отличающаяся тем, что, с целью повышения производительности за счет более полного использования газообразного субстрата и уменьшения количества отходящих газов, на трубопроводе перед эжектором абсорбера и на трубопроводе для отвода декантированного газообразного субстрата, перед эжектором побудителя расхода установле - ны один за другим по ходу движения газа циклон для отделения капель жидкости и туманоуловитель для отделения аэрозольных частиц, при этом десорбер снабжен теп- лообменником, установленным на трубопроводе для отвода дегазированной жидкости, или представляет собой градирню с воздуходувкой.