Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1992 года по МПК C12M1/04 

сл С

Использование: относится к микробиологической промышленности, к установкам для культивирования микроорганизмов. Сущность изобретения: аппарат содержит цилиндрический корпус, аэратор и мешалку с валом. В верхней части корпуса размещен инокулятор, образованный стенкой корпуса и обечайкой с днищем, в днище имеются патрубки для перелива культуральной жидкости в емкость аппарата. В нижней части инокулятора установлена кольцевая циркуляционная перегородка и кольцевое аэрирующее устройство. Аппарат также содержит магистрали для подачи питательной среды в инокулятор и аппарат, отдельные теплооб- менные устройства для инокулятора и емкости аппарата.1 ил.

Изобретение относится к микробиологии, а именно к установкам для культивирования микроорганизмов, и может быть использовано в медицинской, химической, пищевой и других отраслях промышленности при проведении процессов в асептических условиях, когда к ним предъявляются повышенные требования по предупреждению проникновения в стерильные полости аппаратов и коммуникаций посторонней микрофлоры из окружающей среды.

Целью изобретения является повышение производительности за счет сокращения цикла ферментации и повышения коэффициента использования рабочего объема аппарата.

На чертеже представлен аппарат для выращивания микроорганизмов, продоль; ный разрез.V

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, аэрирующее устройство, состоящее из воздухоподводящей трубы 2 с аэратором 3, и перемешивающее устройство, содержащее вал 4 с мешалками 5. В верхней части аппарата коаксиально корпусу 1 установлена обечайка 6 с днищем 7, прикрепленным к стенке корпуса, которая образует инокулятор. В днище 7 вварены патрубки 8 для перелива культуральной жидкости из рабочего объема инокулятора в рабочей объем аппарата или для отбора проб. Между корпусом аппарата и обечайкой 6 с зазором к днищу 7 размещена вертикальная кольцевая циркуляционная перегородка 9. Верхняя кромка перегородки 9 находится ниже верхней кромки обечайки 6. В нижней части инокулятора между

VI

N СО

стенкой корпуса и циркуляционной перегородкой 9 размещено кольцевое аэрирующее устройство 10. Магистрали 11 и 12 для подачи питательной среды подключены соответственно к инокулятору и аппарату. Теплообменное устройство состоит из теп- лообменного устройства инокулятора 13 и аппарата 14. Вентиль 15 подключен к аэрирующему устройству.

Аппарат работает следующим образом.

После стерилизации питательная среда подается через магистраль 11 в инокулятор, образованный обечайкой 6 с днищем 7, и через магистраль 12 поступает в основной аппарат. При этом заполнение питательной средой инокулятора происходит за несколько минут, а заполнение основного аппарата продолжается около двух часов. После заполнения инокулятора производят его засев чистой культурой микроорганизмов, при этом заполнение основного аппарата продолжается,

Затем подается воздух через воздухопровод 2 в кольцевое аэрирующее устройство 10. При этом двухфазный газожидкостной поток непрерывно переливается через верхнюю кромку циркуляционной перегородки 9, образуя опускной поток, который, проходя через зазор между перегородкой 9 и днищем 7, преобразуется в восходящий поток за счет подъемной силы воздушных пузырьков. Циркуляция куль- туральной жидкости возле перегородки 9 позволяет избежать температурного расслоения по высоте, свойственного барбо- тажным процессам без циркуляции. Кроме того, такое решение позволяет повысить массообменные характеристики процесса биосинтеза в инокуляторе за счет увеличения коэффициента сорбции кислорода,

К моменту достижения максимальной концентрации микроорганизмов в инокуляторе питательная среда заполняет требуемый объем основного аппарата и происходит доведение ее температуры до оптимальной температуры культивирования. После этого происходит отбор пробы из инокулятора с целью проверки на микробиологический анализ и передача культураль- ной жидкости из инокулятора в рабочий объем основного аппарата. В аэратор 3 подается воздух и включается мешалка 5.

Инокулятор располагается в верхней части основного аппарата для выращивания микроорганизмов. Как правило, этот объем в промышленных ферментаторах не используется, поэтому коэффициент заполнения составляет 0,5-0,7 полного внутреннего объема аппарата. Теилообменное устройство 13 позволяет создать автономную систему охлаждения и термостабилизацию для инокулятора, а теплообменные устройства 14 - для основного аппарата.

Таким образом, под инокулятор используется свободное от культуральной жидкости пространство. Кроме того, сокращается суммарное время культивирования общей системы инокулят- аппарат.

Применение в инокуляторе эрлифтной системы перемешивания позволяет создать для малого объема инокулятора достаточно высокую кратность циркуляции и соответственно высокие коэффициенты массопереда- чи при отсутствии затрат на механическое перемешивание. При этом кратность циркуляции может изменяться за счет регулировки вентиля 15.

Конструктивные особенности аппарата предусматривают также подачу посевного материала из рабочего объема основного аппарата в рабочий объем инокулятора и дальнейшее проведение регулируемого по всем технологическим параметрам процесса роста в инокуляторе даже в условиях слива культуральной жидкости из рабочего объема основного аппарата.

Такое техническое решение реализует приближение к непрерывному процессу в системе инокулятор-ферментатор для культивирования продуцентов с периодическим процессом ферментации.

Конструктивно разделенные между собой инокулятор и основной аппарат имеют автономные регулируемые системы тепло- съема и подачи воздуха.

Питательная среда, подаваемая в инокулятор и в основной аппарат, может быть или одной и той же, или различной в зависимости от требований технологии.

Приближение к непрерывному процессу ферментации системы инокулятор - основной аппарат приводит к сокращению продолжительности цикла ферментации, повышению коэффициента использования рабочего объема аппарата и увеличению его производительности.

Формула изобретения

Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальный цилиндрический корпус с технологическими патрубками, теплообменное устройство, размещенные в нем инокулятор, барботер и перемешивающее устройство, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности за счет сокращения цикла ферментации и повышения коэффициента использования рабочего объема, инокулятор образован стенкой корпуса и обечайкой, которая размещена в верхней части аппарата коаксиально корпусу и имеет днище, прикрепленное к его стенке, внутри инокулятора с зазором к днищу установлена вертикальная кольцевая циркуляционная перегородка, верхняя кромка которой находится ниже кромки обечайки, при этом в ниж- 5 инокулята в аппарат.

ней части инокулятора между стенкой корпуса и циркуляционной перегородкой размещено кольцевое аэрирующее устройство, а его днище снабжено патрубками для слиеа