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

Изобретение относится к микробиологической промышленности и представляет собой аппарат для выращивания микроорганизмов, например дрожжей.

Известна конструкция аппарата для выращивания микроорганизмов, содержащая цилиндрическую емкость, воздуховод, систему труб, равномерно установленных по длине окружности емкости, воздухораспределители, размещенные под каждой трубой, приспособление для ввода питательной среды, которое расположено над воздухораспределителями. Циркуляционные трубы снабжены коническими отражателями.

Данному аппарату присущи следующие недостатки.

Процесс выращивания дрожжей сопровождается большим выделением тепла. Из- за отсутствия теплообменных поверхностей охлаждения в аппарате не выдерживае.тся температурный режим, что отрицательно сказывается на физиологическом состоянии

и росте дрожжей, т.е. в конечном итоге снижается производительность аппарата.

Кислород, содержащийся в культураль- ной среде, после насыщения вциркуляциое - ных трубах весь усваивается дрожжами в верхнем слое среды, находящейся в аппарате.

Нижняя часть среды находится на кислородном голодании, т.е. в верхнем слое среды протекает процесс аэробный, в нижнем-анаэробный.

В верхнем слое среды происходит только рост биомассы, в нижнем - сбраживание углеводов среды в спирт. Это снижает производительность аппарата, влечет увеличение расхода сырья, отсутствуют оптимальные условия культивирования дрожжей в производстве.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий цилиндрическую емкость, систему циркуляционных труб, равномерно установленных по окружности емкости и снабженных теплообмен(/)

С

Ы

ю

&

ia

ными рубашками, отражатели для гашения пены, воздуховод с радиально отходящими от него патрубками, заканчивающимися воздухораспределителями.

В промышленности указанные аппараты для улучшения температурного режима процесса выращивания дополнительно оснащаются внутренними змеевиковыми теплообменниками и системой наружного пленочного охлаждения.

Однако этот аппарат имеет следующие недостатки.

Наружные поверхности теплообменных рубашек, змеевики и система пленочного охлаждения работают неэффективно, т.к. культуральная среда в аппарате из-за пенообразного состояния (объемный вес 0,35- 0.4 кг/л) не перемешивается, а спокойно, строго вертикально опукается сверху вниз, При этом охлаждение среды осуществляется только в пристенном слое. Практически разность температур среды в пристенном слое и вне зоны охлаждения составляет порядка 7-10°С, т.е. температурный режим процесса выращивания дрожжей не соблюдается, что отрицательно сказывается на физиологическом состоянии и росте дрожжей, в конечном итоге снижается производительность аппарата и количество дрожжей.

Кислород, содержащийся в культураль- ной среде, после насыщения в циркуляционных трубах весь усваивается дрожжами в верхнем слое среды, находящейся в аппарате.

Нижняя часть среды находится на кислородном голодании, т.е. в верхнем слое среды протекает процесс аэробный, в нижнем-анаэробный.

В верхнем слое среды происходит только рост биомассы, в нижнем - сбраживание углеводов среды в спирт. Это снижает производительность аппарата, влечет увеличение расхода сырья, отсутствуют оптимальные условия культивирования дрожжей в производстве.

Целью изобретения является повышение производительности и увеличение выхода конечного продукта путем более полного перемешивания и газонасыщения среды.

Поставленная цель достигается тем, что между воздухораспределительными трубками установлены дополнительные воздухораспределительные трубки, подключенные к трубе для подвода воздуха и имеющие на своих конечных участках дугообразные патрубки, расположенные у стенки емкости по линии окружности, при этом в дугообразных патрубках по всей длине выполнены отверстия для выхода воздуха, а в дополнительных трубках эти отверстия выполнены на участках, расположенных между циркуляци- рнными трубами и дугообразным патрубком каждой дополнительной трубки.

На фиг.1 показан аппарат, общий вид; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - схема дополнительной воздухораспределительной трубки; на фиг.4 - сечение Б-Б на

фиг.З; на фиг.5 - сечение В-В на фиг.З.

Аппарат для выращивания микроорганизмов в пенной среде состоит из цилиндрического корпуса t, воздуховода 2, воздухораспределителя 3 с патрубками 4

для подачи воздуха в вертикальные циркуляционные трубы 5 с теплообменными рубашками 6, змеевиков 7 для охлаждения, системы 8 пленочного охлаждения, системы 9 разводки питательной среды, дополнительных воздухораспределительных трубок 10, дугообразных патрубков 11. На дополнительных воздухораспределительных трубках 10 имеются отверстия 12, а на дугообразных патрубках 11 - отверстия 13.

Для отвода отработанного воздуха имеется патрубок 14.

Аппарат работает следующим образом.

По расположенной в цилиндрическом

корпусе 1 системе 9 разводки питательной

среды среда непрерывно поступает в нижнюю часть циркуляционных труб 5, По воздуховоду 2 через воздухораспределитель 3 и патрубки 4 воздух поступает в нижнюю часть циркуляционных труб 5 и устремляется вверх, увлекая за собой культуральную среду и свежую питательную среду. В циркуляционных трубах 5 происходит ггереме- шмеандег и насыщение среды кислородом воздух. Воз духожид костная среда из циркуляционных труб 5 выбрасывается в верхнюю часть аппарата, где происходит разделение ее на жидкостную культуральную пенообразную среду и газообразную. Одновременно с подачей воздуха в циркуляционные трубы 5 из воздухораспределителя 3 происходит также поступление воздуха по дополнительным воэдухорасп- ределительным трубкам 10 и дугообразным патрубкам 11 через отверстия 12 и 13 на

аэрацию культуральной среды в нижней части аппарата в зоне поверхностей охлаждения. Выходящий воздух, поднимаясь снизу аппарата вверх, дополнительно насыщает культуральную среду кислородом, осуществляя при этом перемешивание и циркуляцию ее снизу вверх в зоне между стенкой цилиндрического корпуса 1 и циркуляционт ными трубами 5. Отработанный воздух из дополнительных воздухораспределитель н ых трубок 10, дугообразных патрубков 11 и

циркуляционных груб 5 выводится из аппарата через патрубок 14. Температурный режим процесса выращивания дрожжей поддерживается пропуском воды через теп- лообменные рубашки 6 на циркуляционных трубах 5, змеевики 7 и систему 8 пленочного охлаждения.

Подача воздуха через дополнительные воздухораспределительные трубки 10, дугообразные патрубки 11 и циркуляционные трубы 5 создает общий циркуляционный поток снизу вверх по периферии аппарата (в зоне между стенкой цилиндрического корпуса 1 и циркуляционными трубами 5) и сверху вниз по центральной части аппарата, ограниченной циркуляционными трубами 5, что повышает эффективность работы поверхностей теплообмена, исключается анаэробный процесс - сбраживание сырья на спирт, обеспечивается выращивание дрож жей во всем объеме культуральной среды.

Таким образом, благодаря дополнительному установлению в воздухораспределителе 3 воздухораспределительных трубок 10. дугообразных патрубков 11, причем трубки 10 и дугообразные патрубки 11 расположены между циркуляционными трубами 5 и имеют отверстия 12, 13 для выхода воздуха в зоне циркуляционных труб 5 и змеевиков 7, позволяет дополнительно насыщать среду кислородом, интенсифицировать циркуляцию ее в аппарате, уменьшать перепады температур в среде, привести их к оптимальным согласно технологическому режиму, что позволяет достичь поставлен-

ную цель - повышение производительности и увеличение выхода Конечного продукта путем более полного перемешивания и газонасыщения среды. 5

Формула изобретения Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальную емкость с технологическими патрубками, размещен10 ные в емкости по окружности вертикальные циркуляционные трубы, снабженные в верхней части отражателями для гашения пены и расположенный у днища емкости аэратор, включающий трубу для подвода воздуха с

15 радиальными горизонтальными воздухораспределительными трубками, выходные участки которых размещены в циркуляцией ных трубах, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности 20 и увеличения выхода конечного продукте путем более полного перемешивания и газонасыщения среды, между воздухорасп ределительными трубками установлены дополнительные воздухораспределительные

25 трубки, подключенные к трубе для подвода воздуха и имеющие на своих конечных участках дугообразные патрубки, расположенные у стенки емкости по линии окружности, при этом в дугообразных патрубках по всей

30 длине выполнены отверстия для выхода воздуха t а в дополнительных трубках эти отверстия выполнены нз участках, расположенных между циркуляционными трубами и дугообразным патрубком каждой дополни35 тельной трубки,

Ф и г. 3 6-6.В-В

Использование: получение биомассы микроорганизмов, в частности дрожжей, в промышленных масштабах. Сущность изобретения: аппарат содержит емкость, размещенные в ней циркуляционные трубы с отражателями для пены, аэратор на днище с радиальными горизонтальными воздухораспределительными трубками. Между этими трубками установлены дополнительные трубки, на конечных участках которых укреплены дугообразные патрубки с отверсти ями для выхода воздуха. 5 ил.

Фиг. /

Редактор М.Циткина

Составитель П.Кудырко Техред М.Моргентал

Фиг. 5

Корректор Л.Бескид