Установка для культивирования микроорганизмов Советский патент 1992 года по МПК C12M1/08 

Описание патента на изобретение SU1738844A1

Изобретение относится к микробиологической промышленности а именно к системам культивирования и воздухе- обеспечения аппаратов глубинного типа для выращивания аэробных микроорганизмов на жидких питательных средах с целью получения биомассы и продуктов метаболизма, и может быть использовано в отраслях микробиологической, химико-фармацевтической, медицинской и пищевой промышленности.

Известные системы газообеспечения ферментера представляют собой схему

прямой продувки культуральной жидкости воздухом с помощью компрессора через стерилизующий фильтр на входе в аппарат и фильтр очистки газовоздушных выбросов на выходе. ,

Однако такая система газообеспечения ферментера в значительной степени энергоемка и малоинтенсивна по массо- переносу кислорода, а энергозатраты на прокачку воздуха возрастают по мере забиваемости фильтров и уменьшения их стерилизующей способности.

-vl

оо

00 00 42ь

Известны системы газообеспечения ферментера по схеме прямой продувки купьтуральнойжидкости воздухом через компрессор, содержащие стерилизующие фильтры на входе и выходе аппарата, а также магистраль подачи чистого кислорода на входе.

Введение кислорода интенсифицирует процесс массопередачи даже при снижении продувки культуральной жидкости воздухом, но.приводит к увеличению энергозатрат. Так, расход энергии на производство кислорода составляет порядка 0,35-0,45 кВт.ч/мЭо

Наиболее близкой по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемой установке является система газообесГпечения ферментера, включающая замкнутый контур с компрессором для подачи воздуха, систему фильтрации и магистраль для подачи чистого кислорода, связанную с входом ферментера.

к входным участкам камер для обеспечения движения газа и воздуха в них вдоль мембраны.

Установка для культивирования микроорганизмов, снабженная газообменным устройствсм, содержащим две параллельные проточные камеры, позволяет соз-, дать два продуваемых вдоль мембран . объема. То, что одна из: камер сообщается с ферментером, а другая - с вентилятором для„ ПОДЕОДЭ в нее. свежего воздуха, создает в системе фильтрации два контура - внешний и внутренний. Поскольку в этом случае нет принудительной фильтрации воздуха через мембрану, то нет закупорки пор микрочастицами и аэрозолями.

Размеры пор ядерной мембраны долж- ны-лежать в диапазоне 50-500 нм, причем нижняя граница определяется величиной, равной средней длине свободного пробега газовых молекул (при атмосферном давлении), при которой проис5

Похожие патенты SU1738844A1

название год авторы номер документа
Устройство для регулирования рН и парциального давления растворенного кислорода в культуральной жидкости в ферментере 1991
  • Балашов Владимир Анатольевич
  • Шкидченко Александр Николаевич
SU1763489A2
АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ 2020
  • Бондаренко Константин Николаевич
  • Чернушкин Дмитрий Викторович
  • Листов Евгений Леонидович
  • Пименов Николай Викторович
  • Дедыш Светлана Николаевна
  • Ошкин Игорь Юрьевич
RU2738849C1
УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ КОРМОВОЙ БИОМАССЫ ИЗ ПРИРОДНОГО ГАЗА 2021
  • Листов Евгений Леонидович
  • Небойша Янкович
RU2769433C1
АППАРАТ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МЕТАНОКИСЛЯЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ 2015
  • Кочетков Владимир Михайлович
  • Кустов Александр Васильевич
  • Лалова Маргарита Витальевна
  • Миркин Михаил Григорьевич
  • Найдин Анатолий Владимирович
  • Потапов Сергей Сергеевич
RU2585666C1
ФЕРМЕНТАЦИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ МЕТАНАССИМИЛИРУЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ 2015
  • Лалова Маргарита Витальевна
  • Миркин Михаил Григорьевич
  • Найдин Анатолий Владимирович
  • Сафонов Александр Иванович
  • Бабурченкова Ольга Александровна
RU2580646C1
РЕАКТОР ДЛЯ АЭРОБНОГО БИОСИНТЕЗА И СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИКРОБНОЙ БИОМАССЫ МЕТАНОКИСЛЯЮЩИХ МИКРООРГАНИЗМОВ В ЭТОМ РЕАКТОРЕ 2021
  • Абатуров Константин Валерьевич
  • Небойша Янкович
RU2766708C1
Аппарат для выращивания микроорганизмов 2022
  • Хохлачев Николай Сергеевич
  • Червякова Ольга Петровна
  • Семенова Виктория Александровна
  • Сакаян Даниил Игоревич
RU2803177C1
Аппарат для выращивания микроорганизмов 2021
  • Листов Евгений Леонидович
  • Небойша Янкович
RU2763054C1
Биореактор для выращивания метанутилизирующих микроорганизмов 2016
RU2607782C1
Устройство для вентиляции 1989
  • Воробьев Евгений Дмитриевич
  • Евдокимов Николай Витальевич
  • Овчинников Владимир Викторович
  • Шестаков Владимир Дмитриевич
SU1710951A1

Иллюстрации к изобретению SU 1 738 844 A1

Реферат патента 1992 года Установка для культивирования микроорганизмов

Использование: в микробиологической промышленности при получении биомассы микроорганизмов и продуктов метаболизма их жизнедеятельности. Сущность изобретения: установка содержит ферментер и систему очистки и подвода газа, включающую внешний циркуляционный контур, содержащий рециркуляционные трубопроводы для отвода и подвода газа, побудитель расхода и газообменное устройство. Последнее содержит корпус, разделенный ядерной газоселективной мембраной на две параллельные проточные камеры, одна из которых подключена трубопроводом для отвода газа к ферментеру, а другая снабжена вентилятором для подвода в нее свежего воздуха о При этом указанный трубопровод и вентилятор подключены соответственно к входным участкам камер для обеспечения движения газа и воздуха в них вдоль мембраны. 2 ил. (Л

Формула изобретения SU 1 738 844 A1

Недостатком известной установки яв- „ ходит переход к промежуточному, а заляются высокие энергозатраты на прокачку воздуха через систему фильтрации , содержащую скруббер, фильтр и абсорбер для улавливания двуокиси углерода, причем возрастают затраты : по мере забиваемости фильтра; низкая эффективность обеспложивания микроорганизмов в целевом потоке воздуха, а следовательно, невысокая степень стерильности процесса культивирования

тем к кнудсеновскому режимам течения газа, характеризующимся меньшими коэффициентами диффузии газа, а верхняя граница -.значением, которое достаточно для защиты от проскока микрочастиц 30 и микроорганизмов (например, при появлении перепада давления на мембране) . ,.

На фиг. t изображена установка для культивирования микроорганизмов;

микроорганизмов, невысокие сроки эффек-35 на Фиг. 2 - газообменное устройство.

тивной эксплуатации,с частыми регене- рациями.

Целью изобретения является сокращение энергозатрат на подвод газа и повышение стерильности процесса культивирования микроорганизмов.

Указанная цель достигается тем, что в установке культивирования микроорганизмов, содержащей ферментер и систему очистки и подвода газа, включающую внешний циркуляционный контур, содержащий отводящий и подводящий рециркуляционные трубопроводы для газа, побудитель расхода и газообменное

устройство, последнее содержит корпус,50 а служит для наружного обдува мембра- разделенный ядерной газоселективной ны. На входе в ферментер подключен мембраной.на две параллельные проточные камеры, одна из которых подключена трубопроводом для отвода газа к ферментеру, а другая снабжена вентилято-ч ром для подвода в нее свежего воздуха, при этом указанный:трубопровод и

баллон 8 с кислородом.

Установка работает следующим образом.

55 Воздух циркулирует по замкнутому контуру ферментера 1 с помощью компрессора 7. Газообменное устройство обеспечивает диффузию избытка двуокиси

вентилятор подключены соответственно

тем к кнудсеновскому режимам течения газа, характеризующимся меньшими коэффициентами диффузии газа, а верхняя граница -.значением, которое достаточно для защиты от проскока микрочастиц 0 и микроорганизмов (например, при появлении перепада давления на мембране) . ,.

На фиг. t изображена установка для культивирования микроорганизмов;

Установка представляет собой замкнутый контур, включающий собственно ферментер 1 с барботером 2, мешалкой 3, рубашкой 4 водяного охлаждения

и двигателем 5 привода мешалки,

фильтр-влагоотделитель 6, компрессор 7 внутренней камеры и подключенное к ферментеру через трубопровод гаэооб менное устройство, содержащее корпус,

состоящий из верхней крышки 9, разделительных пластин 10, ядерных мембран И на разделительных пластинах, нижней крышки 12, внутренней 14 и внешней 13 камер. Вентилятор внешнего возду а служит для наружного обдува мембра- ны. На входе в ферментер подключен

баллон 8 с кислородом.

Установка работает следующим образом.

Воздух циркулирует по замкнутому контуру ферментера 1 с помощью компрессора 7. Газообменное устройство обеспечивает диффузию избытка двуокиси

51

углерода в циркулирующем воздухе внуренней камеры через ядерную мембрану 1t во внешнюю камеру.

Если на выходе ферментера 1 благодаря интенсивному потреблению наблюдается меньшее по отношению к атмосферному количество кислорода то на мембране 11 создается аналогичный дифузионный поток, но уже направленный в сторону внутренней камеры. Это приводит к восстановлению в установке состава воздуха по С0г и Ог практически атмосферного прокачиваемого во внешнем контуре вдоль ядерной мембраны вентилятором.

Баллон с чистым кислородом служит для интенсификации роста биомассы в ферментере 1. Однако во избежание

больших потерь кислорода на газообмен- 20 тивирования„ Помимо этого, за счет ном устройстве его концентрация на вы- замкнутой циркуляции газа во внутрен- ходе из ферментера не должна превы- , ней камере (внутреннем контуре) вышать 25-30 об,%.

Газообменное устройство может быть выполнено в виде камеры, содержащей пакет плоских перфорированных разделительных пластин, размещенных между верхней и нижней крышками, с жестко закрепленными на них по периметру ядерными мембранами с диаметром пбр 0,1 мкм. Внешняя камера снабжена двумя вентиляторами типа ВН-2 потребляемой мощностью 20 Вт.

Газообменное устройство подключено к ферментеру с побудителем расхода (компрессором) во внутренней циркуляционной камере.

Благодаря имеющимся двум камерам газообменного устройства отсутствует закупорка пор микрочастицами и аэрозолями (так как нет принудительной фильтрации воздуха через мембрану). При этом имеющиеся градиенты концентрации кислорода и углекислого газа по отношению к атмосферному воздуху вызыполняются условия экологической чистоты - ликвидируются выбросы в атмо25 сферу.

В случае необходимости (условия очень сильных загрязнений, проскок пены культуральной жидкости и т.п.) газообменное устройство может быть

,д легко регенерировано путем промывки в воде или в другой не агрессивной к материалам конструкции жидкости.

Формула -изобретения

35 Установка для культивирования микроорганизмов,, содержащая ферментер и систему очистки и подвода газа, включающую внешний циркуляционный контур, содержащий отводящий и подводящий циркуляционные трубопроводы для газа, побудитель расхода и газообменное устройство, отличающаяся тем, что, с целью сокращения энергозатрат на подвод газа и повышения стевают взаимодиффузию компонентов и вое- 45 рильности процесса культивирования, становление воздушной среды в замкну- газообменное устройство содержит корпус, разделенный ядерной газоселективной мембраной на две параллельные проточные камеры, одна из .которых

том контуре ферментере, что снижает энергозатраты.

Это обеспечивает, с одной стороны,

постоянный массоперенос газовых компо- 50 подключена трубопроводом для отвода нентов через ядерную мембрану, поры газа к ферментеру, а другая снабжена которой препятствуют проскоку микроорганизмов, а с другой - практически бессрочную работу фильтрационного элемента - ядерной мембраны, на которой 55 отсутствует перепад давлений. Обеспевентилятором для подвода в нее свежего воздуха, при этом указанный трубопровод и вентилятор подключены соответственно к входным участкам камер для обеспечения движения газа и воздуха в них вдоль мембраны.

чение условий свободного массопереноса компонентов воздуха через систему {фильтрации требует создания принудительной продувки частей камеры потоками воздуха о помощью компрессоров, вентиляторов либо иными способами. Однако при этом гидродинамическое давление с обеих сторон мембраны должно быть равно.

Расположение мембраны параллельно оси магистрали и ее жесткое закрепление по периметру на стенках камеры позволяют организовать вдоль ее поверхностей тангенциальные потоки воз- 5 ДУха которые увлекают микрочастицы и аэрозоли. Газоселективная ядерная мембрана, поры которой препятствуют проскоку микроорганизмов, повышает стерильность проведения процесса куль0

полняются условия экологической чистоты - ликвидируются выбросы в атмосферу.

В случае необходимости (условия очень сильных загрязнений, проскок пены культуральной жидкости и т.п.) газообменное устройство может быть

легко регенерировано путем промывки в воде или в другой не агрессивной к материалам конструкции жидкости.

Формула -изобретения

Установка для культивирования микроорганизмов,, содержащая ферментер и систему очистки и подвода газа, включающую внешний циркуляционный контур, содержащий отводящий и подводящий рециркуляционные трубопроводы для газа, побудитель расхода и газообменное устройство, отличающаяся тем, что, с целью сокращения энергоподключена трубопроводом для отвода газа к ферментеру, а другая снабжена

вентилятором для подвода в нее свежего воздуха, при этом указанный трубопровод и вентилятор подключены соответственно к входным участкам камер для обеспечения движения газа и воздуха в них вдоль мембраны.

i&

ойЈ

(Риг. 2

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1992 года SU1738844A1

Талонов Е.П и др
Кислород в ферментационных процессах, - Обзор, М., 1984,,с
Коридорная многокамерная вагонеточная углевыжигательная печь 1921
  • Поварнин Г.Г.
  • Циллиакус А.П.
SU36A1
Хомутов Н.А
Сравнительный техниг- ко- химический анализ обеспечения кислородом микробиологических производств
Биотехнология, 1985, № 1 с
Способ получения бензидиновых оснований 1921
  • Измаильский В.А.
SU116A1
Борисов В-.Л
и др
Замкнутая система газообеспечения ферментера с механическим перемешиванием, Научн.сб
Киев.: Пищевая промышленность, 1989, с
Устройство двукратного усилителя с катодными лампами 1920
  • Шенфер К.И.
SU55A1

SU 1 738 844 A1

Авторы

Овчинников Владимир Викторович

Белушкина Ирина Александровна

Воробьев Евгений Дмитриевич

Кузенков Владимир Александрович

Олийничук Сергей Тимофеевич

Заднепряный Юрий Викторович

Вакуленко Владимир Алексеевич

Даты

1992-06-07Публикация

1989-10-23Подача