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

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам для выращивания микроорганизмов, и предназначено для использования на предприятиях по производству кормовых дрожжей, белково-витаминных концентратов и прочих продуктов микробиологического синтеза.

Известен большой класс аппаратов для выращиванияЧшикроорганизмов, выполненных в виде цилиндрической емкости,содержащей циркуляционные трубы, размещенные внутри емкости или вне емко сти, сообщенные с верхней и нижней частью емкости.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость, расположенную в придонной части, систему аэраторов с коллектором и воз духо под водя щей трубой

и над аэраторами, рассредоточенные по окружности циркуляционные трубы.

Основным недостатком такого аппарата является то, что размещенные внутри емкости циркуляционные трубы, аэраторы, коллекторы, воздуховоды, вводы питания вместе с элементами их крепления: стойками, растяжками, кронштейнами очень сильно загромождают внутреннюю полость емкости - создают множество застойных, теневых мест, затрудняющих аэрацию куль- туральной среды.

С другой стороны на всех элементах внутренних устройств скапливаются и оседают при сливе среды микроорганизмы, что затрудняет промывку аппарата и поддержание асептических условий, что приводит к заражению среды, срыву технологического процесса, увеличивает количество остановок и в конечном счете снижает производительность оборудования,

Более выгодной с точки зрения эксплуатационных качеств является конструкция ферментатора с внешними циркуляционными трубами, с аэрирующими устройствами, расположенными в циркуляционных трубах. Данный аппарат представляет собою цилиндрическую емкость, с внешними циркуляционными трубами, нижние концы которых сообщены с придонной частью емкости, а верхние выведены выше крыши и заведены в емкость сверху, Воздухопод- водящие трубы расположены внутри циркуляционных труб. Аэраторы расположены в нижней части циркуляционных труб и выполнены в виде заглушенной с торца трубы с продольными щелями по образующей для выхода воздуха. Верхние концы воздухо- подводящих труб подсоединены к коллектору, размещенному на крыше емкости. На воздухоподводящих трубах закреплены перфорированные витки шнека.

Основным недостатком данного аппарата является то, что аэрируемый объем жидкости, заключенный в циркуляционных трубах, очень мал по сравнению с неаэрируемым объемом заключенным в емкости.

Данный недостаток усугубляется тем, что высота подъема аэрированной жидкости в циркуляционных трубах всего на 0,4 более высоты слоя жидкости в емкости при максимально достижимом газосодержании порядка 50% например, при выращивании дрожжей на гидролизатах древесины.

Откуда следует, что для обеспечения большей высоты подъема необходимо держать в емкости большее заполнение, что невыгодно.

При большом объеме неарируемой зоны, расположенный в емкости, большое количество микроорганизмов будет испытывать дефицит в кислороде, в условиях которого жизненные процессы микроорганизмов замедляются, угнетаются и микроорганизмы перестают размножаться и наращивать биомассу.

Цель изобретения заключается в повышении производительности за счет более полного насыщения культуральной среды газом и стерильности при подготовке аппарата к технологическому циклу.

Поставленная цепь достигается за счет того, что, верхняя часть емкости выполнена расширенной, а нижняя суженной, при этом высота нижней части равна 0,5-0,9 общей высоты емкости, а циркуляционные трубы выполнены также из двух частей, верхней расширенной, в которой размещены вертикальные параллельные перегородки для разобщения восходящего газожидкостного потока и нижней, суженной, в которой размещены аэраторы, причем соотношение общего аэрируемого объема труб к нижней части емкости составляет 0,25-10.

Аэраторы выполнены в виде сигарообразных полых тел с перфорированной стенкой установленных по продольной оси циркуляционных труб и сообщенных с коллектором.

По другому варианту поставленная цель

также достигается за счет того, что аэраторы представляют собою ряды отверстий, выполненных в стенке нижней части циркуляционных труб общей с коллектором.

На фиг. 1 изображен аппарат для выращивания микроорганизмов, продольный разрез; на фиг, 2 - аэратор, выполненный в виде сигарообразного полого тела с перфорированной стенкой, установленного по оси циркуляционной трубы; на фиг 3 - аэратор,

выполненный в виде нескольких рядов отверстий в стенке нижней части циркуляционных труб, общей с коллектором; на фиг 4 - то же, поперечный разрез.

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит емкость 1. нижняя часть 2 которого выполнена суженной до высоты 0,5-0,9 общей высоты емкости 1. По окружности нижней части 2 емкости 1 размещены внешние циркуляционные трубы 3, нижние

концы 4 которых сообщены с нижней частью 2 емкости 1, а верхние концы 5 присоединены к низу верхней расширенной части б емкости 1. В нижних концах 4 циркуляционных труб 3, общий суммарный объем которых составляет от 0,25 до 10 объемов нижней части 2 емкости 1, размещены аэраторы 7, представляющие собою сигарообразные полые тела снабженные перфорацией 8 и каналами 9 и сообщенные

с коллектором 10 для подаваемого на аэрацию воздуха.

Аэраторы 7 могут быть выполнены также в виде нескольких рядов отверстий,просверленных в стенке нижней части 4

циркуляционных труб 3, общей с коллектором 15, выполненным в виде короба, охватывающего емкость 1,

Участки циркуляционных труб 3, расположенные над аэраторами 7, расширены и

разобщены на параллельные ходы 11 с помощью трубообразных вертикальных параллельных перегородок 12 и поперечных перегородок 13. Кроме того, емкость 1 снабжена необходимыми штуцерами для ввода компонентов питания, отбора культуральной жидкости с биомассой, сброса отработанных газов, установки приборов КИП и др.

Аппарат для выращивания микроорганизмов работает следующим образом

Перед пуском аппарата в работу внутреннюю полость его промывают водой с помощью моечных головок, расположенных в верхней части, и дезинфицируют специальными дезинфицирующими растворами, пропуская их через те же моечные головки. Благодаря тому, что полость аппарата максимально освобождена от металлоконструкций: стоек, растяжек, кронштейнов, коллекторов и пр., обеспечивается высокое качество промывки, являющееся основным условием стабильной безостановочной работы. Посторонняя микрофлора, менее требовательная к условиям культивирования в условиях ферментационкых процессов, развивается очень бурно и, обладая антибиотическими свойствами, подавляет рост культурных микроорганизмов, из-за чего приходится прерывать технологический процесс, сливать культуральную среду и проводить внеочередную промывку и дезинфекцию. Качество мойки и дезинфекций в процессах ферментации имеет исключительное значение. В данном случае благодаря тому, что конструкция максимально соответствует условиям мойки, обеспечивается высокое качество промывки и дезинфекции.

После промывки и дезинфекции аппарат заполняют питательной средой, засевают чистую культуру микроорганизмов и включают подачу воздуха на аэрацию. Пузырьки воздуха, выходя из отверстий 8 аэра- торов 7, устремляются вверх по циркуляционным трубам 3, увлекая жидкость, создают восходящий поток. Благодаря обтекаемой перфорированной конструкции аэраторов 7, установленных по осям циркуляционных труб 3, обеспечивается высокая дисперсность дробления воздуха при минимальном гидравлическом сопротивлении. Благодаря тому, что участки 5 циркуляционных труб 3, находящиеся над аэраторами, разбиты на параллельные ходы 11с помощью трубообразных перегородок 12, газожидкостный поток, возникающий над аэраторами 7, идет по этим ходам 11. Такая конструкция устраняет коалеСцен- цию (слияние) пузырьков. Кроме того, при движении пузырьков около стенок перегородок 12 создается пристенный эффект трения и перекатывания пузырька по стенке, благодаря чему происходит интенсивный

обмен поверхности пузырьков и интенсивность массообмена возрастает. Далее газожидкостный поток, выходя из ходов 11, стекает по конусной поверхности верхней

5 расширенной части 6 емкости 1 в нижнюю часть 2 емкости 1, откуда всасывается в нижние концы 4 циркуляционных труб 3, образуя таким образом контуры циркуляции. Таким образом, благодаря сужению

0 нижней части 2 емкости 1 и сокращения до минимума неактивной зоны, а также благодаря созданию условий для более полного насыщения культуральной среды газом в активной зоне-циркуляционных трубах 3 - пу5 тем создания раздельных ходов 11 и повышения стерильности подготовки аппарата к технологическому циклу достигается повышение производительности.

0 Формула изобретения

1. Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий емкость с технологи- ческими патрубками и внешние циркуляционные трубы, подключенные к

5 нижней и верхней частям емкости, снабженные встроенными аэраторами и коллекторами для подвода к нй Шоздуха, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности зё счет более полного

0 насыщения культуральной среды газом и повышения стерильности подготовки аппарата к технологическому циклу, верхняя часть емкости выполнена расширенной, а нижняя суженной, при этом высота нижней

5 части равна 0,5-0,9 общей высоты емкости, а циркуляционные трубы выполнены также из двух частей, верхней, расширенной, в которой размещены вертикальные параллельные перегородки для разобщения вос0 ходящего газожидкостного потока, и нижней, суженной, в которой размещены аэраторы, причем соотношение общего объема труб к нижней части емкости составляет 0,25-10.

5 2. Аппарат поп, 1,отличающийся тем, что аэраторы представляют собой сигарообразные полые тела с перфорированной стенкой, установленные вертикально по продольной оси циркуляционных труб.

0 3. Аппарат по п. 1,отличающийся тем, что аэраторы представляют собой ряды отверстий, выполненных в стенке нижней части циркуляционных труб с коллектором.

Отработан Htie gffj6/

Использование: микробиологическая промышленность, производство кормовых дрожжей, витаминных концентратов и других продуктов микробиологического синтеза Сущность изобретения: аппарат содержит емкость с технологическими патрубками и внешние циркуляционные трубы, подключенные к нижней и верхней частям емкости, снабженные встроенными аэраторами и коллекторами для подвода к ним воздуха Верхняя часть емкости выполнена расширенной, а нижняя - суженной, при этом высота нижней части равна 0,5-0,9 общей высоты емкости, а циркуляционные трубы выполнены также из двух частей, верхней, расширенной, в которой размещены вертикальные параллельные перегородки для разобщения восходящего газожидкостного потока, и нижней, суженной, в которой размещены аэраторы, причем отношение общего объема труб к нижней части емкости составляет 0,25-10 2 з.п. ф-лы, 4 ил.

Фиг f

15

Фаг.з