Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1992 года по МПК C12M1/02 

w

Ё

Использование: в микробиологической и других отраслях промышленности, связанных с культивированием микроорганизмов. Сущность изобретения: ап ларат включает вертикальную емкость, размещенную в ней циркуляционную трубу, теплообменное устройство и технологические патрубки. Теплообменное устройство содержит два соосно расположенных кольцевых ряда вертикальных теплообменных труб с установленной по оси мешалкой. Теплообмен-, ные трубы состоят из отдельных последовательно соединенных секций. Распределение хладагента между секторами производится с помощью коллекторов. Аппарат снабжен размещенным над теплооб- менным устройством отстойником жидкости, состоящим из открытой сверху кольцевой цилиндрической емкости с отверстиями в боковых стенках для прохода пены и подключенными к днищу вертикальными трубами для подачи жидкости на наружную поверхность Teqflob6MeHHbix труб. 4 ил.

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам для выращивания дрожжей.

Известен аппарат для культивирования Микроорганизмов, включающий вертикальную емкость с размещенной в ее нижней части мешалкой, теплообменное устройство, расположенное выше и выполненное в виде примыкающих труб, с образованием циркуляционной трубы, при этом их торцы соединены с коллекторами для подвода и отвода хладагента.

Недостатком является то, что осевой поток вспененной культуральной среды, вызываемый мешалкой, движется медленно, особенно у стенок теплообменного устройства, что не препятствует налипанию на них биомассы и загрязнений. Коэффициент теплоотдачи со стороны вспененной культуральной среды низок и он, в основном, определяет низкий коэффициент теплопередачи и, соответственно, недостаточный теплосьем. Хладагент внутри тепло- обменных труб проходит также медленно, так как его нагрев до оптимальной температуры, соответствующей разумному расходу хладагента, длителен. Коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента низок. Недостаточный теплосъем ограничивает производительность аппарата для выращивания микроорганизмов из-за перегрева культуральной среды выше оптимальной температуры культивирования.

Целью изобретения является повышение производительности путем увеличения теплосьема.

VI

О 00 4Ь

VI

чэ

Указанная цегь достигается тем, что аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий вертикальную емкость, размещенную в ней циркуляционную трубу, теп- лообменное устройство и технологические патрубки, кроме того теплообменное устройство содержит два соосчо расположенных кольцевых ряда вертикальных теплообменник труб с установленной по оси мешалкой, состоящих из отдельных последовательно соединенных секций м коллекторов для распределения хладагента между секторами, при этом аппарат снабжен размещенным над теплообменным устройством отстойником жидкости, состоящим из открытой сверху кольцевой цилиндрической емкости с отверстиями в боковых стенках для прохода пены и подключенными к днищу вертикальными трубами для подачи жидкости на наружную поверхность теплообменных труб.

Кольцевым рядам вертикальных тепло- обменных труб соответствует развитость теплообменной поверхности и увеличение турбулизации вспененной культуральной среды при вращении мешалки, установленной по их оси, что способствует увеличению теллосъема. Отдельные последовательно соединенные секции и коллекторы для распределения хладагента между секторами увеличивают число его ходов и, соответственно, скорость движения по теплообменным трубам, улучшая условия теплоотдачи. Применение отстойника жидкости с под- Йлюченными к его днищу вертикальными трубами для подачи жидкости на наружную поверхность теплообменных труб улучшает условия теплоотдачи в пенящихся средах и препятствует отложению на поверхности теплообменных труб биомассы и загрязнений.

На фиг.1 изображен предлагаемый аппарат для выращивания микроорганизмов, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - вид В на фиг.З.

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикальную емкость 1, закрытую крышкой 2. На днище 3 установлены опоры 4 и 5 для закрепления циркуляционной трубы 6 и теплообменного устройства, соответственно. Теплообменное устройство содержит два соосно расположенных кольцевых ряда вертикальных теплообменных труб 7, размещенных над кольцевой пластиной 8. Над теплообменным устройство размещен отстойник жидкости 9, состоящий из открытой сверху кольцевой цилиндрической емкости с отверстиями 10 в боковых стенках для прохода пены.

Аэратор 11 расположен под циркуляционной трубой. По оси кольцевых рядов вертикальных теплообменных труб установлена мешалка 12, ее привод 13 размещен на крышке аппарата, при этом мешалка состоит из пропеллерных ярусов 14, турбинных ярусов 15 и механического пено0 гасителя 16. ,

Кольцевые ряды вертикальных теплообменных труб состоят из отдельных последовательно соединенных секций, для этого к торцам теплообменных труб подсоединены

5 колпачки 17 с отверстиями 18 в боковых стенк ах, к которым подключены дистанцио- нирующие патрубки 19 с образованием секторов, соединенных с коллекторами 20 для распределения хладагента между сектора0 ми. Теплообменное устройство содержит также коллекторы 21 для ввода и вывода хладагента. Между кольцевыми рядами вертикальных теплообменных труб расположены желоба 22 с выемками 23 для

5 закрепления в них теплообменных труб. К днищу отстойника жидкости подключены вертикальные трубы 24 для подачи жидкости на наружную поверхность теплообмен- ных труб и прикреплены элементы

0 жесткости 25.

Аппарат снабжен трубой 26 подачи питательной среды, подключенной к отстойнику жидкости, патрубком 27 для вывода вспененной суспензии микроорганизмов,

5 трубами 28 для ввода и вывода хладагента, патрубком 29 для выхода отработанного воздуха из аппарата.

Аппарат работает следующим образом. В вертикальную емкость 1, заполнен0 ную культуральной средой с микроорганизмами, подается с помощью аэратора 11 воздух. Вспененные восходящие потоки проходят в циркуляционной трубе б, за счет эрлифта, и между кольцевыми рядами вер5 тикальных теплообменных труб 7 по оси мешалки 12, за счет вращения пропеллерных ярусов 14. В остальном объеме аппарата преимущественно нисходящие потоки. Тепло, вызывающее перегрев вспенен0 ной культуральной среды, отводится с помощью теплообменного устройства. Турбулизованные потоки, образованные взаимодействием тангенциальных потоков турбинных мешалок 15 с кольцевыми ряда5 ми вертикальных теплообменных труб 7, улучшают теплоотдачу. Кроме того, на наружную поверхность теплообменных труб сливается жидкость из отстойника жидкости 9 с помощью вертикальных труб 24, подключенных к его днищу, и желобов 22 с

выемками 23. Для этого вспененная культу- ральная среда проходит в отверстия 10 отстойника жидкости 9, где на нее не воздействуют силы перемешивания, и она расслаивается на легкую пену и жидкость, при этом легкая пена всплывает через открытый верх кольцевой цилиндрической емкости отстойника жидкости и смешивается с более плртной окружающей средой,

Хладагент, например охлаждающая вода, подается через трубу 28 в коллектор 21 теплообменного устройства, затем с помощью коллекторов для распределения хладагента между секторами проходит через 16-28 последовательно соединенных секций, нагреваясь от тепла стеноЪс вертикальных теплообменных труб до оптимальной температуры перед выходом из аппарата, при этом в каждой секции хладагент проходит 1Ю 4-0 параллельно подключенным вертикальным теплообмен ным трубам.

Естественное гашение пены на поверхности объема вспененной культуральной среды дополняется с помощью вращения механического пеногасителя 16.

В аппарат подается питательная среда. Из аппарата выводятся вспененная культу- ральная среда с микроорганизмами и отработанный воздух.

Предлагаемый аппарат для выращивания микроорганизмов позволяет повысить коэффициент теплоотдачи со стороны вспе- ненной культуральной среды за счет средств для подачи жидкости на наружную поверхность вертикальных теплообменных труб и для увеличения турбулизации в месте

их расположения, увеличить коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента за счет увеличения скорости движения хладагента с помощью средств для соединения теплообменных труб, увеличить поверхность теплообмена, в том числе за счет включения в теплообмен, кроме рядов вертикальных теплообменных труб, средств для их соединения и крепления, что существенно

увеличивает теплосъем и не препятствует увеличению производительности, из-за перегрева вспененной культуральной среды с микроорганизмами.

Формула изобретения

Аппарат для выращивания микроор га- низмов. включающий вертикальную емкость, размещенную в ней циркуляционную трубу, теплообменное устройство и технологические патрубки, отличающийся

тем, что, с целью повышения производительности путем увеличения теплосьема, теллообменное устройство содержит два соосно расположенных кольцевых ряда вертикальных теплообменных труб с установленной по оси мешалкой, состоящих из отдельных последовательно соединенных секций, и коллекторов для распределения хладагента между секторами, при этом аппарат снабжен размещенным над теплообме-ным устройством отстойником жидгости, состоящим из открытой сверху кольцевой цилиндрической емкости с отверстиями в боковых стенках для прохода пены и подключенными к днищу вертикальными

трубами для подачи жидкости на наружную поверхность теплообменных труб.

L

.П Л П .П П П Л П П П

2Q U ULTUT U U U U U U U U

Фиг, 4

Видв

L

га

.П