Аппарат для культивирования микроорганизмов Советский патент 1993 года по МПК C12M1/04 

со С

Использование: микробиологическая промышленность, выращивание микроорганизмов в суспензиях. Сущность изобретения: аппарат имеет вертикальный корпус с технологическими патрубками, вертикальные трубчатые теплообменники, заключенные в циркуляционные стаканы, и аэ рэтор, размещенный у днища. Между стаканами по оси корпуса по высоте установлены один над другим блоки концентрических обечаек для дополнительной циркуляции среды по объему. Высота внутренней обечайки в блоке больше зазора между соседними, а нижние кромки обечаек в блоке расположены ступенчато по возрастающей от центральной к периферийной обечайке. 3 ил. .

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано в процессах культивирования микроорганизмов, а также в медицинской, фармацевтической и пищевой отраслях промышленности.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками и циркуляционный контур, образованный расположенными в емкости центральным циркуляционным диффузором, периферическими и промежуточными вертикальными перегородками и расположенными между ними аэраторами.

Конструкция аппарата не обеспечивает равномерного распределения газовой фазы по сечению аппарата и необходимой скоро: сти циркуляции газожидкостного потока.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому является аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальный корпус, теплообменное, аэрирующее устройства и установленные равномерно по периферии корпуса один над другим циркуляционные стаканы.

Недостатком данного аппарат.а также является неравномерное распределение объемного газосодержания по сечению аппарата.

Цель изобретения - увеличение производительности аппарата путем обеспечения равномерности распределения газовой фазы и увеличения скорости циркуляции.

Поставленная цель достигается тем, что аппарат, содержащий вертикальный корпус, теплообменное, аэрирующее устрсйст

00

ю ел ся со

ва и установленные равномерно по периферии корпуса один над другим циркуляцион- ные стаканы, снабжен блоками концентрических обечаек, расположенных поярусно в центральной части аппарата, при этом высота минимальной обечайки превышает величину зазора между соседними обечайками и уменьшается от центра к периферии.

На фиг. 1 представлен аппарат для культивирования микроорганизмов, продольный разрез; на фиг. 2 - сечение А-А фиг. 1; на фиг, 3 - график распределения объемного газосодержания по сечению аппарата по мере удаления от аэратора.

Аппарат для культивирования микроорганизмов имеет вертикальный цилиндрический корпус 1 с технологическими патрубками 2, 3, аэратор 4, размещенный в его нижней части, воздухоподводящую трубу 5, теплообменное устройство, состоящее из вертикальных-труб б, подключенных к верхнему 7 и нижнему 8 коллекторам, и установленные равномерно по периферии корпуса один над другим циркуляционные стаканы 9. Теплообменные трубы располо- жены внутри стаканов 9. В центральной части аппарата поярусно установлены блоки концентрических обечаек 10. Высота обечаек в блоке уменьшается от центра к перифе- рии. Высота минимальной обечайки превышает величину зазора между соседними обечайками.

Аппарат работает следующим образом,

После стерилизации в аппарат подается стерильная питательная среда и производится посев. Согласно технологическому ре- гламенту в процессе культивирования производится введение ростовых добавок в аппарат, поэтому уровень заливки культу- ральной жидкости постоянно увеличивается. После посева чистой культуры включают подачу воздуха на аэрацию. Воздух по трубе 5 поступает в .аэратор 4 и далее в культу; ральную жидкость, образуя восходящий га- зожидкостный поток между стенкой корпуса и стаканами 9 и в центральной части аппарата.

По мере подъема газовой фазы происходит перераспределение газ осодёржанйя по

Формул а изобретения Аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий вертикальный корпус с технологическими патрубками, вертикальные трубчатые теплообменники, заключенные в расположенные один над другим циркуляционные стаканы, размещенные по окружности у стенки корпуса, и

сечению аппарата. В центральной его части газосодержание становится выше, чем по периферии (что видно из графика распределения объемного газосодержания по сечению аппарата по-мере удаления от аэратора, см. фиг. 3). При этом пузырьки газа образуют крупные агломераты газовой фазы. Аэрирующий газ проходит обьем жидкости с минимальным коэффициентом сорбции.. В результате при больших расходах воздуха происходит незначительное поглощение кислорода. Создание специальной системы из множества концентрических обечаек, высота которых уменьшается от

центра к периферии, приводит к выравниванию объемного газосодержания по сечению аппарата. Это происходит за счет сил трения газовых пузырей с поверхностью обечаек при прохождении двухфазной среды

газ-жидкость в узком канале между обечайками.

Достигнув верхнего уровня жидкости, нерастворившийся газ выходит в газовую полость над зеркалом жидкости, а газожидкостная смесь переливается во внутреннюю полость циркуляционных стаканов 9. Таким образом, происходит многократная циркуляция газожидкостных потоков.

По мере повышения уровня заливки аппарата в работу включаются вышестоящие циркуляционные стаканы 9. Выделяющееся в процессе культивирования тепло отводится хладагентом, циркулирующим внутри теплообменных труб 6, расположенных

внутри стаканов 9.

Установка блоков концентрических обечаек, образующих ряд узких концентрических каналов, высота которых уменьшается

от центра к периферии, повышает гидравлическое сопротивление в центральной части потока, в которой.наблюдается наибольшее газосодержание, обеспечивает высокую степень диспергирования газожидкостной

смеси. Поскольку скорость всплытия пузырей малого диаметра незначительна, может быть достигнута большая высота барботиру- емого слоя и, соответственно, большой движущий напор, обусловливающий высокую

скорость циркуляции.

аэратор у днища емкости, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности за счет более полного равномерного распределения газовой фазы и увеличения скорости циркуляции, между стаканами по оси корпуса по высоте установлены один на другим блоки концентрических обечаек для дополнительной

51789553 б

циркуляции среды по обьему, при этом вы-в блоке расположены ступенчато по возрасота внутренней обечайки больше зазорастающей от центральной к периферийной

между соседними, а нижние кромки обечаекобечайке.