КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Советский патент 1969 года по МПК C12M1/24 

Известны аппараты для культивирования микроорганизмов, выполненные в виде герметически закрытой вертикальной цилиндрической емкости с коническим днищем, сообщенным с системой иодачи воздуха.

Для интенсификации массообмена и гомогенизации культуральной среды в процессе выращивания внутри цилиндрической емкости предлагаемого аппарата по всей ее высоте перпендикулярно оси установлены барботеры сферической или конической формы с бортами для увеличения сопротивления потоку воздуха, а сама емкость снабжена вертикальной циркуляционной трубой. Нижний изогнутый конец трубы подключен к днищу емкости и выполняет функции воздухораспределителя, а верхний конец сообщен с емкостью ниже уровня заполнения ее субстратом.

Для интенсификации пеногашения культуральной среды аппарат снабжен выносным пеногасителем, например циклоном, и соединен с верхним концом циркуляционной трубы и с крышкой емкости.

В циркуляционную трубу включены выносные теплообменники и датчики контрольноизмерительных приборов.

На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый аппарат; на фиг. 2 - узел подсоединения нижнего конца циркуляционной трубы к емкости.

Предлагаемый аппарат состоит из вертикальной закрытой цилиндрической емкости / с коническим днищем, сообщенным с системой 2 подачи воздуха, установленных по всей высоте внутри емкости барботеров 3 конической или сферической формы с бортами, отогнутыми навстречу потоку воздуха, циркуляционной трубы 4 и выносного пеногасителя 5.

Нижний конец циркуляционной трубы выиолнен изогнутым и подсоединен к днищу емкости J, причем в него врезан патрубок 6 с соплом системы подачи воздуха. Верхний конец трубы сообщен с емкостью / ниже уровня заполнения ее субстратом. В качестве пеногасителя можно использовать циклон, присоединенный к верхнему концу циркуляционной трубы и к крышке емкости.

В циркуляционной трубе установлены выносные теплообменники 7 и датчики контрольно-измерительных приборов.

Работает аппарат следующим образом.

Внутреннюю поверхность аппарата стерилизуют.

Смесь компонентов питательных сред готовят в отдельных емкостях или непосредственно в аппарате до его стерилизации. Жидкие компоненты подают из соответствующих емкостей в аппарат по трубопроводам, твердые загружают через люк S. Для перемешивания смеси используют воздух, подаваемый компрессором по линии аэрирующего воздуха. Жидкий пеногаситель заливают в мерник по трубопроводу или вручную. Если смесь компонентов готовят непосредственно в аппарате, то по окончании приготовления весь аппарат стерилизуют острым паром. Пар подают в соответствующие рубашки и продувают его через все трубопроводы. Пар можно направлять непосредственно в аппарат, если питательная среда от действия пара не меняет свои физико-химические свойства. При составлении смеси вне аппарата перед подачей в аппарат ее стерилизуют.

Через посевной щтуцер в аппарат вводят чистую культуру микроорганизмов. После ввода в питательную среду микроорганизмов в субстрат подают воздух и поддерживают определенную температуру, а также так называемый режим ферментации.

Перемешивание достигается подачей воздуха от компрессора через воздушный фильтр 9 в систему подачи воздуха и далее в аппарат. Попадая в ферментируемую жидкость, воздух разделяется на мелкие пузырьки, при этом образуется мощный восходящий поток смеси л ;идкость - воздух при образовании некоторого разрежения в узле основного аэратора (подсоединения трубы 4 к днищу аппарата). По мере подъема потока проирходит укрупнение пузырьков воздуха. Однако этому нрепятствуют барботеры 3, ударяясь о которые, смесь частично разделяется, при этом воздух через отверстия в барботерах попадает в вышележащие слои ферментируемой жидкости в виде мелких пузырьков, а жидкость частично остается, а частично поднимается вместе с воздухом в виде тумана от лопнувших пузырьков. Так как диаметр барботеров меньше, чем внутренний диаметр цилиндрической части аппарата, то вдоль оси аппарата образуется некоторое повышение давления по сравнению со средним давлением в аппарате и часть смеси (жидкость - воздух) устремляется к внутренним стенкам цилиндра, вызывая местное перемешивание л идкости и образование восходящего потока вдоль стенок внутренней части аппарата.

Так как труба 4 соединена с емкостью / аппарата ниже уровня л идкости в ней, а нижняя часть этой трубы соединена с узлом основного аэратора, то ввиду некоторого перепада давления, часть ферментируемой жидкости устремляется в трубу 4. и, уходя вниз, попадает в активную зону действия основного аэратора. Таким образом в аппарате созданы условия для хорошего перемешивания и аэрации ферментируемой жидкости. Интенсивность перемешивания и условия аэрации прямо пропорциональны количеству подаваемого воздуха, которое может быть постоянным во время всего периода ферментации, или изменяться во времени в зависимости от культуры и желаемого направления процесса.

ный вентиль, установленные за циклоном в линии отвода воздуха.

В аппарат аэрирующего воздуха подают определенную температуру теплосодержания.

Для этого используется теплообменная рубашка воздушного фильтра, в которую подают острый пар (или воду для охлаждения). При непрерывной работе аппарата необходимо поддерживать или изменять концентрацию веществ. Для этого в аппарат подают компоненты питательной среды и различные химические вещества и отводят готовую продукцию. Для гашения пены применяют комплекс

механического и жидкостного пеногашения. Механический способ заключается в сбивании пены крыльчаткой непосредственно в емкости или в выносном циклоне. Кроме того, в аппарате предусмотрено жидкостное пеногашение

путем подачи специальных веществ, а если аппарат работает в непрерывном режиме, то путем подачи на пену свежей питательной среды. Пеногасительньге вещества подают струей, направленной на лопасти вращающейся крыльчатки.

В зависимости от условий ценообразования и свойств пены воздух отводят по одной из следующих схем;

1)верхний уровень жидкости в аппарате, крыльчатка в аппарате, патрубок отвода воздуха, трубопровод выброса воздуха в атмосферу;

2)верхний уровень, патрубок отвода, циклон, крыльчатка в циклоне, трубопровод выброса в атмосферу из циклона;

3)верхний уровень, крыльчатка в. аппарате, патрубок отвода, циклон, крыльчатка в циклоне, трубопровод выброса из циклона. В циклоне упавшая пена превращается в жидкость и через нижний фланец циклона поступает в трубу и через узел основного аэратора - в емкость.

По окончании ферментации культуральную жидкость из аппарата выгружают по трубопроводу готовой продукции. При этом для создания давления, необходимого для транспортировки жидкости, используют систему аэрирующего воздуха, прикрывая трубопроводы выброса воздуха в атмосферу.

Порожний аппарат моют, например, опрыскивая внутренние поверхности водой или поочередно прокачивая через аппарат моющие растворы. После мойки аппарат консервируют или готовят к последующей ферментации.

Предмет изобретения

1. Аппарат для культивирования микроорганизмов, выполненный в виде герметически закрытой вертикальной цилиндрической емкости с коническим днищем, сообщенным с системой подачи воздуха, отличающийся тем, что, с целью интенсификации массообмена и гомогенизации культуральной среды в процессе выпо всей ее высоте перпендикулярно оси установлепы барботеры сферической или конической формы с бортами для увеличения сопротивления потоку воздуха, а емкость снабжена пиркуляционпой трубой, нижний конец которой выполнен изогнутым, присоединен к днищу емкости п выполняет функции воздухораспределителя, а верхний конец сообщен с емкостью пиже уровня заполнения ее субстратом.

2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что, с целью интенсификации пеногащения культуральной среды, он снабжен выносным пеногасителем, например циклоном, соедипенным с верхним концом циркуляциопной трубы и с крыщкой емкости.

3.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что в циркуляционную трубу включепы выносные теплообмеппики и датчики контрольно-измерительных приборов.

иг2