АППАРАТ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Советский патент 1973 года по МПК C12M1/14 

1

Изобретение относится к микробиологической промышленности.

Известен аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость, разделенную перфорированными тарелками на секции, трубки, расположенные под соответствующей тарелкой, систему подвода воздуха и циркуляционную систему, включающую трубопроводы и пеногаситель.

Целью изобретения является интенсификация процесса массообмена в аппарате.

Достигается это тем, что предлагаемый аппарат снабжен рядом дополнительных трубок, расположенных также под тарелками, при этом все трубки имеют различную длину, и над ними установлены клапаны, а под ними - диски.

Диски и клапаны относительно трубок установлены на расстоянии не превыщающем диаметра самих трубок; каждый клапан выполнен в виде стакана, свободно надетого на кольцо, и связан с трубкой при помощи стержня. Количество наиболее длинных трубок под каждой тарелкой }величивается сверху вниз, а коротких - снизу вверх. Длину трубок выбирают в зависимости от межтарельчатого расстояния, и она преимущественно равна: длинных 0,6-0,8: средних 0,06-0,4; коротких 0,01-0,03.

Трубки целесообразно располагать таким

2

образом, чтобы оси трубок равной длины были смещены одна относительно дрзгой, а в аппаратах больщой емкости, имеющих 10 и более тарелок, наиболее длинные трубки целесообразнее расположить так, чтобы их оси на смежных тарелках совпадали, образуя при этом вертикальный сливной канал по всей высоте аппарата.

На фиг. I схем1атиЧ|Но изображен предлагаемый аппарат для культивирования микроорганизмов, разрез; на фиг. 2 -вариант аппарата больщой емкости; на фиг. 3 - клапан, общий вид; на фиг. 4 - то же, в рабочем положении.

Предлагаемый аппарат состоит из вертикальной закрытой цилиндрической емкости / с коническим днищем, сообщенным с системой 2 подвода воздуха. Внутри цилиндрической емкости / по всей высоте установлены перфорированные тарелки 3, прикрепленные к стенкам. Тарелки могут быть плоскими, коническими, сферическими или эллипсоидными. Отверстия в них могут иметь форму равностороннего треугольника или повторять поперечное сечение емкости.

Под каждой тарелкой 3 установлены трубки 4-6 различной длины. Короткие трубки 4 имеют длину 0,01-0,03; средние 5 - 0,06-0,4; длинные 6 0,6-0.8 межтарельчатого расстояния. Под нижними концами трубок, располоЖёны защитные диски 7 с образованием зазора не более диаметра трубки. Количеетво длинных трубок 6 на кажДой тарелке 5 увеличивается снизу вверх, а крротких трубок 4 - сверху вниз по высоте аппарата.

Оси турбулизационных трубок 4-6 на смежных тарелках 3 смещены одна относительно другой.

Над каждой трубкой установлены клапаны 8. Каждый клапан представляет собой стакан с перфорированными стенками и дном Я свободно надетый на кольцо 10. Кольцо Юн трубки 4-6 связаны стержнями //.

Аппарат снабжен выносным пеногасителем 12 с циркуляционной трубой 13. В качестве пеногасителя можно использовать циклон, присоединенный к верхнему концу циркуляционной трубы /3 и к крышке цилиндрической емкости 1.

Апмрат р1абртает следующим образом.

Внутреннюю поверхность аппарата стерилизуют. Смесь компонентов питательной среды готовят в отдельных емкостях или непосредственно в аппарате до его стерилизации. Для перемешивания смеси используют воздух, подаваемый в аппарат компрессором. Если смесь компонентов готовят непосредственно в аппарате, то по окончании приготовления весь аппарат стерилизуют острым паром. Пар подают в соответствующие рубащки 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 штуцер в аппарат вводят чистую культуру микроорганизмов, затем подают воздух, поддерживают определенную температуру и другие параметры, определяемые выбранным режимом ферментации.

Попадая в ферментируемую жидкость, воздух диспергируется, при этом образуется восходящий поток смеси жидкость-воздух. По мере подъема потока происходит укрупнение пузырьков. Однако этому препятствуют перфорированные тарелки 3, ударяясь о которые, смесь частично разделяется, при этом воздух через отверстия в тарелках попадает в выщележащие слои ферментируемой жидкости в виде мелких пузырьков; часть жидкости остается, а часть ее поднимается вместе с воздухом в виде тумана.

Между смежными тарелками 5 пространство полностью заполнено пеной (воздущножидкостной эмульсией) в зависимости от способности пенообразования среды.

Жидкая фаза с частью воздуха из вышележащего пространства стекает по длинным турбулизационным трубам 6 в нижележащее.

С нарастанием нагрузки по аэрирующему воздз-х.у воздущно-жидкостная эмульсия из нижележащего пространства между тарелками поднимается в вышележащее по трубкам

4 и 5, тем более длинным, чем больше нагрузка по газу.

Так как трубка 4-6 не имеют 1 ереливного порога, а также вследствие того, что между ними и смежной тарелкой 3 имеется зазор, в межтарельчатом нространстве не происходит сепарации смеси л-сидкость-воздух, а образуется воздушно-жидкостная эмульсия.

Защитные диски 7 предотвращают прямое попадание в трубки воздушных пузырьков.

Для дополнительного дробления пузырьков воздуха, поднимаюшихся по трубкам 4-6, над ними установлены подвижные газодробители - клапана 8, всплывающие по мере нарастания нагрузки по воздуху на тарелку 3. При выходе воздуха через стакан 9 с перфорированными стенками воздух диспергируется.

Для высоких аппаратов большой емкости (100 .« и.более) вдоль стенок-образуют-вертикальный канал перемешивания, располагая длинные турбулизационные трубки одна над другой.

Количество и длина турбулизационных трубок 4-6 на каждой тарелке 3 зависит от нагрузки и вариации по воздуху.

Таким образом, за счет установки трубок в аппарате полностью перемешиваются ферментируемая жидкость, вследствие чего интенсифицируется массообмен между культуральной жидкостью и воздухом.

Предмет изобретения

1.Аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость, разделенную перфорированными тарелками на секции, трубки, расположенные под соответствующей тарелкой, приспособление для подвода воздуха и циркуляционную систему, включающук. трубопроводы и пеногаситель, отличающийся, тем, что, с целью интенсификации процесса массообмена, аппарат снабжен рядом дополнительных трубок, расположенных также под тарелками, при этом все трубки имеют различную длину, и 1над ними усраловлены клапаны, а под ними - диски.

2.Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что диски и клапаны относительно трубок установлены на расстоянии не превышающем диаметра самих трубок.

3.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что каждый клапан выполнен в виде стакана, свободно надетого на кольцо, и связан с трубкой при помощи стержней.

4.Аппарат по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что количество наиболее длинных трубок под каждой тарелкой увеличивается сверху вниз, а коротких - снизу вверх.

5.Аппарат по пп. 1-4, отличающийся тем, что длину трубок выбирают в зависимости от межта;рельчато го расстояния.

6.Аппарат по пп. 1-5, отличающийся тем, что трубки расположены в таком порядке, при котором оси трубок равной длины смеп1ены одна относительно другой. 5 7. Аппарат по пп. 1-5, отличающийся тем, что наиболее длипные трубки расположены в таком порядке, при котором их оси на смеж6ных тарелках совпадают, образуя вертикальный сливной канал по всей высоте аппарата,

2//г./

/2

/J

2

-fO

//

J