Аппарат для выделения и концентрирования микроорганизмов Советский патент 1979 года по МПК C12C11/24 

1

.Данное изобретение относится к технологическому оборудованию микробиологических производств и предназначено для выделения и концентрирования микроорганизмов из культуральной жидкости, например дрожжей, выращенных на углеводородных средах.

Изобретение может быть использовано в микробиологической гидролизно-дрожжевой, хлебопекарной и других отраслях промышленности.

Известен аппарат для выделения и концентрирования микроорганизмов, содержащий емкость, снабженную патрубками для подвода культуральной жидкости, устройство для диспергирования газов в культуральной жидкости, размещенное в нижней части емкости, укреиленный на оси шнек для осушивания пены и пеногаситель 1.

Указанный аппарат является наиболее близким к предлагаемому аппарату по выполняемой функции и достигаемому результату. Недостатком известного аппарата является невысокая концентрация готовой биомассы и потери ее с осветленной жидкостью из-за неравномерности распределения пузырьков воздуха по поперечному сечению, наличия вертикальных циркуляционных газо-жидкостных контуров, а

также незначительной поверхности осушивания пены.

Целью изобретеиия является повышение концентрации готовой биомассы и уменьшение потерь ее с осветленной жндкостью. Для осуществления этой цели емкость снабжена пакетом изогнутых направляющих пластин, выполненных из гидрофобного материала и установленных после устройства для диспергирования газов в жидкости, а между витками шнека размещены горизонтально расположенные трубки с отверстиями для подвода суспензии микрооргаиизмов для доиолнительного осушивания

пены.

На фиг. 1 представлен продольный разрез аппарата; на фиг. 2 - поперечное сечение аппарата в зоне направляющих пластин.

Емкость аппарата выполнена в виде двух вертикально расположенных один над дрзги.м цилиндрических сосудов разного диаметра: нижнего сосуда 1 меньшего диаметра и верхнего сосуда 2 большего диаметра,

соединенных конусным переходом 3. В нижнем сосуде 1 расположены гидрозатворные стаканы 4, пакет изогнутых направляющих пластин 5 из гидрофобного материала, например гуммированного металла, и патрубки 6 и 7 для вывода соответственно осветленной жидкости и сгущенной суспензии. К нижнему сосуду 1 подключено устройство для диспергирования газов в жидкости, включающее эжекторы 8, тангенциально и наклонно под углом 1 -10° укрепленные на поверхности нижнего сосуда 1 под пакетом направляющих пластин 5, и насос 9. В нижнем сосуде .1 также расположен трубчатый коллектор 10 с отверстиями для подачи исходной суспензии. В верхнем сосуде 2 укреплен на вертикальном стакане И для приема сгущенной биомассы шнек 12 для осушивания пены, между витками которого по окружности размещены трубки 13 с отверстиями; трубки 13 через вертикальные трубы 14 соединены с коллектором 15 для подачи исходной суспензии. В верхней части сосуда 2 установлен механический пеногаситель 16, подсоединенный к электродвигателю 17. Аппарат работает следующим образом. В нижний стакан 1 емкости подают культуральную жидкость и включают устройство для диспергирования газов в жидкости. При этом образуется пена, которая поднимается вверх и продвигается между витками шнека 12. Суспензия микроорганизмов через коллектор 15, вертикальные трубы 14 подается в трубки 13, откуда через отверстия поступает в межвитковое пространство шнека 12 и равномерно распределяется в движущейся пене. Клетки микроорганизмов, контактируя с всплывающими пузырьками воздуха, закрепляются на их поверхности и внедряются в пену. Вместе с движущейся пеной клетки поднимаются по шнеку 12 к верхней части емкости и попадают в стакан 11 для приема сгущенной биомассы, где пена, обогащенная микроорганизмами, гасится механическим пеногасителем 16. После чего концентрированная суспензия микроорганизмов выводится из стакана 11 по центральной трубе через патрубок 7. Подача культуральной жидкости на пенный слой способствует равномерному движению пены по поперечному сечению и устранению застойных зон, что препятствует налипанию клеток микроорганизмов на поверхность шнека и сокращает время вспомогательных операций, в частности на промывку аппарата. Жидкость фильтруется сквозь пенный слой на поверхность шнека 12 и по его виткам стекает в нижний сосуд 1 и выводится через патрубок 6. Та часть клеток микроорганизмов, которая не закрепилась в пенном слое и поступила в нижний сосуд 1 со стекающей жидкостью, флотируется мелкодисперсными пузырьками воздуха и вводится в пенный слой. В случае необходимости повышения степени концентрирования с некоторым снижением производительности по потоку возможен вариант работы аппарата с рециркуляцией части сгущенной суспензии из патрубка 7 на пенный слой через коллектор 15. Исходная суспензия при этом подается в аппарат через трубчатый коллектор 10. Насыщение жидкости мелкодисперсными пузырьками воздуха осуществляется с помощью эжекторов 8 и пакета изогнутых направляющих пластин 5 из гидрофобного материала. Для этого циркулирующая осветленная жидкость через гидрозатворные стаканы 4 насосом 9 подается в эжекторы 8. При этом за счет энергии струй жидкости происходит засасывание и диспергирование воздуха в жидкости. Выбрасываемая из эжекторов 8 газо-жидкостная смесь обтекает направляющие пластины 5 из гидрофобного материала. При этом на границе раздела поверхность пластин - жидкость возникают мелкомасштабные турбулентные пульсации, и пузырьки воздуха, попадая в эту зону, дополнительно дробятся до микронных размеров. Кроме того, пластины выполняют роль успокоителя вертикального обратного перемешивания газо-жидкостного потока, что также способствует повышению эффективности флотации. Гидрозатворные стаканы 4, установленные в нижней части сосуда 1, препятствуют попаданию пузырьков воздуха в циркуляционную осветленную жидкость и тем самым повышают эффективность работы устройства для диспергирования газов в жидкости за счет улучшения работы насоса 9 и увеличения удельного веса циркуляционной жидкости. Расположение эжекторов 8 тангенциально и наклонно к днищу на поверхности нижнего сосуда 1 способствует закручиванию жидкости в сосуде, равномерному распределению газа по сечению аппарата, сни-v жению скорости всплывания щзырьков и увеличению тем самым эффективности флотации. Увеличение диаметра верхнего сосуда 2 по сравнению с нижним сосудом 1 увеличивает поверхность осушивания пены, снижает скорость ее движения и тем самым способствует повышению концентрации микроорганизмов в сгущенной фазе. Формула изобретения Аппарат для выделения и концентрирования микроорганизмов, содержащий емкость, снабженную патрубками для подвода культуральной жидкости, устройство для диспергирования газов в культуральной жидкости, размещенное в нижней части емкости, укрепленный на оси шнек для осушивания пены и пеногаситель, отличающийся тем, что, с целью повышения концентрации готовой биомассы и уменьшения потерь ее с осветленной жидкостью, емкость снабжена пакетом изогнутых направляющих пластин, выполненных из гидрофобного материала и установленных после устройства для диспергирования газов в жидкости, а между витками щнека размещены

горизонтально расположенные трубки с отверстиями для подвода суспензии микроорганизмов для дополнительного осушивания пены.

Источники информации, принлтые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 529208, кл. С 12С 11/24, 1973.