Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1979 года по МПК C12B1/10 

1

Изобретение относится к микробиологии.

Известен аппарат для аэробного выращивания микроорганизмов, содержащий емкость, снабженную заглушенной сверху циркуляционной вставкой с соплом типа трубы Вентури и расположенным над ним отражательным экраном, аэратором и воздухоподводящим патрубком 1.

Аппарат работает следующим образом.

В емкость, заполненную до определенного уровня культуральной средой, через аэратор и воздухоподводящий патрубок нагнетается воздух. Во внутренней полости циркуляционной вставки образуется газожидкостная смесь, которая с высокой скоростью эжектируется через сопло Вентури, при этом происходит циркуляция среды в емкости и разделение газа и жидкости, которая стекает в кольцевой зазор между циркуляционной вставкой и стенкой емкости, а отработанный воздух удаляется из аппарата.

Недостатком этого аппарата является низкая скорость циркуляции рабочей среды из-за образования застойной зоны на периферии аппарата в кольцевом зазоре между циркуляционной вставкой и стенкой емкости. Кроме того, изменение определенного объема рабочей среды в таком аппарате приводит к нарушению его работоснособности, так как при увеличении объема среды происходит затопление сопла Вентури, в результате чего нарушается циркуляция среды, а при уменьшении объема среды сопло Вентури работает в холостом режиме, что также является причиной нарушения циркуляции среды в аппарате.

Целью изобретения является обеспечение возможности изменения объема рабочей среды в процессе работы аппарата и повышение его производительности путем увеличения скорости циркуляции рабочей среды.

Это достигается тем, что циркуляционная вставка установлена с возможностью перемещения по вертикали, при этом к верхней наружной части вставки прикреплена кольцевая перегородка с бортом, разделяющая емкость но высоте на две секции, а бокЛвая поверхность вставки образована рядом расположенных по окружности с зазором между собой вертикальных циркуляционных труб, прикрепленных верхним концом к перегородке и сообщенных с верхней секцией.

Между стенкой емкости и бортом KOvTbцевой перегородки следует разместить манжету из упругого эластичного материала.

На стенке емкости целесообразно укрепить направляющие, обхватывающие циркуляционные трубы вставки.

3

На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, вертикальный разрез; на фиг. 2 дан разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1; на фиг. 4 - узел II на фиг. 1; на фиг. 5 - электрическая схема системы автоматического слежения за уровнем жидкости.

Аппарат для выращивания микроорганизмов включает заполненную культуральной средой емкость 1, в нижней части которой расположен аэратор 2. В емкости 1 установлена подвижная циркуляционная вставка, состоящая из конуса 3 с наклоном к периферии, ряда расположенных по окружности с зазором вертикальных циркуляционных труб 4, верхние концы которых прикреплены к кольцевой перегородке 5 с бортом 6. Кольцевая перегородка 5 прикреплена к наружной части конуса 3.

По вертикальной оси конуса 3 установлено сопло 7 типа трубы Вентури с отражательным экраном 8, который закреплен на конусе 3 с помощью стоек 9. На конусе 3 установлен воздухоподводящий патрубок 10, выходной конец которого расположен выше нижнего торца сопла 7. Для обеспечения герметичности при вертикальном перемещении циркуляционной вставки в кольцевом зазоре, образованном бортом 6 перегородки 5 и стенкой емкости 1, установлена уплотняющая манжета И нз упругого эластичного материала.

На циркуляционных трубах 4 установлены направляющие 12, закрепленные на стенке емкости I. Циркуляционная вставка посредством винтового штока 13, закрепленного с экраном 8, соединена с нриводом нодъемно-опускного механизма, состоящего нз червячного редуктора 14, реверсивного электродвигателя 15 и муфт 16, зстановленных на онорной раме 17. Подъемно-онускной механизм сблокирован по электрической схеме с системой непрерывного автоматического слежения за уровнем жидкости в циркуляционных трубах 4, состоящей из следящего электрода 18, металлического тросика 19 и шкива 20, изготовленного из диэ.тектрического материала и установленного на валу двигателя 15. Управляющий контур системы слежения состоит из соединенных по электрической схеме (см. фиг. 5) двигателя 15, электрода 18, тросика 19, электронного усилителя 21 с трансформаторным входом и фазочувствительным каскадом усиления мощностей. В электрическую схему унравляющего контура нодключены переменный резистор 22, постоянный резистор 23 и источник переменного напряжения.

Аппарат работает следующим образом.

Емкость 1 заполняется культуральной средой на высоту Hi, вводятся питательная среда и засевная биомасса. Через аэратор 2 н натрубок 10 нагнетается сжатый воздух в нространство под конусом 3. Образовав4

щаяся в результате аэрации среды газожидкостная эмульсия устанавливается на высоте HZ, соответствующей высоте расноложения нижнего торца сопла 7, а жидкость в трубах 4 поднимается с высоты Hi до высоты Яз. Сжатый воздух начинает прорываться через сопло 7 и эжектируст газожидкостную эмульсию под конусом 3. Газол идкостная эмульсия, выбрасываемая из сопла 7, ударяется об отражательный экран 8, при этом нроисходит сепарация жидкости от газа, жидкость по внешней стороне конуса 3 сливается в трубы 4, что обуславливает общую циркуляцию среды в аппарате, а отсепарированный воздух удаляется из аппарата в атмосферу. Датчик системы слежения соприкасается с жидкостью, находящейся в труба.х. 4 на уровне Яз. При этом циркуляционная вставка неподвижна. Такой режим работы аппарата сохраняется при постоянном объеме среды в емкости 1. При изменении объема среды изменяется уровень Яз жидкости в трубах 4. Повышение или понижение уровня Яз фиксируется электродом 18 системы , которая относится к системам релейного типа, т. е. система имеет два состояния: электрод замкнут на жидкость; электрод разомкнут с жидкостью.

При соприкосновении электрода 18 с поверхностью жидкости вследствие изменения фаз результирующего тока в обмотках трансформатора усилителя 21 реверсивный двигатель 15 вращается в сторону, соответствующую отрыву электрода 18 от поверхностн жидкости. При разрыве контакта электрода 18 с жидкостью двигатель 15 начинает вращаться в сторону, соответствующую замыканию контакта электрода 18 с

жидкостью. Чередование разрыва и замыкання электрода 18 с жидкостью нроисходит непрерывно. Таким образом электрод 18 перемещается вместе с уровнем жидкости Яз в трубах 4. Вращение реверсивного

двигателя 15 передается на редуктор 14, который перемещает шток 13 вместе с экраном 8, конусом 3, соплом 7, патрубком

10,перегородкой 5 с бортом 6 и манжетой

11,циркуляционными трубами 4. Поднимая или опуская циркуляционную вставку в зависимости от изменения объема среды в апнарате и ноложения датчика, обеспечивают постоянное положение циркуляционной вставки относительно уровня Яз жидкости

в трубах 4, в результате чего сохраняется устойчивая работоспособность аппарата при различных режимах процесса. Кольцевые направляющие 12, обхватывая трубы 4, предотвращают возможный перекос при

вертикальном перемещении циркуляционной вставки по вертикали, а манжета И, прилегая к борту 6 перегородки 5 и стенке емкости I, из-за своей упругости и эластичности надежно уплотняет среду в емкости 1

как в статичном ноложении циркуляционной вставки, так и при ее перемещении по вертикали.

Использование изобретения позволит сохранить устойчивую работоспособность аппарата в широком диапазоне изменения режимов ведения процесса выращивания микроорганизмов, существенно повысить степень циркуляции рабочей среды в аппарате, в результате чего интенсифицируется процесс выращивания микроорганизмов.

Формула изобретения

1. Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость, снабженную заглущенной сверху циркуляционной вставкой с соплом типа трубы Вентури и расположенным над ним отражательным экраном, аэратором и воздухоподводящим патрубком, отличающийся тем, что, с целью возможности изменения объема рабочей среды в процессе работы аппарата и повыщения его

TtPAi;; ffi,

n o

i/

ii

производительное;-|, циркуляционная вставка установлена с возможностью перемещения по вертикали, при этом к верхней наружной части вставки прикреплена кольцевая перегородка с бортом, разделяющая емкость по высоте на две секции, а боковая поверхность вставки образована рядом расположенных по окружности с зазором между собой вертикальных циркуляционных труб, прикрепленных верхним концом к перегородке и сообщенных с верхней секцией. 2. Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что между стенкой емкости и бортом кольцевой перегородки размещена манжета из упругого эластичного материала.

3 Аппарат по п. 1, отличающийся тем, что на стенке емкости укреплены направляющие, обхватывающие циркуляционные трубы вставки. Источники информации,

принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 436078, кл. С 12В 1/10, 1974.

L

n

JL

17

(Раг.ъ

/ /

/

у

у у

у

J

Риг..