Аппарат для выращивания микроорганизмов Советский патент 1980 года по МПК C12B1/10 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и касается аппаратуры оля выращивания аэробных микроорганизмов, например дрожжей, на углеродсодержаших субстратах. Ближайшим техническим решением к предлагаемому является аппарат для аэробного выращивания микроорганизмов, выполненный в виде вертикальной емкости, разделенной горизонтальными перегородками на секции и снабженной устройством для аэрации, расположеннь1М в ее нижней части, и пеногасителем. В верхней части емкости концентрично с ней установлен стакан для И)Шеления концентрированной биомассы, снабженный перфорированной перегородко патрубком для подвода аэрирующего аге та, патрубком для осветленной жидкости и устройством для диспергирования газа 13 . Недостатком такого аппарата являетс нестабильность работы и вследствие это го невысокая производительность при ис пользовании его в качестве аппарата большой единичной мошности, что связано с неравномерными условиями перемешивания культуральной жидкости по объему аппарата, отсутствием конструктивных решений по теплообменным устройствам. Цель изобретения заключается в повышении производительности и обеспечении надежности работы аппарата путем улучшения условий перемешивания культуральной среды в нем, а также условий теплообмена. Это обеспечивается тем, что в нижней секции емкости размещен теплообменник, а устройство для подвода воздуха установлено над ним, при этом емкость снабжена рециркуляционным трубопроводом культур льной жидкости с теплообменником, расположенным вне емкости и связывающим нижнюю секцию с вышерасположенными, в которых рааиально укреплены вертикальные пластины. Пластины выполнены полыми и снабжены патрубками для под во па и отвода хладагента. Кроме того, верхняя .камера для концентрирования суспензии микроорганизмов и пёкогашения выполнена В виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх. Перфорироюнньге перегородки в емкости имеют площадь свободного сечения, составляющую 0,05-0,50 от площади сечения емкости, причем диаметр отверст в перегородках увеличивается снизу вверх, ю так что отнощение диаметров отверстий нижней перегородки к диаметру отверстий верхней составляет 1:2-1:10. На фиг. 1 схематически изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез, на фиг. 2 - сечение А-А на фиг. 1. Аппарат выполнен в виде вертикальной емкости 1, разделенной горизонтальными перфорированными перегородками 2 на секции и снабженной камерой 3 для концентрирования суспензии микроорганизмов и пеногашения с расположенным в ней коническим диском 4 для распре. деления потока суспензии, имеющим воронку 5 для пенного концентрата, патрубок 6 для вывода сконцентрированной суспензии микроорганизмов и устройство 7 для вывода осветленной культуийль-ной жидкости. Аппарат снабжен механическими пеногасителями 8, устанонленными на ег-о крышке 9, В нижней секции 10 e.-Acocти размещены теплообменник 11 и уст- роиство 12 дляподвода воздуха. Реа-год ля . . .. . --ционный трубопровод 13 с насосом 14 и внешним теплообменником 15 связыва эту секцию -с выщерасположенными секциями, в которых радиально укреплены вертикальные полые пластины 16с патр ками 17 для подвода и отвода хладагент Камера 3 для концентрирования суспензии микроорганизмов и пеногашения выполнена в виде усеченного конуса, обращенного большим основанием вверх и закрытой крышкой 9. Отношение плошади свободного сечения перфорированных перегородок 2 к площади сечения емкости 1 составляет 0,05-0,50. Диаметр отверстий перегоррдок увеличивается снизу вверх, при этом отношение диаметров отверстий ниж ней перегородки к диаметрам отверстий верхней составляет от 1:2 до 1:10. Аппарат работает спецуюшим обрав емкость 1 через устройство 12 п дают аэрирующий агент, например возду кислород или воздуишо-кислорооную сме 24 и осушеститяют выращивание микроорганизмов в объеме каждой секции аппарата при интенсивном перемешивании культуральной среды за счет барбатажа газа через отверстия в перфорирова шых перегородках 2 и ее турбулизации плавающей насадкой, помещаемой в объем каждой секции, кроме нижней секции 10. Отвод,. образующийся в процессе биохимического превращения тепла, осуществляется при помощи полых пластин 16, куда подается хладагент, а также при помощи встроенного в нижнюю секцию теплообменника. 11 и выносного теплообменника 15. Перемешивание культуральной жидкости в объеме аппарата обеспечивается также путем непрерывной ее рециркуляции через трубопровод 13 с циркуляционным насосом 14 из нижней секции в выщерасположенные. Образующаяся в емкости 1 газожидкостная пенообразная среда заполняет камеру 3,.где скорость потока снижается и.культуральная среда разделяется на осветленную жидкость и пену, которая концентрируется при обтекании коничес-ь кого диска 4 и гасится с помощью механических пеногасителей 8, препятствующих выбору жидкой фазы из аппарата с обработанным газом. Концентрированная суспензия микроорганизмов, собирающаяся в воронке 5, отводится из аппарата через патрубок 6, а осветленная культуральная жидкость л-: выводится через устройство 7, позволяю5цее поддеркивать необходимый уровень заполнения аппарата. Оптимальный гидродинамический режим работы последнего, обеспечивающий интенсивный транспорт питательных веществ и кислорода к , их рост и. нзмножение, создается с помощью перегородок 2 с изменяющимся по высоте аппарата диаметром отверстий, а та1сже за счет установки в секциях вертикальных пластин 16, предотвращак}ших поперечную неравномерность перемешивания среды, что особенно существенно для промышленных аппаратов большого диаметра. Подача питательных солей, титрующего агента и жидкого углеродсодержащего субстрата производится в рециркуляционныйТрубопровод 13, обеспечивающий распределение этих элементов по объему аппарата. При И51рашивании микроорганизмов на газообразных субстратах, нагфимер, метане, подача субстрата осушествпкется аналогично подаче аэрирующего газа, например, в устройство 12. Применение аппарата предлагаемой конструкции обеспечивает возможность проведения устойчивого процесса выращивания микроорганизмов в промышленно масштабе на различных углеродсоцержащих субстратах (например, Н-парафины, этанол, метанол, метан) в условиях обил ного пенообразования с высокой продуктивностью по биомассе благопаря оптимальным условиям аэрации и перемешива ния культуральной жидкости. Формула изобретения Аппарат для выращивания микроорганизмов, выполненный в виде вертикально емкости, разделенной горизонтальными перфорированными перегородками на секции и снабженной камерой для концентрирования суспензии микроорганизмов и пеногащения с расположенным в ней коническим диском для распределения потока суспензии, механичесжим пеногасителем и устройством для аэрации куль чуральной жидкости, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и обеспечения надежности работы аппарата, в нижней секции емкости размещен теплообменник, а устройство для подвода воздуха установлено дад ним, при этом емкость снабжена 426 рециркуляционным трубопроводом культуральной жидкости с теплообменником, расположенным вне емкости и связывающим нижнюю секцию с вышерасположенными причем в последних радиально укреплены вертикальные пластины. 2. Аппарат по п. 1, отличающий с я тем, что пластины выполнены полыми и снабжены патрубками для подвода и отвода хладагента. 3.Аппарат по п, 1, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что камера для концентрирования суспензии микроорганизмов и пеногашения выполнена в виде усеченного конуса, обращенного большкм основанием вверх. 4.Аппара по п. 1, о т h и ч щ и и с я том, что отношение площади свободного сечения перфорированных перегородок к площади сечения емкости составляет 0,О5-0,5О. 5. Аппарат по п п. 1 и 4, о т л и чающийся тем, что диаметр от верстий перегородок увеличивается снизу вверх, при этом отношение диаметров отверстий нижней перегородки к диаметрам отверстий верхней составпяет-1:2-1:10. Источники информа1Ши, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР NO 543673, кл. С 12 В 1/10, 1975 (прототип).

1.

Воздук

-15