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

Изобретение относится к микробиологическому оборудованию и представляет собой аппарат дпя выращивания микроорг низмов, например из родов iPseudornoua или eacitEug., Ближайшим к изобретению техническим решением по конструкции и достигаемому положительному эффекту является аппаратдля вырашивания микроорганизмов, содержащий цилиндрическую eirf кость с рубашкой Охлаждения и патрубками для подвода питательной среды, воздуха и отвода готового продукта и отработанных газов, конпентричио установленные в емкости полый вал и направляющий стакан с прорезями и вентральным отверстием в днище, перемешивающее усч ройство, установленное на полом приводном валу и расположенное между днищами цилиндрической емкости и направляк щего штиндра, пеногасктель, укрепле ный в верхней-части аппарата и в1Л1ОЛненный в виде двух профилирующих пластин, расположенных с зазором одна над Другой, при этом на нижней поверхности нижней пластины имеются вертикальные перегородки l . Недостатком этого аппарата является образование жидкостной воронки внутри направляющего цилиндра. Цель изофетения заключается в предотвращении вращения жидкости в циркуляционном стакане, а также попадания пузырьков воздуха и интенсификации таким офазрм процесса массообмена. Для этого в предлагаемом аппарате на внутренней поверхности дниша циркуляционного стакана радиально укреплены ребра. На фиг. 1 схематично изображен предлагаемый аппарат, разрез; на фиг. 2 график зависимости производительности перемешивающего устройства от числа обо ротов. Аппарат состоит из штиндрической емкости 1 с рубашкой 2, концентрично установленного циркулящгбнного стакана 3 с чешуйчатыми прорезями 4 и центряльным отверстием в днище. Под циркуЛЯДИОШ1ЫМ стаканом расположено перемешивающее устройство 5, укрепленное на попом приводном валу 6, На внутренней поверхности днища стакана радиально укреплены ребра 7. В ниядаей части емкости 1 установлен патрубок 8 для отбора готового продукта. Патрубки 9-11 установлены на крышке 12 и предназначены соответственно для подачи воздуха, отвода отработанного газа и подачи в аппарат маточной культуры или культуральной жидкости из другого аппарата. Патрубки 13 и 14 закреплены в верхней части -цилиндрической емк;ости и циркуляционного стшсана и предназначены.соответственно для непрерывной подачи раствора питательных солей и щелочи на вход перемешивающего устройства.

Аппарат работает спедую.щим образом.

При вращении перемешивающего устройстм 5 К5 ьтуральная жидкость под - действием центробежных сил поступает из диркуляпнонного стакана 3 через отверстие в его дннще в перемешивающее устройство 5 и выбрасывается в. кольцевой канал, офазованный.цилиндрргческой емкостью 1 и циркуляционным стаканом 3. В перемешивающее устройство 5 по полому приводному валу 6 подается под давлением насыщенная необходимыми для процесса газами вода.В перемешивающем устройстве 5 насыщенная газами вода 1дроссел1фуется и смешивается с культуральной жидкостью проходящей через это устройство. При этом происходит насыщение культураль- ной жидкости газами, что обеспечивает жизнедеятельность и размножение, микроорганизмов. Кроме того, в результате эжекшт при дросселировании насыш,енной .газами воды количество культуральной жидкости, проходящее через перемешиваю. щеё устройство 5, увеличивается, что способствует более быстрому насыщению всего объема культуральной жидкости необходимыми газами. Из кольцевого ка. нала часть культуральной жидкости через чешуйчатые прорези 4 поступает в яиркуляшгонный стакан 3. Основная часть насыщенной газами культуральной жидкости, поднимаясь спирально вверх, переливается в направляющий цилиндр сверху. Таким офазом, организуется перекрестный поток жидкости, способствующий перемешиванию культуральной жидкости, находящейся в направляющем цилиндре. Вслецствие массообмена за счет разносте партальных давлений исходных газов в культуральной жидкости и в свободном от. культуральной жидкости пространстве аппарата в последнем появляются исходнью газа. Эти газы выдуваются из аппарата через патрубок 10 воздухом, поступающим в патрубок 9. Рефа 7 останавливают вращение жидкости на входе в перемешивающее устройство 5, что способствует дополнительному перемешиванию культураральной жидкости в направляющем цилиндре и предотвращает эжекцию газа из воэдушного пространства аппарата в перемешивающее устройство 5. Кроме того, радиальные перегородки сепарируют пузырьки газа из культуральной жидкости на входе в перемешивающее устройство, Гфи этом культуральная жидкость| поступающая в перемешивающее устройство, насыщается только необходимыми для жизнедеятельности микроорганизмов газами, например метаном и кислородом, что повышает массообмен в аппарате. Кроме того, отсутствие отработанного газа в перемешивающем устройстве увеличивает насосный эффект устройства, что в СБОЮ очередь, сокращает время насыщения всего объема культуральной жидкости необходимыми тазами и дополнительно увеличивает массообмен в аппарате. В процессе лепрерывной ферментации из аппарата через патрубок 8 непрерывно отбирается часть культуральной жидкости. а через патрубки 13 и 14 в аппарат подаются соответственно раствор питательных солей и щелочь для поддержания рН. Через патрубок 11 производится подсев маточной или культуральной жидкости из другогоаппарата, рубашка 2 служит цля поддержания необх одимой температуры в аппарате.

На фиг. 2 представлены результаты испытаний предлагаемого аппарата в сравнении с прототипом отражена зависимость нсосного эффекта (производительнос-га) перемешивающего устройства от наличия или отсутствия перегородок в аппарате при различном числе оборотов перемешивающего устройства. Испытания проводились в прозрачных аппаратах со следующими габаритами: аппарата 290 мм, диаметр перемешивающего устройства 97 мм, диаметр циркуляционного стакана 245 мм, высота его 330 мм. Высота уровня воды в аппаратах равнялась диаметру аппарата.

Испытания показали, что, начиная с 7,5 об/с, насосный эффект перемешиваюшего устройства в аппарате с ребрами . (кривая 2) повьгшается по сравнению с аппаратом без них (кривая 1). Это объяс няется тем, что в аппарате без ребер, на чиная с 7,5 об/с, в перемешивающем уст ройстве появляются пузырьки воздуха. Необходимо отметить, что в аппарате с ребрами установленными на днище внут ри циркуляционного стакана, появление пузырьков воздуха в перемешивающем устройстве во всем исследованном диапазоне чисел оборотов не наблюдалось. Следовательно, перегородки в аппарате создают гидродинамические условия, при которых увеличивается насосный эффект перемешивающего устройства и парднальное давпейие необходимых для процесса газов в культуральной жидкости а также улучшают перемешивание в напра вляющем цидиндре. Все это интенсифицирует процесс массообмена в аппарат Формула изобретения Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий цилиндрическую емФиг.1 кость с тешюобменной рубашкой, установленный внутри НЕГО с зазором циркуляционный стакан с прорезями на боковой поверхности и центральным отверстием в его днище, перемешивающее устройство, расположенное между днищами емкости и стакана, патрубки для подвода воздуха, маточной культуры или культуральной жидкости, питательных, солей и щелочи и отвода продукта и отработанных газов, отличающийся -тем что, с целью предотвращения Еращення жидкости в циркуляционном стакане, а также попадания пузырьков воздуха в перемешивающееустройство и интенсификации таким офазом процесса массообмена, на внутренней иовфхности аш1ща циркуляционного стакана радиально укреплены ре фа. Источники информации, принятые во внимание при экспертазе 1. Авторское свидетельство СССР № 410078, кл. С 12 В 1/10, 1972 (прототип).