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

(54) АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к производству биомассы на основе выращивания микроорганизмов на водных средах, со держащих легкорастворимые органичес((ие и минеральные компоненты. Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с коническим днищем, укрепленные по высо те неподвижные перфорированные диски С расположенными на них трубкс1ми и {слапанами для перелива жидкости, расположенный в днище барботер воздуха И патрубки для подвода питательной среды и отвода биомассы jjL| . Однако при работе такого аппарата Э пространствах между перфорированными дисками образуется воздушно-жидкостная эмульсия, в результате чего снижается удельная производительность аппарата. Целью изобретения является повышение удельной производительности аппарата для выращивания микроорганизмов Достигается это тем, что предлагаемый аппарат снабжен камерой для . предварительного смешивания питательной среды и воздуха, расположенной под его днищем, а на меньшем основании днища над камерой и большим основанием над барботером укреплены перфорированные перегородки, при этом перфорированные диски размещенные в цилиндрической части аппарата, установлены с кольцевым зазором относительно стенки емкости, причем общая площадь перфорации диска составляет 35-45% от всей его площади, а величина зазора между дисками и стенками емкости составляет 0,02-0,1 от диаметра последней. На фиг. 1 изобргикен описываекшй аппарат для выращивания микроорганизмов, разрез; на фиг. 2 - перфорированный диск; на фиг. 3 - барботер воздуха, вид снизу. Аппарат состоит из вертикальной закрытой цилиндрической емкости 1 с коническим днищем 2, расположенвоИ под днищем камеры 3, снабженной патрубками 4 и 5 для подвода среды и воздуха. На меньшем основании диища над камерой 3 и большем основании над барботером 6 укреплены перфорированные перегородки 7 и 6. При этом диски 9 установлены кольцевьм зазором относительно стеиок емкости. О&цая площгщь перфоргщии перегородок и дисков составляет 35-45% от всей их площади, а величина зазора между дисками и стенкой емкости составляет 0,02-0,1 от диаметра цилиндрической части емкости.

Диски 9 укреплены на штоке 10 и упорах 11. Шток 10 укреплен при помощи резьбы в крышке 12 аппарата с возможностью перемещения по вертикали при помощи поворотного колеса 13. В верхней части аппарата имеется патрубок 14 для вывода биомассы, а в конической части патрубок 15 для подвода воздуха в барботер 6.

Аппарат работает следующим образом Внутреннюю поверхность аппарата стрилизуют. Смесь компонентов питательной среды готовят в отдельных емкостях и перед подачей ее в аппарат такж стерилизуют. Для перемеашвания среды используют воздух, подаваемый в аппарат компрессором.

После стерилизации аппарат наполняют питательной средой в таком количестве, чтобы ее объем составлял 90-95% от объема аппарата, который он имеет до патрубка 14. По патрубку 14 вводят чистую культуру микроорганизмов, подают в аппарат воздух, поддерживают определенную температуру в нем и другие параметры, определяемые выбранным режимом ферментации. При.этом воздух в аппарат пода-; ют следующим образом. Сначала его подают через патрубок 15 и барботер б в таком количестве, чтобы на Поверхность среды по кольцу появились пузырьки воздуха. Затем открывают вход воздуха через патрубок 5. После этого регулируют скорость подачи воздуха через все его входы в аппарат так чтобы газовые пузырьки на поверхности среды были бы распределены преимутлественно равномерно, а уровень среды поднялся примерно на половину расстояния его от патрубка 14. После этого увеличивают нагрузку воздуха через патрубок 5 настолько, чтобы уровень среды в аппарате достиг отметки выходу ее через патрубок 14.

Разница в нагрузках аэрирующего воздуха в центральной части аппарата и его периферийных частях обеспечивает циркуляцию жидкости в направлении от центра емкости к ее стенкам по восходящей линии, сохраняя при этом непрерывное ее насыщение воздухом и, следовательно, непрерывное обеспечение микроорганизмов растворенным кислородЬм.

Таким образом, предлагаемый аппарат позволяет поддерживать плотность рабочей газо-жидкостной смеси в аппарате на уровне, превыщающем тако9ОЙ в 2-3 раза в аппаратах, в котормх заложен принцип максимального эмульгирования питательной среды. А это в свою очередь создает основу .для увеличения .удельной производител

ности аппарата во столько раз, во сколько увеличивается коэффициент наполнения аппарата или плотность рабочей жидкости, т.е. в 2-3 раза.

По достижении концентраций микроорганизмов и компонентов питательной среды заданных пределов рабочи.й цикл повторяется либо процесс переводят на проточный режим. Для обеспечения непрерывного режима в аппарат через патрубок 4 начинают подавать питательную среду с требуемой скоростью. Среда, попадая в камеру 3, смешивается с воздухом, насыщается кислородом и в таком состоянии вместе с воздухом поднимается в верхние слои, проходя сквозь перфорированные перегородки и диски, при помощи которых она продолжает насыщаться кислородом.Последнее является необходимым условием для непрерывного роста микроорганизмов. Использующих в своей жизнедеятелности кислород.

По мере продвижения среды в верхние слои она обедняется всеми питательными компонентами за счет поглощения их микроорганизмами и в таком состоянии вместе с ними уходит из аппарата через патрубок 14. При этом скорость выхода среды с микроорганизмами равна скорости притока свежей среды в аппарат. Наличие же перфорированных элементов на пути движения среды и воздуха исключает возможность резкого вспенивания среды за счет образования крупных газовых пузырей, а зазоры, имеющиеся между дисками и стенками аппарата, резко снижают возможность образования между ними воздушных подушек и пены.

В зависимости от режима ферментации расположение перфорированных дисков может меняться путем поднятия или опускания их за счет поднятия или опускания штока 10 при помощи рукоятки. Такая необходимость возникает в том случае, если на поверхности среды начинает образовываться пена. При этом диски поднимают вверх д тех пор, пока верхний диск не появится на поверхности жидкости. В результате резко снижается пенообразование в верхних слоях микроб.ной культуры. После этого положение дисков в процессе работы аппарата остается неизменным.

При отсутствии пенения среды верхний диск размещают на глубине, равно примерно расстоянию нижнего диска от перфорированной перегородки большего основания днища аппарата. На таком же расстоянии размещаются и другие диски относительно друг друга. .

Таким образом, описываемый аппарат позволяет диспергировать воздух по всему его сечению и за.счет этого обеспечивать максимальное количество микроорганизмов кислородом, снижать пенообразование в аппарате и вследствне этого увеличивать плотность рабо чей среды и повьлиать удельную производительность аппарата. Формула изобретения Аппарат для выращивания микроорга низмов, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с коническим днищем, укрепленные по высоте неподвижные перфорированные диски, расположенный в днище барботер воздуха и патрубки для подвода питательной сре ды и отвода биомассы, отличающийся тем, что, с целью повьли ния удельной производительности аппа рата, под дни111,м расположена камера для предварительного смешивания, среды с воздухом, а на меньшем основании днища над камерой и. большем основании над барботером укреплены перфорированные перегородки, при этом диски установлены с кольцевым зазором относительно стенки емкости, причем общая площади перфорации диска составляет 35-45% от всей его площади, а величина зазора между дисками и стенкой емкости составляет 0,02-0,1 от диаметра последней. . Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 379611, кл. С 12 В 1/10, 1971 (прототип) ,

--/

9ut.i