Ферментатор для получения микробной биомассы Советский патент 1980 года по МПК C12M1/02 

Изобретение относится к оборудованию для продуцирования микробной биомассы и может быть использовано в микробиологической промышленности Известен ферментатор для получения микробной биомассы, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость имеющую в днище отверстия для подвода аэрирующего воздуха, установ-. ленную внутри емкости мешалку, соде жащую вертикальный вал и смонтированную на нем, по крайней мере, одну турбину, выполненную в виде диска с прикре1гленными к нему по окружности с зазором, плоскими лопатками ij . Однако в известном ферментаторе не обеспечивается высокая эффективность-процесса перемешивания культу ральной жидкости. Целью изобретения является повыш ние эффективности процесса перемеши вания культуральной жидкости. Это достигается тем, что в предл гаемом ферментаторе в установленной внутри емкости мешалке отношение высоты и длины каждой лопатки турби ны к диаметру последней составляет от 0,2 до 2,0 и от 0,01 до 0,2 COOT ветственно. Кроме того, оптимальное отношение; высоты каждой лопатки к диаметру турбины может составлять от 0,3 до 0,8. бггтимальное отношение длины каждой лопатки к диаметру Т5фбины может составлять от 0,02 до 0,12. При этом отношение диаметра турбины к диаметру емкости составляц;г от 0,15 до 0,7. Также расстояние между диском нижней турбины и отверстиями для подвода аэрирующего воздуха составляет от 0,8 до 1,0 диаметра турбины, а расстояние между мешалками составляет от 1,5 до 5,0 диаметра турбины. На фиг. 1 схематично изображен ферментатор для получения микробной биомассы, вид сбоку в разрезе; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - ферментатор с мешалкой, имеющей несколько турбин. Устройство (фиг.1,2) содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1 с днищем 2, установленную внутри емкости мешалку, содержащую вертикальный вал 3 и смонтированную на нем турбину.

Турбина выполнена в виде диска 4 с прикрепленныгли к нему по окружности с зазором плоскими лопатками 5.

В емкости на ее стенках установлены вертикально перегородки б, а в днище имеются отверстия 7 для подвода аэрирующего воздуха. Диаметр (Ь) емкости составляет, например, 3050 мм, а диаметр (d) турбины 2100 мм.

Плоскости лопаток 5 установлены перпендикулярно плоскости диска турбины радиально по отношению к центру последней.

Высота (h) каждой лопатки 5, например, равна 40 мм, а ее длина () - 8 мм. Отношение выооты (h) каждой лопатки турбины к ее диаметру (f) составляет от 0,2 до 2,0, а длины (t) каждрй лопатки турбины к ее диаметру {-§-) - от 0,01 до 0,2. Высота (h) кахсдой лопатки 5 может составлять от 0,3 до 0,8 диаметра (d) турбины, предпочтительно 0,4, а ее длина (2) - от 0,02 до 0,12 диаметра (d) турбины, предпочтительно О ,08.

Количество лопаток может изменяться в пределах от 2 до 12.

Отношение диаметра (d) турбины к диаметру (Ь) емкости 1 ( ) составляет от 0,15 до 0,7, предпочтительно от 0,25 до 0,35.

В емкости на валу 3 могут быть установлены 2-4 турбины на расстоянии одна от другой от 1,5 до 5,0, предпочтительно от 2 до 3, диa ieтpa (d) турбины. Расстояние, (п) меясду диском 4 нижней турбины и отверстиями 7 для подвода аэрирующего воздуха составляет от 0,8 до 1,0 диаметра турбины.

Для получения микробной биомассы в ферментаторе.предпочтительно испо зуют микроорганизмы иэ родов Methylomonas, Methylobacter, Me Irilo sinus и He thylococcus.

В случае, если источником углерод служит жидкий углеводород, состоявши из прямодепочных углеводородов., в качестве перерабатыв 1емой Kynbi.-ypH .применяют утилизирующие прямоцепочный углеводород, дрожжи, например, из рода Candida, предпочтительно Candida iipolltica и tгорiса1is и штаммы № 6331 и 6373,

При работе ферментаторов дл.я выращивания утилизирующих метан микроорганизмов природный газ и воздух подают в -бульон в соотношении 8,5 к 42 и 91,5 к 58, соответственно.

Скорость перемешивания составляе от 100 до 3000 об/мин.

В процессе работы ферментатора: выращивается утилизирующий метан и азот штамм Me thylococcus capsulatus в 26 л бульона в емкости 1. Выращивание ведется непрерывно, в емкость

подается воднаяпитательная среда при скорости разбавления 0,15 ч следующего состава, мг: 1655, Na2HP04 1 ZHgO 22, К2$04 ,7., MgS04-7H20 801,0, CuSO. ЗНгО 50,2, FeS04-7HoO 1,Э. гпЗОд 7Н20 Tf.OS, HnSO.HjO il,68, СоС12-бН20 i , 6 8 , Na2Mo04-2H20 1,86, CaClg 200 и дистиллированная ВОДс1 1 л,

В бульон через отверстия 7 подается метан и воздух при и давлении 760 мм рт.ст. СО скоростью 4,3 и 18,0 л/мнн, соответственно. Бульон перемешивается турбиной, вращающейся со скоростью 1050 об/мин, что соответствует подводу мощности б кЕ.т/м бульона, исходя из негазируемого объема.

Добавлением 1,0 н.водного раствора гидроокиси натрия рН бульона поддерживают 6,4. Азот подается в виде гидроокиси аг мония и элементарного азота из воздуха, при этом обеспечивается примерно 95% потребности в азоте имеющейся биомассы за счет гидроокиси амг/1ония и 5% за счет элементарного азота воздуха.

Производительность составляет 0,89 кг биомассы (ъ пересчете на сухое вещество) на 1 негазируемого бульона в час.

В другом случае работы ферментатора на валу 3 устанавливаются две Турбины с дисками 4 и В (фиг.З) на расстоянии одна от другой 220 tм, то есть при отношении этого расстояния к диаметру турбины 2,2.

Ферментатор работает при условиях, описанных ранее,но скорость турбины устанавливается из расчета сохранения постоянного подвода мощности

6кВт/м бульона по негазируемому объему.

Производительность в этом случае составляет 1,31 кг биомассы (на сухой вес) на 1 м негазируемого бульона в час.

В случае, если вместо отверстий

7для подачи воздуха устанавливае;тся в ферментаторе кольцевой барботер (на чертеже не показан на том же расстоянии от турбины, что и отверстия 7, днище 2 емкости выполняется выпуклым (на чертеже не- показано} .

В этом случае емкость 1 ферментатора Зсшолняется 24 л водного раствора сульфита натрия крепостью 12,5 вес. % объем, воздух подается; со скоростью 16 л/мин, температура , давление т атмосферное, а отношение длины и высоты лопатки к диаметру турбины составляет 0,08 и . 0,4 соответственно.

Мощность на вал подается 0,62,

1,25 и 2,0 кВт/м, при этом массоперенос кислорода измеряется в ММОЛЬ/ЛГУЙИ окисленного сульфита и составляет 0,99, 1,78 и 2,17, соот5 ветственно.