Аппарат для выращивания микроорганизмов

 

Изобретение относится, к области микробиологической промышленности. Целью изобретения является повышение производительности аппарата и степени утилизации газообразного субстрата и кислорода. Аппарат представляет собой вертикальную емкость 1 с расширенной верхней и нижней частью 2, содержащей центрально установленный циркуляционный стакан 3, внутри которого размещены контактные устройства 4 и теплообменник 5. В нижней части аппарата под циркуляционным стаканом расположены аэраторы 6, соединенные (О J Г ,- (Л 25 7 №

СОЮЗ СОБЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (19) (И) (51)4 С 12 Yi 1 04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К A ВТОРСКОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3945967/30-13 (22) 13. 06. 85 (46) 30.04.87. Вюл. № 16 (71) Светлоярский завод белково-витаминных концентратов (72) В.Н. Кузнецов, Е.Л. Листов, Ю.Ю. Дербенев, И.Н. Щеблыкин, Л.Л. Кузнецов, A.Â. Назаров и Е.Г. Куницын (53) 663.14.032(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 873683, кл. С 12 М 1/04, 1979.

Авторское свидетельство СССР № 733313, кл. С 12 И 1/04, 1977.

Авторское свидетельство СССР

¹ 563432, кл, С 12 И l/04, 1975. (54) АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ ИИКРООРГАНИЗИОВ (57) Изобретение относится. к области микробиологической промышленности.

Целью изобретения является повышение производительности аппарата и степени утилизации газообразного субстрата и кислорода. Аппарат представляет со-. бой вертикальную емкость 1 с расширенной верхней и нижней частью 2, содержащей центрально установленный циркуляционный стакан 3, внутри которого размещены контактные устройства

4 и теплообменник 5. В нижней части аппарата под циркуляционным стаканом расположены азраторы 6, соединенные

13069 с газовым коллектором 7 трубопроводом

8. Хладоагент к теплообменникам подается через трубопровод 9 и коллектор 10, а отводится по коллектору 11 и трубопроводу 12, В верхней части колонны установлен сепаратор 13 для очистки газа от жидкости. Вне емкости размещена система рециркуляции r азовой фазы, включающая трубопровод

14 и побудитель 15 расхода газа, нагнетательный трубопровод 16 которого подключен к коллектору 7. Аппарат снабжен устройством для выделения уг— лекислого газа из рециркулируемой газовой фазы, содержащим емкость 17„ сообщенную трубопроводом 18 через

42 дросселирующий клапан 19 с емкостью

20, в верхней части которой размещен патрубок 21 сброса углекислого газа из аппарата. Емкость 20 снабженаэжектором 22, служащим для подачи воздуха из окружающей среды на десорбцию углекислого газа из рециркулируемой жидкости. Емкость 17 снабжена эжектором 23, камера смешения которого трубопроводом 24 подключена к трубопроводу 14, а сопло — к трубопроводу 25, соединенному с побудителем расхода жидкости 26 и емкостью 20. Газовое пространство емкости 17 подключено патрубком 27 .к трубопроводу 14.

1 ил.

Изобретение относится к оборудованию для выращивания микроорганизмов к предназначено к использованию вмикробиологической промышленности.

Цель изобретения — повышение производительности аппарата и степени утилизации газообразного субстрата и кислорода.

На чертеже схематично изображен предлагаемый аппарат, вертикальный ® разрез.

Аппарат для выращивания микроорга«измов состоит из вертикально установленной колонны 1 с расширяющейся верхней и нижней частью 2, центрально установленным циркуляционным ста— каном 3, внутри которого поярусно размещены контактные устройства 4 и теплообменники 5 погружного тина. В нижней части емкости под циркуляционным стаканом расположен аэратор в виде барботеров 6, соединенных с газовым коллектором 7, к которому газ подводится по трубопроводу 8. Хладоагент к тенлообменникам подается через трубопровод 9 и коллектор 10, а отводится по коллектору 11 и трубопроводу 12. Б верхней расширяющейся части колонны размещен сепаратор 13 для очистки газа от жидкости, Вне колонны размещена система рециркуляции газовой фазы, включающая рециркуляцконный трубопровод 14, один конец которого сообщен с газовым пространством колонны, лем 15 расхода трубопровод 16 коллектору 7. а др уг ой — с и о будит егаза, нагнетательный которого подключен к

Система рециркуляции газовой фазы снабжена устройством для выделения углекислого газа из рециркулируемой газовой фазы, состоящим из емкости .

17, соединенной трубопроводом 18 и дроссельным клапаном 19 с емкостью

20. В верхней части емкости 20 размещен патрубок 21 отвода углекислого газа в атмосферу. Нижний конец трубопровода 18 соединен с размещенным на крышке емкости 20 эжектором 22, служащим для подачи воздуха кз окружаю— щей среды на десорбцию углекислого газа из рециркулируемой жидкости, емкость 17 снабжена зжектором 23, камера смешения которого трубопроводом

24 подключена к трубопроводу 14 рециркуляции газа, а сопло — к трубопроводу 25, соединенному с насосом

26 и емкостью 20. Газовое пространство емкости 17 подключено патрубком

27 к трубопроводу 14. В нижней части емкости 20 размещен барботер 28, Аппарат снабжен патрубком 29 для подачи минерального питания, патрубком 30 отбора суспензии, патрубком 3 1 с регулятором рабочего давления и патрубком 32 для слива суспекзии из аппарата.

1306942

Предлагаемый аппарат работает следующим образом.

Колонну 1 заполняют до определенного уровня культуральной средой и по коллектора 7 газ поступает в барботеры 6, диспергируется и поднимается в циркуляционном стакане 3. При этом газ дополнительно диспергируется кон † жидкости в нем и жидкости, находящей- 15

Попадая в верхнюю расширяющуюся часть

2 колонны газожидкостная смесь снижает свою скорость, дегазируется и опу— скается в пространство между стенками колонны и стакана, замыкая вертикаль- 25

55 патрубку 8 в коллектор 7 подают газ (технический кислород и метан), Из тактными устройствами 4. Вследствие повышения газосодержания культураль— ной жидкости в циркуляционном стакане возрастает разность плотностей ся в пространстве между стенками колонны и стакана. Это приводит к возникновению эрлифтного эффекта, при этом высота газожидкостной смеси в циркуляционном стакане возрастает. ную циркуляцию культуральной жидкости. При дальнеишем подаче газа в газовом пространстве колонны достигают требуемого рабочего давления и включают побудитель 15 расхода газа. При этом газ, пройдя через сепаратор 13 для очистки его от капель жидкости, поступает в рециркуляционный трубопровод 14 и по нему через побудитель

15 расхода газа нагнетается по патрубку l6 в коллектор 7 и барботеры

6. Количество и скорость истечения газа из барботеров б резко возраста— ют (на порядок), что приводит к эф— фективному диспергированию газа барботерами и контактными устройствами, значительно повышает газосодержание культуральной жидкости в циркуляци— онном стакане и увеличивает скорость и кратность циркуляции жидкости в . аппарате, это способствует интенсивному массо- и теплообмену. Циркулирующая в стакане культуральная среда омывает теплообменники 5, отдавая им тепло биохимических реакций, и по коллектору 11 и трубопроводу 12 отводится из аппарата хладоагентом, подаваемым в теплообменники по трубопроводу 9 и коллектору 10.

В процессе биосинтеза подаваемый кислород и углерод, содержащий субстрат, непрерывно потребляются, при этом в рециркулирующей газовой фазе

45 непрерывно накапливается .углекисльпi газ, являющийся продуктом жизнедеятельностй микроорганизмов. Выделение углекислого газа достаточно большое (1,4-1,5 тСО /т АСВ при выращивании на метане).

При достижении определенной допустимой концентрации углекислого газа в рециркулируемом газе включают насос

26. Жидкость, находящаяся в емкости

20, подается под давлением по трубопроводу 25 на эжектор 23, при этом из рециркуляционного газопровода 14 непрерывно засасывается по газопроводу 24 газовая смесь, содержащая, в основном, углекислый газ, кислород или метан. Поступающий в эжектор 23 газ эффективно диспергируется в нем жидкостью, подаваемой насосом 26, и газ растворяется в жидкости пропорционально его парциальному давлению.

Учитывая, что растворимость углекислого газа значительно выше, чем раст— воримость кислорода или (и) метана, количество растворившегося углекислого газа в жидкости будет значительно больше (например, при 1 ата, 20 С и 1007-ном парциальном давлении растворимость СО составляет 1,25 г/л воды, а 0 — 0,036 г/л воды).

Уровень жидкости, насыщенной растворенным углекислым газом, поддерживается в емкости 17 постоянно на одном уровне дроссельным клапаном 19 °

При этом нерастворившаяся газовая . фаза, в основном, обогащенная метаном и кислородом по патрубку 27 отводится в рециркуляционный трубопровод 14 в место, расположенное после отбора. газовой фазы на очистку его от СО .

Из емкости 17 по трубопроводу 18 через дроссельный клапан 19 жидкость при атмосферном давлении поступает в емкость 20 через эжектор 22. Эжектор

22 засасывает (эжектирует) воздух иэ атмосферы в емкость .20. Давление в газовом пространстве емкости 20 атмосферное, что при условии подачи в нее эжектируемого воздуха с низким парциальным давлением углекислого газа способствует эффективному выделению его из жидкости и удалению по патрубку 21. В случае необходимости жидкость в емкости 20 продувается воздухом, подаваемым через барботер 28.

Цикл осуществляется непрерывно. Испаряющаяся водапериодически восполняется. При превышении давления в колон1306942 формула изобретения

Составитель Г. Лошкарева

Редактор Л. Повхан Техред A.Êðàâ÷óê Корректор И, Муска

Заказ 1497/23 Тираж 500 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб,, д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4 не выше рабочего осуществляется сброс газа через патрубок 31 с регулятором рабочего давления. В аппарат непрерывно подаются по патрубкам 29 технологическая вода и минеральное питание, а по патрубку 30 осуществляется отбор суспензии биомассы.

Аппарат обеспечивает более чем в

2,5 раза увеличение производительнос ти и повышает степень утилизации газообразного субстрата в 2-2,3 раза, Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальную колонну, центрально установленный в ней циркуляционный стакан, размещенные в нем по высоте контактные устройства и теплообменники, установленный под циркуляционным стаканом аэратор, систему рециркуляции газовой фазы, состоящую из трубопровода и побудителя расхода газовой фазы и устройство для выделения углекислого газа из рециркулируемой газовой фазы, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью говышения производительности и

5 степени утилизации газообразного субстрата и кислорода, устройство для выделения углекислого газа из рециркулируемой газовой фазы состоит из двух емкостей, заполненных жидкостью

10 и связанных между собой трубопроводом и насосом для ее рециркуляции, при этом первая по ходу движения газовой фазы емкость снабжена патрубком отвода газовой фазы в трубопровод

f5 рециркуляции ее и эжектором, камера смешения которого подключена к указанному трубопроводу, а сопло — к трубопроводу рециркуляции жидкости, причем первая емкость сообщена с второй

20 при помощи трубопровода с дроссельным клапаном и эжектором, служащего для подачи воздуха из окружающей среды на десорбцию углекислого газа из рециркулируемой жидкости.