Аппарат для выращивания микроорганизмов

Аппарат для выращивания микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

466 A

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛ ИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

;В

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3373275/28-13 (22) 23.12.81 (46) 23.04 83 Бюл. И 15 (72) В.А.Бакулин, H.В.Горазеев, Н.Г.Михайлов, А.И.Полуян, И.И.Татарченков и И.К.Тришин (71) Институт биологических. проблем

Севера Дальневосточного научного центра АН СССР и Иагаданский зональный научно.-. исследовательский институт сельского хозяйства Северо-Востока Сибирского отделения Академии сельскохозяйственных наук им. В. И. Ленина (53) 663.14.033.2(088.8)

-(56) 1. Hospodka J. Industrial applicationn of Continuons. fermentation in Theoretical and Methodological Basis of Continuons, Culture

of И!сгоогдап1sms, Eds. I. Иаlek, 2. Fence, thew Sork, "Academic Prece -

1966, р. 493-645

2. Федосеев К.Г. Физические основы и аппаратура микробного синтеза биологически активных соединений. М., "Медицина", 1977, с.199.

3. Бронзафт Б.Д. и др. Стеклотрубный аппарат для массовой культуры хлореллы. Украинский ботанический журнал, том ХХУ, И 4, Киев, "Наукова думка", 1968, с. 87-92 (прототип).

3 ),С 12 И 1/001 С 12 M 3/02. (54) (57) АППАРАТ ДЛЯ ВЬ!РАЩИВАНИЯ

МИКРООРГАНИЗМОВ, выполненный в ви.де замкнутого трубчатого циркуляционного контура, снабженного побудителем расхода, инжектором для подвода питательной среды и десорбером газов, о т л и ч à ю щ и йс я тем, что, с целью повыюения.выхода готового продукта, десорбер газов представляет собой горизонтально расположенную закрытую емкость, впускная часть которой вы-полнена в виде сопла Лаваля, а выпускная - в виде дозвукового сопла для образования гидравлического прыж. ка, при этом сопло Лаваля и дозвуко- а вое сопло снабжены патрубками для отвода газов-и готового продукта.

1013466

Изобретение относится к микробиологической промышленности и сельскому хозяйству, а именно к аппара там для выращивания микроорганизмов.

Предпочтительной областью применения является микробиологическая промышленность.

Известен аппарат с двухфазной инжекцией, отличительной особенностью которого является наличие вспомогательного смесителя, выполненного в виде двухфазного инжектора, (эжектора ), установленного непосредственно на реакционном сосуде ферментера.

Такое .размещение инжектора однозначно определяет и тип реакционного сосуда, а именно реакционный сосуд с внутренним циркуляционным перемешиванием P1).

Достоинством такого аппарата является простота устройства. К сущест венным недостаткам относятся: низкая эффективность процесса, реализуемого устройством, и низкая эксплуатацион-, ная надежность самого устройства. Ука- 25 занные недостатки обусловлены тем, что устройство не реализует функции пеногашения и сепарации рабочего тела. В результате ферментация протекает экстенсивно и неустойчиво, 30 процесс не может быть автоматизирован без применения сложных систем управления, а сам аппарат теряет работоспособность через короткое время эксплуатации из-за снижения 35 ферментативной активности рабочего тела и засорения продуктами разложения. Область применения аппарата ограничена случаями, когда для выращивания используются культуры с 4р низкой интенсивностью пенообразоBaHHR.

Известен аппарат с внутренним циркуляционным перемешиванием и сепарацией рабочего тела. Отличитель- 45 . ной особенностью его является то, что сам реакционный сосуд выполнен в виде циркуляционного контура, элементами которого являются побудитель расхода и механический сепаратор, выполняющий функцию пеногашения 2 ).

Эффективность такого устройства несколько выше за счет расширения функциональных возможностей: в конструкцию введен дополнительный элемент - пеногаситель, выполненный в риде механического сепаратора. Однако, аппарат обладает, хотя и в меньшей степени, всеми указанными недостатками. Сохранение недостатков обуслов. лено тем, что сепаратор здесь не пре дотвращает пенообразование, а раз-. рушает образующуюся в ферментации пену, Соответственно, эффективность пеногашения низка. В то же время сепаратор не используется по своему прямому назначению: разделенные nîтоки рабочего тела вновь смешиваются в циркуляционном контуре. Дополнительным недостатком устройства является усложнение конструкции за счет введения дополнительного сложного элемента - пеногасителя, выполненного в виде механического сепаратора

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является аппарат для выращивания микроорганизмов, выполненный в. виде замкнутого трубчатого циркуляционного контура, снабженного побудителем расхода, инжектором для подвода питательной среды и десорбером газов (3 ).

Недостатком известного аппарата является низкий выход готового про дукта. Причина этого заключается в.том, что аппарат не обеспечивает пеногашение и формирование оптимальной возрастной структуры популяции микроорганизмов.

Цель изобретения « повышение выхода готового продукта;

Поставленная цель достигается тем, что в аппарате для выращивания микроорганизмов, выполненном в виде замкнутого трубчатого циркуляционного контура, снабженного побудителем расхода, инжектором для подвода питательной среды и десорбером газов, десорбер газов представляет собой горизонтально расположенную закрытую емкость, впускная часть которой выполнена в виде сопла Лаваля, а выпускная - в виде дозвукового сопла для образования гидравлического прыжка, при этом сопло

Лаваля и дозвуковое сопла снабжены патрубками для отвода газов и гото- вого продукта.

На фиг. 1 показана принципиальная схема предлагаемого аппарата, на фиг. 2 - конструкция десорбера, раз" рез; на фиг. 3 - гидрогазодинамическая обстановка в десорбере при работе .предлагаемого attnарата.

Аппарат содержит побудитель 1 расхода, инжектор 2, трубопроводы 3, десорбер 4, которые соединены друг с другом в замкнутый циркуляцион3 10134 ный контур. Десорбер 4 представляет " собой горизонтально расположенную закрытую емкость, впускная часть которой выполнена: в аиде сопла Лаваля

5, а выпускная. часть - e виде доз- s вукового сопла 6 для образования гидравлического прыжка, при этом сопло Лаваля 5 и дозвуковое сопло 6 снабжены патрубками для отвода газов

7. и готового продукта:(1Е

Аппарат работает следующим образом.

Побудитель 1,расхода создает поток рабочего тела в циркуляционном контуре. С помощью инжектора 2 в ап- iS парат подают свежую питательную среду (жидкость) и газ. Двигаясь в контуре, рабочее тело проходит через десорбер 4, испытывая ускорение на входе его„ a nonHaHH s виде сопла - 2ф

Лаваля 5, и торможение на выходе, выполненном в виде дозвукового:сопла 6.

В результате этого и наличия связи десорбера через патрубок 7 r. атмосферой в десорбере образуется свобод- 2s ная поверхность потока рабочего тела, с .которой осуществляется десорбция газов. Отвод газов осуществляют через патрубок 7 в атмосферу. При переходе из сопла -Лаваля 5 в емкость зв течение .потока изменяет характер: из спокойного превращается в бурное течение. Такой характер течения, как установлено экспериментально, препятствует пенообразованию на свободной 3S поверхности рабочего тела. Далее поток тормозится дозвуковым соплом .,6 и переходит в спокойное течение в трубопроводе 3. Переход бурного те. чения в спокойное сопровождается возникновением гидравлического прыжка . перед дозвуковым соплом 6. Валец гид- равлического прыжка, взаимодействуя с набегающим потоком, дополнительно ингибйрует пенообразование. Кроме

1S того, наличке водоворота в прыжке создает эффект сепарации рабочего тела, который наиболее сильно выра66 . 4 жен в верхней части десорбера 4 перед дозвуковым соплом 6. Соответст- венно, установленный в верхней части дозвукового сопла 6 патрубок 8 поз-. воляет отводить готовый продукт, пред ставляющий собой суспензию крупных клеток микроорганизмов.

Более наглядно гидрогазодинамическую обстановку в десорбере 4 во время работы аппарат представляет нижняя часть фиг.2. Поток рабочего тела (смесь жидкости, газа и клеток) поступает через сопло Лаваля в емкость с образованием свободной поверхности. Со свободной поверхности осуществляется десорбция газообразных продуктов метаболизма, которые отводятся в атмосферу. Перед выходом, выполненным в виде дозвукового сопла, имеется гидравлический прыжок с водоворотной зоной, показанной окружностью и сплошной стрелкой. Как видно, выполнение конфузора в виде дозвукового сопла не только обеспечивает плавность перехода, но и способствует возникновению водоворотной зоны, в которой происходит разделение крупных и мелких клеток микроорганизмов. Отвод суспенэии крупных клеток в качестве готового продукта изменяет возрастную структуру популяции и.непосредственно обеспечивает повышение. выхода готового продукта.

Экспериментальная проверка:нового аппарата, устройства-прототипа и базового устройства выполнена в одинаковых условиях с использованием микроорганизмов рода t:hlorella

В качестве базового принят аппарат, в котором пеногаситепь и сепаратор выполнены отдельно от реакционного сосуда .

Результаты экспериментальной проверки предлагаемого аппарата в сравнении с базовым и известным представлены в таблице.

Аппарат

244, 97

l0.

186,7

185,9

251,5

Предлагаемый базовый

Известный

Ф Отличия (Ъ к азо"

; вому аяпарату

Скорость процесса,г/ч

6,05

3124

0,25

Выход продукта, г/л

1,45

0,78

0,43

Интервал между вынужденными остановками, сут..

Как видно.из таблицы, предлагаемый аппарат имеет более высокие характеристики как по сравнению с известным устройством, так и по сравнению с базовым устройством.

3 013466

Ожидаемый годовой экономический эффект от максимального объема использования изобретения составляет не менее

4,5 млн.руб.

1013466

Составитель 9. Бакулин

Техред Ж.Кастелевич Корректор А.Ильин

Ф

Редактор О.Половка

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Заказ 2941/33 Тираж 521 . Подлисное

ВНИЬПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, 3-35, Раушская наб., д. 4/5