Установка для культивирования микроорганизмов

Установка для культивирования микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для производства кормовых дрожжей. Цель изобретения - обеспечение стерильности процесса, предотвращение газовых выбросов и снижение удельных энергозатрат. Установка для культивирования микроорганизмов содержит две герметичные емкости 1 и 2, снабженные технологическими патрубками, теплообменными устройствами 32 и 33 и патрубками 26 и 27 отвода газа. Нижние части каждой емкости 1 и 2 подключены к верхней

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

g>>s С 12 M 1/04

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4484471/13 (22) 20.09.88 (46) 23.01.92. Бюл. N. 3 (71) Иркутский научно-исследовательский и конструкторский институт химического машиностроения (72) В.Л.Борисов и А,M.Êóýíåöîå (53) 663.14,032 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

М 653295. кл, С 12 М 1/00, 1977.

Виестур У.Э., Кузнецов А.M. и Савенкова B.B.Ñèñòåìû ферментации.- Рига; Зинатне. 1986. с. 79.

Авторское свидетельство СССР

M 362045, кл. С 12 М 1/04, 1971.

„„ЯЦ „„1707066 А1 (54) УСТАНОВКА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано для производства кормовых дрожжей. Цель изобретения — обеспечение стерильности процесса, предотвращение газовых выбросов и снижение удельных энергозатрат. Установка для культивирования микроорганизмов содержит две герметичные емкости 1 и 2, снабженные технологическими патрубками, теплообменными устройствами 32 и 33 и патрубками 26 и 27 отвода газа. Нижние части каждой емкости 1 и 2 подключены к верхней

1707066 части другой емкости при помощи циркуляционных трубопроводов 17, 18, 16, 14 и 15 с вентилями 20 и 19 для передавл лвания культуральной жидкости иэ однОЙ емкости в другую. В емкостях 1 и 2 установлены аэраторы

3 и 4 и трубопроводы 11 и 12 подачи свежего газа. Установка снабжена замкнутой системой циркуляции газа, содержащей компрессор 8, циркуляционные газовые трубопроводы 28, 29, 23 и 24 с устройствами 21 и 22 для очистки газа, Циркуляционные трубопроводы 23 и 24 подключены с помощью вентиля 25 к всасывающему патрубку компрессора 8, а трубопроводы 28 и

29 — к патрубкам отвода газа из емкостей (Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам для выращивания аэробных микроорганизмов, и может быть использовано для производства кормовых дрожжей, Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий замкнутый циркуляционный контур, состоящий из цилиндрических емкостей, соединенных трубчатыми элементами, B нижней части каждой емкости установлены устройства для аэрации. Аппарат содержит по крайней мере один механический побудитель потока (1).

Недостаток этого аппарата в повышенных энергозатсагах, которые обусловлены затратами энергии на перемешивание в емкостях и на работу побудителя расхода жидкости, а также во вредном воздействии газовых выбросов на окружа:ощую среду, Известен аппарат, содержащий емкость, внутри которой установлен диффузор в виде емкости с открытым нижним основанием и аэратором внутри, трубопровод для подачи и выпуска аэрирующего воздуха, запорно-регулирующую арматуру Ä25.

Недостатками этого аппарата является неравномерность распределения энергии по объему аппарата. В зоне аэратора при подаче или отборе воздуха турбулиэация очень сильная, но объем этой зоны незначителен, и в целом в аппарате не достигается требуемая скорость массопер дачи кислорода.

Ближайшим техническим решением к предлагаемому является установка для культивирования микроорганизмов, содержащая снабженные технологическими патрубками, теплообменными устройствами и патрубками отвода газа две герметичные отдельно расположенные и оди -аковые по

40

1 и 2. К нагнетательному патрубку компрессора 8 при помощи вентиля 7 подключены газовые трубопроводы 5 и 6 аэраторов 3 и 4, установленных в емкостях 1 и 2, В верхней части емкостей 1 и 2 установлены эжекторы

9 и 10 для смешивания культуральной жидкости с газом, каждый из которых подключен к циркуляционному трубопроводу 14 и

15 для культуральной жидкости и к трубопроводу i1 и 12 подачи свежего газа, Установка позволяет проводить процессы культивирования в более стерильных условиях, исключить газовые выбросы в атмосферу и на 25 — 40 снизить удельные энергозатраты. 1 ил.. объему емкости, нижняя часть каждой из которых подключена к верхней части другой емкости при помощи циркуляционных трубопроводов для культуральной жидкости с клапанами для передавливания ее на одной емкости в другую, установленные в емкостях аэраторы и трубопровод для подачи свеже го г» за (3), Однако патрубки отвода отработанного газа .ерез фильтрующие устройства сообщены с атмосферой, поэтому недостатком известной установки является отсутствие полной замкнутости газовых потоков и вероятность вредного влияния газовых выбросов на окружающую среду. Кроме того, аэрирующий газ используется лишь однократно и не возвращается в рабочее пространство установки на повторное использование, поэтому расход газа очень велик, что приводит к значительным удельным энергозатратам, а также снижает экономичность использования в сиcTcMc аэрации чистого технического кислорода.

Целью изобретения является обеспечение стеригьности процесса, предотвращение газовых выбросов и снижение удельных энергозатрат, Поставленная цель достигается тем, что установка для культивирования микроорганизмов, включающая снабженные технологическими патрубками, теплообменными устройствами и патрубками отвода газа две герметичные емкости, нижняя часть каждой из которых подключена к верхней части другой емкости при помощи циркуляционных трубопроводов для культуральной жидкости с вентилями для передавливания ее из одной емкости в другую, установленные в емкостях аэраторы и трубопровод для подачи свежего газа, снабжена замкнутой системой

1707066 циркуляции газа, содержащий компрессор,циркуляционные газовые трубопроводы с устройствами для очистки газа, подключенные при помощи вентиля к всасывающему патрубку компрессора и к патрубкам отвода газа из емкостей, газовые трубопроводы, подключенные также при помощи вентиля к нагнетательному патрубку компрессора и к вэраторам, установленным в емкостях, и эжекторы для смешивания культуральной жидкости с газом, каждый из которых подключен к циркуляционному трубопроводу для культуральной жидкости и к трубопроводу подачи свежего газа.

На чертеже схематично показана предлагаемая установка для культивирования микроорганизмов.

Установка включает две герметичные емкости 1 и 2 одинакового объема. Каждая емкость 1 и 2 снабжена аэраторами 3 и 4 барботажного типа. Оба аэратора 3 и 4 подключены посредством газовых трубопроводов 5 и 6 через один трехходовой вентиль 7 к нагнетательному патрубку компрессора 8, играющему роль побудителя расхода газа.

В верхней части емкостей 1 и 2 установлены эжекторы 9 и 10, к которым подведены трубопроводы 11 и 12 для подачи чисто.-о технического кислорода через трехходовой вентиль 13 из специального источника.

Зжекторы 9 и .10 имеют тангенциальные вводы, подсоединенные к циркуляционным трубопроводам 14 и 15, которые связаны трубопроводами 16 — 18 с нижней частью емкостей 1 и 2 через трехходовые вентили

19 и 20, образуя таким образом циркуляционный контур установки по жидкости. Выходные патрубки эжекторов 9 и 10 расположены внутри верхней .асти емкостей 1 и 2.

Установка снабжена устройствами 21 и

22 для очистки газа, одной стороны подключенными циркуляционными газовыми трубопроводами 23 и 24 при помощи вентиля 25 к всасывающему патрубку компрессора 8, а с другой стороны — к верхней части емкостей 1 и 2 через патрубки 26 и 27 отвода газа и трубопроводы 28 и 29. На трубопроводе 16 установлен патрубок 30 для ввода субстрата и патрубок 31 для отбора готового продукта, Внутри емкостей 1 и 2 размещены теплообменные устройства 32 и 33. Tpv6onроводы 28 и 29 имеют вентили 34 и 35. К всасывающему патрубку компрессора 8 предусмотрен подвод воздуха и чистого технического кислорода через специальные патрубки (не показаны) для осуществления аэрации культуральной среды в емкости 1 при запуске. B верхней части емкости 1 имеется специальный штуцер (не показан), который открывзе;cA только на период запуска установки и служит для выхода отработанного газа, направляемого на очистку и выбрасывание в атмосферу

5 Установка работает следующим образом, В емкость 1 через патрубок 30 заливают свежую воду в смеси с питательными солями и посевной культурой. Компрессором 8

10 подают по трубопроводу 5 воздух иэ атмосферы через аэратор 3 в емкость 1. По мере накопления биомассы постепенно заменяют подачу через аэратор 3 атмосферного воздуха на чистый технический кислород, 15 который подведен к компрессору 8 через специальный патрубок.

На весь период запуска установки вентили 13, 19, 20, 25, 34 и 35 находятся в закрытом положении, а отработанный газ

20 очищаетсл и выбрасывается в атмосферу из емкости 1 через специальный штуцер (не показан). При достижении заданной концентрации биомассы установку переводят на непрерывный режим работы. Для этого

25 посредством переключения вентилей 20 и

19 сообщают емкость 1 с емкостью 2 через трубопроводы 17, 16 и 15 и эжектор 10, а гакже перекрывают штуцер выброса отработанного газа из емкости 1, и на весь пери30 од непрерывной работы установки перекрывают специальные патрубки для сдачи чистого кислорода и воздуха, подключенные к всасывающему патрубку компрессора 8. Одновременно открывают

35 вен иль 35 на трубопроводе 29, сообщают с омощью вентиля 25 трубопровод 24 со всасывающим патрубком компрессора 8 и пер .ключают вентиль 13 на подачу чистого кислорода по трубопроводу 12 в емкость 2

40 ерез эжектор 10.

Культургльная жидкость из емкости 1 под действием избыточного давления, со здасаемого компрессором 8, нагнетающим очищенный газ (кислород) из емкости 2 в

45 емкость 1 через аэратср 3, передавливается в е кость 2 по трубопроводам 17, 16 и 15 и в виде газожидкостной эмульсии подается в ее внутреннее пространство через эжектор

10. Одновременно производится подача чи50 стого кислорода в эжектор 10 по трубопроводу 12, сообщенному вентилем 13 со специальным источником чистого технического кислорода. По мере заполнения емкости 2 культуральной жидкостью имеющийся

55 в ней объем газа предварительно очищается от C0g в устройстве 22 и возвращается в

l емкость 1 с помощью компрессора 8 по трубопроводам 24 и 5. После того, как весь объем культуральной жидкости передавлен из емкости 1 в емкость 2, в емкости 1 оказы1707066

Таким образом, в предлагаемой герметичной системе ферментации осуществлен непрерывный и замкнутый процесс рециркуляции всего объема культуральной жидкости и газовой фазы, при атом полностью

Составитель И.Дамиров

Техред М.Моргентал КоРРектоР B. Гирняк

Редактор И.Дербак

Заказ 241 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 вается только газ, имеющий избыточное давление около 0,3 МПа, В этот момент автоматически переключаются вентили 20 и

19, сообщающие емкость 2 с емкостью 1 через трубопроводы 18, 16 и 14 и эжектор 9.

Одновременно вентиль 7 переключает нагнетательный патрубок компрессора 8 на подачу газа в емкость 2 по трубопроводу 6 через аэратор 4, а вентиль 25 отключает трубопровод 24 и подключает к всасывающему патрубку компрессора 8 трубопровод

23. При этом закрывается вентиль 35 и открывается вентиль 34, а также переключается вентиль 13 на подачу чистого кислорода по трубопроводу 11 в емкость 1 через эжектор 9. Гаэ из емкости 1 с помощью компрессора 8 подается в объем культуральной жидкости емкости 2 по трубопроводам 28, 23 и 6 через аэратор 4, проходя предвари тельно очистку от СО в устройстве 21, В результате в емкости 2 происходит аэрация жидкости с одновременным ее передавливанием в емкость 1 по трубопроводам 18, 16 и 14 и через эжектор 9, в который дополнительно подается чистый технический кислород по трубопроводу 11 через вентиль 13.

По мере перекачивания аэрирующего газа из емкости 1 в емкости 2 создается избыточное давление и весь объем культуральной жидкости из емкости 2 передавливается в емкость 1. Далее весь описанный цикл циркуляции жидкости и газа повторяется, Отбор готового продукта осуществляется непрерывно иэ патрубка 31, а для восполнения объема культуральной жидкости в патрубок 30 непрерывно подается необходимое количество свежей воды в смеси с субстратом, в данном случае — раствором гидролизата.

4Q

45 исключены газовые выбросы в атмосферу, а в результате очистки аэрирующего газа в устройствах 21 и 22 дополнительно получают товарную углекислоту.

По сравнению с известным предлагаемый аппарат позволяет проводить процессы культивирования микроорганизмов в более стерильных условиях эа счет использования замкнутой системы циркуляции газовой фазы, а также снизить удельные энергоэатрать на 25 — 40 за счет более полно о использования аэрирующего газа и создания избыточного давления в рабочем объеме аппарата.

Формула изббретения

Установка для культивирования микроорганизмов, включающая снабженные технологическими патрубками, теплообменными устройствами и патрубками отвода газа две герметичные емкости, нижняя часть каждой из которых подключена к верхней части другой емкости при помощи циркуля ционных трубопроводов для культуральной жидкости с вентилями для передавливания ее из одной емкости в другую, установленные в емкостях аэраторы и трубопровод для подачи свежего газа, о тл ича ю ща я с я тем,что,с цельюобеспечения стерильности процесса, предотвращения газовых выбросов и снижения уделuHblx энергозатрат, оНВ снабжена замкнутой системой циркуляции газа, содержащей компрессор, циркуляционные газовые рубопроводы с устройствами для очистки газа, подключенные при помощи вентиля к всасывающему патрубку компрессора и к. патрубкам отвода газа иэ емкостей, газовые трубопроводы, подключенные также при помощи вентиля к нагнетательному патрубку компрессора и к аэраторам, установленным в емкостях, и эжекторы для смешивания культуральной жидк сти с газом, каждый иэ которых подключен к циокуляционному трубопроводу для культуральной жидкости и к трубопроводу подачи свежего газа.