Аппарат для выращивания микроорганизмов

Аппарат для выращивания микроорганизмов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союз Советскив

Социалистических

Республик

Oll ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

»» 729238 (61) Дополнительное к авт. свид-.ву №вЂ” (22) Заявлено 15.06.76 (21) 2376133/30-13 (5! ) >т т. Кл .

С 12 В 1/10 с присоединением заявки Ж

Гооударстввииый комитет (23) Приоритет по дела>и изобретений н открытий

Опубликовано 25,04.80. Бктллетекь № 15 (53) УДК 663.14. .032.2 (088.8) 1

Дата опубликования описания 25,04.80

В. ll. Беляев, П. П. Казанчан, В. Д. Москвин и Е. P. Шендерей (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) АППАРАТ ДЛЯ В6!РАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

Изобретение относится к устройствам для выращивания микроорганизмов с механическим перемешиванием жидкости и газа и предназначено преимущественно для выращивания аэробных микроорга— низмов из очи>пенных жидких парафинов и углеводородов нефти.

Известно устройство для выращивания микроорганизмов, содержащее цилиндрическую емкость с цен рально установто ленным цилиндрическим диффузором, внутри которого встроен кожухотрубчатый теплообменник, перемешивающее устройство, установленное в нижней части диффузора, аэратор, патрубки для ввода культуральной жидкости, воздуха и вывода отработанных газов Ql)

Однако в этом устройстве не происходит насыщения культуральной жидкости газом и дегазации ее отработанных газов, что замедляет процесс выращивания микроорганизмов.

11елью изобретения является насыщение культуральной жидкости газом и пос2 ледующая дегазация ею отработанных газов в турбулентном потоке и интенсификация тем самым процесса выращивания микроорганизмов.

Поставленная цель достигается тем, что ааратор расположен во внутренней полости диффузора над устройством для перемешивания под теплоообменником, патрубок для подачи культуральной жидкости размещен в нижней части аппарата для подачи ее под перемешивающее устройство, при этом аппарат снабжен yes ройством для дегазации культуральной жидкости, размещенным над диффузором, состоящим из сетчатой или решетчатой цилиндрической обечайки и концентрично установленным отражателем, а также лопаточным колесом, размещенным во внутренней полости устройства для дегазации на выходной части диффузора и служащим для подачи культуральной жидкости на поверхность внутренней обечайки, причем теплообменник снабжен приспо729238

15 з соблениями цля турбулизации культурной жипкости.

Кроме того, в аппарате приспособления цля турбулизации культуральной жипкости прецставляют собой перфорирован5 ные воронки, размещенные на наружной поверхности теплоообменных труб и имеющие меньший диаметр со стороны входе

1IoToK& культуральной жицкости.

На фиг, 1 схематически изображен

BII1IBpB T пл я выращивания микр оорганиэмов, процольное сечение, на фиг. 2— сечение A-А на фиг. 1; на фиг. 3 — сечение Б-Б на фиг. l.

Аппарат содержит цилинцрическую емкость 1 с конической крышкой и сферическим дном, К емкости подведены патрубки пля подачи рабочей жипкости, биомассы микроорганизмов и питательных веществ (на чертеже не показаны), 20 а также сливной патрубок с краном 2.

На крышке емкости 1 имеется окно 3 пля отвопа отработанных газов, которое сообщается с атмосферой либо непосредственно, либо через специальную вытяжную систему. Внутри емкости 1 имеется окно 3 пля отвопа отработанных газов, которое сообщается с атмосферой либо непосредственно, либо через. специальную вытяжную сис лему. Внутри З0 емкости 1, соосно с ней, расположен цилиндрический диффуэор в вице трубы 4 с входным коллектором 5. Труба 4 Крепится к емкости с помощью ребер 6, высота которых равна высоте цчлянцрч- 35 ческой трубы 4. Вхопной коллектор 5 расположен на некотором расстоянии от пна емкости 1.

В нижней (вхопной) части трубы 4

40 расположено перемешивающее устройство в вице лопаточного колеса 7 с выходным обтекаемым коком. Колесо 7 посажено на вал 8, который вращается в верхнем подшипнике 9 скольжения и нижнем

45 радиально-упорном подшипнике 10. Подшипники 9 и 10 вмонтированы в корпус 111 который герметично прикреплен к цну емкости 1, Между попшипниками

9 и 10, вблизи радиально-упорного поп50 шипника 10, установлен сальник 12.

Кольцевая полость в корпусе 11 межцу верхним подшипником 9 и сальником 12 сообщена с магистралью подачи рабо55 чей (культуральной) жчпкости в аппарат с помощью патрубка 13. Кипе BT«ческая связь юла 8 и электроцвчгателя 14 осуществляется через муфту 15

4.

Межпу втулочной частью колеса 7 и торцовой плоскостью верхнего попшипника

9 скольжения устало влен импеллер 1 6, к жестко связанный с валом 8. Внутри цилиндрической трубы 4, непосрепственно эа лопатками колеса 7, установлены патрубки 17 аэратора, которые с помощью общего коллектора 18 и трубопровода 19 сообщаются с внешним источником подачи сжатого газа в аппарат, Внутри цилинпрической трубы, на некотором расстоянии от патрубка 17, установлен кожухотрубчатый теплообменник с приспособлениями пля турбулизации культуральной жидкости, состоящими из набора вертчкальных труб 20, тонкостенных перфорированных усеченных конусов-воронок 21 и коллекторов 22 и 23. Трубы 20 герметично прикреплены к коллекторам- 22 и 23.

Нижний коллектор 22 с помощью трубопровопа 24 сообщается с магистралью подачи охлаждающей жчнкости, а верхний коллектор 23 посредством трубопровода

25 соецинен с магистралью слива охлажпающей жидкости:

К каждой вертикальной трубе 20 прикреплены по четыре-пять воронок 21 с шагом, равным трем — четырем цяаметрам их основания. Воронки 21 всех труб 20 теплообменника расположены равномерно на опних и тех же горизонтальных плоскостях и затеняют 60-75" площапи поперечного сечения вертикальной трубы 4., На конце трубы 4 установлено устройство цля дегазации культуральной жчцкости, содержащее цилиндрическую обечайку 26 и концентрично установленный отражатель 27, повернутые в направлении вращения колеса 7 и размещенные в канале, поворачивающем поток в горизонтальное направление.

На выходе из устройства пля дегаэации соосно с нчм последовательно установлены цилиндрические решетка 28 (илч сетка) и экран 29. Решетка 28 и экран 29 имеют одинаковую высоту в 5-10 раз большую высоты лопаток отражателя 27 ° Радиальный зазор между отражателем и цилиндрической решеткой

28 составляет 5-10ч от наружного пиаметра отражателя. Такой же радиальный зазор имеется между цилинпрчческой решеткой 28 и экраном 29.

Аппарат работает слецующим образом.

Емкость 1 заполняют рабочей жчп- костью tIO уровня, соответствующего концу цилинпрической труби 4, т. е. при729238 мерно 70-80" объема емкости. В случае дрожжерастительного аппарата рабо— чей жидкостью является вода, В емкость

30 подают питательные вещества и производят засев культуры. Культуральная жидкость в резервуаре представляет собой смесь рабочей жидкости, питательных веществ и микроорганизмов. После установления определенной концентрации биомассы в культуральной жидкости включают электродвигатель 14 и запускают внешнюю компрессорную установку подачи сжатого газа в аппарат. При этом колесо

7, связанное с электродвигателем 14 валом 8 и муфтой 15 нагнетает культуральную жидкость вверх по трубе 4, а сжатый газ из компрессорной станции через трубопро вод 1 9, коллектор 18 и патрубки 17 поступает в аппарат. Траектория частиц за колесом 8 близка к винтовой линии. В направлении касательной к этой линии и подается сжа-. тый газ из патрубков 17. Смешение газа с жидкостью в закрученном потоке по25 вышает интенсивность растворения газа в жидкость. При дальнейшем двчжении по трубе 4 поток обтекает вертикальные трубы 20 и перфорированные воронки 21 теплообменника. Наличие воронок

21 в потоке, вследствие мгновенного расширения площадей проходных се— ченчй трубы 4, приводит к вихреобразованию и турбул«зации потока. При этом закрутка потока в трубе 4 не полностью ликвидируется. Такое состояние потока

35 в трубе способствует как дальнейшему интенсивному растворению газа в куль— туральной жчдкости, так и повышению отдачи биологического тепла культуральной

40 жидкости охлаждающей жидкости, подаваемой по трубопроводу 24 и нижнему коллектору 22 и сливаемой через верхний коллектор 23 и трубопровод 25.

После теплообменника поток с оста45 точной закруткой поступает в обечайку

26 „отражатель 27, в котором благодаря наличию изогнутых по направлению вращения колеса 7 лопаток происходит . увеличение угла закрутки потока при on50 новременном увеличении его скорости на выходе. В таком состоянии поток направляется к экрану 29, в котором культуральная жидкость с отработанным газом начинает вращаться вокруг оси экрана 29, вследствие чего происходит отделение га— за от жидкости. Интенсификации процес— са дегазации способствует решетка 28, раздробляющая струйки потока на выходе из отражателя 27. Отделенный от жид кости отработанный газ через окцо 3 у*аляется из емкости 1, а культуральная жидкость стекает вниз в кольцевое пространство, образованное между емкостью 1 и трубой 4.

И процессе работь! аппарата происходит рост микроорганизмов, После доведения концентрации биомассы в культуральной жидкости до заданного уровня аппарат переводится на установившийся режим работы по непрерывному циклу, т. е. в емкость 1 непрерывно подаются рабочая жидкость, питательные вещества и газ, а соответствующее количество культуральной жидкости непрерывно OTBOдится из резервуара при открытом кране 2. При этом средняя концентрацчя биомассы в культуральной жидкости поддерживается постоянной. Рабочая жидкость в емкости 1 подается как по основной магистрали питания аппарата, так и по патрубку 13 через верхний подшипник 9 скольжения, Величина давления подаваемой в емкость 1 рабочей жидкости выбирается большей величины давления культуральной жидкости на дне резервуара.

Вследствие этого, а также благодаря наличию импеллера 16, предотвращается утечка культуральной жидкости через подшипник 9,, Сальник 12 предотвра— щает попадание рабочей жидкости в подшипник 10. Смазка верхнего подшипника

9 осуществ> яется рабочей жидкостью, а нижнего подшипника 10 — консистентной смазкой.

Формула изобретения

1. Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий цилиндрическую емко ть с центрально установленным цилиндрическим диффузором, внутри которого встроен кожухотрубчатый теплообменник, перемешивающее устройство, установленное в нижней части диффузора, аэратор, пятрубки для ввода культуральной жидкости, воздуха и вывода отработани и тем, что, с целью йасыщения культуральной жидкости газом и последующей дегазацией ею отработанных газов в турбулентном потоке и интенсификации тем самым процесса выращивания микроорганизмов, аэратор расположен во внутренней полости диффузора над устройством для перемешивания под теплообменником, патрубок для подачи культураль729238

10 ной жидкости размещен в нижней части аппарата для подачи ее поп перечешивающее устройство, при этом аппарат снабжен устройством пля дегазации культуральной жидкости, размещенным над диффузороч, состоящим из сетчатой или решетчатой цилиндрической обечайки и концентрично установленным отражателем, а также лопаточным колесом, разчещенным во внутренней полости устройства пля дегазации на выхопной части диффузора и служащим пля подачи культуральной жидкости на поверхность внутренней обечайки, причем теплообменник снабжен приспособлениями пля турбулизации культуральной жидкости.

2. Аппарат по и. 1, о т л и ч а— ю ш и и с я тем, что приспособления для турбулизации культуральной жидкости представляют собой перфорированные воронки, размещенные на наружной поверхности теплообменных труб и имеющие меньший диаметр со стороны входа потока культуральной жидкости.

Источники информации. принятые во внимание при экспертизе

1, Авторское свидетельство

N, 371271, кл, С 12 В 1/00, 1969

{прототип).

729238

Риг.2

Б-6

Составитель Л. Соловьев

Техред Ж . Кастелевич Корректор " Ск оРл"

Редактор П. Горькова

Тираж 522 Подписное

ППИИПИ Государственного комитета С<А;Р по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., n. М5

Чака go ) /25

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, -л. Проек nms,