SU1082805A1 - Аппарат дл выращивани микроорганизмов - Google Patents

Abstract

АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ., преимущественно водородных бактерий, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с напорной камерой в верхней , разделенную по высоте перегородками на р д секций и газовых камер, расположенных над секци ми, установлен ,ные в перегородках эжекторы и систег му рециркул ции культуральной жидкости из нижней секции в напорную камеру ,о т личающийс  тем,что,с целью повышени  коэффициента утилизации Iгазового субстрата, верхн   часть каждой секции сообщена переливной трубой с газовой камерой нижележащей секции, а верхн   часть нижней секции емкости - трубопроводом с атмосферой, при этом отношение диаметра камеры смешени  каждого нижеле (Л жащего эжектора к диаметру камеры смешени  вышележащего составл ет 0,85-0,95.

Description

; Изобретение относитс  к микробиологической промышленности и может быть использовано дл  производства «елковых и других биологически, активных веществ из биомассы бактерий

. Известен аппарат дл  выращивани  микроорганизмов, представл ющий собой колонну, разделенную перегородками на отдельные отсеки, расположенные друг под другом, над верхним отсеком установлен перелив, а отсеки соединены меисду собой вертикальными водосливными трубами, причем воронка каждой трубы ограничивает высоту столба жидкости в отсеке, а выходное сопло находитс  над жид- . костью .нижележащего отсека, нижний

. отсек соединен с циркул ционным насосом , который перекачивает жидкост в водослив. Воздух попадает специальными патрубками к воронке водопе реливной трубы, а выходит через отверстие , расположенное в верхней части нижележащего отсека 13 .Недостатки данного аппарата - от .бор.жидкости в водосливные трубы с

Поверхности и образование застойных зон у одних отсеков.

Известен также аппарат дл  выращивани  микроорганизмов содержащий цилиндрическую емкость с газовой ка мерой, пакет электронов разной длины и диаметра, спиральные пластины под ними и конфузор, циркул ционный стакан в нижней части емкости, а также контуры рециркул ции жидкости и газа 23. .

Недостатками указанного аппарата  вл ютс  высока  энергоемкость побудител  рециркул ции жидкости, питающего эжекторы, собранные в параллельный пакет, и неизбежность значительных потерь газового субстрата в отход щих газах.

Наиболее близок к предлагаемому аппарат дл  выращивани  микроорганизмов , содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с напорной ка .1ерой в верхней части, разделенную ло высоте перегородками на р д секций и газовых камер располохсенных под секци ми, установленные в перегородках эжекторы и систему рециркул ции культуральной жидкости из нижней секции в напорную камеру ЦЗ,

Применение этого аппарата дл  культивировани  микроорганизмов сопр жено с большими потер ми газового субстрата, небольшим выходом готового продукта из единицы газового сырь  и загр знением окружающей среды .

Цель изобретени  - повышение коэффициента утилизации газового -субстрата .

Дл  достижени  указанной цели в аппарате дл  выращивани  микроорга|й11змо .в, преимущественно водородных бактерий, содержащем вертикальную цилиндрическую емкость с напорной камерой в верхней части, разделенную по высоте перегородками на р д секций и газовых камер, расположенных над секци ми, установленные в перегородках эжекторы и систему,рециркул ции культуральной жидкости из нижней секции в напорную камеру, верхн   часть каждой секции сообщена переливной трубой с газовой камерой нижележащей секции, а верхн   часть нижней секции емкости - трубопроводов с атмосферой, при этом отношение диаметра камеры смешени  кадого нижележащего эжектора к диаметру камеры- смешени  вышележащего составл ет 0,85-0,95.

На фиг. 1 схематически изображен аппарат дл  выращивани  микроорганизмов , преимущественно водородных бактерий, вертикальный разрез; На фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1.

Аппарат дл  выращивани  микроорганизмов содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1 с напорной камерой 2 в верхней части, разделенную по высоте перегородками 3 и 4 на р д секций 5 с газовыми камерами 6, установленные в перегородках эжекторы 7с соплами 8, камерами 9 смешени  и диффузорами 10, систему рециркул ции культуральной жидкости состо щую из всасывающего патрубка 11, насоса 12, теплообменника 13 и нагнетательного патрубка 14, переливные трубы 15 и трубопровод 16. Кроме того, аппарат снабжен рециркул ционны1 1 газовым трубопроводом 17 с вентилем 18, приемным газовым патрубком 19 и питающим газовым патрубком 20.

Отношение диаметра камеры 9 смешени  калсдого нижележащего эжектора 7 к диаметру камеры смешени  вышележащего эжектора 7 к диаметру камеры смешени  вышележащего составл ет 0,85-0,95.

Указанный предел установлен экспериментально . Если соотношение диаметров будет меньше 0,85, то нижележащие эжекторы будут иметь меньший коэффициент эжекции и не. смогут транспортировать весь объем газа, поступающий в газовую камеру, в итоге аппарат не сможет пропустить через культуральную жидкость обьем газовой смеси, необходимый дл  обеспечени  микроорганизмов субстрактом. Если соотношение будет больше 0,95, то давление, развиваемое нижележащими эжекторами, будет недостаточным , чтобы компенсировать уменьшение порциального давлени  субстрата в газовой смеси, уменьшитс  .скорость сорбции субстрата и в результате снизитс  производительность аппарата . Большее значение соотношени  со ответствует большему числу секций аппарата, меньшее - меньшему. Аппарат работает следующим образом . Цилиндрическа  емкость 1 на 7075% своего объема заполн етс  солевым питательным раствором с культурой микроорганизмов (культуральной жидкостью ). При включении циркул ционного насоса 12 культуральна  жидкость из нижней части секции 5 п всасывающему патрубку 11 насосом 12 через теплообменник 13 и нагнетател ный патрубок 14 подаетс  в напорную камеру 2. Истекающа  из сопел культ ральна  жидкость проходит газовую камеру 6 верхней секции 5, где захватывает газ. В камере 9 смешени  происходит перемешивание газа и жид кости, а в диффузоре 10 - сжатие га зожидкостной смеси. Из диффузоров 1 газожидкостна  смесь поступает в верхнюю секцию 5, постепенно заполн   ее, а далее через сопла 8 в перегородке 4 аналогичным образом в последующие секции. Через несколько минут после включени  насоса 12 в каждой секции устанавливает уровень жидкости, ограниченный сверху краем переливной трубы 15. Площадь попереч ного сечени  сопел 8 эжекторов 7 каждой секции одинаков, поэтому через верхний край переливной трубы переливаетс  не более 1-2% общего расхода воздуха, следовательно, сечение переливной трубы посто нно открыто дл  прохода газа. Газ в аппарат поступает от внешнего источни ка по патрубку 20 через приемный патрубок 19 в газовую камеру в верх ней секции, далее в составе газожид костной смеси проходит камеры смешени  и диффузоры 10. Газожидкостна  смесь, истекающа  из диффузоров 10, перемешивает объем жидкости в секции 5, насыщает ее газом, а нерастворивша с  часть газа всплывает в виде пузырьков к свободной поверхности жидкости в секции. Статическое давление газожидкостной смеси, со данное в диффузоре, идет на преодоление столба жидкости, равного глубине погружени  эжектора в жидкость и на создание остаточного давлени  над свободной поверхностью жидкости в секций. Далее газ под остаточным давление верхней секции поступает в газовую камеру б нижележащей секции через переливную трубу 15 и так далее по последней секции, причем давление газа в каждой послед5дащей секции выше, чем в предыдущей, на величину остаточного дайлени . Из последней секции газ удал етс  в атмосферу. При расчетной производительности аппарата над свободной поверхностью жидкости в последней его секции выдел етс  не более 10-15% общего количества поданного газа, который удал етс  в атмосферу. В составе Удал емого газа содержатс  в основ: .ном неутилиаируемые примеси. Если же аппарат еще не достиг своей расчетной производитель лости ( переходный режим/ , то излишек неутилизи- рованного газа из трубопровода 16 через открытый вентиль 18 и рециркул ционный трубопровод 17 возвращаетс  в приемный газовый патрубок 19, где, смешива сь со свежим газом, поступает снова в аппарат на доутилизацию . При последовательном прохождении f газовой смесью секций аппарата ее объем уменьшаетс  за счет утилизации субстрата микроорганизмами, а также в результате сжати  в эжекторах . Так как расход жидкости через сопла эжекторов каждой секции практически одинаков, то коэффициент эжекции нижележащих эжекторов от секции к секции меньше на 20-30%, а развиваемое давление на 10-15% больше. Повышение давлени  газовой смеси от секции к секции компенсирует убыль субстрата в ней и коэффициент массопередачи остаетс  практически одинаковым. Такое изменение основной характеристики эжекторов достигаетс  тем, что отношение диаметра камер смешени  нижележащих эжекторов к диаметрам камер смешени  вышележащих составл ет 0,85-0,95. Конкретна  величина этого соотношени  в указанном диапазоне  вл етс  функцией параметров технологического процесса (скорости сорбции кислорода , концентрации бактерий и т.д., а также числа секций аппарата. Конструкци  предлагаемого аппарата позвол ет пов{,1сить коэффициент утилизации газового субстрата или выхода готовой продукции на единицу затраченного газового сырь  за счет многократного последовательного прохождени  газовой смеси через культуральную жидкость с постепенным повышением давлени , давление газовой смеси эжекторами в 1,5-2 раза и увеличить коэффициент массопередачи, а ледовательно, производительность аппарата, а также повысить взрывобезопасность технологического процесса за счет разделени  газового объема работающем аппарате на число частей , равное удвоенному количеству екций. Известно, что при производстве одной тонны биомассы водородных бактерий с отход щими газами уходит около 1500 нм водорода. Примен   предлагаемый аппарат, MOJJCHO на 2/3

снизить объем потерь, без снижени  производительности. При годовом производстве в 100000 т биомассы

экономи  остродефицитного сырь  составит 100 млн. нм на сумму 2800 тыс.руб.

Claims (1)

1. АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ

   МИКРООРГАНИЗМОВ., преимущественно во дородных бактерий, содержащий вертикальную цилиндрическую емкость с напорной камерой в верхней час^и, разделенную по высоте перегородками на ряд секций и газовых камер, расположенных над секциями, установленные в перегородках эжекторы й систет му рециркуляции культуральной жидкости из нижней секции в напорную камеру ,о т личающийся тем,что,с целью повышения коэффициента утилизации газового субстрата, верхняя часть каждой секции сообщена переливной трубой с газовой камерой нижележащей секции, а верхняя часть нижней секции емкости - трубопроводом с атмосферой, при этом отношение диа- § метра камеры смешения каждого нижележащего эжектора к диаметру камеры смешения вышележащего составляет 0,85-0,95.

   и „Л082805

   Фиг.т