SU1763479A1 - Apparatus for microorganisms growing - Google Patents

Abstract

Использование: в микробиологической и других отрасл х промышленности, св занных с культивированием микроорганизмов . Сущность изобретени : ап ларат включает вертикальную емкость, размещенную в ней циркул ционную трубу, теплообменное устройство и технологические патрубки . Теплообменное устройство содержит два соосно расположенных кольцевых р да вертикальных теплообменных труб с установленной по оси мешалкой. Теплообмен-, ные трубы состо т из отдельных последовательно соединенных секций. Распределение хладагента между секторами производитс  с помощью коллекторов. Аппарат снабжен размещенным над теплооб- менным устройством отстойником жидкости, состо щим из открытой сверху кольцевой цилиндрической емкости с отверсти ми в боковых стенках дл  прохода пены и подключенными к днищу вертикальными трубами дл  подачи жидкости на наружную поверхность Teqflob6MeHHbix труб. 4 ил.Use: in the microbiological and other fields of industry associated with the cultivation of microorganisms. SUMMARY OF THE INVENTION: The apparatus includes a vertical vessel, a circulation pipe disposed therein, a heat exchange device, and process connections. The heat exchanger device contains two coaxially arranged annular rows of vertical heat exchanging tubes with an axially mounted agitator. Heat transfer tubes consist of separate sections connected in series. Distribution of the refrigerant between the sectors is done using manifolds. The apparatus is equipped with a liquid settling tank located above the heat exchanging device, consisting of an annular cylindrical tank open from above with holes in the side walls for the passage of foam and vertical pipes connected to the bottom to supply liquid to the outer surface of the Teqflob6MeHHbix pipes. 4 il.

Description

ww

ЁYo

Изобретение относитс  к микробиологической промышленности, а именно к аппаратам дл  выращивани  дрожжей.The invention relates to the microbiological industry, in particular to apparatus for growing yeast.

Известен аппарат дл  культивировани  Микроорганизмов, включающий вертикальную емкость с размещенной в ее нижней части мешалкой, теплообменное устройство , расположенное выше и выполненное в виде примыкающих труб, с образованием циркул ционной трубы, при этом их торцы соединены с коллекторами дл  подвода и отвода хладагента.A known apparatus for cultivating microorganisms includes a vertical container with an agitator placed in its lower part, a heat exchanger located above and made in the form of adjacent pipes with the formation of a circulation pipe, with their ends connected to collectors for supplying and discharging refrigerant.

Недостатком  вл етс  то, что осевой поток вспененной культуральной среды, вызываемый мешалкой, движетс  медленно, особенно у стенок теплообменного устройства , что не преп тствует налипанию на них биомассы и загр знений. Коэффициент теплоотдачи со стороны вспененной культуральной среды низок и он, в основном, определ ет низкий коэффициент теплопередачи и, соответственно, недостаточный теплосьем. Хладагент внутри тепло- обменных труб проходит также медленно, так как его нагрев до оптимальной температуры , соответствующей разумному расходу хладагента, длителен. Коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента низок. Недостаточный теплосъем ограничивает производительность аппарата дл  выращивани  микроорганизмов из-за перегрева культуральной среды выше оптимальной температуры культивировани .The disadvantage is that the axial flow of the foamed culture medium, caused by the agitator, moves slowly, especially at the walls of the heat exchanging device, which does not prevent the accumulation of biomass and contaminants on them. The heat transfer coefficient from the foamed culture medium is low and it mainly determines the low heat transfer coefficient and, accordingly, insufficient heat transfer. The coolant inside the heat exchange pipes is also slow, since it is long lasting to reach the optimum temperature corresponding to a reasonable consumption of refrigerant. The heat transfer coefficient on the refrigerant side is low. Insufficient heat removal limits the productivity of the microbial growth apparatus due to overheating of the culture medium above the optimum culture temperature.

Целью изобретени   вл етс  повышение производительности путем увеличени  теплосьема.The aim of the invention is to increase productivity by increasing the heat supply.

VIVI

О 00 4ЬAbout 00 4b

VIVI

чэChe

Указанна  цегь достигаетс  тем, что аппарат дл  выращивани  микроорганизмов, включающий вертикальную емкость, размещенную в ней циркул ционную трубу, теп- лообменное устройство и технологические патрубки, кроме того теплообменное устройство содержит два соосчо расположенных кольцевых р да вертикальных теплообменник труб с установленной по оси мешалкой, состо щих из отдельных последовательно соединенных секций м коллекторов дл  распределени  хладагента между секторами, при этом аппарат снабжен размещенным над теплообменным устройством отстойником жидкости, состо щим из открытой сверху кольцевой цилиндрической емкости с отверсти ми в боковых стенках дл  прохода пены и подключенными к днищу вертикальными трубами дл  подачи жидкости на наружную поверхность теплообменных труб.This tseg is achieved by the fact that a device for growing microorganisms, including a vertical tank, a circulation pipe located in it, a heat exchange device and process connections, in addition, a heat exchange device contains two coaxially arranged annular rows of vertical heat exchanger tubes with an agitator mounted along the axis, consisting of separate serially connected sections of collectors for distributing the refrigerant between the sectors, while the apparatus is equipped with a heat exchanger located above A soldering device has a liquid sump, consisting of an annular cylindrical tank open to the top with openings in the side walls for the passage of foam and connected to the bottom by vertical pipes for supplying liquid to the outer surface of the heat exchange tubes.

Кольцевым р дам вертикальных тепло- обменных труб соответствует развитость теплообменной поверхности и увеличение турбулизации вспененной культуральной среды при вращении мешалки, установленной по их оси, что способствует увеличению теллосъема. Отдельные последовательно соединенные секции и коллекторы дл  распределени  хладагента между секторами увеличивают число его ходов и, соответственно , скорость движени  по теплообменным трубам, улучша  услови  теплоотдачи. Применение отстойника жидкости с под- Йлюченными к его днищу вертикальными трубами дл  подачи жидкости на наружную поверхность теплообменных труб улучшает услови  теплоотдачи в пен щихс  средах и преп тствует отложению на поверхности теплообменных труб биомассы и загр знений .The annular rows of vertical heat exchanging tubes correspond to the development of the heat exchange surface and an increase in the turbulization of the foamed culture medium during the rotation of the mixer installed along their axis, which contributes to an increase in the telelossing. Separate sections and collectors connected in series to distribute the refrigerant between sectors increase the number of its strokes and, accordingly, the speed of movement along the heat exchange tubes, improving the heat transfer conditions. The use of a liquid sump with vertical pipes supplied to its bottom to supply liquid to the outer surface of heat exchange pipes improves heat transfer conditions in foam media and prevents biomass and contaminants from depositing on the surface of heat exchange pipes.

На фиг.1 изображен предлагаемый аппарат дл  выращивани  микроорганизмов, вертикальный разрез; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1; на фиг.З - разрез Б-Б на фиг.2; на фиг.4 - вид В на фиг.З.Fig. 1 shows the proposed apparatus for growing microorganisms, a vertical section; figure 2 - section aa in figure 1; on fig.Z - section bb in figure 2; figure 4 is a view In fig.Z.

Аппарат дл  выращивани  микроорганизмов содержит вертикальную емкость 1, закрытую крышкой 2. На днище 3 установлены опоры 4 и 5 дл  закреплени  циркул ционной трубы 6 и теплообменного устройства, соответственно. Теплообменное устройство содержит два соосно расположенных кольцевых р да вертикальных теплообменных труб 7, размещенных над кольцевой пластиной 8. Над теплообменным устройство размещен отстойник жидкости 9, состо щий из открытой сверху кольцевой цилиндрической емкости с отверсти ми 10 в боковых стенках дл  прохода пены.The microorganism growing apparatus contains a vertical tank 1 closed with a lid 2. Supports 4 and 5 are mounted on the bottom 3 to secure the circulation pipe 6 and the heat exchanger, respectively. The heat exchange device contains two coaxially arranged annular rows of vertical heat exchange tubes 7 placed above the annular plate 8. A liquid sump 9 located above the heat exchanger consists of an annular cylindrical container open at the top with openings 10 in the side walls for the passage of foam.

Аэратор 11 расположен под циркул ционной трубой. По оси кольцевых р дов вертикальных теплообменных труб установлена мешалка 12, ее привод 13 размещен на крышке аппарата, при этом мешалка состоит из пропеллерных  русов 14, турбинных  русов 15 и механического пено0 гасител  16. ,Aerator 11 is located under the circulation pipe. The axis of the annular rows of vertical heat exchange tubes is installed on the stirrer 12, its drive 13 is placed on the lid of the apparatus, and the mixer consists of propeller runners 14, turbine runners 15 and a mechanical foam suppressor 16.,

Кольцевые р ды вертикальных теплообменных труб состо т из отдельных последовательно соединенных секций, дл  этого к торцам теплообменных труб подсоединеныThe annular rows of vertical heat exchange tubes consist of separate sections connected in series, for this purpose they are connected to the ends of the heat exchange tubes

5 колпачки 17 с отверсти ми 18 в боковых стенк ах, к которым подключены дистанцио- нирующие патрубки 19 с образованием секторов , соединенных с коллекторами 20 дл  распределени  хладагента между сектора0 ми. Теплообменное устройство содержит также коллекторы 21 дл  ввода и вывода хладагента. Между кольцевыми р дами вертикальных теплообменных труб расположены желоба 22 с выемками 23 дл 5 caps 17 with holes 18 in the side walls ax, to which the distance pipes 19 are connected to form sectors connected to the collectors 20 for distributing the refrigerant between the sectors. The heat exchanger also includes manifolds 21 for inlet and outlet refrigerant. Between the annular rows of vertical heat exchange tubes are chutes 22 with recesses 23 for

5 закреплени  в них теплообменных труб. К днищу отстойника жидкости подключены вертикальные трубы 24 дл  подачи жидкости на наружную поверхность теплообмен- ных труб и прикреплены элементы5 fixing heat exchange tubes in them. Vertical pipes 24 are connected to the bottom of the liquid sump for supplying liquid to the outer surface of heat exchange pipes and elements are attached.

0 жесткости 25.0 stiffness 25.

Аппарат снабжен трубой 26 подачи питательной среды, подключенной к отстойнику жидкости, патрубком 27 дл  вывода вспененной суспензии микроорганизмов,The device is equipped with a nutrient medium supply pipe 26 connected to a liquid sump, a nozzle 27 for taking out a foamed suspension of microorganisms,

5 трубами 28 дл  ввода и вывода хладагента, патрубком 29 дл  выхода отработанного воздуха из аппарата.5 by pipes 28 for inlet and outlet of the refrigerant; pipe 29 for exhaust air from the apparatus.

Аппарат работает следующим образом. В вертикальную емкость 1, заполнен0 ную культуральной средой с микроорганизмами , подаетс  с помощью аэратора 11 воздух. Вспененные восход щие потоки проход т в циркул ционной трубе б, за счет эрлифта, и между кольцевыми р дами вер5 тикальных теплообменных труб 7 по оси мешалки 12, за счет вращени  пропеллерных  русов 14. В остальном объеме аппарата преимущественно нисход щие потоки. Тепло, вызывающее перегрев вспенен0 ной культуральной среды, отводитс  с помощью теплообменного устройства. Турбулизованные потоки, образованные взаимодействием тангенциальных потоков турбинных мешалок 15 с кольцевыми р да5 ми вертикальных теплообменных труб 7, улучшают теплоотдачу. Кроме того, на наружную поверхность теплообменных труб сливаетс  жидкость из отстойника жидкости 9 с помощью вертикальных труб 24, подключенных к его днищу, и желобов 22 сThe device works as follows. In the vertical tank 1, filled with culture medium with microorganisms, air is supplied with the aid of the aerator 11. Foamed ascending flows pass through the circulation pipe b, due to the airlift, and between the annular rows of vertical heat exchanging pipes 7 along the axis of the agitator 12, due to the rotation of the propeller rods 14. The rest of the apparatus is mostly descending flows. Heat, which causes overheating of the foamed culture medium, is removed by means of a heat exchanger. Turbulized flows, formed by the interaction of tangential flows of turbine mixers 15 with annular rows of 5 vertical heat exchange tubes 7, improve heat transfer. In addition, liquid is drained from the sump of the liquid 9 to the outer surface of the heat exchange tubes by means of vertical pipes 24 connected to its bottom and chutes 22 seconds.

выемками 23. Дл  этого вспененна  культу- ральна  среда проходит в отверсти  10 отстойника жидкости 9, где на нее не воздействуют силы перемешивани , и она расслаиваетс  на легкую пену и жидкость, при этом легка  пена всплывает через открытый верх кольцевой цилиндрической емкости отстойника жидкости и смешиваетс  с более плртной окружающей средой,notches 23. For this, the foamed culture medium passes into the openings 10 of the sump of the liquid 9, where it is not affected by mixing forces, and it splits into light foam and liquid, while the light foam floats through the open top of the annular cylindrical tank of the sump and mixes more environmentally friendly,

Хладагент, например охлаждающа  вода , подаетс  через трубу 28 в коллектор 21 теплообменного устройства, затем с помощью коллекторов дл  распределени  хладагента между секторами проходит через 16-28 последовательно соединенных секций , нагрева сь от тепла стеноЪс вертикальных теплообменных труб до оптимальной температуры перед выходом из аппарата, при этом в каждой секции хладагент проходит 1Ю 4-0 параллельно подключенным вертикальным теплообмен ным трубам.Coolant, such as cooling water, is supplied through pipe 28 to the collector 21 of the heat exchanging device, then using collectors to distribute the refrigerant between the sectors through 16-28 successively connected sections, heating from the heat of the vertical heat exchanging pipes to the optimum temperature before leaving the apparatus, at the same time, in each section the refrigerant passes through 1U 4-0 parallel to the connected vertical heat exchange pipes.

Естественное гашение пены на поверхности объема вспененной культуральной среды дополн етс  с помощью вращени  механического пеногасител  16.The natural damping of the foam on the surface of the volume of the foamed culture medium is complemented by the rotation of the mechanical defoamer 16.

В аппарат подаетс  питательна  среда. Из аппарата вывод тс  вспененна  культу- ральна  среда с микроорганизмами и отработанный воздух.The culture medium is supplied to the apparatus. A culture medium with microorganisms and exhaust air are removed from the apparatus.

Предлагаемый аппарат дл  выращивани  микроорганизмов позвол ет повысить коэффициент теплоотдачи со стороны вспе- ненной культуральной среды за счет средств дл  подачи жидкости на наружную поверхность вертикальных теплообменных труб и дл  увеличени  турбулизации в местеThe proposed apparatus for growing microorganisms makes it possible to increase the heat transfer coefficient on the part of the foamed culture medium by means for supplying liquid to the outer surface of the vertical heat exchange tubes and for increasing turbulization in place.

их расположени , увеличить коэффициент теплоотдачи со стороны хладагента за счет увеличени  скорости движени  хладагента с помощью средств дл  соединени  теплообменных труб, увеличить поверхность теплообмена , в том числе за счет включени  в теплообмен, кроме р дов вертикальных теплообменных труб, средств дл  их соединени  и креплени , что существенноtheir location, increase the heat transfer coefficient on the refrigerant side by increasing the speed of the refrigerant through the means for connecting heat exchanging pipes, increasing the heat exchange surface, including by including into the heat exchange, apart from the rows of vertical heat exchanging pipes, means for connecting and fastening them, which is significant

увеличивает теплосъем и не преп тствует увеличению производительности, из-за перегрева вспененной культуральной среды с микроорганизмами.increases heat removal and does not prevent an increase in productivity, due to overheating of the foamed culture medium with microorganisms.

Claims (1)

Формула изобретени Invention Formula Аппарат дл  выращивани  микроор га- низмов. включающий вертикальную емкость , размещенную в ней циркул ционную трубу, теплообменное устройство и технологические патрубки, отличающийс Apparatus for growing microfluids. including a vertical vessel, a circulation pipe disposed therein, a heat exchange device and process nozzles characterized by тем, что, с целью повышени  производительности путем увеличени  теплосьема, теллообменное устройство содержит два соосно расположенных кольцевых р да вертикальных теплообменных труб с установленной по оси мешалкой, состо щих из отдельных последовательно соединенных секций, и коллекторов дл  распределени  хладагента между секторами, при этом аппарат снабжен размещенным над теплообме-ным устройством отстойником жидгости, состо щим из открытой сверху кольцевой цилиндрической емкости с отверсти ми в боковых стенках дл  прохода пены и подключенными к днищу вертикальнымиBy the fact that, in order to increase productivity by increasing the heat supply, the telco-exchanger device contains two coaxially arranged annular rows of vertical heat exchange tubes with an axially mounted agitator, consisting of separate sections connected in series, and collectors for distributing the refrigerant between the sectors, while a liquid settling tank placed above the heat storage device, consisting of an annular cylindrical tank open from above with holes in the side walls for the passage of foams s and connected to the bottom of the vertical трубами дл  подачи жидкости на наружную поверхность теплообменных труб.tubes for supplying fluid to the outer surface of the heat exchange tubes. LL .П Л П .П П П Л П П П.P L P .P P L R P 2Q U ULTUT U U U U U U U U2Q U ULTUT U U U U U U U U Фиг, 4FIG 4 ВидвVidv LL гаha .П .P