SU755835A1

SU755835A1 - Apparatus for culturing microorganisms

Info

Publication number: SU755835A1
Application number: SU782613111A
Authority: SU
Inventors: Vsevolod N Stabnikov; Pavel P Loboda; Yurij V Karlash; Vadim N Povodzinskij
Original assignee: Ki T I Pishchevoj Promy
Priority date: 1978-05-03
Filing date: 1978-05-03
Publication date: 1980-08-15

Description

Изобретение относится к микробиологической промышленности, а именно к оборудованию для культивирования микроорганизмов с вибрационной системой перемешивания культуральной жидкости, и может быть использован^) в пищевой, фармацевтической, химической промьнпленности, а также для очистки сточных вод.The invention relates to the microbiological industry, in particular to equipment for the cultivation of microorganisms with a vibratory mixing system of the culture fluid, and can be used ^) in food, pharmaceutical, chemical industry, as well as for wastewater treatment.

Ближайшим техническим решением к предложенному по конструкции и достигаемому положительному эффекту является аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальную, цилиндрическую ёмкость, горизонтально расположенные вибрирующие перегородки с отверстиями, укрепленные на вертикальном штоке, чередующиеся сними по высоте емкости неподвижные перегород-20 ки с отверстиями, прикрепленные к стенке емкости, установленный в нижней части емкости аэратор и вибратор м ·The closest technical solution to the proposed design and the achieved positive effect is an apparatus for growing microorganisms, containing a vertical, cylindrical container, horizontally arranged vibrating partitions with holes fixed on a vertical stem, alternating with fixed holes attached to the height of the container tank wall, mounted in the bottom of the tank aerator and vibrator m ·

В таком аппарате перемешивание происходит за счет сжатия и разрежения газожидкостного слоя, содержащегося между перегородками, а возникающие при этом колебания давления значительно меньше, чем в сплошнойIn such an apparatus, mixing occurs due to compression and rarefaction of the gas-liquid layer contained between the partitions, and the resulting pressure fluctuations are much less than in continuous

22

жидкой' фазе, что не позволяет достичь максимального эффекта интенсивности массопередачи.liquid 'phase, which does not allow to achieve the maximum effect of the intensity of mass transfer.

Цель изобретения заключается в интенсификации массопередачи между газо вой и жидкой фазами и повьяиение выхода биомассы.The purpose of the invention is to intensify the mass transfer between the gas and liquid phases and to increase the biomass yield.

Для этого в предложенном аппарате 10 неподвижные перегородки смонтированы на прикрепленных к днищу вертикальных стержнях с зазором относительно стенки емкости, к неподвижным перегородкам по периферии прикреплены ци(5 линдрические обечайки, между нижними торцовыми частями которых и вибрирующими перегородками образованы кольцевые зазоры, над отверстиями неподвижных перегородок установлены насадки, верхняя часть которых размещена в отверстиях с зазором вышележащих вибри рующих перегородок.For this purpose, in the proposed apparatus 10, fixed partitions are mounted on vertical rods attached to the bottom with a gap relative to the vessel wall, qi are attached to the fixed partitions on the periphery (5 lindrical shells, between the lower end parts of which and the vibrating partitions, annular gaps are formed, above the holes of the fixed partitions nozzles, the upper part of which is placed in the holes with a gap of overlying vibrating walls.

Последние снабжены насадками, обращенными вниз и расположенными коак25 сиально насадкам неподвижных перегородок .The latter are equipped with nozzles facing downwards and located coaxially with nozzles of fixed partitions.

Насадки рядом расположенных перегородок смещены одна относительно другой и по высоте емкости расположе30 IНЫ по винтовой линии.The nozzles of adjacent partitions are displaced one relative to another, and along the height of the container, 30 IN are located along a helix.

33

755835755835

На фиг.1 схематично показан предлагаемый аппарат, разрез· на фиг.2 — то же, вариант.In Fig.1 schematically shows the proposed apparatus, the cut · in Fig.2 - the same, option.

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикальную цилиндрическую емкость 1, горизонтально расположенные вибрирующие перегородки 2 с отверстиями, укрепленные на вертикальном штоке 3, чередующиеся с ними по высоте емкости неподвижные перегородки 4 с отверстиями, смонтированные на прикрепленных к днищу 5 емкости вертикальных стержнях 6 с зазором относительно стенки емкости, установленный в нижней части емкости аэратор 7 и вибратор 8. К неподвижным перегородкам по периферии прикреплены цилиндрические обечайки 9, между нижними торцовыми частями которых и вибрирующими перегородками образованы кольцевые зазоры. Над отверстиями неподвижных перегородок установлены насадки 10, верхняя часть которых размещена в отверстиях с зазором вышележащих вибрирующих перегородок 2.The apparatus for growing microorganisms contains a vertical cylindrical container 1, horizontally arranged vibrating partitions 2 with holes, mounted on a vertical rod 3, alternating with them along the height of the vessel fixed partitions 4 with holes mounted on vertical rods 6 attached to the bottom 5 of the container relative to the wall containers installed in the lower part of the tank aerator 7 and the vibrator 8. To the fixed partitions on the periphery are attached cylindrical shells 9, between the bottom The circular parts of which and vibrating partitions form annular gaps. Above the holes of the fixed partitions mounted nozzles 10, the upper part of which is placed in the holes with a gap of overlying vibrating partitions 2.

Последние (фиг.2) могут быть снабжены насадками 11, обращенными вниз и расположенными коаксиально насадкам 10 неподвижных перегородок. Насадки 10 и 11 рядом расположенных перегородок смещены одна относительно другой и по высоте емкости расположены по винтовой линии. ВибраторThe latter (figure 2) can be provided with nozzles 11, facing down and located coaxially nozzles 10 fixed partitions. Nozzles 10 and 11 of the adjacent partitions are displaced one relative to another and along the height of the tank are located along a helix. Vibrator

8 связан со штоком 3 посредством муфты 12. Сильфон 13 герметизирует вход штока Зв емкость 1. Аэратор 7 расположен под самой нижней неподвижной перегородкой 4 внутри обечайки 9.8 is connected with the rod 3 by means of the clutch 12. The bellows 13 seals the stem inlet Sv capacity 1. The aerator 7 is located under the lowest fixed partition 4 inside the shell 9.

Емкость снабжена штуцерами 14-19 для подачи в аппарат питательной среды, воздуха, охлаждающей воды и отвода из аппарата отработанного воздуха, воды, культуральной жидкости .The tank is equipped with fittings 14-19 for feeding the apparatus nutrient medium, air, cooling water and exhaust from the apparatus exhaust air, water, culture fluid.

Аппарат работает следующим образом.The device works as follows.

Через штуцеры 14-19 в емкость 1 подается питательная среда, воздух, вода на охлаждение и отводится отработанный воздух, вода, культуральная жидкость. Возвратно-поступательные колебания от вибратора 8 посредством муфты 12 передаются штоку 3 с закрепленными на нем перегородками 2. Воздух на выращивание подается через аэратор 7, установленный внутри нижней обечайки 9, и через насадки 10 неподвижных перегородок 4 проходит через отверстия вибрирующих перегородок 2, распределяясь внутри обечаек 9, образуя там газожидкостный слой.Through fittings 14-19 in the tank 1 is fed nutrient medium, air, water for cooling and exhaust air, water, culture liquid. The reciprocating oscillations from the vibrator 8 through the coupling 12 are transmitted to the rod 3 with partitions fixed on it 2. Air for cultivation is supplied through the aerator 7 installed inside the lower shell 9, and through nozzles 10 fixed partitions 4 passes through the holes of the vibrating partitions 2, being distributed inside shells 9, forming a gas-liquid layer there.

При движении вибрирующих перегородок 2 вниз над ними внутри обечаекWhen moving the vibrating partitions 2 down above them inside the shells

9 возникает разрежение и газовая фаза, находящаяся под неподвижными перегородками 4, через насадки 10 интенсивно проходит вверх. Одновременно с этим возникает сжатие слоя жидкости под вибрирующими перегородками 2 и жидкость с большой скоростью вытекает через зазор между насадками ' 10 неподвижных перегородок 4 и отверстиями вибрирующих перегородок 2. Поток жидкости пересекается с потоком газа, вызывая интенсивное его дробление, равномерное распределение по поперечному сечению аппарата и турбулизацию среды.9, a vacuum occurs and the gas phase, which is located under fixed partitions 4, intensively passes upward through nozzles 10. At the same time, there is compression of the fluid layer under the vibrating partitions 2 and the fluid flows out at high speed through the gap between the nozzles of the 10 fixed partitions 4 and the holes of the vibrating partitions 2. The fluid flow intersects with the gas flow, causing its intense fragmentation, uniform distribution over the cross section of the apparatus and environmental turbulization.

При движении вибрирующих перегородок 2 вверх над ними внутри обечаек 9 возникает зона давления, проход газа замедляется и прекращается, а пространство между вибрирующими и неподвижными перегородками заполняется жидкой фазой через периферийный зазор и частично через зазор между насадками 10 и отверстиями вибрирующих перегородок 2. Так как слой •жидкости над отверстиями последних при прекращении подачи газа обеднен пузырьками воздуха, то слой между вибрирующими и неподвижными перегородками 2 и 4 заполняется практически сплошной жидкой фазой.When the vibrating partitions 2 move upwards, a pressure zone arises inside the shells 9, the gas flow slows down and stops, and the space between the vibrating and fixed partitions is filled with the liquid phase through the peripheral gap and partially through the gap between the nozzles 10 and the holes of the vibrating partitions 2. Since the layer • the liquid above the holes of the latter when the gas supply is depleted is depleted of air bubbles, then the layer between the vibrating and fixed partitions 2 and 4 is filled with an almost continuous liquid phase zoy

В связи с тем, что при сжатии жидкости между перегородками возникает больший перепад давления, создается более интенсивный поток жидкости, чем при сжатии газожидкостного слоя внутри обечайки 9. Под воздействием колебаний вибрирующих перегородок 2 жидкость постоянно поступает из пристенного пространства в пространство между перегородками, а затем в виде интенсивных пульсирующих потоков входит в газожидкостной слой, расположенный внутри обечаек 9, турбулизирует его, вызывая интенсивное дробление газа и равномерно^ распределение его по поперечному сечению аппарата. Газожидкостная смесь поднимается вверх по емкости. Газ (воздух) отделяется от жидкости и удаляется из аппарата, а жидкость возвращается в пристенное пространство.Due to the fact that during the compression of the fluid between the partitions, a greater pressure drop occurs, a more intense fluid flow is created than during the compression of the gas-liquid layer inside the shell 9. Under the influence of vibrations of the vibrating partitions 2, the fluid constantly flows from the near-wall space into the space between the partitions, and then in the form of intense pulsating flows enters the gas-liquid layer located inside the shells 9, it is turbulized, causing intense gas crushing and uniformly ^ distribution over the n cross sections of the device. The gas-liquid mixture rises up the tank. Gas (air) is separated from the liquid and removed from the apparatus, and the liquid returns to the near-wall space.

Таким образом, наряду с турбулиэацией среды, дроблением газа и равномерным распределением его по поперечному сечению аппарата возникает интенсивная внутренняя циркуляция среды, что обеспечивает интенсивную массопередачу й равномерную работу всего объема аппарата. В результате расположения насадок по винтовой линии увеличивается коэффициент использования кислорода воздуха.Thus, along with the turbulization of the medium, the crushing of the gas and its uniform distribution over the cross section of the apparatus, intense internal circulation of the medium occurs, which ensures intensive mass transfer and uniform operation of the entire volume of the apparatus. As a result of the location of the nozzles along the helix, the oxygen utilization ratio of the air increases.

Предложенный аппарат позволяет достичь высокой интенсивности массопередачи по кислороду со скоростью доставки до 30 кг 0₂/м³ч, вести процесс культивирования при полной его стерильности вследствие отсутствия вращающихся деталей и наличия герметизирующего сильфона, более рационально использовать объем аппарата за счет равномерного распределения компонентов питательной среды и микроорганизмов по всему объему, позволяет пере5The proposed apparatus allows to achieve a high intensity of mass transfer through oxygen with a delivery rate of up to 30 kg 0 ₂ / m ³ h, to carry out the cultivation process with complete sterility due to the lack of rotating parts and the presence of a sealing bellows, more efficiently use the volume of the apparatus due to uniform distribution of nutrient and microorganisms throughout the volume, allows re 5

755835755835

66

рабатывать более концентрированные питательные среды при высокой концентрации биомассы.Develop more concentrated nutrient media at high biomass concentrations.

Ожидаемый технико-экономический эффект состоит в повышении удельной производительности на единицу объема аппарата (6-9 кгАСД м/'ч против 5 кг АСД/м^э ч в аппаратах с обычными перемешивающими устройствами) при увеличении концентрации биомассы до 30 кг/м⁵, стерильном ведении процесса культивирования и удельных затратах энергии на единицу биомассы 0,8 кВт-ч/кг В АСД за счет равномерной работы всего аппарата и организованной внутренней циркуляции.The expected technical and economic effect is to increase the specific productivity per unit volume of the apparatus (6–9 kg ASD m / h against 5 kg ASD / m ^eh in devices with conventional mixing devices) with an increase in biomass concentration up to 30 kg / m ⁵ , sterile maintaining the cultivation process and the specific energy consumption per unit of biomass of 0.8 kWh / kg in the ASD due to the uniform operation of the entire apparatus and organized internal circulation.

Claims

Claim

1. An apparatus for growing microorganisms, containing a vertical cylindrical container, horizontally arranged vibrating partitions with holes, mounted on a vertical rod, alternating with them along the height of the container fixed partitions with holes, installed in the lower part of the tank aerator and a vibrator, characterized in that in order to intensify the mass transfer between the gas and

liquid phases and increased biomass yield, fixed partitions mounted on vertical rods with a gap relative to the vessel wall, while to fixed partitions

5 along the periphery are attached cylindrical shells, between the lower end parts of which and the vibrating partitions are formed annular gaps, and above the holes

10 fixed partitions installed nozzles, the upper part of which is placed in the holes with a gap overlying vibrating partitions.

2. Apparatus pop.1, characterized in that the vibrating ne ’’ partitions are provided with nozzles facing downwards and located coaxially with nozzles of fixed partitions.

3. Apparatus popp. 1 and 2, about t l and

20 due to the fact that the nozzles

adjacent partitions are displaced one relative to another, and along the height of the tank they are located along a helix.