аппарат для выращивания микроорганизмов

Формула изобретения

Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками, снабженную центрально расположенной в ней секцией с аэрационной турбиной и разделенную радиальными перегородками на секции трапецеидальной формы, в которых установлены аэрационные устройства, соединенные с коллектором, и расположенные в секциях емкости теплообменники, отличающийся тем, что каждое аэрационное устройство состоит из двух горизонтально расположенных под теплообменниками замкнутых трубчатых контуров прямоугольной формы, внутри которых укреплены крестовины из труб, и противоположно размещенных между контурами двух вертикальных труб, при этом последние и трубы контуров имеют участки, выполненные из просечного листа, причем эти участки в замкнутых контурах расположены на нижних и боковых поверхностях труб, а на вертикальных трубах они расположены по их высоте для создания вращающегося газожидкостного потока по центру каждой секции.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к аппаратам для выращивания микроорганизмов и может быть использовано в микробиологической промышленности, на гидролизных заводах и заводах по производству кормовых и ферментных препаратов.

Известны аппараты для выращивания микроорганизмов /1, 2/, содержащие емкость с технологическими патрубками, центрально установленную в ней секцию, образующую со стенками емкости кольцевую полость, разделенную радиальными перегородками на секции трапецеидальной формы. В каждой секции размещены турбина, теплообменники, циркуляционный стакан и диффузор.

Недостатком известных аппаратов /1,2/ является то, что аэрационные устройства (самовсасывающие турбины/ не обеспечивают равномерного распределения газожидкостного потока в секциях, потребляют значительное количество энергии.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является аппарат для выращивания микроорганизмов /3/, содержащий емкость с технологическими патрубками, снабженную центрально расположенной в ней секцией с аэрационной турбиной и разделенную радиальными перегородками на секции трапецеидальной формы, в которых установлены аэрационные устройства, соединенные с коллектором, и расположенные в секциях емкости теплообменники.

Недостатком известного аппарата /3/ является значительный расход энергии на аэрирование среды: в аппарате установлено 13 турбин по 315 кВт. Турбины сложны в изготовлении и обслуживании, дорогостоящи, при эксплуатации часто выходят из строя.

Кроме того, известные аппараты для выращивания микроорганизмов не учитывают более высокие вязкостные свойства дрожжевых суспензий, выращиваемых на отходах зернопроизводства. Так вязкость дрожжевой суспензии кормового биопрепарата "Биокорн" составляет 2,5 3,5 сПз (вязкость дрожжевой суспензии БВК на н-парафинах 1,1 1,2 сПз).

Технический результат, достигаемый изобретением, заключается в снижении энергозатрат на аэрирование дрожжевой суспензии.

Данный технический результат достигается тем, что в аппарате для выращивания микроорганизмов, содержащем емкость с технологическими патрубками, снабженную центрально расположенной в ней секцией с аэрационной турбиной и разделенную радиальными перегородками на секции трапецеидальной формы, в которых установлены аэрационные устройства, соединенные с коллектором, и расположенные в секциях емкости теплообменников, каждое аэрационное устройство состоит из горизонтально расположенных под теплообменниками двух замкнутых трубчатых контуров прямоугольной формы, внутри которых укреплены крестовины из труб, и установленных между контурами противоположно двух вертикальных труб, при этом трубы контуров и вертикальные трубы имеют участки, выполненные из просечного листа, причем эти участки расположены на нижних и боковых поверхностях труб контуров, а на вертикальных трубах по их высоте для создания по центру каждой секции вращающегося газожидкостного потока.

На фиг. 1 изображен аппарат для выращивания микроорганизмов, продольный разрез; на фиг.2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 разрез Б-Б на фиг.1; на фиг.4 узел 1 на фиг.1; на фиг.5 узел II на фиг.2; на фиг.6 разрез В-В на фиг.5; на фиг.7 вариант выполнения просечного листа на фиг.4; на фиг.8 - разрез Г-Г на фиг.7; на фиг.9 вариант выполнения просечного листа на фиг.4; на фиг.10 разрез Д-Д на фиг.9; на фиг. 11 вид сверху на фиг.9.

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит емкость 1 с патрубками 2 для подвода воздуха, подключенными к коллектору 3, патрубками 4 для отвода отработанного газа и патрубками 5 для подвода и отвода технологических сред. В центре емкости 1 расположена секция 6, в которой установлена аэрационная турбина 7. Емкость 1 разделена радиальными перегородками 8 на секции 9 трапецеидальной формы, в которых установлены аэрационные устройства 10, соединенные с коллектором 3. В секциях 9 и секции 6 размещены теплообменники 11. Каждое аэрационное устройство 10 состоит из труб 12, образующих два замкнутых контура 13 прямоугольной формы, расположенных горизонтально под теплообменниками 11. Внутри контуров 13 укреплены крестовины 14 из труб. Между контурами противоположно установлены две вертикальные трубы 15. Контуры 13 разделены вертикальными перегородками 16, которые закрывают теплообменники 11. Контуры 13 и вертикальные трубы 15 соединены с общим газоходом 17 и коллектором 3. Трубы 12 контуром 13, крестовины 14 и вертикальные трубы 15 имеют участки, выполненные из просечного листа 18. На трубах 12 и крестовинах 14 участки из просечного листа 18 расположены на нижних и боковых поверхностях труб, а на вертикальных трубах 15 по их высоте для создания по центру каждой секции вращающегося газожидкостного потока.

Аппарат работает следующим образом.

Емкость 1 заполняют питательной средой и подают в нее начальную засевную биомассу микроорганизмов. Воздух на аэрацию подается турбовоздуходувками, поступает по коллектору 3, патрубкам 2 и общему газоходу 17 в аэрационные устройства 10, распределяется по замкнутым контурам 13 с крестовинами 14 и вертикальным трубам 15. Диспергирование воздуха осуществляется через участки, выполненные из просечного листа 18, имеющего малое гидравлическое сопротивление. Свободное сечение листа составляет 20 30% и благодаря размещению его на нижних и боковых поверхностях труб, поток газа, проходящий через просечки, может иметь различное направление (см. фиг.4, 7, 9). Выполнение аэрационного устройства в каждой секции 9 из двух замкнутых контуров 13, расположенных горизонтально под теплообменниками 11, позволяет равномерно распределить воздух по объему секции, исключить проскок воздуха по центру теплообменников. Различное направление потока воздуха через просеки на нижней и боковой поверхности труб 12 и на крестовинах 14 создает локальную циркуляцию среды и препятствует оседанию дрожжевой суспензии на дне емкости 1, по периферии секций 9 и у стенок емкости. Дрожжевая суспензия, проходя через теплообменники 11 в восходящем газожидкостном потоке, насыщается кислородом воздуха и одновременно охлаждается, увеличивая при более низкой температуре растворимость кислорода. Циркулирующие потоки суспензии, поднимаясь, поступают в центральную часть секций 9, проходя вдоль перегородок 16, опускаются и направляются под теплообменники 11, замыкая контуры циркуляции. В центральной части секций 9 поток воздуха поступает через участки с просечным листом 18, расположенные по высоте вертикальных труб 15, и направляется по касательной к поверхности трубы. Трубы 15 расположены противоположно контурам 13 напротив друг друга у радиальных перегородок 8, благодаря чему образуются встречные газожидкостные потоки, которые вращают среду в центре секций 9. Таким образом организуется вращающийся газожидкостной поток по центру секций, который взаимодействует с контурами циркуляции от теплообменников 11 в перекрестных направлениях, что интенсифицирует процессы массообмена. Потоки воздуха, выходящие через просечной лист на вертикальных трубах 15, эффективно перемешивают и диспергируют дрожжевую суспензию, имеющую высокую вязкость, что препятствует образованию застойных зон в центральной части секций 9. Переток среды на одной секции в другую осуществляется через вырезы в радиальных перегородках 8 в центральной части секций. Отработанный газ отводится из емкости 1 по патрубкам 4.

Снабжение аппарата аэрационными устройствами позволяет снизить затраты энергии в 4-5 раз по сравнению с действующими аппаратами с самовсасывающими турбинами при сохранении интенсивности массообменника и необходимого количества кислорода по технологии за счет равномерного распределения воздуха в объеме аппарата, учитывающего вязкостные свойства среды, и организации вращающегося газожидкостного потока по центру секций.