Пристрій для вирощування мікроорганізмів

1. Пристрій для вирощування мікроорганізмів, що включає корпус з патрубками для вводів сировини, газу для аерації, виходів готового продукту, відпрацьованих газів, рубашку охолодження, аератор, циркуляційну трубу, який відрізняється тим, що аератор виконано у вигляді колектора з патрубками, направленими до периферії корпусу, причому в останніх розташовані форсунки, а циркуляційна труба в нижній частині виконана з дифузо 36794 організмів. 3. Необхідна збільшена кількість газу на циркуляцію, у зв’язку з тим, що шлях, який проходить частка середовища разом з газом короткий, тобто не більше товщини шару в пристрою середовища, яке аерується. 4. Складна конструкція аератора, яка не може забезпечувати рівномірний розподіл газу по поперечному перерізу пристрою. 5. Не виключено накопичення осаду аеруємої сировини на дні пристрою, що погіршує роботу пристрою. 6. Потребує підвищеного споживання енергоресурсів, у зв’язку з тим, що в пристрої необхідно підтримувати підвищений тиск. Найближчим технічним рішенням до винаходу, що заявляється, є ферментатор з пневматичним перемішуванням /див. С.П.Колосков "Обладнання підприємств ферментної промисловості".– М.: Харчова промисловість, 1969 p.– стор.249-250/, який включає корпус з патрубками для вводів сировини і газу для аерації та виходів готового продукту і відпрацьованих газів, рубашку о холодження, аератор, циркуляційну трубу з конфузором. Сировину, готовий продукт та газ подають і виводять з пристрою через патрубки. Газ поступає в аератор через розпилюючу розетку, при цьому створюється вихровий потік газу. Утворена газорідинна емульсія підіймається до верху і переливається через край циркуляційної труби в кільцевий простір між циркуляційною трубою і корпусом та опускається до низу. Таким чином, здійснюється циркуляція сировини з перемішуванням і аеруванням. Для відводу біологічного тепла у рубашку корпуса пристрою подають охолоджуючу воду. Готовий продукт виводять за межі пристрою через вихідний штуцер. Збіжними ознаками відомого технічного рішення та рішення, що заявляється, є наступні: наявність корпуса з патрубками для вводів сировини і газу для аерації та виходів готового продукту і відпрацьованих газів, р убашки охолодження, аератора, циркуляційної труби. Причинами, які перешкоджають одержанню очікуваного технічного результату є : 1. Недостатня аерація та циркуляція сировини, оскільки активною зоною у пристрої є тільки внутрішній об’єм циркуляційної труби, в якому кількість сировини значно менша від кількості сировини за її межами. 2. Аератор не дозволяє подавати газ за межі циркуляційної труби. 3. Наявність конфузора в нижній частині циркуляційної труби приводить до зниження швидкості циркуляції сировини, яка аеруеться. 4. Для роботи пристрою передбачається підвищений тиск всередині його – 2-3 атм., що збільшує енергоємність. 5. Не виключено накопичення осаду аеруємої сировини на дні пристрою, що погіршує роботу пристрою. В основу винаходу пристрою для вирощування мікроорганізмів, поставлено задачу удосконалення конструкції пристрою шляхом зміни аератора, циркуляційної труби і патрубка виходу відпрацьованого газу, в результаті чого підвищується продуктивність пристрою, інтенсифікується процес аерації і циркуляції сировини, зменшується енергоємність. Поставлена задача вирішується сукупністю відомих суттєвих ознак, які передбачають корпус з патрубками для вводів сировини, газу для аерації, виходів готово го продукту, відпрацьованих газів, рубашку о холодження, аератор, циркуляційну трубу, а також нових, відмінних від прототипу, суттєвих ознак, достатніх у всіх випадках, на які поширюється обсяг правової охорони – аератор виконано у вигляді колектора з патрубками, направленими до периферії корпуса, причому в останніх розташовані форсунки, а циркуляційна труба в нижній частині виконана з дифузором, при цьому форсунки розташовані в патрубках під кутом 10°250 до горизонталі, і розташовані в патрубках за межами меншого діаметра дифузора циркуляційної труби, а поздовжня вісь форсунки, розташованої на патрубку, з поздовжньою віссю останнього складають прямий кут, причому дифузор з’єднується з циркуляційною трубою більшим діаметром, а співвідношення діаметрів патрубків виходу відпрацьованих газів і вводу газу складає 0,60,9. Таким чином, за рахунок виконання аератора, у вигляді колектора з патрубками, направленими до периферії корпуса, забезпечено подачу газу до периферії аеруємої сировини, розташування форсунок на патрубках, направлених до периферії корпуса, поздовжні осі яких утворять прямий кут з поздовжньою віссю форсунки, що дозволяє використати найбільшу силу стр уменя вихідного газу та створити циркуляцію сировини в пристрої, а розташування форсунок під кутом 100-250 до горизонталі дозволяє відділити /відізвати/ струменями газу аеруєму сировину від дна у корпусі пристрою і не дозволяє накопичуватися осаду, краще аерує середовища за рахунок спірального підняття нижніх прошарків середовища до верхніх, тобто шлях аерування збільшується, що прискорює процес росту мікроорганізмів, розташування форсунок на патрубках, направлених до периферії корпуса за межами меншого діаметра дифузора циркуляційної труби, забезпечує активний процес аерації переважної більшості маси сировини, що знаходиться між корпусом пристрою та циркуляційною трубою, приєднання дифузора більшим діаметром до циркуляційної труби, підвищує швидкість сировини на протилежному вихідному меншому діаметрі дифузора, що поліпшує процес аерації, збільшення діаметра патрубка виходу відпрацьованих газів по відношенню до патрубка вводу газу, який становить відношення 0,6-0,9, дозволяє зменшити тиск газу в пристрої над аеруємою сировиною, тобто збільшити різницю між тисками, що подається на аерацію і відпрацьованими газами, тим самим збільшити інтенсивність аерації, зменшити енергоємність пристрою, підвищити продуктивність. Пристрій для вирощування мікроорганізмів по заявці пояснюється кресленнями: фіг.1 – загальний вигляд /схема/; фіг.2 – вид А-А; фіг.3 – розріз 1-1; фіг.4 – розріз 1-1 /повернуто/. Пристрій для вирощування мікроорганізмів складається з корпуса 1 /фіг. 1/ з патрубком для 2 36794 вводу сировини 2, патрубком для вводу газу для аерації 3, патрубком для виходу готового продукту 4 та патрубком відпрацьованих газів 5, охолоджувальної рубашки 6, аератора 7, що включає колектор 8 /фіг. 1, фіг.2/, патрубками 9 та форсунки 10 /фіг. 1, фіг. 2, фіг. 3, фіг.4/, циркуляційної труби 11 з дифузором 12 в нижній її частині. Пристрій для вирощування мікроорганізмів працює наступним чином. Сировина, якою є ферментні оцукрюючі препарати глюкаваморин-ГЗХ у кількості 10м 3 /чи розріджуючих заміс для виробництва спирту етилового ректифікованого L-амілазні ферменти/, завантажуються у корпус 1 пристрою для вирощування мікроорганізмів через патрубок для вводу сировини 2. Сюди ж для проведення процесу аерації через патрубок для вводу газу 3 подають газ, який є повітря, при витраті 300м 3/год. та під тиском Р=1,5 атм., далі по аератору 7 через колектор 8 і патрубки 9 по форсунках 10 здійснюється циркуляція повітря, а розташування форсунок 10 на патрубках 9, направлених до периферії корпуса, поздовжні осі яких утворюють прямий кут, дає можливість використати найбільшу силу стр уменю вихідного газу /повітря/ та створити циркуляцію сировини в пристрої, а розташування форсунок під кутом 100-250 до горизонталі відділяє струменями газу аеруєму сировину від дна у корпусі і пристрою, не дозволяє накопичуватися осаду, краще аерує середовище за рахунок спірального підняття нижніх прошарків середовища до верхніх, при цьому збільшується шлях аерування, що прискорює процес росту мікроорганізмів, при цьому відбувається інтенсивна циркуляція повітря. Вирощування мікроорганізмів відбувається протягом 5-7діб. Перемішування та аерація сировини здійснюється по вказаному стрілками напряму, по замкнутому контуру через кільцевий простір в циркуляційну тр убу 11 з дифузором 12. Приєднання дифузора 12 більшим діаметром до циркуляційної труби 11 підвищує швидкість сировини на протилежному вихідному меншому діаметрі дифузора 12, що поліпшує процес аера ції. Сировина здійснює рух через циркуляційну трубу 11 і переливається через її кромки вниз на повторну, багаторазову циркуляцію. Циркуляція по замкнутому вказаному контуру відбувається за рахунок різниці густини сировини в кільцевому просторі /між корпусом та циркуляційною трубою/ та в циркуляційній трубі 11. Така подача газу сприяє збільшенню його шляху в сировині та часу аерації, при цьому збільшується ефективність насичення сировини газом. Відпрацьований газ через патрубок відпрацьованих газів 5 виводиться з корпуса 1 на очистку при тискові 1,1-1,2 атм. Значний перепад потенціалів газу, що підводиться, порівняно до газу, що відводиться, сприяє більш повному використанню енергії стисненого аераційного газу. Збільшення діаметра патрубка відпрацьованих газів 5 по відношенню до патрубка для вводу газ у для аерації 3, який становить відношення 0,6-0,9 дозволяє зменшити тиск газу в пристрої над аеруємою сировиною, тобто збільшити різницю між тисками, що подається на аерацію, і відпрацьованими газами, тим самим збільшити інтенсивність аерації, зменшити енергоємність пристрою, підвищити продуктивність. Готовий продукт вигружається через патрубок для виходу готового продукту 4. Відведення біологічного тепла, що утворюється в процесі росту мікроорганізмів, здійснюється охолоджуючою водою, що подається в охолоджувальну рубашку 6. В залежності від використання штаммів мікроорганізмів та кількості газу, що подається у корпус 1 форсунки 10, можуть встановлюватись різних діаметрів, за рахунок чого підбирається необхідна швидкість виходу газ у і процес утворення продукту оптимізується. Приклади конкретного виконання зведені в таблицю /див. додаток до опису/. Оптимальними для виробництва є приклади 3 та 4. В дійсний час пристрій для вирощування мікроорганізмів експериментально впроваджено у ферментному цехові Артемівського спиртзаводу. 3 Таблиця Приклади конкретного виконання по пристрою для вирощування мікроорганізмів № пп. Конструктивні елементи пристрою для вирощування мікроорганізмів Один. Виміру Приклади 1 2 3 4 3 4 5 6 7 1. Кут, під яким розташовані форсунки в патрубках до горизонталі 2. Кут між поздовжніми осями патрубку та форсунки 3. Співвідношення діаметрів патрубків виходу та вводу газів 4. Глюкаваморин - ГЗх град. 9 10 25 26 град. 89 90 90 91 0,5 0,6 0,9 1,0 м3 10 10 10 10 5. Тиск повітря в аераторі 6. Час вирощування мікроорганізмів атм. діб 1,6 8 1,5 7 1,1 5 1 2 36794 4 Висновок 0,98 не виключене висівання мікроорганізмів Не виключене утворення процес вирощування мік- процес вирощування мік- не виключене забруднення осаду на дні, збільшаться роорганізмів проходить в роорганізмів мікроорганізмів небажаною витрати повітря та енерго- оптимальному режимі і проходить прискорено і мікрофлорою ресурсів, збільшення часу закінчується закінчується на 5 добу вирощування мікроорганіз- на 7 добу мів /глюкава-морина/ 36794 Фіг. 1 5 36794 Фіг. 2 Фіг. 3 Фіг. 4 __________________________________________________________ ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Київ-133, бульв. Лесі Українки, 26 (044) 295-81-42, 295-61-97 __________________________________________________________ Підписано до друку ________ 2001 р. Формат 60х84 1/8. Обсяг ______ обл.-вид. арк. Тираж 50 прим. Зам._______ ____________________________________________________________ УкрІНТЕІ, 03680, Київ-39 МСП, вул. Горького, 180. (044) 268-25-22 ___________________________________________________________ 6