Учебно-методический комплекс дисциплины «Биотехнологическое оборудование» (стр. 11 )

-  вначале, через верхние кромки цилиндра,

-  далее через кольцевое пространство между внутренней стенкой аппарата и внешней стороной аэратора,

-  а затем вновь поднимается вверх через раструб.

Рис. 9.2. Ферментатор с пневматическим перемешиванием 1- штуцер для слива; 2 - аэратор; 3 - змеевики; 4 - люк; 5 - штуцер подачи воздуха; 6- штуцер отвода воздуха; 7 - штуцер загрузки; 8 – лестница; 9 - диффузор; 10 - рубашка; 11 - корпус; 12 - труба передавливания.

Помимо этой конструкции есть также:

·  ферментаторы шаровые с пневматическим перемешиванием (аппарат имеет форму шара) и ферментаторы с форсуночным подводом воздуха.

4) Достоинством ферментатора ФВО-40-0,6 с интенсивным массообменном является то, что в нем достигаются большие линейные скорости движения среды (до 2-3 м/с); при этом концентрация и температура среды практически одинаковы по всему объему аппарата (9.3).

Этот ферментатор отличаются от обычных аппаратов с турбинным перемешиванием тем, что внутри находится полый цилиндр (диффузор).

В центре диффузора находится вал с перемешивающим устройством.

Рис. 9.3. Ферментатор с интенсивным массообменом. 1-труба для подвода; 2-герметичный привод; 3-крышка; 4-пеногасящее устройства; 5-вставка с теплообменной камерой; 6-воздушной короб;7-корпус; 8-перемешивающее устройства; 9-потрубок для ввода воды; 10-электродвигатель; 11-шкив; 12-клиноременной передача; 13- разгрузочное устройства; 14-потрубок для отвода воды; 15-трубки теплообменника; 16-потрубок для отвода воздуха; 17-потрубок для пеногасителя.

Благодаря этому в аппарате создается внутренний циркуляционный контур.

Внутри корпуса (7) ферментатора расположены:

-  перемешивающее устройство (8);

-  циркуляционная труба;

-  аэратор;

-  теплообменная камера (5);

-  патрубки для ввода питательной среды, воздуха;

вывода выращенной культуры (13)

-  и отвода отходящих газов (16).

Перемешивающее устройство изготовлено в виде винта. Над винтом и под винтом расположены направляющие лопатки.

Циркуляционная система ферментатора включает:

-  эжектор, подключенный к нижней части аппарата,

-  насос и трубопроводы.

Циркуляционная труба выполнена в виде трубчатого теплообменника, состоящего:

-  из верхнего коллектора, внутри которого расположены в диаметральной плоскости две глухие перегородки

-  и нижнего коллектора без перегородок.

Теплообменные трубы, расположенные между коллекторами, сообщаются с ними и соединены между собой перемычками.

Теплообменная камера жестко закреплена в подставке с двумя фланцами и может быть легко извлечена для ремонта.

Механический пеногасисмонтирован на крышке ферментатора (3).

На этой же крышке смонтирован привод пеногасителя и расположены четыре люка для механической мойки аппарата.

Движение винта осуществляется от электродвигателя через клиноременную передачу с частотой вращения 280 и 350 об/мин.

С целью обеспечения герметичности и стерильности процесса культивирования на валу перемешивающего устройства расположено торцевое уплотнение.

Механическое пеногасящее устройство закреплено на валу привода с помощью полой втулки, через которую отводится отделенный от жидкости газ.

Механическое пеногасящее устройство состоит из блока конических дисков с ребрами.

С целью наблюдения за процессом культивирования микроорганизмов на корпусе расположены шесть смотровых окон.

Аппарат рассчитан для работы под давлением до 0,3 МПа.

Работа аппарата происходит следующим образом:

-  вначале аппарат стерилизуют паром;

-  затем охлаждают и заполняют питательной средой.

-  после этого приводят в действие перемешивающее устройство, которое осуществляет циркуляцию среды по замкнутому контуру;

-  стерилизованный воздух, нагнетаемый компрессором, подается непрерывно через аэратор в пространство между корпусом и циркуляционной трубой;

-  он (воздух) увлекается потоком жидкости, дробится на мелкие пузырьки и интенсивно перемешивается со средой образуя квазигомогенную смесь;

-  вращательное движение среды создается в циркуляционной трубе при помощи лопаток, за счет чего образуется центральный вихрь с повышенным газосодержанием.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называют ферментаторами?

2. Как классифицируются ферментаторы по способу культивирования?

3. Как классифицируются ферментаторы по структуре цикла культивирования?

4. Как классифицируются ферментаторы по стерильности?

5. Как классифицируются ферментаторы по конструктивным особенностям?

6. Что представляет собой ферментатор барботажного типа с механическим перемешиванием?

7. Из чего состоит ферментатор с механической мешалкой?

8. Для работы на каких режимах рассчитан ферментатор?

9. Что относится к ферментаторам с пневматическим перемешиванием среды?

10. Что такое аэрирующее устройство?

11. Из чего состоит ферментатор с пневматическим перемешиванием?

12. Что является достоинством ферментатора ФВО-40-0,6 с интенсивным массообменном?

Рекомендуемая литература

1. , , Оборудование микробиологических производств М.; Агропромиздат, 1987. - 398 с.

2. , , Машины и аппараты микробиологических производств. Минск, Высшая школа, 1982. - 288 с.

3. , , Жаксыбаев оборудование. Учебное пособие. – Семипалатинск, 2006. – 296 с.

Лекция № 10. Ферментаторы для проведения нестерильных процессов культивирования микроорганизмов.

План лекции:

1)  Общие сведения о ферментаторах для проведения нестерильных процессов культивирования микроорганизмов.

2)  Ферментаторы Лефрансуа с пневматическим и внутренним циркуляционным контуром.

3)  Ферментаторы с самовсасывающей мешалкой.

4)  Ферментатор «Фогельбуш» с механическим перемешиванием и вращающимися аэраторами.

5)  Ферментатор ВНИИбиотехники.

1) Ферментаторы для проведения нестерильных процессов культивирования микроорганизмов используются в многотоннажном производстве кормовых дрожжей.

По конструктивным признакам эти ферментаторы аналогичны аппаратам, используемым при тонком микробиологическом синтезе.

Однако главное отличие заключается в отсутствии:

-  паровой,

-  либо воздушной,

-  или другой защиты мест,

где может происходить инфицирование внутренней полости ферментатора дикой микрофлорой.

К таким местам относятся, прежде всего:

-  вращающиеся валы,

-  штуцера, патрубки и т. п.

Иначе говоря,

-  для ферментаторов гидролизно-дрожжевого производства

-  требования к герметичности процесса гораздо ниже,

чем к ферментаторам используемым при производстве антибиотиков, аминокислот, ферментов и др. продуктов тонкого микробиологического синтеза.

2) Ферментаторы Лефрансуа с пневматическим и внутренним циркуляционным контуром нашли широкое применение для выращивания дрожжей на сусле, которое является отходом гидролизно-дрожжевого производства (рис. 10.1).

Их иногда называют ферментаторами эрлифтного типа. Аппараты этого типа имеют емкости 250, 320, 600 и 1300 м3.

Для них характерно:

-  наличие пневматического перемешивания,

-  наличие т. н. внутреннего циркуляционного контура,

-  отсутствие механических средств пеногашения.

Сам эрлифтный ферментатор Лефрансуа представляет собой:

·  Стальной сварной корпус 1 с днищем в виде усеченного конуса и конической крышкой с центральным отверстием.

·  Корпус имеет высоту порядка 12 – 15 м.

·  Внутри аппарата установлены четыре диффузора 7, которые создают четыре самостоятельно циркулирующих потока.

·  Через коллектор 2 в центральные трубы каждого диффузора, поступает воздух.

·  На конце каждого диффузора имеется конус и кювета 8

·  На крышке аппарата установлен распределительный бачок, куда через штуцера 3,4 и 5 поступает бражка, сусло, засевные дрожжи и аммиачная вода.

·  Все компоненты смешиваются с воздухом, таким образом, образуется питательную смесь.

·  Эта смесь свободным потоком по трубам диаметром 100 мм поступает вниз в кюветы аэрирующего устройства.

·  Переливаясь через край кюветы смесь, смешивается с воздухом, выходящим через щели под кюветой.

·  Образовавшаяся воздушно-жидкостная эмульсия в виде пены поднимается вверх на высоту до 10 – 12 м по диффузору к отбойнику 6, откуда разрушаясь, стекает вниз.

·  Для наружного охлаждения стенок аппарата установлен ороситель в виде коллектора.

Рис. 10.1. Схема цилиндрического эрлифтного ферментатора Лефрансуа

В ферментаторе системы Лефрансуа-Марийне также отсутствуют приспособления для ме­ханического перемешивания и пеногашения.

Перемешивание жидкости производится также воздухом по типу эрлифтных насосов. Для этого в нижней части аппарата установлен цент­ральный стакан (диффузор).

Воздух подается через воздуховод, проходящий через центр диффузора.

Ук­репленные на воздуховоде кювета и конус на диффу­зоре направляют поток жидкости с диспергированным воздухом вверх по диффузору, при этом:

·  часть воздуха отделяет­ся от потока жидкости и отводится сверху в атмосферу,

·  другая же часть вместе с пеной поступает в низ аппарата через кольцевое пространство, образуемое стенками диффузо­ра.

·  При этом пена гасится и сжижается.

Отвод тепла осуществляется:

·  путем орошения наруж­ной стенки, а также подачи охлаждающей воды между стенками диффузора.