Учебно-методический комплекс дисциплины «Биотехнологическое оборудование» (стр. 9 )

Это наиболее эффективные аппараты, но и в то же время взрывоопасные и требующие особых мер безопасности.

По конструкции дрожжевые флотаторы подразделяются на:

-  горизонтальные конические флотаторы;

-  вертикальные цилиндрические флотаторы;

-  флотаторы одноступенчатые с внутренним стаканом;

-  двухступенчатые флотаторы.

Помимо дрожжевых в биотехнологии используются также флотаторы для очистки сточных вод.

Для этих целей используются:

-  механические;

-  и пневмомеханические флотаторы;

-  а также пневматические флотационные установки.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называют экстракцией или диффузией?

2. Для чего используется экстрагирование в биотехнологии?

3. Какие бывают экстракторы по структуре рабочего цикла?

4. Какие различают по конструкции экстракторы периодического действия?

5. Для чего применяются диффузионные батареи?

6. Какие экстракторы являются одними из основных видов экстракторов?

7. Для чего используется шнековый вертикальный экстрактор ЭТШВ-600?

8. Для чего предназначен экстрактор роторного типа?

9. Что представляет собой двухшнековый горизонтальный экстрактор непрерывного действия?

10. На какие группы делятся прессы, используемые в биотехнологии?

11. Для чего используются прессы в биотехнологии?

12. Какие бывают насосы для транспортирования пластично-вязких продуктов?

13. Что такое фильтры?

14. На какие виды делятся фильтры по структуре рабочего цикла?

15. Для чего используются фильтрационные аппараты в биотехнологии?

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 № 8. Оборудование для культивирования микроорганизмов на твердых питательных средах.

План лекции:

1)  Растильные установки и их классификация.

2)  Растильные установки барабанного типа.

3) Барабанный растильный аппарат для выращивания микроорганизмов – продуцентов белка.

4) Непрерывная установка для поверхностного выращивания микроорганизмов.

1) Оборудование для культивирования микроорганизмов на твердых питательных средах (ТПС) в микробиологической промышленности называется растильными установками.

Способ культивирования микроорганизмов на ТПС к сожалению не получил широкого распространения в биотехнологии.

Следует отметить, что для этого способа присущи ряд преимуществ по сравнению со способом культивирования микроорганизмов на жидких питательных средах:

-  скорость биосинтеза ферментов в 5 – 8 раз больше;

-  полученная культура имеет относительно небольшую влажность порядка 40 – 50%, тогда как при культивации на ЖПС – 80 – 95 %;

-  последнее обстоятельство позволяет экономить энергию на последующих стадиях, т. е. при концентрировании (сгущении) и сушке.

Широкому внедрению этого способа мешает отсутствие надежных механизированных растильных установок.

К ТПС относятся отходы пищевой промышленности, в частности:

-  солома, хлопковая и подсолнечная шелуха, кукурузная кочерыжка, отходы переработки картофеля и сахарной свеклы, богасса и т. п.

Все это с помощью микробиологического синтеза может быть переработано в кормовой белок.

Эти установки классифицируются на:

1.  Камерные растильные установки с горизонтально расположенными перфорированными кюветами (400х800).

2.  Механизированные растильные установки с вертикально расположенными перфорированными кюветами.

3.  Механизированные растильные установки типа ВИС–42Д.

4.  Ленточно-конвейерные растильные установки типа 4Г–КСК.

5.  Пластинчатые агрегаты непрерывного действия с применением растильных вибрационных установок.

6.  Растильные установки колонного типа с объемным аэрированием (рис. 8.1).

7.  Растильные установки барабанного типа.

Камерными растильными установками комплектовались еще первые ферментные заводы.

Конструкции их копировались с камерных или шкафных сушилок.

Основой растильной установки являлась камера прямоугольного типа, в которой на полках размещались горизонтально перфорированные кюветы с ТПС.

Растильная установка такого типа имела много недостатков:

-  прежде всего, низкий уровень механизации;

-  большая доля ручного труда по загрузке и выгрузке кювет и отсюда высокая трудоемкость операции;

-  невысокая (маленькая) производительность;

-  и самое главное, контакт рабочего персонала с растущей культурой микроорганизмов.

Рис. 8.1. Схема колонной растильной установки для выращивания микроорганизмов на ТПС

Растильные установки с вертикально расположенными перфорированными кюветами отличались некоторой степенью механизации, однако также не были лишены некоторых недостатков:

-  малая производительность;

-  деформация камер;

-  затрудненная выгрузка выращенной культуры и др.

Наиболее совершенными и перспективными являются установки колонного и барабанного типов.

2) Одной из растильных установок барабанного типа является установка фирмы «Валерштайн» (США).

Основу установки составляет горизонтальный цилиндрический барабан диаметром 2,1 м и длиной 5,2 м (рис. 8.2).

Барабан 1 снабжен:

-  люком 2 для загрузки культуры грибов, а также коллектором 3 для подачи воды;

-  системой подачи воздуха на аэрацию, состоящей из вентилятора 14, трубопровод подачи 13 и воздушного диффузора 9 обеспечивающий распределение воздуха по всему периметру барабана;

-  системой удаления и очистки воздуха состоящей из трубопровода 7 и циклон 8;

-  приводом 10 обеспечивающим медленное вращение барабана, состоящим из двухскоростного электродвигателя, редуктора, зубчатой шестерни и венца 4;

-  опорными бандажами 5 и роликовыми опорами 12, воспринимающие все нагрузки;

- неподвижно установленной внутри барабана рамой - рыхлителем 6 для распределения, т. е. ворошения и рыхления ТПС.

Рис. 8.2. Схема растильной установки барабанного типа «Валерштайн» для культивирования микроорганизмов на ТПС.

3) Для барабанного растильного аппарата для выращивания микроорганизмов – продуцентов белка характерны следующие конструктивные свойства:

-  Барабан этого растильного аппарата выполнен в виде вращающейся обечайки конусно-цилиндрической формы.

-  Конусно-цилиндрический барабан 1 посредством двух полых цапф установлен на раме.

-  Барабан снабжен загрузочным люком 5, который обтянут фильтровальной тканью Петрянова.

-  Барабан получает вращение от привода (на схеме не показан).

-  Через правую цапфу в барабан входит трубопровод 7, который предназначен для поочередной подачи а) пара, б) стерильной воды, в) воздуха и д) посевной культуры.

-  Через левую цапфу в барабан входит разветвленная на две ветви труба 11, которая предназначена для вывода: пара, и суспензии выращенной культуры.

-  На конце одной из ветвей укреплены металлические штифты 3, предназначенные для сообщения вибрации лопастям 4.

Рис. 8.3. Растильный аппарат с конусно-цилиндрическим барабаном. 1 - барабан; 2 - ребра охлаждения; 3 - штифты для сообщения вибрации лопастям; 4 - подпружиненные лопасти; 5 - загрузочный люк; 6 - полые опорные цапфы барабана; 7 - труба для поочередной подачи пара и стерильной воды; 8, 9 - водяной и паровой вентили; 10 – пробка для слива промывной воды; 11 - разветвленная труба вывода пара и выращенной культуры.

Работает данная установка следующим образом:

-  ТПС, например пшеничные отруби, загружают через люк в барабан и приводят его во вращение;

-  после этого, через паровой вентиль 9 в барабан вводится пар при давлении 0,2 – 0,3 мПа для стерилизации ТПС в течение 60 –70 мин;

-  затем ТПС охлаждают за счет теплоотдачи через стенки барабана и ребра охлаждения 2;

-  для ускорения охлаждения производят обдув корпуса холодным воздухом с помощью вентилятора, либо орошают барабан снаружи холодной водой;

-  после охлаждения ТПС в барабан вводят стерильную воду и суспензию посевной культуры, тем самым, начиная процесс культивирования,

-  при этом аэрация растущей культуры производится воздухом, который находится в самом корпусе, что возможно при неполной загрузке барабана из расчета 3 – 5 кг на 1 м3 объема;

-  при большей удельной загрузке выращивание можно вести при подаче воздуха извне барабана или на режиме самовентилирования;

-  при самовентиляции на люк загрузки навинчивается кольцо, обтянутое тканью Петрянова;

-  далее, при вращении барабана подпружиненные лопасти 4 ударяются о штифты 3 и вибрируют, создавая тем самым волновые колебания воздуха;

-  в результате происходит подвод свежего воздуха к культуре и отвод газов, выделяющихся в процессе метаболизма микроорганизмов;

-  после окончания культивирования в барабан через водяной вентиль 8 вводится стерильная вода из расчета 1:15 для суспендирования культуры микроорганизмов;

-  вывод суспензии из растильного барабана производят по трубе 11 проходящей через левую цапфу путем выдавливания стерильным воздухом или паром;

-  после полного окончания цикла выращивания микроорганизмов – продуцентов белка, барабан промывают и стерилизуют паром;