![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
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. Ферментаторы Лефрансуа с пневматическим и внутренним циркуляционным контуром нашли широкое применение для выращивания дрожжей на сусле, которое является отходом гидролизно-дрожжевого производства. 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. 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 кюветаи 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. Недостатком конструкции является высокий расход воздух, (на 1 кг дрожжей необходимо 18—20 м3 воздуха).
3) Ферментаторы с самовсасывающей мешалкой. Применяемые воздухораспределительные системы (барботеры и форсунки) требуют значительного расхода воздуха и электроэнергии. В связи с этим для более экономного расхода воздуха и энергии созданы различные конструкции ферментаторов с механическими циркуляционными системами. В таких аппаратах вместо аэрации среды большими воздушными струями применяется аэрация воздуха тонкими струйками, Это позволяет: - во-первых, значительно улучшить процесс аэрации, - во-вторых, экономить расход воздуха. Одним из таких ферментаторов является ферментатор Вальдгофа. Он представляет собой: - цилиндрический вертикальный аппарат; - в центре аппарата смонтирован вертикальный цилиндр 3 диаметром 1, 2 м и высотой 3, 0 м который делит ферментатор на внутреннюю и наружную части; - одновременно этот цилиндр используется в качестве теплообменника; - в центре ферментатора также смонтирован полый вал 1 диаметром 200 мм, к верхней части которого подводится воздух; - вал снабжен электроприводом 2; - на другом конце вала установлена распределительная коробка, от которой отходят пять загнутых труб образующих сегнерово колесо 4; - диаметр этих труб составляет 70 мм, а длина 650 мм, частота вращения 300 мин-1; - при вращении вала, воздух выходит из открытых торцевых отверстий труб и смешивается с жидкостью находящейся в ферментаторе. Таким образом, в аппарате создается усиленная циркуляция дрожжевой бражки, причем: · в центре ферментатора (внутри цилиндра) происходит движение среды сверху вниз, · а во внешней зоне (между цилиндром и внутренней стенкой ферментатора) снизу вверх. - Суспензия, находящаяся в этой внешней зоне, снабжается воздухом, поступающим с пеной из вертикального цилиндра. - В процессе такого смешения воздух с растущей культурой образуют эмульсию. В ферментоторах системы Вальдгофа отсутствует пеногасители.
|