Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Лекция 9
Ферментеры для твердофазного культивирования м.о.
Для выращивания м.о.-продуцентов на твердых питательных средах используются специальные растильные установки.
Требования к растильным установкам:
– рост культуры м.о. в слое твердой питательной среды высотой не менее 50 мм с одновременным биосинтезом белка;
– стерильность процесса;
– максимальная биотрансформация питательных веществ сырья в белок.
Аппараты периодического действия изготавливают обычно в виде барабанов. Аппаратами непрерывного действия чаще служат колонные, разделенные на секции в соответствии с производительностью и технологией культивирования.
Самыми простыми в исполнении и эксплуатации являются растильные камеры с горизонтальным или с вертикальным расположением кювет.
Характеристики растильных установок
|
Установка |
Способ культивирования |
Конструкция |
|
1. Растительная камера |
Циклический (периодич.) |
Горизонтально расположенные кюветы |
|
2. Растительная установка |
Циклический |
Вертикально расположенные кюветы |
|
3. ВИС-42Д |
Непрерывно-циклический |
Горизонтально расположенные полки |
|
4. ЧГКСК-30 (45 или 90) |
Непрерывно-циклический |
Горизонтально расположенные ленты |
|
5. Вибрационные |
Непрерывный |
Горизонтально, наклонно или вертикально расположенные секции |
Продолжение таблицы
|
6. Колонного типа с применением объемного метода аэрирования |
Непрерывный |
Горизонтально расположенные секции |
|
7. Барабанного типа |
Непрерывныйили периодический |
Горизонтально расположенные полки |
Вибрационная установка винтового типа.
Состоит из вибростерилизатора и четырех герметизированных вертикальных вибрационных конвейеров с лотками, соединенных последовательно. Собственно растильной частью установки являются первые три конвейера, соответствующей первой, второй и третьей зонам роста, а четвертый предназначен для сушки культуры. Каждый конвейер снабжен индивидуальным приводом. Скорость движения лотков 2-3 мм/с. Среда находится в непрерывном движении. Из верхнего лотка третьего виброконвейера выращенная культура гриба по трубе поступает в нижний приемный лоток четвертого конвейера – сушилку. В рубашку этих лотков подают воду при 70°С и дополнительно воздух при 70-80°С. Выращенная и высушенная культура гриба из четвертого выброконвейера поступает к месту переработки, а воздух, освобожденный от пыли и м.о., удаляется. Для аэрации в установку подается стерильный кондиционированный воздух 500-1000 м3 на 1 т культуры.
Установка колокольного типа.
Среда подается через люк сверху и равномерно распределяется по поверхности перфорированных пластин. Через определенное время пластины переворачиваются вертикально и среда высыпается на нижние и т.д. Внизу – выгрузка.
Всего 6 секций. Процесс непрерывный. Активный рост по высоте в середине аппарата. Там устроено охлаждение.
В циклическом методе культивирования температура и влажность воздуха, подаваемого в аппарат регулируются по заранее составленной схеме в зависимости от типа продуцента и задачи ферментации. В течение определенного повторяющегося цикла.
Аэрирующие и пеногасящие устройства.
1. Аэрирующие устройства.
Самовсасывающие мешалки.
Щелевые состоят из двух частей: узла для перемешивания жидкости лопастями и интенсивного прохождения циркулирующей жидкости и узла для подвода воздуха. При выходе жидкости из вращающейся щелевой мешалки создается зона разрежения, куда подсасывается воздух из трубопровода. В зоне разрежения происходит интенсивное смешивание воздуха с жидкостью и насыщение ее кислородом
|
Рис. Самовсасывающая мешалка: поперечное сечение, план – с одной щелью (слева) и с двумя (справа). |
Для улучшения диспергирования воздуха на пути потока жидкости устанавливают перфорированные кольца, а по периметру ротора – лопатки.
Пластинчатые аэрационные устройства:
Устанавливаются в аппаратах ВДА. Воздух по трубе от воздуходувки поступает в распределительный коллектор и далее в короба, закрытые сверху перфорированными пластинами с отверстиями диаметром 0,5 мм.
В коробах, легко отсоединяющиеся от лежака, - 10900 отверстий диаметром 3 мм с шагом 25 мм.
Рис.2.Лежак и короб пластинчатого аэрационного устройства
Трубчатые аэрационные системы.
Представляет собой перфорированные трубки диаметром 51 мм, расположенные по всему днищу аппарата с определенным шагом. На 1 м трубок приходится 1400 отверстий.
Трубки соединяются на резьбе с воздухораспределительным коллектором (лежаком) и монтируют на опорах. Систему периодически разбирают для очистки и дезинфекции.
Диаметр коллектора 100, 300 и 350 мм, число трубок с одной стороны коллектора 24 и 44, число отверстий 79800 и 245000.
Эта система наименее удачная, так как площадь отверстий в трубках больше, чем площадь поперечного сечения трубок, аэрирование неравномерное.
Тарелочные аэрационные устройства.
|
|
Система состоит из 64 тарельчатых аэраторов общей площадью 0,865 м2 к которым по воздуховоду через распределительные патрубки поступает воздух под давлением 0,04 МПа. Тарелки закрыты сверху латунными сетками с размером ячеек 0,4 мм. |
Устройства для пеногашения.
Пенообразование зависит от свойств и состава среды, количества подаваемого на аэрацию воздуха, интенсивности перемешивания, природы микроорганизмов.
Накопление пены способствует усилению массообменных процессов в системе газ-жидкость и биосинтеза. Но слишком обильное пенообразование снижает степень использования объема ферментаторов и нарушает режим биосинтеза. С пеной из ферментаторов могут уноситься м.о., целевые продукты и питательные вещества.
Устойчивая пена чаще всего образуется при биосинтезе аминокислот, антибиотиков, ферментов. Соответственно ферментеры заполняются только на 0,5-0,7 объема.
Пеногашение осуществляется химическими, механическими и комбинированными методами. Химические методы заключаются в дозированном введении и распределении пеногасителя. Но это отрицательно влияет на массообменные процессы и очистку целевых продуктов. В таком случае следует использовать механические методы пеногашения.
Химические пеногасители вводят в количестве 0,8-1 кг на 1 м3 среды. Предварительно он стерилизуется в отдельном аппарате.
Механические пеногасители предназначены для ферментаторов вместимостью до 100 м3. Их устанавливают в самом ферментаторе или рядом. Фторопластовое уплотнение с автоматической компенсацией износа исключает инфицирование среды.
Разрушение пены происходит при соприкосновении пузырьков пены с поверхностью вращающегося вертикально диска. На диск можно подавать химический пеногаситель.
Деэмульгатор дрожжевой суспензии.
На целлюлозных, гидролизных и мелассо-спиртовых заводах распространены деэмульгаторы (механические пеногасители). В таких устройствах отделение бражки от пены происходит в одном аппарате, а ее механическое разрушение – в другом. Отделителем пены служит высокий цилиндрический сосуд, снабженный грибовидным пеноотстойником. Сосуд и ферментатор сообщаются. Пена поднимается вверх по направляющему цилиндру и частично разрушается в пеноотстойнике. Бражка без без пены из нижней части отделителя непрерывно перекачивается насосом через ловушку на сепараторы.
|
|
|
Рис.3. Деэмульгатор дрожжевой суспензии. 1 – ферментатор, 2 – пеноотделитель, 3 – пеноотстойник, 4 - трубопровод для отвода пены в пеногаситель из пеноотделителя, 6 - дозатор-мерник для эмульсии, 7 – трубопровод для отвода газов, 8 – сборник дрожжевой суспензии, 9 – ловушка, 10 – насос для дрожжевой суспензии |
Механический пеногаситель конструкции Укр НИИСП представляет собой металлический барабан (1) часть которого (около 30%) отделена вертикальной перегородкой и служит дегазатором. Из него через штуцер отводится суспензия. В верхней части перегородки – окно, в нижней части от дегазационной секции отходит труба, открытая с обоих концов и с сужением от дегазатора. С противоположного от дегазационной части барабана конца в него установлен электрический двигатель с двумя крыльчатками, которые вращаются в разные стороны. Крыльчатки лишь касаются поверхности жидкости, не погружаясь. Прямо на нее сверху подается вспененная жидкость. Из дегазатора отводится суспензия на сепарацию.
Усовершенствованный деэмульгатор дрожжевой суспензии.
Усовершенствованный аппарат имеет закрытую прямоугольную камеру. Бражка с пеной подается снизу. Пена поднимается вверх. Над слоем пены вверху четырехлопастная крестовидная мешалка на горизонтальном валу. Лопасти расположены так, что топят пену. Выходящий из пузырьков воздух удаляется через щели.
Для лучшего разрушения пены в деэмульгатор добавляют пеногаситель в виде эмульсии.
Между погруженной крышкой и бортом камеры имеется щель, из которой бражка переливается в лоток, через борт (порог). Из лотка в приемный желоб.
Проскок пены с дрожжевой суспензией – минимален.
Из приемного желоба суспензия насосом подается в сепараторы.