Патент на изобретение №2352626

(54) АППАРАТ ДЛЯ ВЫРАЩИВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ

(57) Реферат:

Изобретение относится к области микробиологии. Аппарат содержит емкость, заполняемую культуральной жидкостью до определенного уровня и снабженную патрубками для подвода жидкой минеральной питательной среды, воздуха и отвода накопленной биомассы, а также, как минимум, одну дополнительную емкость, являющуюся абсорбером газообразного субстрата. Эти емкости имеют обечайки с отбортовкой, установленные по оси емкости, служащие для разделения наполняемой жидкостью части емкости на подъемный и опускной каналы. Барботеры для подвода воздуха расположены в подъемных каналах емкостей. Емкости соединены в нижней части жидкостепроводом таким образом, что опускной канал основной емкости соединен с подъемным каналом дополнительной емкости, а опускной канал дополнительной емкости – с подъемным каналом основной емкости, а в жидкостепроводе между емкостями установлен побудитель циркуляции жидкости. Отбортовка в верхней части обечайки дополнительной емкости может быть выполнена в виде воронки, направленной вовнутрь опускного канала, симметричной оси опускного канала. По центру отбортовки может быть установлена дыхательная труба, соединяющая наджидкостную часть емкости с внутренней частью опускного канала, а ниже этой воронки и дыхательной трубы, соосно с ними, установлена другая воронка. Изобретение позволяет получать белковую массу аэробных микроорганизмов (гаприна) при использовании в качестве питания для микроорганизмов газообразного субстрата (природный газ). 3 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к области микробиологии, в частности к производству биомассы аэробных микроорганизмов (МО) для кормовых и других целей (гаприна) при использовании в качестве органического сырья газообразного субстрата, например природного или сжиженного газа.

Известен немецкий газобелковый аппарат (смотри Техническую информацию о системе струйной аэрации ««VEB chemianlagenbau und montagenkombinat», Leipzig., DDR, 701, georgirung 1-3). Такой аппарат был установлен на биохимическом заводе в г. Нарт-Кала в 1972 году, однако, так и не пущен в эксплуатацию из-за высокой степени взрывоопасное и неотработанности технологии. Газобелковый аппарат Советского производства типа ФКЭР, использующий тот же способ, был установлен на биохимическом заводе в г. Светлый Яр Волгоградской обл. Был пущен в эксплуатацию (в настоящее время демонтирован из-за нерентабельности – крайне высоких затрат энергии и ненадежности в эксплуатации). Открытой информации об аппарате ФКЭР нет.

Существующие аппараты для производства гаприна (в дальнейшем газобелковые аппараты или ферментеры) несовершенны, имеют высокую энергозатратность и взрывоопасны, большую часть усвоенных углеводородов и кислорода они превращают в углекислоту, без прироста биомассы. Они основаны на ошибочной теории интенсивного массообмена между культуральной жидкостью, содержащей аэробные микроорганизмы, и газообразной средой (смесью кислорода или воздуха с газообразными углеводородами).

Они рассчитывались исходя из теории массообмена между водой и газами. При определении объемного коэффициента массопередачи кислорода между водой и аэрирующим воздухом использовался химический способ поглощения кислорода, а не биологический. Известно, что кислород труднорастворимый газ и растворяется в воде согласно закону Генри (закон растворимости газов в воде пропорционально их парциальному давлению). Этот закон Генри был применен и к культуральным жидкостям (далее КЖ), т.е. жидкостям, содержащим культуру аэробных микроорганизмов, питательные органические вещества (субстрат) и необходимые для жизнедеятельности микроорганизмов минеральные соли (соли азота и фосфора). Считалось так же, что микроорганизмы могут поглощать только растворенный кислород, поэтому микроорганизмы рассматривались как примеси, мешающие растворению кислорода (уменьшающие объемный коэффициент массопередачи).

Автору настоящей заявки удалось опровергнуть общепринятую теорию массообмена кислорода с КЖ и сформулировать ее иначе. Если КЖ имеет достаточную концентрацию аэробных микророрганизмов и достаточный расход аэрирующего агента (воздуха, чистого кислорода или смеси природного газа с кислородом), то объемный коэффициент массопередачи кислорода на порядок и более превосходит теоретический (определенный для чистой воды). Массопередача от аэрирующего агента подчиняется не закону Генри, а закону массообмена между живыми организмами и кислородом. Она зависит от концентрации микроорганизмов в КЖ и от расхода аэрирующего воздуха.

Автору настоящей заявки удалось установить, в чем заключается ошибка теории «Интенсивного массообмена», на основании которой строились ферментеры на газообразном субстрате и на жидких парафинах нефти. В аппаратах интенсивного массообмена аэрирующий агент подвергают многократному контакту с КЖ (за счет рециркуляции аэрирующего агента) при повышенном давлении. Повышение парциального давления кислорода достигалось так же за счет применения чистого кислорода вместо воздуха. Ошибка заключается в следующем. Биохимическое потребление кислорода на окисление субстрата (БПКобщ) разделяется на биологическое и химическое. Для биологического потребления кислорода (БПК биолог. – потребление кислорода на прирост биомассы и необходимое дыхание) не требуется повышать парциальное давление кислорода. Микроорганизмы интенсивно потребляют кислород из воздуха при кратковременном контакте во время барботирования его через КЖ в количестве до 11% от поданного, отдавая при этом аэрирующему агенту углекислоту пропорционально потребленному кислороду (при объемном коэффициенте массопередачи, превышающем теоретический для воды). При интенсификации процесса массообмена без увеличения расхода аэрирующего воздуха БПКобщ. медленно возрастает. При потреблении кислорода сверх 11% от поданного происходит медленное химическое окисление субстрата без прироста биомассы микроорганизмов (БПК хим.). Возрастает и количество углекислоты, растворенной в КЖ, которая ингибирует дальнейший прирост биомассы микроорганизмов. При затратах большого количества энергии на перемешивание КЖ с аэрирующим агентом выделяется сверхнормативное, трудноотводимое тепло. Проанализировав паспортные и эксплуатационные данные различных аппаратов на различных видах сырья, мне удалось установить следующую закономерность: На каждый поданный в ферментер куб. метр аэрирующего воздуха (или на каждые 0,21 куб. м чистого кислорода) микроорганизмы дают прирост строго определенного количества биомассы (в пересчете на абсолютно сухую биомассу – АСБ), независимо от процента усвоенного кислорода и от количества окисленного субстрата (потребленного БПК). Например, в типовом аэрлифтном 600-кубовом дрожчане, реконструированном на Бендерском БХЗ согласно изобретению автора (авторское свидетельство СССР 388016), а так же в дрожчанах УКРНИИСП (а.с. СССР 265828) на каждый куб. метр поданного аэрирующего воздуха прирост АСБ составил 33,5 грамма на каждый куб метр воздуха при использовании всего 11% кислорода, содержащегося в аэрирующем воздухе. В аппарате интенсивного массообмена Б-50, выращивающем микроорганизмы на жидких парафинах нефти, на каждый куб. метр аэрирующего воздуха вырабатывалось 29 граммов АСБ при потреблении 25% кислорода, поданного с аэрирующим воздухом. В ферментере ФКЭР, работающем на природном газе и чистом кислороде, по сообщению отраслевого НИИ, «удалось утилизировать» 95% кислорода и газообразного субстрата. Выработка биомассы на каждые 0,21 куб.м чистого кислорода (это эквивалентно одному куб. м воздуха) составила 34 грамма АСБ. Из приведенных примеров видно, что интенсификация процесса перемешивания КЖ с аэрирующим агентом, при многократном увеличении парциального давления его компонентов (в ферментере ФКЭР давление подняли до 9 кгс/см²) приводит к химическому потреблению кислорода (БПК хим) без прироста биомассы. В ферментере ФКЭР 11% кислорода и газообразного субстрата – это биологическое потребление, израсходованное на прирост биомассы, а 84% – это химическое потребление с образованием дополнительного количества углекислоты, воды и трудноотводимого тепла. БПК хим. – это фактически низкотемпературное горение субстрата.

В качестве прототипа выбран «аппарат для выращивания микроорганизмов» (Дрожжерастильный чан системы Лефрансуа-Марийе. АА.Андреев, Л.И.Брызгалов «Производство кормовых дрожжей». Издательство «Лесная промышленность», Москва. 1970, стр.153, рис 31).

Известный аппарат имеет вертикальную емкость, снабженную патрубками для подвода жидкой питательной среды, воздуха и отвода биомассы, барботер для подвода воздуха. Емкость имеет в нижней части, заполняемой КЖ, центральную обечайку, названную диффузором, разделяющую заполняемую КЖ часть емкости на две – опускную и подъемную.

Недостатком этого аппарата является то, что его невозможно использовать для производства биомассы микроорганизмов на газообразном субстрате.

Целью настоящего изобретения является устранение имеющегося недостатка и создание нового аппарата, позволяющего получать белковую массу аэробных микроорганизмов (гаприна) при использовании в качестве питания для микроорганизмов газообразного субстрата (природного газа).

Указанная цель достигается тем, что рядом с известным аппаратом, содержащим емкость, снабженную патрубками для подвода питательной среды, воздуха и отвода биомассы, барботер и имеющую подъемный и опускной каналы, образованные стенкой емкости и, по меньшей мере, одной направляющей пластиной (выполненной в виде обечайки), верхняя часть которой имеет отбортовку, наклоненную к оси емкости или к стенке емкости, расширяющую подъемный канал и сужающую опускной канал, опущенную под уровень жидкости, при этом над отбортовкой с зазором размещен отбойник (установка отбойника необязательна при принудительной циркуляции КЖ), а барботер для подвода воздуха расположен в подъемной части канала, установлена, как минимум, одна дополнительная емкость, являющаяся абсорбером газообразного субстрата, имеющая так же подъемный и опускной каналы, образованные обечайкой, и обе емкости соединены в нижней части жидкостепроводами таким образом, что опускной канал одной емкости соединен с подъемным каналом дополнительной емкости, а опускной канал дополнительной емкости с подъемным каналом основной емкости. В емкости-сателлите так же имеется барботер газообразного субстрата, опущенный в жидкость на определенную глубину в подъемном канале, а опускной канал является дополнительным абсорбером газообразного субстрата, путем использования эжекции падающего потока жидкости для рециркуляции проконтактировавшего газообразного субстрата и повторного его контакта с КЖ. Это достигается за счет отбортовки обечайки к оси дополнительной емкости, сужающей входное сечение опускного канала (за счет образования гравитационного эжектора). Причем эта отбортовка может быть выполнена в виде воронки. По центру отверстия воронки может быть установлена дыхательная труба, соединяющая наджидкостное пространство емкости-сателлита с внутренним пространством опускного канала (и (или) дыхательные трубы могут быть присоединены к верхней части воронки или к верхней части обечайки). Кроме этого, внутри опускного канала дополнительной емкости может быть установлена дополнительная воронка-эжектор, обеспечивающая рециркуляцию газов внутри опускного канала за счет энергии падения жидкости (гравитационный эжектор). В жидкостепроводе между емкостями или в центральном канале основной емкости установлен побудитель циркуляции жидкости (насос или осевой пропеллер).

Установка дополнительной емкости позволяет разделить процессы абсорбции культуральной жидкостью (КЖ) кислорода и газообразного субстрата (природного газа). Процесс абсорбции культуральной жидкостью воздуха (аэрирование КЖ воздухом от воздуходувной машины), как и во всех аппаратах аэрлифтного типа, совмещается с процессом десорбции из КЖ продуктов метаболизма (углекислоты) и отделен от процесса абсорбции КЖ газообразного субстрата. Испытания дрожжерастильного аппарата в г. Архангельске (а.с. 1096933) показало что: 1. Удельная производительность дрожчана возрасла в 4,22 раза против лучших аэрлифтных дрожчанов. 2. Нисходящий поток циркулирующей КЖ не содержит растворенного кислорода. Следовательно, процесс абсорбции кислорода культуральной жидкостью может происходить периодически при полном отсутствии растворенного кислорода в КЖ. Микроорганизмы захватывают кислород в необходимом количестве при кратковременном контакте КЖ с воздухом вблизи барботеров и утилизируют его при отсутствии кислорода в окружающей их жидкости (результаты испытаний полностью противоречат общепринятой теории массообмена). То же должно происходить при контакте КЖ с газообразным субстратом. Микроорганизмы при недостатке питательного субстрата в окружающей жидкости захватят его в нужном количестве при кратковременном контакте во время прохождения КЖ около барботера природного газа.

Наличие отбортовки у обечайки опускного канала дополнительной емкости позволяет обеспечить рециркуляцию газообразного субстрата из наджидкостного пространства емкости-сателлита за счет использования эжектирующей способности падающего потока КЖ. Выполнение отбортовки в виде воронки усиливает эффект эжекции жидкостью газообразного субстрата. Установка второй воронки внутри опускного канала дополнительной емкости позволяет обеспечить многократную рециркуляцию газов внутри опускного канала, повысить поверхность контакта фаз и увеличить объемный коэффициент массопередачи газообразного субстрата. Наличие дыхательной трубы (труб) между внутренней частью опускного канала и наджидкостным пространством дополнительной емкости увеличивает количество эжектируемого газа (субтрата) и поверхность контакта фаз. Низкая концентрация углекислоты в КЖ (из-за деаэрации углекислоты в основной емкости) способствует более быстрому усвоению кислорода и углеводородов природного газа.

Количество утилизированного микроорганизмами в единицу времени газообразного субстрата (природного газа) будет значительно превышать теоретически возможное количество газа, которое может быть растворено в воде по закону Генри. В КЖ не может быть растворенного природного газа. Дополнительная емкость выполняется закрытой и в нее поступает столько природного газа, сколько потребляет КЖ. Не будет потерь природного газа на бесполезное окисление его кислородом и при отводе из аппарата неутилизированных газов (возрастает КПД использования газа до 100%). Продукты метаболизма удаляются в основной емкости, при продувании КЖ большим количеством воздуха, поэтому в дополнительной емкости будет десорбироваться минимальное количество углекислоты. Такое выполнение аппарата позволяет использовать для аэрации КЖ низконапорный вентиляторный воздух в повышенных количествах. Давление воздуха всего 200-300 мм вод. ст. Расход энергии на подачу воздуха пропорционален произведению давления на расход воздуха (для сравнения в аппарате ФКЭР давление смеси кислорода с природным газом доводят в компрессоре до 90000 мм вод. ст. – 9 кгс/см²). Расход энергии упадет на два порядка, при повышении производительности аппарата. Значительно упростится конструкция аппарата и уменьшится его металлоемкость (для низконапорного аппарата требуется тонкостенный аппарат). Отсутствие прямого контакта природного газа с воздухом делает аппарат взрывобезопасным. Увеличивается надежность эксплуатации. Установка двух и белее дополнительных емкостей (абсорберов газообразного субстрата) небольшого объема позволяет использовать дрожжерастильные аппараты гидролизной промышленности (как правило, большого объема) путем установки рядом с ними несколько небольших дополнительных емкостей. Это дешевле, чем установка одной большой дополнительной емкости.

Предложенный аппарат схематически изображен на чертеже, где на фиг.1 схематически показан продольный разрез аппарата (вариант с простой отбортовкой верха обечайки опускного канала дополнительной емкости).

На фиг.2 – продольный разрез второго варианта аппарата (вариант с двумя дополнительными емкостями и с отбортовкой верха обечайки опускного канала дополнительной емкости в виде воронки, с установкой дыхательной трубы по центру воронки и со вторым жидкостеструйным эжектором гравитационного типа внутри опускного канала. Кроме того, в основной емкости подъемный канал находится внутри обечайки и над ней установлен отбойник, а опускной канал – в кольцевом зазоре между обечайкой и стенкой емкости).

Аппарат имеет емкость 1 и дополнительную емкость 1а (вторую емкость). Дополнительных емкостей может быть несколько. Обе емкости соединены между собой жидкостепроводами 13 и 14, внутри одного из которых находится устройство 4 для принудительной циркуляции жидкости по замкнутому контуру (насос). В отдельных случаях циркуляция может обеспечиваться и за счет аэрлифта воздуха и газа. Внутри емкости 1 имеется обечайка 2 (кольцевая пластина) с отбортовкой, направленной к оси корпуса. Эта обечайка является опускным каналом. Кольцевое пространство между боковой стенкой емкости 1 и обечайкой 2 образует подъемный канал 3, внутри которого установлены барботажные аэрирующие устройства 5 (барботеры), присоединенные к воздушному коллектору 7, а над ним имеется отбойник 16 (при принудительной циркуляции КЖ отбойник и отбортовка необязательны). Воздуховод 6 от дутьевого вентилятора (на чертеже не показан) подведен к коллектору 7. В дополнительном корпусе 1а имеется обечайка 8 с отбортовкой 28 в сторону оси корпуса, сужающая опускной канал в верхней части и увеличивающая скорость опускания КЖ и ее способность эжектировать газообразный субстрат. Ниже воронки 28, внутри обечайки находится вторая воронка 29, служащая гравитационным эжектором. Причем отбортовка может быть выполнена с наклоном вверх или с наклоном вниз, в виде воронки, что предпочтительней. Кольцевой зазор между боковой стенкой емкости 1а и обечайкой 8 является подъемным каналом 9, внутри которого установлены барботеры 10 для барботажа природного газа. Барботеры 10 присоединены к распределительному газовому коллектору 11 природного газа (газообразного субстрата). К этому коллектору может быть присоединен и газопровод 23 чистого кислорода. Коллектор 11 присоединен к газопроводу 12, на котором установлен регулятор давления газа 18, снижающий давление газа до расчетного. Датчик давления 19 сигнализирует регулятору 18 о давлении внутри корпуса 1а, по сигналу которого регулятор 18 прикрывает или приоткрывает регулирующий клапан. Устройства для отвода биологического тепла 15 могут быть выполнены в виде змеевиков внутри или снаружи обечайки 2 или установлены в виде отдельного агрегата на жидкостепроводе 13 или 14. Над подъемными каналами 3 и 9 могут быть установлены отбойники 16 (при принудительной циркуляции КЖ они необязательны). В верхней части емкости 1а установлен сбросной предохранительный клапан 20 (или гидрозатвор) и выходной трубопровод 21 (продувочный газопровод) с запорным органом 22. Он служит для вентиляции корпуса при остановах (опорожнении от КЖ) и при освобождении от воздуха при пуске. При наличии рядом с аппаратом парового котла или топки часть газа можно отбирать из аппарата по трубе 21 (газ не содержит кислорода, но может содержать небольшую концентрацию азота и углекислоты). Сброс газа по трубопроводу 21 облагораживает газообразный субстрат внутри корпуса 1а. Труба 25 служит для подвода в аппарат жидкой питательной среды, содержащей необходимые минеральные вещества, а труба 26 – для отвода культуральной жидкости с накопленной биомассой из аппарата. При наличии нескольких дополнительных емкостей 1а они соединены в верхней части дыхательными трубами 27 для выравнивания в них давления.

Описанный аппарат работает следующим образом. Сообщающиеся между собой емкости 1 и 1а заполняются культуральной жидкостью до определенного уровня. При работе аппарата питательная жидкость, содержащая необходимые для микроорганизмов соли (азота и фосфора) и другие минеральные элементы, подается в аппарат непрерывно и жидкость с накопленной биомассой так же отводится непрерывно. Включается в работу циркуляционное устройство 4, что создает непрерывную циркуляцию КЖ из одной емкости в другую. В барботеры 5 подается аэрирующий воздух с давлением 200-500 мм вод. ст. от воздуходувной машины (например, машины низкого давления – дутьевого вентилятора) по воздуховоду 6 через коллектор 7. Часть кислорода воздуха захватывается микроорганизмами культуральной жидкости (в опускающемся потоке КЖ отсутствует растворенный кислород, если концентрация микроорганизмов в КЖ достаточна). Отработанный воздух, частично насыщенный продуктами метаболизма (углекислотой, заместившей потребленный кислород), отводится из емкости 1 по трубе 24 в атмосферу. При контакте КЖ с аэрирующим воздухом происходит насыщение ее азотом по закону растворимости газов в воде (закону Генри), так как микроорганизмы не участвуют в абсорбции азота из воздуха. Открывается запорный орган 17 на газопроводе 12 и газ подается в барботеры 10 через регулятор давления газа 18, коллектор 11. Регулятор давления 18 настраивают на поддержание внутри корпуса 1а определенного давления газа. Уровень жидкости в опускном канале 8 емкости 1а опускается ниже верхней кромки обечайки 8 в соответствии с заданным давлением внутри емкости 1а. При прохождении жидкостью горловины, образованной отбортовкой (воронкой )28, возникает эжектирующий «водопад» КЖ (первый гравитационный эжектор), который захватывает газ внутрь канала 8 через центральное сужение или через дыхательную трубу 30 и (или) 31 и способствует увеличению поверхности контакта фаз (установка трубы 31 необязательна). Падающий поток КЖ попадает во второй гравитационный эжектор 29, засасывая газообразный субстрат, увеличивая тем самым поверхность контакта фаз и время контакта. Высота «водопада» (уровень КЖ внутри опускного канала емкости 1а) регулируется давлением газа в верхней части корпуса 1а. Давление внутри емкости 1 равно атмосферному, а давление в дополнительной емкости 1а регулируется понижающим регулятором давления 18 таким образом, чтобы нижний уровень жидкости в опускном канале 8 не ушел ниже допустимого (приблизительно 0,3-0,5 кгс/см²).

В емкости 1 КЖ захватывает кислород из аэрирующего воздуха при барботировании его через КЖ после выхода из барботеров 7. В дополнительной емкости 1а КЖ захватывает газообразный субстрат при выходе его из барботеров 10, а так же при контакте газа, находящегося в верхней части корпуса 1a c КЖ, за счет эжекции газа падающим потоком КЖ в опускном канале. Кроме абсорбции газообразного субстрата культуральной жидкостью может происходить десорбция азота, растворенного в КЖ, и углекислоты, постоянно выделяемой микроорганизмами. Концентрация азота не может достигнуть значительного процента, так как количество поступающего газообразного субстрата во много раз превышает количество десорбированного азота и углекислоты. Большая часть углекислоты десорбируется в емкости 1, но меньшая часть может десорбироваться в емкости 1а. Азот и углекислота не могут серьезно повлиять на процесс абсорбции газообразного субстрата, но несколько замедлить процесс абсорбции. Небольшая продувка газа из дополнительной емкости 1а по трубопроводу 21 может улучшить состав газа в верхней части емкости 1а (этот газ можно направить в топку котла, если котельная находится поблизости). Эта продувка необязательна. Предусмотрен и гипотетический вариант работы аппарата, когда в газовый коллектор 11 подают небольшое количество чистого кислорода, в дополнение к аэрирующему воздуху, подаваемому в емкость 1. Возможно КЖ поглощает газообразный субстрат менее интенсивно чем кислород. Смесь же кислорода с газообразным субстратом она может поглощать более интенсивно.

Наличие дополнительной емкости и разделение процессов абсорбции культуральной жидкостью кислорода и газообразного субстрата позволяет отделить процесс десорбции из КЖ продуктов метаболизма (углекислоты) от процесса абсорбции газообразного субстрата (организовать способ раздельного абсорбирования культуральной жидкостью кислорода воздуха и газообразного субстрата, при котором десорбцию продуктов метаболизма из КЖ берет на себя воздух). А это позволяет уменьшить концентрацию углекислоты в КЖ и в газообразном субстрате, что в свою очередь позволяет вести процесс потребления кислорода биологическим путем (БПК биолог.), а накопление биомассы МО с наименьшим потреблением газообразного субстрата (повышает КПД использования газообразного субстрата). Причем, весь газообразный субстрат, поступивший в аппарат, используется микроорганизмами (100-процентное использование).

Наличие отбортовки в дополнительной емкости позволяет сузить поток КЖ в верхней части опускного канала и обеспечить эжекцию культуральной жидкостью газообразного субстрата, находящегося в верхней части дополнительной емкости, что способствует увеличению поверхности контакта фаз и увеличению массообмена. Выполнение отбортовки в виде воронки над опускным каналом и второй воронки внутри опускного канала дополнительной емкости и наличие трубы (или труб), соединяющей внутреннюю часть опускного канала с верхней частью емкости, усиливает эффект эжекции газов жидкостью и их рециркуляцию, что повышает поверхность контакта фаз и увеличивает скорость потребления КЖ газообразного субстрата.

Наличие отбортовки в обечайке основной емкости и наличие отбойника над подъемным каналом несколько увеличивает КПД аэрлифта низконапорного воздуха и побудительную силу циркуляции КЖ, что помогает принудительной циркуляции КЖ.

Наличие двух и более дополнительных емкостей небольшого объема вокруг основной емкости большого объема позволяет легче решить вопрос перевода имеющихся на гидролизных заводах дрожжерастильных аппаратов в газобелковые аппараты.

Все это позволяет: упростить конструкцию аппарата, упростить эксплуатацию, обеспечить взрывобезопасность, снизить себестоимость изготовления аппаратов, снизить на два порядка расход энергии на выработку единицы веса продукта (по сравнению с известным ферментером ФКЭР), позволит использовать мощности гидролизных заводов, имеющих газоснабжение (сепараторы, вакуум-выпарные установки, сушилки, упаковочные машины и т.п.), и их квалифицированный персонал для производства дешевого гаприна вместо кормовых дрожжей (в настоящее время гидролизные заводы перестали выпускать кормовые дрожжи, так как стали нерентабельными). Налаживание производства дешевого гаприна на основе природного газа позволит загрузить гидролизные заводы, поднять животноводство и птицеводство страны и обеспечить ее продовольственную безопасность.

Формула изобретения

1. Аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий емкость, заполняемую культуральной жидкостью до определенного уровня, снабженную патрубками для подвода жидкой минеральной питательной среды, воздуха и отвода накопленной биомассы, барботер для подвода воздуха, соединенный с воздухонагнетательной машиной, обечайку с отбортовкой, установленную по оси емкости, служащую для разделения наполняемой жидкостью части емкости на подъемный и опускной каналы, причем барботер расположен в подъемном канале, отличающийся тем, что дополнительно установлена как минимум одна дополнительная емкость, являющаяся абсорбером газообразного субстрата, имеющая также обечайку по оси емкости с отбортовкой в верхней части в сторону этой оси, разделяющую наполняемую культуральной жидкостью указанную емкость на подъемный и опускной каналы, и обе емкости соединены в нижней части жидкостепроводами таким образом, что опускной канал основной емкости соединен с подъемным каналом дополнительной емкости, а опускной канал дополнительной емкости – с подъемным каналом основной емкости, а в жидкостепроводе между емкостями установлен побудитель циркуляции жидкости, кроме того, в подъемном канале дополнительной емкости расположен барботер газообразного субстрата.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что отбортовка в верхней части обечайки дополнительной емкости выполнена в виде воронки, направленной вовнутрь опускного канала, симметричной оси опускного канала, по центру которой установлена дыхательная труба, соединяющая наджидкостную часть емкости с внутренней частью опускного канала, а ниже этой воронки и дыхательной трубы, соосно с ними, установлена другая воронка, причем обе воронки выполняют роль жидкостеструйных эжекторов гравитационного типа.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что обечайка, расположенная в основной емкости, имеет отбортовку, наклоненную к оси емкости или к стенке емкости для расширения подъемного канала, а над ней установлен отбойник.

4. Аппарат по п.1. отличающийся тем, что побудитель циркуляции жидкости выполнен в виде циркуляционного насоса или в виде осевого пропеллера.

РИСУНКИ