БИОРЕАКТОР

Полезная модель относится к микробиологической промышленности, а именно для культивирования микроорганизмов.
Известен биореактор (патент на изобретение RU №2430153 C2, МПК C12M 1/04), содержащий корпус с технологическими патрубками, размещенную в центре корпуса циркуляционную трубу и расположенную под ней равномерно перфорированную трубу в виде вертикальной спирали, витки которой образуют конус, обращенный основанием вверх. Диаметр верхнего витка спирали равен внутреннему диаметру циркуляционной трубы и расположен на уровне нижнего среза этой трубы. Циркуляционная труба выполнена в виде цилиндрической емкости, состоящей из двух труб различного диаметра, пространство между которыми заполнено подогреваемой водой для подогрева биомассы, при этом технологические патрубки включают патрубок для подачи перерабатываемой биомассы, расположенный в верхней части корпуса, и патрубок слива удобрения, расположенный в нижней части корпуса.
Недостатком данного устройства является низкая скорость культивирования микроорганизмов из-за низкой эффективности перемешивания высоковязких и густых субстратов.
Наиболее близким, принятым за прототип, является аппарат для культивирования микроорганизмов (патент на полезную модель RU №98002 U1, МПК C12M 1/04), содержащий емкость, размещенное внутри нее перемешивающее устройство, состоящее из трех мешалок, ярусно укрепленных на полом валу, патрубки для ввода питательной среды, посевного материала, отвода отработанного газа и готовой продукции, полый вал соединен с установленным на нем калорифером, при этом нижняя мешалка перемешивающего устройства, выполненная в виде полых трубок и имеющая в поперечном сечении крестообразную форму, снабжена отверстиями.
С существенными признаками заявляемой полезной модели совпадают следующие признаки прототипа: емкость, внутри которой размещено перемешивающее устройство, состоящее из мешалки, выполненной в виде полых трубок с отверстиями, закрепленной на нижней части полого вала, который соединен с электродвигателем и калорифером.
Недостатком известного технического решения является низкая скорость культивирования микроорганизмов из-за неравномерного распределения подогретого газа по объему аппарата, т.к. в первых, по ходу движения газа, отверстиях, расположенных возле полого вала, скорость истечения и расход подогретого газа больше, чем в последующих. Следовательно, температура питательной среды в центральной части емкости выше температуры среды, находящейся у стенок емкости, что ведет к температурной неравномерности и снижению скорости роста микроорганизмов. Кроме того, наличие мешалок, расположенных на трех ярусах усложняют конструкцию перемешивающего устройства, вследствие чего возрастают затраты на производство аппарата.
Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение скорости роста микроорганизмов за счет равномерного распределения подогретого газа по объему аппарата.
Технический результат достигается тем, что биореактор содержит емкость, внутри которой размещено перемешивающее устройство, состоящее из мешалки, выполненной в виде полых трубок с отверстиями, закрепленной на нижней части полого вала, который соединен с электродвигателем и калорифером. При этом полые трубки мешалки образованы отдельными элементами разного диаметра, диаметр которых уменьшается от центральной части емкости к периферии.
Сравнение предлагаемого технического решения с прототипом позволяет установить наличие отличительных от прототипа признаков, а именно выполнение полых трубок мешалки из элементов разного диаметра, уменьшающегося по ходу движения газа от центральной части емкости к периферии.
Следовательно, заявленное техническое решение соответствует критерию «новизна».
Биореактор поясняется графическим материалом.
На фиг. 1 изображена схема биореактора; на фиг. 2 - разрез Α-A на фиг. 1.
Биореактор содержит емкость 1, внутри которой расположено перемешивающее устройство, состоящее из мешалки 2, жестко закрепленной, например сваркой, на полом валу 3, который соединен с электродвигателем 4 и калорифером 5. Мешалка 2, выполнена в виде полых трубок с отверстиями 6. Полые трубки образованы отдельными элементами разного диаметра. При этом диаметр этих элементов уменьшается по ходу движения подогретого газа: от центральной части емкости к периферии. Емкость снабжена входным патрубком 7 для ввода питательной среды, патрубком 8 для отвода газа и выходным патрубком 9 для отвода переработанной среды. Входной патрубок 7 и патрубок 8 расположены на верхнем основании емкости 1, а выходной патрубок 9 - на нижнем основании емкости 1.
Устройство работает следующим образом.
Емкость 1 заполняют питательной средой через входной патрубок 7, которая по окончании процесса выводится через выходной патрубок 8.
С помощью электродвигателя 4 полый вал 3 с мешалкой 2 приводится во вращение. В калорифере 5 газ нагревается, например до температуры 40-45°C и нагнетается через полый вал 3 в мешалку 2 и выходит через отверстия 6 в питательную среду, равномерно распределяясь и нагревая ее до оптимальной температуры 35-40°C, затем газ удаляется через патрубок 8.
Выполнение мешалки 2 в виде полых трубок, образованных из элементов различного диаметра, уменьшающегося по ходу движения газа от центральной части емкости 1 к периферии, обеспечивает равенство гидравлического сопротивления потоку газа по длине трубок, что позволяет получить одинаковые скорости истечения и расходы подогретого газа из отверстий мешалки, расположенных на различном расстоянии от полого вала. Это способствует равномерному распределению подогретого газа, и соответственно, равномерному распределению температуры питательной среды, вследствие чего повышается скорость роста микроорганизмов.