БИОКОНВЕРСИОННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ПОЛУЧЕНИЯ ПОСЕВНОГО МИЦЕЛИЯ

Полезная модель относится к сельскому хозяйству, а именно, к устройствам для протекания биотехнологических процессов при получении посевного мицелия съедобных грибов.
Известен аппарат для культивирования микроорганизмов, состоящий из вертикальной емкости, разделенной перфорированными перегородками, вала с лопатками, устройством для загрузки исходного продукта и вывода готового продукта и устройством для подачи и отвода воздуха (Авторское свидетельство СССР N 345193, кл. С 12 М 1/10, 1972).
Этот аппарат обеспечивает оптимальные условия терморегулирования процессов обработки и позволяет интенсифицировать процесс культивирования микроорганизмов.
Недостатками известного устройства являются: сложность обеспечения асептических условий культивирования микроорганизмов, неравномерное перемешивание и большое гидравлическое сопротивление обрабатываемого продукта, снижающее интенсивность процесса получения готового продукта. Кроме того, этот аппарат не обеспечивает предварительное увлажнение исходного сырья.
Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является биоконверсионная установка, содержащая укрепленный на опорах и снабженный приводом вращательного движения вокруг своей оси барабан с одним, как минимум, закрываемым люком и воздушным фильтром, с одним, как минимум, перемешивающим элементом внутри него,
с расположенной на его оси вращения с возможностью вращения вместе с ним трубой для подачи в барабан и отвода из него технологической среды, соответствующей каждому технологическому процессу обработки продукта, с закрывающей его рубашкой, и связанное с ним устройство для подачи и вывода технологической среды (Патент РФ №2089607, приор. 20.04.1995, опубл. 10.09.1997).
Эта биоконверсионная установка обеспечивает равномерное перемешивание обрабатываемого продукта в процессе его технологической обработки, что позволяет более интенсивно проводить тепло-массообмен во всем объеме обрабатываемого продукта, и затрачивает гораздо меньшую мощность на перемешивание продукта, по сравнению с вышеприведенным аналогом, за счет работы лопастей барабана, направленной на перелопачивание продукта при обработке, а не на разрезание всей его толщи, и, в результате, при снижении энергозатрат позволяет интенсифицировать процесс получения готового продукта и повысить его качество.
Недостаток этой биоконверсионной установки состоит в том, что она сложна в изготовлении, сборке и эксплуатации из-за наличия узлов, обеспечивающих планетарное движение барабана и затрудняет осуществить внешний подвод технологической среды внутрь барабана, что, в свою очередь, не позволяет обеспечить повышение давления в барабане и осуществить за счет этого качественную и максимально интенсивную стерилизацию продукта технологической средой, поэтому процесс стерилизации обрабатываемого продукта достаточно продолжителен по времени, а сама установка недостаточно эффективна. Кроме того, разогрев барабана от наружного теплового источника не позволяет обеспечить его надежную теплоизоляцию, поэтому процесс стерилизации продукта в барабане всегда нестабилен, что также отрицательно сказывается на качестве готового продукта.
Предлагаемой полезной моделью решается задача создания
эффективного устройства, позволяющего интенсифицировать процесс получения посевного мицелия и улучшить его качество.
Технический результат от использования предлагаемой полезной модели заключается в простоте конструкции, обусловленной простой кинематикой вращательного движения барабана и осуществлением внешнего подвода технологической среды к барабану и отвода ее от него через его ось вращения от двух расположенных с противоположных сторон барабана узлов, и, как следствие, технологичности изготовления конструкции, ее сборки и эксплуатации, а также в осуществлении возможности создания повышенного давления в барабане, обеспечивающего оптимальные условия для стерилизации обрабатываемого продукта и, как следствие, интенсифицикации процесса получения посевного мицелия и повышения его качества.
Это достигается тем, что в биоконверсионной установке для получения посевного мицелия, содержащей укрепленный на опорах и снабженный приводом вращательного движения вокруг своей оси барабан с одним, как минимум, закрываемым люком и воздушным фильтром, с одним, как минимум, перемешивающим элементом внутри него, с расположенной на его оси вращения с возможностью вращения вместе с ним трубой для подачи в барабан и отвода из него технологической среды, соответствующей каждому технологическому процессу обработки продукта, с закрывающей его рубашкой, и связанное с ним устройство для подачи и вывода технологической среды, ее устройство для подачи и вывода технологической среды выполнено в виде двух отдельно расположенных относительно друг друга узлов: узла подачи технологической среды в барабан и в рубашку, и узла вывода технологической среды из барабана и из рубашки, а участок трубы для подачи в барабан и отвода из него технологической среды, расположенный внутри барабана, выполнен с перекрытием ее проходного сечения, при этом, часть этого участка трубы, расположенная с одной стороны от ее перекрытия,
выполнена с разнонаправленными отводами и связана с узлом подачи в барабан и рубашку технологической среды, а другая часть этого участка трубы, расположенная с противоположной стороны от ее перекрытия, выполнена с перфорацией и связана с узлом отвода из барабана и рубашки технологической среды, а сама труба для подачи в барабан и отвода из него технологической среды установлена вдоль горизонтальной оси барабана и рубашка полностью теплоизолирована от окружающей среды утеплителем, причем в качестве технологической среды на разных технологических стадиях работы установки используют теплоноситель или хладагент.
В качестве теплоносителя и хладоагента в биоконверсионной установке для получения посевного мицелия используют воду в разном ее агрегатном состоянии.
Выполнение барабана двухконусным позволяет интенсифицировать процесс перемешивания обрабатываемого продукта разнонаправленным воздействием на продукт самих ломаных стенок корпуса барабана.
Установка опор барабана на тензодатчики позволяет производить точную дозировку компонентов для получения посевного мицелия, а снабжение барабана датчиками температуры и давления позволяет вести контроль за технологическими процессами обработки продукта.
Обеспечение биоконверсионной установки для получения посевного мицелия устройством управления, связанным с приводом барабана, с устройством для подачи и вывода технологической среды, с тензодатчиками и датчиками температуры и давления, позволяет вести автоматизированное управление ее работой.
Сущность предлагаемого технического решения поясняется чертежом, на котором изображен продольный разрез барабана биоконверсионной установки для получения посевного мицелия.
Биоконверсионная установка для получения посевного мицелия содержит установленный с возможностью вращения вокруг своей
горизонтальной оси двухконусный барабан 1 с двумя закрываемыми люками: загрузочно-разгрузочным 2 с задвижкой 3 и эксплуатационным 4 для проведения подготовительных сантехнических работ внутри барабана; с перемешивающим элементом 5 внутри него; с расположенной на его оси вращения с возможностью вращения вместе с ним трубой 6 для подачи в него и отвода технологической среды; с закрывающей его рубашкой 7; поддерживающие опоры 8 и 9, установленные на тензодатчиках 10 для взвешивания барабана; и связанные с ним привод 11 и устройство для подачи и вывода технологической среды, а также устройство управления 12.
Устройство для подачи и вывода технологической среды выполнено в виде двух отдельно расположенных относительно друг друга узлов: узла 13 для подачи технологической среды в барабан 1 и рубашку 7, узла 14 для вывода технологической среды из барабана 1 и рубашки 7. Такое отдельное расположение узлов 13 и 14 устройства для подачи и вывода технологической среды позволяет осуществить через трубу 6 на оси вращения барабана 1 как подвод к нему технологической среды со стороны одной его опоры 9, так и отвод ее со стороны другой его опоры 8, и за счет этого обеспечить возможность создания повышенного давления во вращающемся барабане 1 и оптимальные условия для стерилизации обрабатываемого продукта.
Участок трубы 6 для подачи в барабан и отвода из него технологической среды, расположенный внутри барабана, содержит перекрытие ее проходного сечения 15, при этом, часть этого участка трубы 6, расположенная с одной стороны от ее перекрытия 15, имеет разнонаправленные отводы 16 и 17 и связана с узлом 13 подачи в барабан 1 и рубашку 7 технологической среды, а другая часть этого участка трубы 6, расположенная с противоположной стороны от ее перекрытия 15, выполнена с перфорацией 18 и связана с узлом 14 вывода из барабана 1 и рубашки 7 технологической среды.
Барабан 1 снабжен датчиками температуры 19 и давления 20.
Рубашка 7 снабжена дренажной задвижкой для отвода конденсата (не показана) и снаружи надежно теплоизолирована утеплителем 21.
Устройство управления 12 связано с приводом 11 барабана 1, с узлами 13 и 14 устройства для подачи и вывода технологической среды, с тензодатчиками 10 и датчиками температуры 19 и давления 20, что позволяет управлять процессом получения посевного мицелия, обеспечивая технологичность биоконверсионной установки.
Для обеспечения чистоты при посеве маточной культуры и при выгрузке готового продукта биоконверсионную установку пространственно располагают таким образом, чтобы загрузка маточной культуры в установку и выгрузка готового продукта из нее осуществлялись из разных помещений с многоступенчатой очисткой воздуха, причем, зона загрузки оснащена дополнительным боксом, обеспечивающим поток очищенного воздуха, препятствующего случайному осыпанию спор в посевной канал и направленный в сторону оператора, осуществляющего посев маточной культуры.
Устройство работает следующим образом.
Перед загрузкой исходных компонентов, равно как и перед выгрузкой готового мицелия, производят монтаж дополнительного трубопровода, соединяющего чистую зону посева, или выгрузки с загрузочно-разгрузочным люком 2 установки. Затем производят стерилизацию паром под давлением 1,5 атм. всех каналов продвижения продукта.
Процесс начинают с того, что замеряют влажность сухого зерна и производят расчет необходимого для его увлажнения количества воды.
Затем открывают задвижку 3 загрузочно-разгрузочного люка 2, находящегося в верхнем положении, и загружают во внутреннее пространство барабана 1 определенное количество зерно и минеральные компоненты. Количество загружаемых компонентов контролируют тензодатчиком 10, связанным с устройством управления 12. После окончания загрузки
компонентов закрывают задвижку 3 загрузочно-разгрузочного люка 2 и приступают к процессу увлажнения продукта: включают привод 11 вращения барабана 1, затем включают узел 13 и подают в барабан 1 через трубу 6 и ее отводы 16 и 17 расчетное количество воды.
С помощью этого же узла 13, получившего команду от устройства управления 10, подают в рубашку 7 пар под давлением 1,5 атм., производя ее разогрев и обеспечивая устойчивый температурный режим процесса увлажнения исходного продукта.
При вращении барабана 1 исходные компоненты перемещаются из одной конической части корпуса в другую, интенсивно перераспределяясь и перемешиваясь самими стенками барабана 1 и его перемешивающим элементом 5, при этом зерно равномерно увлажняется.
По окончанию процесса увлажнения обрабатываемого продукта, не прерывая вращения барабана 1, приступают к стерилизации этого продукта. Для этого подают команду от узла управления 12 на узел 13 и внутрь барабана 1 подают пар через трубу 6 и ее отводы 16 и 17. Процесс стерилизации продукта контролируют датчиками температуры 19 и давления 20.
После завершения процесса стерилизации отключают узел 13, прекращая подачу пара внутрь барабана 1, и не прерывая вращения барабана 1 приступают к охлаждению полученного мицелия.
Для этого вначале включают узел 14 и с помощью него отводят из рубашки 7 пар, стравливая его через перфорированный участок трубы 6 в атмосферу и выравнивают, таким образом, давление во внутреннем рабочем пространстве барабана 1. Затем командой с устройства управления 12 на узел 13 включают подачу холодной воды в рубашку 7 для охлаждения барабана 1.
При достижении определенной температуры охлаждения, контролируемой датчиком 19 отключают узел 13 и прекращают подачу холодной воды в рубашку 7.
Затем останавливают барабан 1 таким образом, чтобы его люк 2 оказался сверху, производят монтаж на него трубопровода, подающего в барабан 1 маточную культуру грибов, стерилизуют паром его канал, открывают его задвижку 3 и засевают на обработанное зерно маточную культуру.
После этого, люк 2 закрывают, отсоединяют трубопровод, подающий в барабан 1 маточную культуру грибов, и приводят во вращение барабан 1 для равномерного распределения посеянной маточной культуры грибов в толще стерильного охлажденного зерна. Окончание этого процесса характеризуется готовностью мицелия к использованию.
Для выгрузки готового мицелия из барабана 1 отключают привод 11 и останавливают его вращение, фиксируя его положение таким образом, чтобы люк 2 оказался под ним, монтируют на нем трубопровод для выгрузки готового мицелия, канал которого стерилизуют паром, затем открывают задвижку 3 этого люка 2 и производят через него выгрузку-расфасовку биомассы мицелия в запаеваемые стерильные пакеты с фильтром для дыхания.
После окончательной выгрузки готового мицелия этот трубопровод демонтируют, промывают всю установку для подготовки ее к повторению того же приведенного выше технологического цикла для получения следующей порции мицелия.
Таким образом, заявленная биоконверсионная установка для получения посевного мицелия за счет совокупности своих существенных признаков позволяет обеспечить простоту конструкции, обусловленную простой кинематикой вращательного движения барабана и осуществлением внешнего подвода технологической среды к барабану и отвода ее от него через его ось вращения с двух расположенных с противоположных сторон барабана узлов, и, как следствие, технологичности изготовления конструкции, ее сборки и эксплуатации, а также в осуществлении возможности создания повышенного давления в барабане, обеспечивающего
оптимальные условия для стерилизации обрабатываемого продукта и, как следствие, интенсифицикации процесса получения посевного мицелия и повышения его качества.