Фильтр-сепаратор для очистки отработанного в ферментере воздуха

Фильтр-сепаратор для очистки отработанного в ферментере воздуха
Полезная модель относится к пищевой и микробиологической промышленности, используется для очистки отработанного в ферментере воздуха в процессе выращивания грибных или бактериальных культур, например, при производстве дрожжей в спиртовом производстве.
Известно устройство для очистки отработанного в ферментере воздуха, включающее входную магистраль, соединенную с входом циклонного сепаратора, который через стерилизуемый паром коагулятор и подогреваемый паром теплообменник соединен с фильтрующей системой III.
К недостаткам известного устройства для очистки отработанного в ферментере воздуха следует отнести наличие в его составе такого громоздкого и материалоемкого устройства, как циклонный сепаратор, а также энергоемких коагулятора, в котором обеспложивание культивируемой в ферментере биомассы осуществляется водяным паром, и подогреваемого паром теплообменника. Кроме того, при использовании известного устройства безвозвратно теряются из производства уносимая с каплями воды, производимая в ферментере биомасса выращиваемых культур, причем возврат этой биомассы в ферментер, принципиально, недопустим, т.к. в коагуляторе происходит обеспложивание, в результате которого культивируемая биомасса погибает.
МПК: С12М 1/00
ВОЮ 24/00, 25/00, 27/00, 29/00, 33/00, 35/00
жизнеспособной и вернуть обратно в ферментер, при этом упростить процесс очистки отработанного воздуха, сделав его одностадийным и малоэнергоемким.
Сущность предлагаемого устройства состоит в том, что фильтр-сепаратор для очистки отработанного в ферментере воздуха включает фильтрующее устройство, у которого вход соединен с патрубком подачи отработанного воздуха, а выход с выходным патрубком. Отличие полезной модели состоит в том, что фильтрующее устройство представляет фильтродержатель с размещенным в нем фильтрующим элементом, имеющим капиллярно-пористую структуру из гидрофобного материала.
В дополнение, в качестве гидрофобного материала может использоваться политетрафторэтилен (ПТФЭ).
В основном грибные и бактериальные культуры содержатся в составе капель воды, которые могут быть очень мелкими и приближаться к размерам самих микроорганизмов. Фильтрующие элементы очищают воздух от капельной жидкости за счет гидрофобности ПТФЭ - свойства, которое не позволяет воде проникнуть в поры при избыточном давлении менее определенного значения. Значение этого давления, выраженное в (атм), для элемента из ПТФЭ с размером пор D, выраженном в (мкм) определяется по формуле Р  0,9 / D (например, для элемента с размером пор 3 мкм Р  0.3 атм, для элемента с размером пор 5 мкм Р  0.2 атм).
Для задержания отдельных микроорганизмов, которые также могут находиться в отработанном воздухе, в случае грибной культуры достаточно использовать только фильтрующие элементы из ПТФЭ с порогом задержания 3 или 5 мкм, т.к. минимальный размер спор грибов 3.5-6 мкм.
Для задержания бактериальной культуры кроме первой ступени с глубинными фильтрующими элементами из ПТФЭ следует использовать вторую ступень с мембранными гидрофобными фильтрующими элементами на основе мембраны из
фторопласта-42. Размер пор мембраны может быть ограничен 0.45 мкм или даже 0.65 мкм, т.к. минимальный размер спор бактерий 0.6 -0.84 мкм. Основную влагу будет останавливать первая ступень, а единичные бактерии и споры, прошедшие через первую ступень задержатся на второй.
Функциональная схема устройства для очистка отработанного воздуха после ферментера представлена на фигуре 1, где фильтродержатель 1 с фильтрующим элементом 2 и выходным патрубком 3 соединен с ферментером 4 через патрубок подачи отработанного воздуха 5.
Устройство для очистка отработанного воздуха после ферментера работает следующим образом: Отработанный воздух из ферментера 4 через патрубок 5 поступает на фильтрующий элемент 2, находящийся в фильтродержателе 1, ориентированном колпаком вниз, таким образом, чтобы жидкость, отделяемая от воздуха на фильтрующем элементе 2 могла свободно стекать в ферментер под действием сил гравитации по патрубку 5.
Примеры конкретного применения.
Воздух из ферментера подавали на фильтр сепаратор. Фильтр с порогом задержания 3 мкм представлял собой глубинный фильтрэлемент из ПТФЭ марки ЭФПФ4-3-250, установленный в однопатронном фильтродержателе ДФ-ПП-300. На входе фильтра был установлен образцовый манометр на 0.16 МПа с ценой деления 0,64 кПа. Расход воздуха измеряли поплавковым ротаметром на максимальный расход воздуха 7 . Трубопроводом служил шланг с Ду 16 мм.
Контроль качества фильтрации производили обдувая в течение 5-10 секунд чашку Петри с питательной средой, помещенной в стерильной зоне. Кроме того, аналогичным образом были взяты пробы конденсата из выходного щланга. Визуально конденсат представлял собой абсолютно чистую воду.
Фильтр-сепаратор проработал 30 часов на стадии созревания грибной культуры. За это время расход воздуха изменялся от 2 до 5.5 , но при этом удельный (на перепад давлений) расход оставался постоянным и составлял около Qyд  1.2 м/(чкПа). За это время в колпаке фильтродержателя скопилось 400 мл бульона с концентрацией 47% по сухим веществам. Следовательно, по продукту с концентрацией 19% теряется 1000 мл в сутки. Таким образом, с одного ферментера за 5 суток созревания при расходе 900  может быть потеряно до 1 тонны продукта из 15 тонн загрузки.
Регенерацию глубинных фильтрующих элементов из ПТФЭ выполняют обратным током чистого пара. Допустима химическая обработка с целью растворения биологического осадка. 1. ВНИИСЭНТИ, э-и Источники информации «Микробиологическая промыщленность, 1984, в, 20, с .9-11