СИСТЕМА ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ БИОРЕАКТОРА ОТ БИОЛОГИЧЕСКОГО АЭРОЗОЛЯ

Комиссаров А.В.¹, Васин Ю.Г.², Еремин С.А.³, Базлов Г.В.⁴, Перепелица А.И.⁵, Морозов К.М.⁶, Никифоров А.К.⁷

¹Старший научный сотрудник, кандидат технических наук, доцент, ²Старший научный сотрудник, кандидат биологических наук, ³Заведующий отделом, кандидат медицинских наук, старший научный сотрудник, ⁴Ведущий технолог, ⁵Ведущий инженер, ⁶Заведующий отделом, кандидат технических наук, ⁷Заместитель директора, кандидат медицинских наук, доцент, ФКУЗ РосНИПЧИ «Микроб»

СИСТЕМА ОЧИСТКИ ОТХОДЯЩИХ ГАЗОВ БИОРЕАКТОРА ОТ БИОЛОГИЧЕСКОГО АЭРОЗОЛЯ

Аннотация

В статье рассмотрена конструкция системы очистки отходящих газов биореактора от биологического аэрозоля. Показана эффективность ее работы.

Ключевые слова: биореактор, система очистки, конструкция.

Komissarov A.V.¹, Vasin Y.G.², Eremin S.A.³, Bazlov G.V.⁴, Perepelitsa A.I.⁵, Morozov K.M.⁶, Nikiforov A.K.⁷

¹Senior Research Assistant, PhD in Technical Sciences, Associate Professor, ²Senior Research Assistant, PhD in Biological Sciences, ³Head of the Department, PhD in Medical Sciences, Senior Research Assistant, ⁴Leading process engineer, ⁵Leading engineer, ⁶Head of the Department, PhD in Technical Sciences, ⁷Director Deputy, PhD in Medical Sciences, Associate Professor, RusRAPI “Microbe”

THE FLUE GAS CLEANING SYSTEM BIOREACTOR FROM BIOLOGICAL AEROSOL

Abstract

The paper gives considerations the design of systems for cleaning exhaust gases of the bioreactor from biological aerosol. Shows the efficiency of its work.

Keywords: bioreactor, system of cleaning, design.

При культивировании микроорганизмов в биореакторах за счет перемешивания культуральной среды и ее аэрирования происходит интенсивное образование над ее поверхностью биологического аэрозоля, дисперсная фаза которых содержит микроорганизмы. Поэтому основным требованием к техническим системам очистки воздуха выводимого из биореактора, в особенности при культивировании микроорганизмов I-II групп патогенности, является абсолютная его очистка от микрофлоры [1]. Нами сконструирована система очистки, принципиальная схема которой представлена на рисунке.

Рисунок ‒ Принципиальная схема системы очистки отходящих газов биореактора от биологического аэрозоля (пояснения в тексте)

Система очистки (2) состоит из следующих элементов, соединенных трубопроводами: каплеуловителя (3), каскада фильтров (4 – фильтр ФП-5,0-КС-1-254/П-280, 5 – фильтр ФП-1,0-КС-1-254/П-280, 6 – два фильтра ФС-КС-1-254/АЗ-280), водокольцевого вакуумного насоса (7). Для контроля и регулирования процесса предусмотрены запорная арматура и контрольно-измерительные приборы.

Каплеуловитель (3) предназначен для защиты каскада фильтров от избыточной влаги при пенообразовании и представляет собой емкость закрытого типа с рубашкой и технологическими патрубками. Каскад фильтров состоит из четырех фильтров предварительной, тонкой и сверхтонкой очистки:

1. Фильтр ФП-5,0-КС-1-254/П-280 (4) предназначен для очистки водяного пара от механических примесей. Размер проникающих частиц – не более 5,0 мкм.

2. Фильтр ФП-1,0-КС-1-254/П-280 (5) предназначен для очистки водяного пара от механических примесей. Размер проникающих частиц – не более 1,0 мкм.

Фильтры ФП-5,0-КС-1-254/П-280 и ФП-1,0-КС-1-254/П-280 обеспечивают осушку насыщенного водяного пара при стерилизации системы очистки отходящих газов.

3. Два фильтра ФС-КС-1-254/АЗ-280 (6) предназначены для сверхтонкого и стерилизующего фильтрования воздуха и других газов. Эффективность очистки от частиц с размером более 0,01 мкм более 99,999%.

Все перечисленные фильтры, обладают требуемой эффективностью очистки, простотой обслуживания и надежностью в работе. Система очистки работает следующим образом.

При культивировании микроорганизмов отходящие из биореактора (1) газы, за счет отрицательного давления создаваемого вакуумным насосом (7), проходит последовательно через каплеуловитель (3) в котором происходит сбор пены, возникающей при выращивании микроорганизмов, и далее очищаясь на каскаде фильтров (4,5,6), попадает в атмосферу. После культивирования проводят стерилизацию ферментера, каплеуловителя и каскада фильтров.

Стерилизация системы очистки обсемененного воздуха осуществляется после стерилизации биореактора. Для этого с помощью вакуумного насоса (7) в полости каплеуловителя (3) создают отрицательное давление (минус 0,8 кгс/см²) и подают пар в рубашку каплеуловителя (3). При достижении в полости каплеуловителя температуры 98°С закрывают краны на выходе воздуха и выключают вакуумный насос. При достижении температуры в полости каплеуловителя 132°С, приоткрывают краны на выходе воздуха. Регулируя расход паровоздушной смеси, поступающей из полости каплеуловителя краном на выходе воздуха, устанавливают значение температуры на выходе с каскада фильтров 132°С. Время стерилизации  90 мин. После истечения времени экспозиции прекращают подачу пара в рубашку каплеуловителя. По достижении системой очистки газов температуры 60°С, включают вакуумный насос, открывают краны на входе и выходе воздуха из каплеуловителя для продувки каскада фильтров.

Эффективность работы предложенной системы очистки проверена в производственных условиях при культивировании Vibrio cholerae в производственном процессе получения холерной химической вакцины.