аппарат для выращивания микроорганизмов

Формула изобретения

Аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий две одинаковые по объему горизонтально расположенные герметические емкости, сообщенные переливными трубами и снабженные патрубками подачи питательной среды и засевного материала и отвода культуральной жидкости и отработанного воздуха, средствами подвода стерильного воздуха и устройством для поочередного отвода отработанного воздуха из них, содержащим управляемые электромагнитные клапаны, установленные на соответствующих патрубках, отличающийся тем, что емкости разделены по длине вертикальными перегородками на отдельные зоны, при этом средства подвода стерильного воздуха в них состоят из расположенных в зонах барботеров, а переливные трубы укреплены в них попарно и их выходные участки расположены выше барботеров, причем емкость, из которой отводится культуральная жидкость, снабжена циркуляционным трубопроводом для непрерывного перетока последней из ее средней зоны в зону подачи питательной среды другой емкости, а также установленной в ней вертикально переливной перегородкой высотой 0,6 - 0,7 высоты емкости для отделения зоны отвода культуральной жидкости из зон выращивания.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к биотехнологии и может быть использовано в различных отраслях промышленности.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальные емкости, разделенные по высоте на секции и снабженные аэраторами, патрубками для подвода питательной среды и отвода отработанного воздуха, и центральную переливную трубу (SU 461111 A, C 12 M 1/14, 25.02.75). Аппарат снабжен распылителями, многоярусно расположенными в центре трубы, направляющими приспособлениями для подачи жидкости из секций на распылители и циркуляционной системой, включающей трубопроводы и насос, всасывающий патрубок которого подключен к сборнику, расположенному внизу аппарата, а нагнетательный - к каждой секции. Процесс культивирования протекает параллельно во всех секциях, готовый продукт из секций сливается по центральной переливной трубе в сборник.

Недостаток известного аппарата заключается в том, что процесс массообмена в каждой секции недостаточно интенсивен, что приводит к его небольшой производительности.

Известен аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий две одинаковые по объему вертикальные герметичные емкости, сообщенные переливными трубами и снабженные патрубками подачи питательной среды и засевного материала и отвода культуральной жидкости, средствами подвода стерильного воздуха в виде барботеров, размещенных над днищами емкостей, и устройством для попеременного отвода отработанного воздуха из них, содержащим выпускные патрубки и клапанную коробку, управляемую поплавком, соединенным с клапаном штангой и расположенным в одной из емкостей (RU 2058992 C1, C 12 M 1/00, 27.04.96).

Недостаток аппарата заключается в ненадежной работе устройства для попеременного отвода отработанного воздуха из емкостей, поскольку при образовании слоя пены в емкости поплавок перестает перемещаться и клапаны в коробке не перекрывают выпускные патрубки. Это не обеспечивает эффективную работу и необходимую производительность в проточном режиме.

Ближайшим техническим решением к предложенному является аппарат для выращивания микроорганизмов, включающий две одинаковые по объему горизонтально расположенные герметичные емкости, сообщенные переливными трубами, снабженные патрубками подачи питательной среды и засевного материала и отвода культуральной жидкости и отработанного воздуха, средствами подвода стерильного воздуха и устройством для поочередного отвода отработанного воздуха из них, содержащим управляемые электромагнитные клапаны, установленные на соответствующих патрубках, и подключенный к ним воздушный коллектор (RU 2127984 C1, 27.03.99).

Недостаток аппарата заключается в том, что в нем не обеспечивается надежная работа в непрерывном режиме вследствие того, что не предусмотрена непрерывная инокуляция микроорганизмов в зоне подачи питательной среды, а вывод культуральной жидкости осуществляется одновременно из нижней части емкостей. В связи с этим не представляется возможной его стабильная работа и обеспечение высокого выхода биомассы.

Технический результат изобретения заключается в повышении производительности аппарата, надежности его работы и возможности последней на любых питательных средах при выращивании различных микроорганизмов.

Для достижения этого технического результата в предложенном аппарате для выращивания микроорганизмов, включающем две одинаковые по объему горизонтально расположенные герметичные емкости, сообщенные переливными трубами и снабженные патрубками подачи питательной среды и засевного материала и отвода культуральной жидкости и отработанного воздуха, средствами подвода стерильного воздуха и устройством для поочередного отвода отработанного воздуха из них, содержащим управляемые электромагнитные клапаны, установленные на соответствующих патрубках, емкости разделены по длине вертикальными перегородками на отдельные зоны. Средства подвода стерильного воздуха в емкости состоят из расположенных в этих зонах барботеров, при этом переливные трубы укреплены в них попарно, и их выходные участки расположены выше барботеров. Емкость, из которой отводится культуральная жидкость, снабжена циркуляционным трубопроводом для непрерывного перетока последней из ее средней зоны в зону подачи питательной среды другой емкости. В этой емкости установлена вертикально переливная перегородка высотой 0,6-0,7 высоты емкости для отделения зоны отвода культуральной жидкости от зон выращивания.

Изобретение поясняется чертежом, на котором на фиг. 1 схематично изображен поперечный разрез аппарата; на фиг. 2 - разрез по A-A фиг. 1; на фиг. 3 - разрез по Б-Б фиг. 1; на фиг. 4 - разрез по B-B фиг. 1

Аппарат для выращивания микроорганизмов включает две одинаковые по объему горизонтально расположенные герметичные емкости 1 и 2, снабженные теплообменными рубашками 3 и 4 и патрубками 5 и 6 соответственно для подачи питательной среды и засевного материала и отвода культуральной жидкости, а также патрубками 7 и 8 для отвода отработанного воздуха.

Емкости 1 и 2 разделены по длине перегородками 9 и 10 на отдельные зоны 11, 12 и 13 соответственно подачи питательной среды и засевного материала, выращивания микроорганизмов и отвода культуральной жидкости. Высота этих перегородок составляет 0,3-0,5 высоты емкостей.

Емкость 2 снабжена циркуляционным трубопроводом 14 для непрерывного перетока культуральной жидкости из ее средней зоны в зону 11 подачи питательной среды емкости 1, а также установленной в ней вертикально переливной перегородкой 15 высотой 0,6-0,7 высоты емкости для отделения зоны 13 отвода культуральной жидкости от зон 12 выращивания.

Средства подвода стерильного воздуха в емкости 1 и 2 состоят из расположенных в зонах барботеров 16 и 17. Емкости сообщены переливными трубами 18 и 19, которые попарно укреплены по их длине в каждой зоне выращивания, и их выходные участки 20 расположены выше барботеров и снабжены обратными клапанами 21.

Аппарат включает устройство для поочередного отвода отработанного воздуха из емкостей, содержащее управляемые электромагнитные клапаны 22 и 23, установленные на патрубках 7 и 8 и связанное с клапанами реле 24 времени.

Подача стерильного воздуха в барботеры осуществляется по трубопроводу 25.

Аппарат работает следующим образом.

Через патрубок 5 в емкость 1 подается питательная среда и засевная культура, а через барботеры 16 - стерильный воздух. Питательная среда с микроорганизмами заполняет также и емкость 2, в которую подается стерильный воздух через барботеры 17. Разделение емкостей на зоны обеспечивает улучшение массообменных процессов по их длине и тем самым увеличение выхода биомассы.

Переток культуральной жидкости осуществляется через переливные трубы 18 и 19 в виде струй из емкости в емкость при изменении давления воздуха в них. Через заданное время реле 23 подает сигнал на открытие электромагнитного клапана 21 на выпускном патрубке 7 емкости 1, и отработанный воздух отводится из нее, при этом давление в ней снижается, и культуральная жидкость перетекает из емкости 2, в которой давление воздуха выше, в емкость 1.

Затем клапан 21 закрывается, и в емкости 1 давление воздуха повышается. Через заданное время от реле 23 поступает сигнал на открытие электромагнитного клапана 22 на выпускном патрубке 8 емкости 2, и отработанный воздух удаляется в атмосферу, в результате чего давление внутри емкости 2 снижается и происходит переток культуральной жидкости из емкости 1 в емкость 2. Такое перетекание культуральной жидкости осуществляется в течение всего процесса выращивания. Необходимый температурный режим в емкостях поддерживается при помощи теплообменных рубашек 3 и 4. Кроме того, из емкости 2 по циркуляционному трубопроводу 14 культуральная жидкость непрерывно направляется в зону 11 подачи питательной среды емкости 1, что обеспечивает постоянное инокулирование микроорганизмов в питательную среду. Культуральная жидкость после окончания процесса выращивания отводится из зоны 13 через патрубок 6. Переливная перегородка 15 позволяет поддерживать в емкостях стабильный заданный уровень жидкости.

Предложенная конструкция аппарата обеспечивает интенсивный массообмен между жидкостью и газом в емкостях, надежную работу на любых питательных средах, в том числе и пенообразующих, выращивание любых культур микроорганизмов и достаточно высокую производительность.