Ферментер

 

1. ФЕРМЕНТЕР, содержащий емкость , снабженную теплообменной рубашкой и размещенным в верхней ее части бактериальным фильтром воздуха , аэратор с заборной трубкой и устройство для перемешивания, выполненное в виде мембраны, установленной в пневмокамере, отличающийс я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ферментера путем выращивания различных видов микроорганизмов на жидких или твердых или смешанных субстратах, пневмокамера отделена от полости емкости перегородкой с по меньшей мере одним отверстием, расположенным эксцентрично оси емкости, при этом аэратор размещен на перегородке и содержит камеру для распределения газовых и жидкостных потоков, снабженную установленными по её высоте двумя обратными клапанами и размещенным между ними распорным кольцом с окнами для сообщения полости, расположенной между е обратными клапанами с надмембранной полостью пневмокамеры, причем в стен (О ке камеры выполнены отверстия для сообщения подклапанной полости с полостью емкости. 2. Ферментер по п. 1, отлис чающийся тем, что в емкости установлена горизонтальная перегород ка с отверстиями для размещения твер .дого субстрата. 00 о J

(191 (11) СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3(51) С 12 М 1/02!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (21) 3494601/28-13 (22) 10,10,82 (46) 07.05,84. Бюл. Р 17 (72) Ю.B,Ðåäèêóëüöåâ, Л.A .Литвиненко, T.С,Черменская, С.Б.Петрикевич и М,Г.Максимов (71) Институт биохимии и физиологии микроорганизмов %Н СССР (53) 663.14 (088.8) (56) 1. Шлегель Г, Общая микробиология, М., Мир, 1972, с. 160.

2, Виестур Э,у. и др, Культивирование микроорганизмов. М., Пищевая промышленность, 1980, с ° 141171.

3. Проспект фирмы Bioengineering

AG, Швейцария, 1981. (54)(57) 1. ФЕРМЕНТЕР, содержащий емкость, снабженную теплообменной рубашкой и размещенным в верхней ее части бактериальным фильтром воздуха, аэратор с заборной трубкой и устройство для перемешивания, выполненное в виде мембраны, установленной в пневмокамере, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ферментера путем выращивания различных видов микроорганизмов на жидких или тыердых или смешанных субстратах, пневмокамера отделена от полости емкости перегородкой с по меньшей мере одним отверстием, расположенным эксцентрично оси емкости, при этом аэратор размещен на перегородке и содержит камеру для распределения газовых и жидкостных потоков, снабженную установленными по ее высоте двумя обратными клапанами и размещенным между ними распорным кольцом с окнами для сообщения полости, расположенной между обратными клапанами с надмембранной Е

Ф полостью пневмокамеры, причем в стенке камеры выполнены отверстия для сообщения подклапанной полости с поло ст ью емкости . С.

2. Ферментер по п. 1, о т л и ч а ю шийсятем, что в емкости Я установлена горизонтальная перегородка с отверстиями для размещения твер.дого субстрата.

1090711

Изобретение относится к аппаратам для периодического выращивания различных культур микроорганизмов на жидких, твердых или смешанных субстратах и может быть использовано в микробиологической, пищевой, медицинской и химической отраслях промышлен ности, а также в научно-исследовательской практике.

Для культивирования микроорганизмов, а именно грибов, микроводорос- fp лей или отдельной культуры ткани, в микробиологической практике широко используют химические колбы, укупоренные ватным фильтром, в которых размещен биологический объект, а его выращивание проводят на термоста гируемой качалке flj, Однако несмотря на универсальность колб, использование их ограничено в лабораторной практике иэ-за сла" бого массообмена. Кроме того, кол20 бы не приспособлены для выращивания микроорганизмов на тверцых питатель-1 ных субстратах.

Известны ферментеры каждый которых обладает гидродинамической характеристикой, обеспечивающей активный рост той или иной культуры микроорганизмов f 2) .

Однако используемые перемешивающие устройства в этих ферментерах об-30 разуют сильное вспенивание культураль" ной жидкости, а для предотнращения пены в них используется химическое или механическое пеногашение, что влияет на характеристику протекающе- 35 го процесса. Кроме того, укаэанные аппараты обеспечинают выращивание одного или двух видов микроорганизмов, например дрожжей или бактерий.

Наиболее близким к изобретению техн0 ническим решением является ферментер, который содержит емкость, снабженную теплообменной рубашкой и размещенным в верхней ее части бактериальным фильтром Воздуха аэратор с за- 45 борной трубкой и устройство для перемешивания, выполненное в виде мембраны, установленной в пневмокамере (3).

Ферментер известной конструкции может быть использован только для выращивания бактерий или дрожжей на.жидких питательных средах.

Целью изобретения является расширение функциональных возможностей аппарата путем выращивания различных... нидов культур микроорганизмов на жид-55 ких или твердых, или смешанных субстратах.

Указанная цель достигается тем, что в ферментере, содержащем емкость, снабженную теплообменной рубашкой и 60 размещенным в верхней ее части бактериальным фильтром воздуха, аэратор с заборной трубкой и устройство для перемешивания, выполненное в виде

I мембраны,, устанонленной в пневмокамере, пневмокамера отделена от полости емкости перегородкой с по меньшей мере одним отверстием, расположенным эксцентрично оси емкости, при этом аэратор размещен на перегородке и содержит камеру для распределения газовых и жидкостных потоков, снабженную установленными по ее высоте двумя обратными клапанами и размещенным между ними распорным кольцом с окнами для сообщения полости, расположенной между обратными клапанами с надмембранной полостью пневмокамеры, причем в стенке камеры выполнены отверстия для сообщения подклапанной полости с полостью емкости.

Причем в емкости аппарата устанрнлена горизонтальная перегородка с отверстиями для размещения тнердого су бстр ат а, На фиг, 1 схематично изображен Ферментер; на фиг. 1 и 3 — то же, варианты выполнения, !

Ферментер содержит емкость 1 с теплообменной рубашкой 2, в верхней части которой установлен бактериальный фильтр 3 воздуха, а по оси емкости 1 установлен аэратор 4 с заборной трубкой 5. Емкость 1 снабжена устройством для перемешивания, выполненного в виде мембраны б, установленной в пневмокамере 7 со штуцером 8. Пневмокамера 7 от полости емкости 1 отделена перегородкой 9 с по меньшей мере одним отверстием

10, расположенным эксцентрично оси емкости 1. Аэратор 4 размещен на перегородке 9 и содержит камеру 11 для распределения газовых и жидкостных потоков, снабженную установленными по ее высоте двумя обратными клапанами 12 и 13 и размещенным между ними распорным кольцом 14 с окнами 15 для сообщения полости, расположенной между обратными клапанами с н адме мбр анной полостью камеры

11, .причем н стенке камеры выполнены отверстия 16 и 17 для сообщения подклапанной полости с полостью емкости. Емкость 1 имеет герметизированное уплотнение 18. Внутри емкости 1 аппарата на заборной трубке 5 аэратора 4 установлена горизонтальная перегородка 19 с отверстиями 20 для размещения твердого субстрата и удерживаемая на аэраторе 4 с помощью уплотнительных колец 21.

Согласно варианту ферментера (фиг, 2) аэратор 4 снабжен струйным инжект ор ом 2 2, Согласно варианту фврментера, изображенного на фиг, 3, аэратор 4 снабжен сферическим отражателем 23.

Ферментер работает следующим образом.

3 исходном состоянии (фиг. 1) обратные клапаны 12 и 13, расположен1090711

45 ные в камере ll для распределения газовых и жидкостных потоков, установлены в направлении для протока воздуха из емкости 1 s надмембранную полость пневмокамеры 7 и с возвратом этого воздуха в подклапанную полость емкости 1

Перед началом работы ферментера 1, сняв бактериальный фильтр 3, вносят культуральную жидкость с таким расчетом, чтобы аэрат 4 находился выше 10 уровня этой жидкости, а затем вновь закрывают емкость 1 бактериальным фильтром 3 и в пневмокамеру 7 подают сжатый воздух с поочередным сбро4 сом его в атмосферу. При поступле- 15 нии сжатого воздуха в пневмокамеру 7 мембрана 6 поднимается вверх до соударения c перегородкой 9, при этом воздух вытесняется из надмембранной полости пневмокамеры 7 через отвер— стие 10 и 16 и через окна 15 распорного кольца 14 и клапан 13 с его дальнейшим резким выбросом через отверстия 17 в полость емкости 1

При резком выбросе воздуха в куль- 25 туральную жидкость в ней происходит растворение кислорода этого воздуха, что необходимо при выращивании аэробных микроорганизмов, отдельной ткани или мицелия,Кроме того, этот воздух поднимает уровень культуральной жидкости в емкость 1, которая в свою очередь вытесняет часть воздуха, находящегося в наджидкостной полости емкости 1 через бактериальный фильтр 3 в атмосферу. 35

Эатем сжатый воздух из пневмокамеры 7 через штуцер 8 сбрасывается в атмосферу и мембрана 6 возвращается в исходное положение, одновременно засасывая воздух из наджидкост-40 ной полости, а также из атмосферы через фильтр 3, аэратор 4, заборную трубку 5, обратный клапан 12 окна

15 распорного кольца 14 и отверстия

16 и 10 B надмембранную полость пневмокамеры .7.

Далее эти циклы можно повторять с заданной частотой на протяжении всего процесса выращивания микроорганизмов. 50 для проведения процессов выращивания микроорганизмов или мицелия на твердом субстрате, например соломе, опилках или угле, в ферментере на заборной трубке 5 аэратора 4 с по-55 мощью уплотнительных колец 21 устан авли в ают горизонтальную пер егородку 19 с отверстиями 20, на которой размещают твердый субстрат. Для поддержания необходимой влажности субстрата под горизонтальную перегород-. ку 19 заливают воду или питательную среду, а аэрацию при таком процессе проводят аналогично описанному процессу выращивания микроорганизмов на жидком субстрате.

Согласно варианту (фиг. 2) аппарат работает следующим образом, Обратные клапаны 32 и 13 обеспечивают проток культуральной жидкости в камере 11 из емкости 1 в надмембранную полость пневмэкамеры 7 и возврат этой жидкости в емкость 1 через струйный инжектор 22

При поступлении сжатого воздуха в пневмокамеру 7 мембрана 6 поднимается вверх до соударения с перегородкой 9, при этом культуралвная .жидкость вытесняется из верхней полости нневмокамеры 7 через отверстия 10 и

16 и окна 15 распорного кольца 14, клапан .12 и заборную трубку 5 аэратора 4, нагнетается в инжектор 22, после чего возвращается в виде струи в культуральную жидкость сосуда 1.

Струи, пронизывая культуральную жидкость, диспергируют в ней воздух, ко,торый забирается ими из наджидкостной полости емкости 1.

При сбросе сжатого воздуха из пневмокамеры 7 через штуцер 8 в атмосферу мембрана 6 возвращается в исходное положение, одновременно засасывая культуральную жидкость из емкости 1 через отверстие 17, обратный клапан 13 окна 15 распорного кольца 14 и отверстия 16 и 10 обратно в надмембранную полость пневмокамеры 7, Далее эти циклы повторяются с заданной частотой.

Согласно конструктивному вариантУ (фиг. 3) аппарат работает аналогичным образом, при этом сферический отражатель 23 направляет культураль ную жидкость на стенки емкости 1 в виде пленки для расширения световой поверхности при выращивании фотоавтотрофных микpoopганизмов.

По сравнению с известными предлагаемый ферментер имеет унифицированные узлы, которые в различных комбинациях позволяют проводить выращивание различных культур микроорганизмов (дрожжей, бактерий, грибов и отдельной культуры ткани) на жидких или тверях, или смешанных субстратах. Такой подход к решению проблемы исключает приобретение дорогостоящего ферментационного оборудования и позволяет значительно сократить время на обработку технологии проводивших процессов.

1090711

1090711

1090711

Составитель Г.Лошкарева

Редактор Н.Джуган . Техред A. Бабинец <орректор О.Билак

Вакаэ 3015/23 Тираж 522 Под пи сн ое

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, r. Ужгород, ул ° Проектная, 4