Ферментатор

 

ФЕРМЕНТАТОР, содержащий трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и патрубками ввода питательной среды, воздуха и вывода готового продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода биомассы, в каждой секции трубчатого ко{)пус& имеется участок, выполненный из полунепроницаемой пленки для отвода продуктов метаболизма и перемешивания культуральной жидкости и заключенный в кожух с образованием кольцевой камеры для подвода охлажденной диализной жидкости, при этом кольцевая камера подключена к импульсйоМу насосу для создания радиальных перемещений пленки.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

: РЕСПУБЛИК

0% (И) ЗЬЭС12И102

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

° ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О 1ЙРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ н автОврюамь сежтвъствм (21) 3505587/28-13 (22) 29. 06. 82 (46) 30.07.84. Бюл. Р 28 (72) П.P.Êîçåëüêî, Г.И.Останин, А.А.Карякин и В.Г.Попов (71) Опытно-конструкторское бюро тонкого биологического машиностроения и Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии (53) 663.14.032(088.8) (56) 1. Патент Японии N- 53-20588, кл. С 12 И 1/00, опублик. 1978.

2. Патент Франции 1 2486096, кл. С 12 M 1/00, 1982 (прототип). (54)(57) ФЕРМЕНТАТОР, содержащий трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и патрубками ввода питательной среды, воздуха и вывода готоного продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода биомассы, в каждой секции трубчатого корпуса имеется участок, выполненный из полунепроницаемой пленки для отвода продуктов метаболизма и перемешивания культуральной жидкости и заключенный в кожух с образованием кольцевой камеры для подвода охлажденной диализной жидкости, при этом кольцевая камера подключена к импульсному I насосу для создания радиальных перемещений пленки.

1 11055

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов ферментации и может быть использовано в микробиологической, фармацевтической и пищевой промышленности.

Известен трубчатый ферментатор горизонтального типа с поступательным перемещением культуральной среды, содержащий корпус, состоящий из ряда секций, систему охлаждения, узлы 1р ввода питательной среды, воздуха и вывода готового продукта (1) .

Основным недостатком этого устройства является отсутствие радиального перемешивания, что приводит к неравномерному распределению питательных компонентов и температуры по объему культуральиой среды.

Наиболее близким к предложенному является ферментатор, содержащий 2р трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и патрубками ввода питательной среды, воздуха и вывода готового продук25

Однако известный ферментатор не обеспечивает радиальное перемешивание субстрата, что приводит к неравномерному распределению его по объему корпуса. Другим существенным недостатком является невозможность проведения диализа. Указанные недостатки не позволяют получить достаточно высокий выход биомассы.

Цель изобретения заключается в 35 повышении выхода биомассы.

Поставленная цель достигается тем, что в ферментаторе, содержащем трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и патрубками ввода питательной среды, воздуха и вывода готового продукта в, каждой секции трубчатого корпуса имеется участок, выполненный иэ полупроницаемой пленки для отвода про- 45 дуктов метаболизма и перемешивания культуральной жидкости и заключенный в кожух с образованием кольцевой камеры для подвода охлажденной диализ- ной жидкости, при этом кольцевая ка- @ мера подключена к импульсному насосу для создания радиальных перемещений пленки.

На фиг. 1 схематично изображен ферментатор, общий вид; на фиг. 2 - Я секция,, одольный разрез.

Ферментатор состоит из трубчатого корпуса 1, состоящего из ряда секций

00 2

2, последовательно соединенных между собой. Каждая секция 2 имеет входной 3 и выходной 4 коллекторы.

На входном коллекторе 3 расположены патрубки ввода питательной среды и посевного материала 5, воздуха б, а на выходном 4 — патрубок 7 выхода биомассы. Корпус в каждой секции 2 имеет участок 8, выполненный иэ полунепроницаемого материала, например, типа диализной пленки для отвода продуктов метаболизма и заключенный в цилиндрический кожух 9. Кольцевая камера 10, образованная участком 8 и цилиндрическим кожухом 9, служит для подвода охлажденной диализной жидкости и подключена к импульсному насосу 11, например мембранному, для создания радиальных перемещений пленки.

Входной 3 и выходной 4 коллекторы подсоединены к фигурному фланцу 12 трубчатого корпуса 1 посредством фланцевых соединений 13. На фигурном фланце 12 имеются штуцеры 14 подачи и слива диалиэной жидкости.

В каждой секции 2 имеются приборы

15 и 16 контроля входных и выходных параметров культуральной среды, установленные соответственно на входном 3 и выходном 4 коллекторах, барбатер 17, расположенный во внутренней полости 18 участка 8 трубчатого корпуса 1, дегазатор 19, представляющий собой полость, подключенную к вакуумной системе 20.

Ферментатор работает следующим образом.

После стерилизации в полость трубчатого корпуса 1 подается питательная среда и посевной материал, Для обеспечения перемешивания импульсный насос 11 создает кратковременное периодическое повышение давления в кольцевой камере 10, заставляющее пульсировать пленку участка 8 каждой секции 2 и находящуюся в ней культуральную жидкость. При движении перемешиваемой и обогащенной кислородом культуральной среды происходит рост и развитие микроорганизмов, контроль за которыми производится приборами

15 и 1б контроля, установленными на входе и выходе каждой секции.

На выходе каждой секции 2 среда дегазируется для удален".я летучих продуктов метаболизма и отходящие газы через дегазатс;р 19 выводятся

1105500 из ферментатора. Дегазированная культуральная среда на входе в последнюю секцию насыщается кислородом воздуха через барбатер 17, и производится дробная подача необходимых питатель- 5 ных компонентов. Проходя последовательно ряд секций, обеспечивающих различные условия для роста микробных популяций, из последней секции культуральная жидкость удаляется

10 патрубком 21. При необходимости удаления диализуемых продуктов метаболизма вместо охлаждаемой жидкости может подаваться раствор, обеспечивающий наиболее полный диализ продук- 1Э тов метаболизма из культуральной среды.

В качестве примера можно привести процесс получения лечебного препарата колибактерина, основой которого являются жизнеспособные клетки Е.Coii М 17.

Процесс периодического культивирования клеток продолжается шесть часов, в течение которых удельная скорость роста от максимальной в первый час (1,0-1,2 ч" ) снижается во второй и третий до 0,6 ч ., а затем к шестому часу — до 0,150,20 ч, pH в течение всего периода поддерживается на уровне 7,6-7,7 с подъемом до 8,0 единиц рН в последний шестой час; дробная добавка глюкозы в первые три часа 25-30Х в последующие два часа — 70-757 об- 3$ щего объема добавленной глюкозы; аэрация воздухом в режиме объема воздуха на объем культуральной среды все шесть часов без изменений. Концентрация клеток экспоненциально 40 возрастает с (0,%-0,7) х 09 в начале до (60-70) х 10 кл/мл в конце культивирования.

В соответствии с этим, после заполнения первой секции 2 питательной средой с микроорганизмами она выдерживается при .температуре 37 С и периодическом радиальном перемешиванни 1 ч. Затем устанавливается проток, равный 1 ч, и культуральная среда из первой секции посту-. пает во вторую. После задержки культуральной среды в этой секции еще на 1 ч (время полного заполнения внутренней полости) проток иэ этой секции устанавливается на ypcisae

0,5 ч . На этом этапе общее время ! культивирования составит 3 ч и так далее до последних секций с протоком

0,25 ч, число которых определяется достижением в них заданной концентрации клеток.

Использование трубчатого ферментатора позволяет проводить сложные многостадийные процессы ферментации, .в которых максимумы по накоплению биомасс и целевого продукта метаболизма не совпадают по времени. Максимальный выход биомассы обеспечивается за счет возможности создания на каждой стадии культивирования необходимых условий для роста микробных популяций, обеспечения диализа и радиальных перемещений среды. Изобретение позволяет отказаться от энергоемких перемешивающих устройств, упростить технологию обработки внутренней поверхности корпуса, унифицировать ферментаторы для выращивания любых углеводородсодержащих.

1105500 дццЕОц Заказ 5544/19 Тираж 522 Поллнс. -.:ое

Филиал ППП Патеит, г.Ужгород, ул.Проектная, 4