Установка для дезинтеграции клеток микроорганизмов

 

УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ КЛЕТОК МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая смеситель суспензии микроорганизмов с газом и дезинтегратор, включающий -L корпус, установленную в нем с возможностью ее вертикального перемещения иглу, размещенную в нижней части корпуса .дроссельную шайбу, образующую с иглой рабочую цель, трубопровод для подвода в дезинтегратор исходной насьпценной газом суспензии и сборник дезинтегратора, отличающаяся тем, что, с целью повыиения степени дезинтеграции и упрощения конструкции, корпус снабжен расположенной под дроссельной шайбой соосно игле втулкой, служащей для подвода исходной суспензии в рабочую щель и соединенной с указанным выше трубопроводом, при этом корпус выполнен в виде стакана , имеющего на боковой поверхности сл окна для выброса дезинтеграта в сборник, о сл 4 «««/

СОЮЗ СО8ЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (111

3(5Р С 12 М 1 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗО6РЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

Н ABTQPCHGMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3339317/28-13 (22) 13.10.81 (46) 30.09.84. Бюл. Р 36 (72) A.Н.Григорян, А.П.Ковалев, В.В.Лалов, Н.Д.Макаров и Р.В.Катруш (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ (53) 663.14.033.89 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Р .602550, кл. С 12 M 1/04, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 602551, кл. С 12 М 1/04, 1975.

3. Авторское свидетельство СССР

Р 492118, кл. С 12 M 1/36, 1973. (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕЗИНТЕГРАПИИ

КЛЕТОК МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая смеситель суспензии микроорганизмов с газом и дезинтегратор, включающий корпус, установленную в нем с воэможностью ее вертикального перемещения иглу, размещенную в нижней части корпуса дроссельную шайбу, образующую с иглой рабочую щель, трубопровод для подвода в дезинтегратор исходной насыщенной газом суспензии и сборник дезинтегратора, отличающаяся тем, что, с целью повьпцения степени дезинтеграции и упрощения конструкции, корпус снабжен расположенной под дроссельной шайбой соосно игле втулкой, служащей для подвода исходной суспензии в рабочую щель и соединенной с укаэанным выше трубопроводом, при этом корпус выполнен в виде стакана, имеющего на боковой поверхности окна для выброса дезинтеграта в сборник.

1116054

25

35

Изобретение относится к микробиологической промышленности и предназначен для разрушения клеток микроорганизмов, таких как дрожжи, бактерии, водоросли, грибы, для выделения внутриклеточных белков, нуклеиновых кислот, ферментов,и других физиологически активных веществ.

Известны установки для дезинтеграции клеток микроорганизмов с использованием эффекта декомпресии, в которых разрушение клеток происходит эа счет расширения газа, растворенного под давлением в клетках, при резком сбросе давления, которые включают два основных узла, из которых первый содержит один или два сосуда высокого давления, оборудованных трубопроводами для подвода к ним клеточной суспенэии и сжатого рабочего газа для насыщения суспензии, а второй — узел дезинтеграции, представляющий собой клапан специ-. альной конструкции, обеспечивающий резкий сброс давления в потоке клеточной.суспенэии (1) и (2).

Известные установки декомпрессионной дезинтеграции клеток микроорганизмов различаются между собой конструкцией узла дезинтеграции.

В одном варианте узел дезинтеграции представляет собой конст рукцию, состоящую из верхнего и нижнего фланцеобразных корпусов, смонтированных с возйожностью их перемещения по вертикали и снабженных расположенными в них тарельчатыми седлами, причем тарельчатое седло нижнего корпуса имеет кольцеобраэный выступ, образующий с наружной поверхностью верхнего седла рабочую щель, а верхний корпус имеет канал для ввода суспензии в рабочую щель (1 ).

В другом варианте применена ана,логичная конструкция узла дезинтеграции, отличающаяся тем, что седло нижнего корпуса имеет дополнительный кольцевой выступ и канал для отвода суспензии разрушенных клеток, а тарельчатое седло верхнего корпуса имеет ряд проточек, сообщенных с подводящим суспенэию каналом и служащим для распределения ее в рабочую щель. Кроме того, на . верхнем корпусе установлен встряхиватель для очистки рабочей щели при ее засорении j2 ).

Установки декомпрессионной дезинтеграции характеризуются достаточно высокой эффективностью разрушения клеточных оболочек при значительно меньших по сравнению с установками других типов металлоемкостью и энергозатратами. Установки работают при относительно невысоких значениях рабочего давления (80-

200 ати). Метод декомпресии, использованный в этих установках, обеспечивает воэможность масштабировать их до производительности, требуемой в промышленном производстве.

К недостаткам укаэанных установок декомпрессионной дезинтеграции относится сложность конструкций узла дезинтеграции и,необходимость ручной регулировки давления на узле дезинтеграции в процессе работы установки.

Наболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для дезинтеграции клеток микроорганизмов, содержащая смеситель с спенэии микроорганизмов с газоМ и дезиитегратор, включающий корпус, установленную в нем с воэможностью ее вертикального перемещения иглу, размещенную в нижней части корпуса дроссельную шайбу, образующую с иглой рабочую щель, трубопровод для подвода а дезинтегратор исходной насыщенной газом суспенэии и сборник дезинтеграта (3).

Дезинтегратор содержит разделенные мембраной задающую и рабочую камеры. Рабочая камера образована последовательно соединенными между собой обечайкой, регулирующим фланцем и корпусом дроссельной шайбы, внутри рабочей камеры установлена игла, укрепленная на мембране и опирающаяся на седло иглы в дроссельной шайбе. Задающая камера имеет входной канал для поцачи сжатого газа и выходной канал для сброса давления, а рабочая камера имеет боковой входной канал для подачи насыщенной газом суспензии клеток.

Установка работает следующим образом.

С помощью сжатого газа создают

45 рабочее давление в задающей камере дезинтегратора. Затем с помощью насоса-доэатора в смеситель подают суспенэию клеток микроорганизмов.

При достижении рабочего давления

50 (около 100 ати) в смесйтель начинают подавать сжатый гаэ, и насыщенная газом суспензия поступает через входной канал в рабочую камеру дезинтегратора. В исходном положении, когда сжатый гаэ подан в задающую камеру дезинтегратора, выходное отверстие из его рабочей камеры закрыто иглой, опирающейся на седло в дроссельной шайбе. При превышении давления в рабочей камере по отношению к давлению в задающей камере в результате работы насоса-доэатора. мембрана, разделяющая камеры, поднимается вместе с укрепленной на ней иглой. При этом образуется щель

65 между запирающим концом иглы и ее

11160 "i4 седлом, и через эту щель суспензия выбрасывается в сборник дезинтеграта. При этом за счет декомпресии происходит дезинтеграция клеток.

Равномерность разрядки суспензии клеток обеспечивают с помощью регулирующего фланца. Установка работает в непрерывном режиме и обеспечивает дезинтеграцию клеток микроорганизмов на 70-75%.

Однако расположение иглы внутри рабочей камеры и боковой ввод суспензии в рабочую камеру в известном устройстве приводят к закручиванию потока суспензии в канале, образованном стенками рабочей камеры и иглой, а также к закручиванию струи суспенэии при выбросе ее через рабочую щель, образуемую иглой и ее седлом в дроссельной шайбе. В результате увеличивается время сброса давления в суспензии, что снижает степень дезинтеграции. Кроме того, движение струи суспензии на выходе из деэинтегратора, обусловленное формой щели между иглой и ее седлом, направлено к оси иглы, что ухудшает распыление выходящей суспензии и, как следствие, степень дезинтеграции. Конструкция деэинтегратора, состоящая иэ черырех последовательно соединенных между собой элементов — задающей и рабочей камер, регулирующего фланца и корпуса дроссельной шайбы, сложна для регулирования при изменении режимов работы и замене элементов.

Цель изобретения — повышение степени дезинтеграции при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для дезинтеграции клеток микроорганизмов корпус снабжен расположенной под дроссельной шайбой соосно игле втулкой, ! служащей для подвода исходной суспензии в рабочую щель и соединенной .с указанным выше трубопровродом, при этом корпус выполнен в виде стакана, имеющего на боковой поверхности окна для выброса дезинтегратора в сборник.

На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг.2 — дезинтегратор продольный разрез.

Установка для дезинтеграции клеток микроорганизмов содержит смеситель 1 суспензии клеток микроорганизмов со сжатым газом, снабженный

1 датчиком, регулятором урочня заполнения не показаны1 и манометром для контроля давления и соединенный трубопроводом 2 с деэинтегратором 3, который помещен в сборник 4 деэинтегратора. К см сителю 1 подключены трубопровод 5 сжатого газа

65 и трубопровод 6 суспензия, поступающей от насоса-дозатора 7. Лля улучшения контакта газа с суспенэией смеситель 1 может быть дополнительно оборудован перегородками и/или перемешивающим устройством. Для обеспечения термостатирования сме. ситель 1 может быть снабжен теплообменником. В верхней части 8 корпуса дезинтегратора установлена с возможностью ее вертикального перемещения игла 9, а в нижней части 10 размещена дроссельная шайба 11, образующая с иглой рабочую щель. Корпус снабжен расположенной. под дроссельной шайбой 11 соосно игле 9 втулкой 12, соединенной с помощью фланца 13 и упорных шпилек 14 с трубопроводом 2 для подвода исходной насыщенной газом суспензии. При этом корпус выполнен в виде стакана, имещего на боковой поверхности окна для выброса дезинтеграта в сборник 4. Верхняя 8 и нижняя 10 части корпуса соединены с возможностью некоторого перемещения относитель но друг друга, например, с помощью резьбы. Игла 9 может быть выполнена в виде остроконечного стержня, или в виде стержня с шариком, установленным на его запирающем конце.

Установка работает следующим образом.

При полностью перекрытом иглой 9 отверстии дроссельной шайбы 11 дезинтегратора 3 в смеситель 1 по трубопроводу 6 с помощью насоса-дозатора 7 начинают непрерывно подавать суспензию клеток микроорганизмов, туда же по трубопроводу 5 подают сжатый газ (азот, воздух, углекислоту и др, который, барботируя через слой суспензии, насыщает жидкую фазу суспензии и клетки микроорганизмов. Уровень суспензии в смесителе 1 предварительно задают и в дальнейшем поддерживают постоянным с помощью датчика и регулятора уровня таким образом, чтобы соотношение.между объемом, занимаемым газом, и объемом суспензии составляло от 1:3 до 3:4. Рабочее давление поддерживают в пределах 80-200 ати.

По достижении заданного уровня жидкости в смесителе 1 вертикальным перемещением иглы 9 дезинтегратора приоткрывают отверстие дроссельной шайбы 11. Возвратно-поступательное перемещение иглы осуществляется вручную или автоматически. В образовавшуюся между иглой 9 и ее седлом в дроссельной шайбе 11 щель иэ смесителя 1 по трубопроводу 2 начинает поступать насыщенная газом суспензия микроорганизмов. Через образованную щель суспензия с большой скоростью выбрасывается в сборник

1116054 деэинтеграта 4, при этом давление снижается до атмосферного .и эа счет декомпрессии происходит разрушение клеток микроорганизмов.

Далее установка работает при непрерывной подаче суспенэии микроорганизмов и сжатого газа и отвода готового деэинтеграта, надежно обеспечивая дезинтеграцию клеток на

75-80%. Таким образом, использование предлагаемой установки обеспечивает повышение степени дезинтеграции на

5-9% в результате улучшения условий выброса струи суспензии клеток через рабочую щель .деэинтегратора. Упрощена конструкция установки по сравнению с известной иэ-за уменьшения количества конструктивных элементов, отсутствия задающей камеры, регулирующего фланца, изменения взаимного расположения подводящего суспенэию канала и иглы. Это позволяет легко производить регулировку дезинтегратора, замену иглы и дроссельной шайбы по мере их износа, а также автоматизировать процесс дезинтеграции. Годовой экономический эффект от использования установки в условиях промышленного производства белковых иэолятов из биомассы .

15 микроорганизмов мощностью 20 тыс.т в год составит 900 тыс,руб.

ВНИИПИ Заказ 6865/20

Тираж 521 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.ужгород,ул.Проектная,4