Устройство для непрерывного определения концентрации глюкозы в процессах культивирования микроорганизмов

 

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

РЕСОУБЛИН

„„SU.„1253998 А 1 (51) 4 С 12 М 1/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий ф(»:;: . q

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 3853409/28-13 (22) 05.02г85 (46) 30.08.86. Бюл. 9 32 (7 1) Грозненское научно-производственное объединение "Промавтоматнка" (72) А.Н.Халюткин, В.А.Мартынова, В.В.Бирюков и С.E.Ипргин (53) 663.1 088(088.8) (56) Патент США Ф 4024042, кл. 204/»95 Р, 1976. (54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕПРЕРЫВЮГО ОПРЕДЕЛЕНИИ КОНЦЕНТРАЦИИ ГЛЮКОЗЫ

В ПРОЦЕССАХ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ и Ферментере, содержащее детектирующий кислородный электрод и соединенную с ним заполняемую жидким Ферментом диализную камеру, образованную с одной стороны полупроницаемой мембраной, б т л и ч а ю— щ е е с я тем, что, с целью повышения "точности в стерильных условиях, оно снабжено последовательно соединенными дополнительным детектирующим

4 кислородным электродом, сумматором, электронным регулятором, токовым измерителем и электролизером, аэратором, регулятором соотношения давлений, подложкой и побудителем расхода для прокачивания фермента через диализную камеру, при этом последняя образована канавкой в подложке, рабочая поверхность диализной камеры расположена непосредственно в фер-. ментере, дополнительный детектирующий кислородный электрод соединен с электролизером, установленным на выходе фермента из днализной камеры и Е подключен к сумматору, аэратор непосредственно подключен к диализной камере и через регулятор соотношения давлений соединен с ферментером, а побудитель расхода связан с электролизером и аэратором, 1253998

Изобретение относится к микробио,логическим производствам, а именно к аппаратуре для контроля параметpos микробиологического синтеза, и может найти применение при автоматическом контроле в регулировании ,концентрации глюкозы при культивировании бактерий, продуцентов антибиотиков, дрожжей и т.д.

Цель изобретения — повышение гочности в стерильных условиях.

На фиг.1 приведена принципиальная схема устройства,, на фиг.2— диализная камера, разрез.

Устройство для непрерывного определения концентрации глюкозы в нроцессах культивирования микроорганизмов в ферментере 1 содержит детектирующий кислородный электрод 2, соединенную с ним диализную камеру 3, заполняемую жидким ферментом, последовательно,соединенные дополнительный детектирующий кислородный электрод 4, сумматор 5, электронный регулятор б, токовый измеритель 7 и электролизер

8, аэратор 9, регулятор 10 соотношения давлений, подложку 11 и побу.дитель 12 расхода для прокачивания фермента через диализную камеру. При этом диализная камера образована с . канавкой 13 в подложке 11 и закрыта полупроницаемой мембраной 14. Рабочая поверхность диализной камеры 3 расположена непосредственно в ферментере 1. Дополнительный детектирующий кислородный электрод 4 соединен с электролизером 8, установленным на выходе фермента из диализной камеры и подключен к сумматору 5, аэратор

9 непосредственно подключен к диа40 лизной камере 3 и через регулятор 10 соотношения давлений соединен с ферментером 1, а побудитель 12 рас" хода связан с электролизером 8 и аэратором 9.

Устройство работает следующим образом.

Глюкоза, растворенная в культуральной жидкости ферментера 1, диффундирует через полупроницаемую мемб" рану 14, выполненную, например, из ароматического полиамида "Сульфанол

4Т", толщиной 300 мкм и размерами пор 200 А, диализной камеры 3 в поток фермента, циркулирующего в замкнутой гидравлической системе, состоя щей из диализной камеры 3,, электролизера 8 нлоскокамерного типа с разделяющей катодную и анодную камеры прямой перегородкой из плотного шелка,. побудителя рахода l2 перистальтического типа и аэратора 9, представляющего собой сосуд объемом 300 мл с вводом сжатого воздуха.

Продиффундированная через полупроницаемую мембрану 14 глюкоза ферментативно окисляется кислородом, растворенным в ферментном растворе, до глюконовой кислоты. Разностный сигнал с детектирующих кислородных электродов 2 и 4, включенных встречно через сумматор 5, отражает степень уменьшения концентрации кислорода, растворенного в ферментном растворе, так как детектирующий электрод 2 установлен на линии подачи ферментного потока в диализную камеру 3, где происходит окисление, а детектирующий кислородный электрод 4 установлен на выходе ферментного потока из диализной камеры 3 после электролизера 8. Разностный сигнал детек> тирующих кислородных электродов с вы. хода сумматора 5 поступает на вход электронного регулятора 6 в качестве переменной, заданием регулятора . является О, поэтому электронный регулятор поддерживает нулевое значение разностного сигнала детектирующих кислородных электродов путем изменения тока электролиза электролизера 8, т.е. при установившемся режиме регулирования количество кислорода, генерируемое электролизером 8 при определенной силе тока, протекающего через токовый измеритель 7 на электроды электролизера, равно количеству кислорода, потребленного в диализной проточной камере 3 на ферментативное окисление глюкозы. Так как количество кислорода, израсходованное на окисление глюкозы, пропорционально количеству окисленной им глюкозы, то сила тока. электролиза, измеряемого токовым измерителем 7, пропорциональна концентрации глюкозы в ферментере. Значение силы тока электролиза электролизера в установившемся режиме пропорционально концентрации глюкозы и не зависит от изменения характеристик .детектирующих кислородных электродов.

Для поддержания отрицательного или нулевого градиента давления на полупроницаемой мембране диализной камеры 3, препятствующего "забиванию"

Составитель Н.Алкеев редактор Т.Парфенова Техред И.Попови.

Корректор Y-.Пожо

Заказ 4686/28 Тираж 490 Подписно е

ВНИИПИ .Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Производственно-полиграфическое нредприятне, г.ужгород, ул.Проектная,4

3 ° 12539 пор полупроницаемой мембраны, регулятор 10 соотношения давлений, подключенный входом к ферментеру 1, а выходом — к аэратору 9, поддерживает в аэраторе 9, а значит и во всей гидравлической системе устройства, необходимое давление, регулируя подачу сжатого воздуха в азратор 9

98 4 так, что градиент давления на полуиепроницаемой мембране всегда отрицательный и постоянный.

В результате реализации изобретения повышается точность определения концентрации глюкозы в стерильных условиях в процессе культивирования более, чем в 2 раза.