Устройство для регулирования рн и парциального давления растворенного кислорода в культуральной жидкости в ферментере

 

Изобретение относится к управляемому культивированию микроорганизмов и направлено на повышение точности поддержания PH и парциального давления растворенного кислорода в культуральной жидкости ферментера при культивировании микроорганизмов. С помощью импульсного насоса дозатора культуральная жидкость прокачивается через измерительную камеру, камеру обработки культуральной жидкости и возвращается обратно в ферментер. Измерительная камера подключена к ферментеру через микропористый фильтр, непропускающий микроорганизмы, и в ней расположены датчики PH и парциального давления растворенного кислорода. В камере обработки культуральной жидкости последняя насыщается кислородом и в нее добавляется титрант PH так, чтобы поддерживать на заданном уровне в ферментере величины PH и парциального давления растворенного кислорода. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5))5 С 12 3 00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

Il0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

1 (21) 4463612/31-13, 4463613/31-13 (22) 17.08.88 (46) 07.07.90. Бюл. N - 25 (71) Институт биохимии и физиологии микроорганизмов АН СССР, Специальное конструкторское бюро биологического приборостроения АН СССР и Межотраслевой научно-технический комплекс нБиоген" (72) А.Н.Шкидченко, Б.Ф.Нестеров, и М.Г,Максимов (53) 663.1(088,8) (56) Виестур У,Э. и др, Культивирование микроорганизмов. — М., 1980, с. 200-202. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ рН

И ПАРЦИАЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ РАСТВОРЕННОГО КИСЛОРОДА В КУЛЬТУРАЛЬНОЙ ЖИДКОСТИ В ФЕРМЕНТЕРЕ (57) Изобретение онтосится к управляемому культивированию микроорганизИзобретение относится к управлению культивированием микроорганизмов и может найти применение в микробиологической промышленности, а также в научно-исследовательской работе.

Целью изобретения является повышение точности поддержания величин рН и парциального давления растворенного кислорода в культуральной жидкости в ферментере при культивировании микроорганизмов, На фиг. 1 приведена принципиальная схема устройства; на фиг. 2входной клапан импульсного насоса-дозатора.

„.80„„15765 9 А1

2 мов и направлено на повышение точности поддержания рН и парциального давления растворенного кислорода в куль-. туральной жидкости ферментера при культивировании микроорганизмов. С помощью импульеного насоса дозатора культуральная жидкость прокачиваетг ся через измерительную камеру, камеру обработки культуральной жидкости и возвращается обратно в ферментер, Измерительная камера подключена к ферментеру через микропористый фильтр не пропускающий микроорганизмы, и в ней расположены датчики рН и парциального давления растворенного кислорода. В камере обработки культуральной жидкостИ последняя насыщается кислородом и в нее добавляется титрант рН так, чтобы поддерживать на заданном уровне в ферментере величины рН и парциального давления растворенного кислорода. 2 з.п. ф-лы, 2 ил, Устройство содержит датчики рН 1

СЛ парциального давления растворенного кислорода 2, подсоединенные к соответствующим регуляторам (не показаны), дозатор 3 рН титранта, управляющий вход которого соединен с регулятором Ж рН. Датчики 1 и 2 расположены в измерительной камере 4, которая подключена к ферментеру 5 через микропористый фильтр 6, не пропускающий микроорганизмы. К измерительной камере 4 последовательно подсоединены импульс3 ный насос-дозатор 7 и камера 8 для обработки культуральной жидкости, выходной патрубок 9 которой соединен трубопроводом со штуцером.10 возврата жидкости в ферментер 5, 1576569

Импульсный насос-. дозатор .содержит упругую мембрану 11, входной 12 и выходной 13 клапаны.

Вариант входного клапана 12, показанный на фиг. 1, имеет седло 14, у которого поверхность герметизации выполнена выпуклой формы, а упругий лепесток 15 имеет плоскую форму. Таким образом, в нейтральном положении между лепестком 15,.и выпуклым седлом 14 имеется небольшой зазор.

Возможен вариант исполнения вход.— ного клапана 12, йоказанный на фиг.2.

В этом случае седло 16 имеет плоскую форму, а упругий лепесток 17 некоторую кривизну во внешнюю сторону, Во всех случаях выходной клапан 13 выполнен "нормальным", т.е. седло 18 имеет слегка вогнутую поверхность герметизации, а упругий лепесток 19 при20 тянут его упругим "хвостиком" к вог- . нутому седлу 18, эа счет чего достигается упругая герметизация клапана

13. На крышке насоса-доэатора 7 име ется входной штуцер 20, к которому подводятся пневмоимпульсы, приводящие насос-дозатор 7.в действие.

Камера 8 для обработки культуральной жидкости состоит иэ полости 21 для культуральной жидкости и газовой полости 22, разделенных между собой газопроницаемой мембраной 23. С обеих сторон мембрана 23 защищена от деформаций и повреждений при перепадах давлений перфорированными по всей по- 35 верхности пластинами 24 и 25 (возможно сетками), Устройство также содержит источник 26 регулируемого давления кислорода, управляющий вход которого свя- 40 зан с регулятором парциального давления растворенного кислорода, и пробоотборный штуцер 27, причем выходы дозатора 3 рН титранта и источника

26 регулируемого давления кислорода 45 подсоединены к камере 8 для обработки культуральной жидкости.

Устройство работает следующим образом.

Управляющие пневмоимпульсы, посту- 0 пающие от внешнего пневмогенератора (не показан), поступают на импульсный насос-дозатор 7, который начинает прокачку культуральной жидкости по замкнутому контуру; ферментер 5, микропористый фильтр 6, измерительную камеру 4, насос-дозатор 7, полость 21, патрубок 9, штуцер 10, ферментер 5.

При снятии импульса давления мембрана 11 за счет своей упругости принимает форму, показанную на фиг,. 1, при этом происходит засасывание дозы культуральной жидкости из ферментера

5 через микропористый фильтр 6 в измерительную камеру 4. Микроорганизмы, находящиеся в культуральной жидкости, задерживаются фильтром 6 и в камеру

4 не попадают, При поступлении очередного давления в начале хода мембраны 11 клапан 12 эа счет своего зазора еще приоткрыт и часть жидкости обратным ходом из измерительной камеры 4 через фильтр 6 поступает в ферментер 5, очищая фильтр 6 от осевших на нем микроорганизмов. При дальнейшем ходе мембраны 11 лепесток 15 клапана 12 деформируется и закрывает седло 14, прекращая тем самым обратный поток жидкости. С этого момента жидкость иэ насоса-дозатора 7 поступает только через клапан 13 в полость

21, где подвергается РН титрованию эа счет подачи в нее доэ РН-титранта от дозатора 3 РН-титранта, а также насыщению кислородом через мембрану

23 эа счет создания необходимого давления кислорода в полости 22 источником 26 регулируемого давления кислорода. При следующем такте насоса-доэатора 7 насыщенная кислородом и подтитрованная до необходимых уровней жидкость вытесняется иэ полости 21 через натрубок 9 и штуцер 10 в ферментер 5.

Ф""

Изменение уровня насыщения жидкости кислородом в полости 21 происходит, например, за счет изменения давления источником 26 регулируемого давления кислорода по сигналу регулятора парциального давления растворенного кислорода, на вход которого подключен датчик 2 парциального давления растворенного кислорода..

Возможен вариант, когда давление кислорода, создаваемое в полости 21 источником 26, оставляют на постоянном уровне, а регулятор парциального давления растворенного кислорода изменяет частоту работы пневмогенератора.

В ходе работы устройства через прббоотборный штуцер 27 можно отобрать пробу культуральной жидкости для анализа ее по другим интересующим исследователя параметрам. Кроме того, штуцер 27 необходим при заполнении устройства жидкостью перед началом ра» боты.

1576569

llbCbl югг,й77727РР

-Р7Я7,й7//Ю7 ныеал

p78mdP5

А гисюроФа (Egselmj

p ãу еиуляеяара

Применение предлагаемого устройст ва позволяет повысить точность под,держания величин рН и парциального давления растворенного кислорода в культуральной жидкости при аэробном культивировании микроорганизмов в ферментере.

Формула изобретения

1. Устройство для регулирования рН и парциального давления растворенного кислорода в культуральной жидкости в ферментере, содержащее датчики парциального давления кислорода и рН, подсоединенные к соответствующим регуляторам, и дозатор рН титранта, управляющий вход которого соединен с регулятором рН, о т л и ч аю щ е е с я тем, что, с целью повыщения точности поддержания парциального давления растворенного кислорода и рН на заданном уровне, оно содержит последовательно соединенные измерительную камеру, подключенную к ферментеру через микропористый фильтр, импульсный насос-дозат ор .и содержащую газопроницаемую мембрану камеру для обработки культуральной жидкости, выходной патрубок которой подсоединен к ферментеру, а также источник регулируемого давления кислорода, управляющий вход которого связан с регулятором парциального давления растворенного кислорода, причем датчики парциального давления

1О растворенного кислорода и рН расположены в измерительной камере, а выходы дозатора рН титранта и источника регулируемого давления кислорода подсоединены к камере для обработки культуральной жидкости.

2. Устройство по п. 1, о т л и ч а- ° ю щ е е с я тем, что, с целью защиты газопроницаемой мембраны камеры для . обработки культуральной жидкости от

20 повреждения и прогиба, газопроницаемая мембрана снабжена перфорированными по всей поверхности пластинами или сетками, 3. Устройство по и. 1, о т л и ч а25 ю щ е е с я тем, что входной клапан импульсного насоса-дозатора выполнен полуоткрытым так, что между упругим лепестком клапана и его седлом образован зазор.

1576569

ЯЬе2

Составитель Н.Апкеев г

Редактор H,Ðoãóëè÷ Техред Д,Сердюкова Корректор Т,Палий

Заказ 1830 Тираж 482 Подписное

ВНКИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", r ужгород, ул. Гагарина, 101