Установка для культивирования микроорганизмов

 

Изобретение относится к микробиологической промышленности, точнее к установкам для выращивания микроорганизмов. Цель изобретения - повышение точности определения параметров физико-химического состояния среды культивирования и увеличения тем самым производительности. Установка содержит две емкости 1 и 2, сообщенные одна с другой двумя трубопроводами 3 и 4 для перетока суспензии, которые снабжены обратными клапанами 5, 6, 19 и 20. Каждая емкость 1 и 2 имеет воздухораспределители 11, 12 для сброса давления газа в емкостях, связанных с блоком управления 16. К трубопроводам 3 и 4 подключена патрубками 17 и 18 проточная измерительная кювета 13 с датчиками 14 и измерительным прибором 15, снабженная трубкой 21 для отделения газа. При перетоке суспензии между емкостями 1 и 2 за счет перепада в них давления среда постоянно проходит через кювету 13, что позволяет осуществлять постоянный контроль параметров культивирования, соответствующих истинному их значению в емкостях 1 и 2. Объективность этих значений позволяет поддерживать условия культивирования на заданном, оптимальном уровне. 1 з.п., 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l 9) (! I ) (s()s С 12 M 1/36

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

В omrt

10 (21) 4639988/13 (22) 19,0.1.89.. (46) 23.07.91. Бюл. М 27 (71) Специальное конструкторское бюро биологического приборостроения АН СССР (72) Б.Ф. Нестеров (53) 663.14.033.8 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР . М 685688, кл. С 12 М 1/36, 1978. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ (57) Изобретение относится к микробиологической промышленности, точнее к установкам для выращивания микроорганизмов; Цель изобретения — повышение точности определения параметров физико-химического состояния среды культи. вирования и увеличения тем самым производительности. Установка содержит две емкости 1 и 2, сообщенные одна с другой двумя трубопроводами 3 и 4 для перетока суспензии, которые снабжены обратными клапанами 5,6,19 и 20. Каждая емкость 1 и 2 имеет воздухораспределители 11, 12 для сброса давления газа в емкостях, связанных с блоком управления 16. К трубопроводам 3 и 4.подключена патрубками 17 и 18 проточная измерительная кювета 13 с датчиками

14 и измерительным прибором 15, снабженная трубкой 21 для отделения газа. При перетоке суспензии между емкостями 1 и 2 за счет перепада в них давления среда постоянно проходит через кювету 13, что позволяет осуществлять постоянный контроль параметров культивирования, соответствующих истинному их значению в емкостях 1 и 2. Объективность этих значений позволяет поддерживать условия культивирования на заданном, оптимальном уровне 1 з,п.ф-лы, 1 ил, 1664835

40

Изобретение относится к микробиологической промышленности, к установкам для выращивания аэробных микроорганизмов.

Целью изобретения является повышение точности определения параметров физико-химического состояния среды культивирования и увеличения тем самым производительности.

На чертеже изображена схема установки емкости и кювета, продольный разрез, Установка для культивированйя микроорганизмов содержит две вертикальные емкости 1 и 2, сообщенные одна с другой двумя трубопроводами 3 и 4 для перетока суспензии, каждый из которых подключен к нижней части одной из емкостей 1 и 2 (трубопровод 3 к емкости 2, а трубопровод 4 к емкости 1) через обратный клапан 5 или 6 соответственно, при этом входные участки

7 и 8 соответственно трубопроводов 3 и 4 подключены к верхним частям емкостей 1 и

2 и снабжены распылительными форсунками 9 и 10. Установка также содержит воздухораспределители 11 и 12 для периодического отвода газа из емкостей 1 и 2 попеременно, проточную кювету 13 с датчиками 14 физико-химических параметров среды (рН, рО, еН и др,), соединенными с измерительным прибором 15, и блок 16 управления, связанный с воздухораспределителями 11 и 12. Проточная кювета 13 с датчиками 14 соединена патрубками 17 и 18 с центральными частями трубопроводов 3 и

4 для прямого и обратного протока через кювету 13 среды, На входном участке 7 трубопровода 3 и входном участке 8 трубопровода 4 установлены дополнительные обратные клапаны 19 и 20 соответственно, Проточная кювета 13 снабжена горизонтальной трубкой 21 с дросселирующим клапаном 22, трубка 21 служит для удаления газа из кюветы 13, препятствующего точному показанию датчиков 14. Кроме того, емкости 1 и 2 снабжены трубопроводами 23 и

24 для подвода воздуха, содержащими управляемые клапаны 25 и 26, соединенные с блоком 16 управления. Блок управления сообщен с внутренним объемом каждой из емкостей 1 и 2 в их верхней части посредством трубчатых каналов 27 .и 28 передачи давления.

Установка работает следующим образом, Перед началом работы культивационные емкости 1 и 2 заполняют суспензией микроорганизмов в питательной среде (можно только питательной средой с последующим посевом в нее микроорганизмов уже в процессе работы установки), устанавливают на блоке 16 управления начальные команды, например, на открытие клапана 25 и воздухораспределителя 11 выхода воздуха в атмосферу, клапан 26 и воздухораспределитель 12 соответственно закрыты, В этом случае аэрирующий воздух через открытый клапан 25 поступает в нижнюю часть емкости 1, барботирует сквозь толщу суспензии в верхнюю газовую ее полость, где скапливается, поднимая давление в этой полости, при этом воздухораспределитель 12 закрыт, обратный клапан 19 не пропускает воздух. Это давление передается по KBHBIIy 27 в блок 16 управления, который воспринимает его как информационный сигнал для того, чтобы выдать управляющие сигналы на удержание клапана. 25 и воздухораспределителя 11 в открытом состоянии, а клапана 26 и воздухораспределителя 12 — в закрытом. Поддействием этого возрастающего давления суспензия вытесняется из емкости 1 в выходной участок трубопровода 4 через обратный клапан 19 m патрубок 17 поступает частично в кювету 13, где датчики 14 совместно с блоком измерительных приборов 15 измеряют параметры суспензии (р02, рН, еН, и др,); а частично и параллельно ей в трубку 21 с дросселирующим клапаном 22.

Последний служит для того, чтобы разделить поток суспензии на два потока через кювету 13 и трубку 21 в необходимом экспериментатору (оператору) соотношении.

После них потоки суспензии вновь объединяются в патрубке 18 и поступают в форсунку 9 емкости 2 через входной участок 8 трубопровода 4 и обратный клапан.20, при этом обратный клапан 5 не пропускает суспензию в нижнюю часть емкости 2.

Форсунка 9 распыляет суспензию в воздушной полости емкости 2. соединенной в этот период с атмосферой через открытый воздухораспределитель 11. По каналу 28 в блок 16 управления поступает информация об отсутствии в емкости 2 избыточного давления, Распыленная суспензия аэрируется и постепенно наполняет емкость 2, Этот режим продолжается до тех пор, пока из емкости 1 не будет вытеснена вся суспензия, после чего в патрубок 17 начнет поступать воздух, подаваемый в емкость 1 через открытый клапан 25. Как только воздух достигнет разветвления общей магистрали на трубку 21 и кювету 19, воздух пойдет в первую очередь через трубку 21, как наиболее простой и короткий путь.

Такой обход воздухом объема кюветы

13 позволяет остаться в ней суспензии и тем самым сохранить необходимые условия для нормальной работы датчиков 14 парамет1664835 ров в ней.и показания измерительных приборов 15.

Далее воздух через патрубок 18 и форсунку 9 поступит в емкость 2, вытеснив туда же остатки суспензии в этих патрубках.

В результате сопротивление тракта, состоящего из элементов 4, 17., 21, 18, 8 и 9, потоку воздуха уже без суспензии резко упадет, соответственно упадет избыточное давление в верхней воздушной полости емкости 1, информация об этом поступит по каналу 27 в блок 16 управления, который в свою очередь выдаст управляющие сигналы на закрытие клапана 25 и воздухораспределителя 11, одновременно — на открытие клапана 26 и воздухорэспределителя 12. Тепер уже аэрирующий воздух начнет поступать в нижнюю часть емкости 2, барботировать сквозь слой суспензии и поднимать избыточное давление над ней. В результате начнется вытеснение суспензии из емкости 2 в емкость 1 по тракту, состоящему из трубопровода 3, обратного клапана 5, патрубка

18, кюветы 13 и трубки 21, пэтрубка 17, обратного клапана 19, форсунки 10. Датчики 14 параметров в кювете 13 совместно с прибором 15 продолжают непрерывное измерение параметров процесса (р02, рН; еН и др.).

Все это продолжается до момента, когда оговоренный тракт очистится воздухом от суспензии, упадет его сопротивление и поступит команда блока 16 управления на вытеснение суспензии из емкости 1 в емкость 2.

Основным источником энергии поддержания культивирования является подача аэрирующего воздуха под необходимым давлением, Изменяя скорость подачи аэрирующего воздуха, например, за счет изменения его входного давления, можно задавать необходимую скорость перекачивания суспензии из одной емкости в другую и аэрацию ее за счет барботирования в одной емкости и распыления в другой.

Во всех указанных режимах через кювету 13 с измерительными датчиками 14 параметров непрерывно протекает суспензия с постоянной, задаваемой подачей воздуха, скоростью. При этом не требуется никаких специальных насосов для перекачки суспензии через датчики, скорость которых необходимо было бы дополнительно согла5

50 совывать со скоростью циркуляции суспензии между емкостями 1 и 2.

В предлагаемой схеме нэ измерительный прибор 15 поступает непрерывная и достоверная информация о параметрах процесса культивирования (р02, рН, еН и др.), что повышает точность их измерения.

Это ведет к упрощению управления этими параметрами, поднятию его точности и увеличению продуктивности процесса. Более точное снятие параметров состояния среды при наличии обратной связи датчиков 14 с системой газоснабжения и перетока среды позволяет осуществлять более быстрое и точное вмешательство в процесс культивирования и выводить его параметры на заданный оптимальный режим, что оптимизирует во времени условия выращивания микроорганизмов и приводит к увеличению производительности.

Формула изобретения

1. Установка для культивирования микроорганизмов, содержащая две вертикальные емкости, сообщенные одна с другой двумя трубопроводами для перетока суспензии, каждый из которых подключен к нижней части одной из емкостей через обратный клапан своим входным участком и к верхней части другой емкости своим выходным участком, снабженным распылительной форсункой, воздухораспределитель, служащий для периодического отвода газа из емкостей, проточную кювету с датчиками физико-химических параметров среды, соединенному с измерительным прибором, и блок управления, связанный с воздухораспределителем, отличающаяся тем, что, с целью повышения точности определения параметров физико-химического состояния среды культивирования и увеличения тем самым производительности, проточная кювета с датчиками соединена патрубками с центральными частями указанных трубопроводов для прямого и обратного протока через нее среды, при этом на входном участке каждого из трубопроводов перед форсункой установлен дополнительный обратный клапан.

2, Установка поп1,отл ича ю щаяс я тем, что проточная кювета снабжена горизонтальной трубкой с дросселирующим клапаном, служащей для удаления газа из кюветы.