Концентратор суспензий

 

Использование: промывка и концентрирование биологических суспензий. Сущность изобретения: концентратор содержит сосуд для суспензии, на поверхности которой плавает соединенный с насосом фильтродержатель. Фильтродержатель выполнен в виде стакана с перфорированным дном и снабжен укрепленным снаружи у дна мембранным фильтром. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з В 01 0 29/00,35/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4753228/26 (22) 29.09.89 (46) 30.05.92. Бюл, № 20 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт фитопатологии (72) В.П.Лапикова и А,А.Аверьянов (53) 543. 27(088.8) (56) Воскресенский П.M. Техника лабораторных работ. М.: Химия, 1973, с.447, рис.377.

Лебедько Н.В., Мягкий Д.Д., Морозь

С.И„Панченко Л.И. Фильтр для очистки воды.

Авторское свидетельство СССР ¹

521906, В 01 0 23/26, 1976.

Патент США ¹ 23-259, № 3512940, 1968.

Заявка ФРГ N 3619651, кл. В 01 0 21/24, i989, Изобретение относится к устройствам, предназначенным для разделения и очистки биологических суспензий; а именно к лабораторным фильтрам и фильтродержателям, и может быть применено к суспензиям бактерий, спор, протопластов, клеточных органелл, форменных .элементов крови или культур клеток.

При изучении укаэанных биологических объектов часто бывает необходимо промыть и сконцентрировать частицы суспензии.

Применение для этой цели центрифугирова-ния малопроизводительно и может травмировать объект за счет ускорения, уплотнения частиц в осадок и последующего диспергирования осадка. Этих недостатков лишена фильтрация, однако, если она происходит в нисходящем токе жидкости, то малопригодна для суспензий высокой концентрации, поскольку фильтр быстро забивается осадком. Более эффективна

5U 1736558 Al (54) КОНЦЕНТРАТОР СУСПЕНЗИИ (57) Использование; промывка и концентрирование биологических суспензий. Сущность изобретения: концентратор содержит сосуд для суспензии, на поверхности которой плавает соединенный с насосом фильтродержатель, Фильтродержатель выполнен в виде стакана с перфорированным дном и ., снабжен укрепленным снаружи у дна мембравным фильтром. 3 ил. фильтрация в восходящем токе, когда фильтр находится не на дне, а в верхней части сосуда, и жидкость отбирает насосом, При этом фильтр меньше забивается осадком, так как последний в основном скапливается на дне сосуда. Для удаления осадка с фильтра может быть использовано кратковременное переключение насоса на обратное направление потока.

Известен концентратор для фильтрации в восходящем токе, имеющий фильтровальную трубку, в расширенную часть которой помещают бумажную или мацерированную бумажную массу, которая служит фильтрующим слоем. Трубку присоединяют к вакуумнасосу и опускают в сосуд, где находится раствор с осадком, подлежащий отфильтровыванию.

Данный аналог может применяться для получения фильтрата, но не пригоден для концентрирования суспензий. Применен1736558 ный фильтр задерживает частицы в своей толще, что делает их практически недоступными и не позволяет без больших потерь вернуть в суспензию путем обращения потока. Установка нижнего конца фильтрующей трубки на дне сосуда, т,е, в наиболее концентрированном слое, почти не дает преимуществ перед обычной фильтрацией.

Наиболее эффективна установка фильтра у поверхности, в самом разряженном слое, но тогда трубку необходимо постоянно перемещать вслед за меняющимся уровнем жидкости.

Известен также фильтр для очистки воды от взвешенных частиц, представляющий собой вертикальную трубку, в средней части расширенную и наполненную дренажем (песок или тл.}, который служит фильтрующим материалом.

Данный анализ, как и предыдущий; не пригоден для концентрирования и сбора частиц.

Известен концентратор, в котором фильтродержатель действует как поршень. пои:. ценный в вертикальный цилиндрическии сосуд с суспензией. Между поршнем и сосудом имеются уплотнлтельные прокладки, Поршень пустотелый, а его нижняя поверхность представляет собой неотделимый пористый стеклянный фильтр.

При опускании поршня жидкая фаза проходит сквозь фильтр, скапливается внутри поршня и может быть удалена через открытую верхнюю часть последнего.

В данном аналоге: применен стеклянный фильтр, w.е. глубинный, не позволяющий количественно собрать осадок; при работе с различными суспензиями необходимо иметь столько же фильтродержателей, так как стеклянный фильтр невозможно отмыть быстро; поршневая конструкция фильтродержателя требует герметичной стыковки с сосудом для суспензил и поэто. му сложнее в изготовлении, особенно если необходим набор фильтродержаталей; устройство малопригодно для биологических суспензий, поскольку частицы, попавшие под уплотнитепьные кольца, могут механически повреждаться и выделять вещества, изменяющие свойства всей суспензии, Наиболее близким к предлагаемому является концентратор, представляющий собой конус из фильтрующего материала.

Верхней широкой частью конус крепится к поплавку, а нижней узкой — к патрубку, соединенному шлангом с насосом. Поплавок удерживает фильтр в верхнем, наиболее разряженном слое суспензии, но может быть подобран так, чтобы фильтр находился на заданной глубине.

35 родержатель 1, перистальтический насос 2

45

55 о

Для разделения биологических суспензий наиболее удобными и надежными являются мембранные фильтры, Изготовление фильтрующего- конуса из такого материала требует существенного усложнения всей конструкции для герметичного закрепления мембранного фильтра, предотвращения его разрыва и быстрой замены. Изготовление. конуса из жестких пористых материалов(например, стекла) технически сложно; такие материалы требуют длительной промывки, что замедляет работу, если она ведется с несколькими суспензиями. Патрубок и присоединенный к нему шланг ограничивают возможное приближение конуса ко дну. Поэтому минимальный обьем, до которого может быть сконцентрирована суспензия, относительно. велик. На поверхности шланга и патрубка оседают частицы. которые теряются, когда фильтродержатель извлекают из сконцентрированной суспензии, Целью изобретения является создание простого по конструкции устройства, позволяющего в лабораторных условиях без потери и травмирования частиц промывать и концентрировать до меньшего (чем в прототипе) обьема биологические суспензии методом фильтрации в восходящем токе с применением. мембранных фильтров и позволяющего быстро заменять фильтры и промывать все устройство.

На фиг.1-3 приведена схема устройства.

В состав концентратора входят фильти сосуд для суспензии 3, Пластмассовый корпус 4 фильтродержателя имеет вид стакана и состоит из дна 5 и боковой стенки 6.

По внешней поверхности дна нанесены борозды (не показаны), в которых проделаны многочисленные сквозные отверстия. К дну снаружи прилегает мембранный или бумажный фильтр 7, края которого прижаты к стенке б обжимным кольцом 8. Внутрь корпуса, у его дна, плотно вставлена воронка 9, на носик которой надета гибкая трубка 16.

Устройство работает следующим образом.

Фильтр 7 прикладывают к дну 5 корпуса

6 и плотно фиксируют обжимным кольцом 8, Трубку 10 присоединяют к насосу 1. Суспензию, которую нужно промыть и сконцентрировать, наливают s цилиндрический сосуд 3, в который опускают фильтродержатель. Поскольку большая часть внутреннего объема корпуса 6 заполнена воздухом, фильтродержатель плавает в воде и лишь незначительно погружен. Включают насос 1 и выкачивают жидкую фазу из суспензии, Дно

5 предохраняет фильтр 7 от прогибания

1736558 внутрь, а борозды увеличивают эффективную фильтрующую площадь. Для удаления спор, скапливающихся на фильтре 7, насос периодически на 1 — 2 с переключают на нагнетание. Фильтродержатель встряхивают. 5

Споры отделяются в виде сгустка 11, который опускается на дно сосуда. Фильтрат удаляют иэ суспенэии до тех пор, пока фильтр 7 не опустится почти на дно сосуда

3. При необходимости промыть суспензию в 10 нее добавляют свежую жидкость, и процедуру концентрирования повторяют.

B отличие от прототипа предлагаемое устройство позволяет использовать стандартные круглые мембранные фильтры, ко- 15 торые не задерживают частицы в своей толще. Легкая замена мембранных фильтров и однократное их применение позволяет быстро промывать устройство, что необходимо при работе с несколькими сус- 20 пензиями.

Максимальная концентрация, до которой можно сгустить суспенэию, зависит от минимального ее объема, который при этом достигается, В предлагаемом устройстве, в 25 отличие от прототипа, минимальный объем конструктивно ничем не ограничен.

В отличие от прототипа погруженная часть фильтродержателя не имеет выступающих деталей. которые могут задерживать час- 30 тицы суспензии и тем самым вызывать их потерю.

Il р и м е р. Обьект: споры гриба РуйсЫаба

oryzae, смытые с 10-дневной культуры на агаризованном морковном отваре. Споры име- 35 ют продолговатую форму и примерные размеры 10 мкм х 20 мкм, Использован мембранный фильтр диаметром 25 ми и порами

8 мкм. Суспензию (50 мл) концентрировали трижды до конечного объема 5 мл и затем с 40

6 добавлением (кроме последнего раза) 59 мл

Воды. Подсчитывали количество спор 9 сконцентрированной суспензии. Часть ее разбавляли до концентрации 35 тыс.спор/мл, инкубировали 5 ч при 23, подсчитывали долю проросших спор и длину их ростковых трубок.

Результаты. Продолжительность процедуры 15 мин. Содержание спор в сконцент-, рированной суспензии 800 тыс/мл.

Прорастание спор 66 2, длина ростковых трубок у проросших спор 8.8 3,8 мкм.

Степень концентрирования и жизнеспособность criop достаточно высоки. Для сравнения следует сказать, что выполнение той же задачи традиционным путем центрифугирования занимает 90 мий и дает споры, прорастающие на 47 +3 с ростковыми трубками 5,7 + 2,8 мкм, т.е. с худшими показателями жизнеспособности, чем при фильтрации. Общее количество спор в промытой суспензии, т.е, выход продукта, при центрифугироввнии примерно вдвое меньше, чем дает предлагаемое устройство.

Уменьыение потерь сгюр путем увеличения времени и скорости цвнтрифугирования травмирует их еще сильнее.

Формула изобретения

Концентратор суспензий, включающий сосуд для суспензии, в котором размещен соединенный с насосом поплавковый фильтродержатель, отл ича ющийсятем, что. с цель1о расширения функциональных возможностей за счет промывки и концентрирования биологических суспеиэий без потери и травмирования, фильтродержатель выполнен в виде стакана, днище которого перфорировано и- снабжено укрепленными снаружи мембранным фильтром с обжимным кольцом.

1736558

ФАЗ

Составитель В.Лапикова

Техред М.Моргентал Корректор О.Кравцова

Редактор H.Горват.Закаа 1848 . Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/б производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101