Дезинтегратор микроорганизмов

 

Использование: микробиологическая промышленность и прикладная биотехнология. Сущность изобретения: дезинтегратор содержит рабочую камеру с технологическими патрубками и размещенными в ней мелющими телами, устройство для сепарации, выполненное в виде полого ротора, образованного дисками и снабженного технологическими каналами. Дезинтегратор снабжен рубашкой охлаждения и горловиной, в которой образованы соосные каналы ввода микробной суспензии и вывода дезинтеграта, разделенные кольцевой стенкой полого шнека, размещенного в канале ввода суспензии и установленного на роторе, диски которого снабжены периферийными перемешивающими элементами, выполненнми в виде выступов, смещенных относительно друг друга на полшага, при этом в канале вывода дезинтеграта также размещен шнек, жестко закрепленный на роторе и имеющий направление витков, обратное направлению вращения ротора. Указанные шнеки установлены концентрично на разных дисках ротора. 1 ил.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к технике дезинтеграции микроорганизмов.

Известен дезинтегратор микроорганизмов ФУР-1 [1], состоящий из термостатируемой цилиндрической помольной камеры, заполненной мелющими телами, с входным и выходным каналами, а также перемешивающего устройства. Помольная камера выполнена в виде полого диска, входной и выходной каналы расположены соответственно в центре и по периферии камеры. Перемешивающее устройство выполнено в виде ротора с радиальными проточками, концентрично установленными в полом диске.

К недостаткам данного дезинтегратора следует отнести снижение эффективности разрушения клеток микроорганизмов в результате падения производительности из-за активного пенообразования в периферийной зоне дезинтегратора, из которой отвод дезинтегратора становится затрудненным.

Пенообразование обусловлено присутствием в зоне активного перемешивания веществ в трехфазном состоянии: твердом, жидком и газообразном, а именно, мелющих тел, жидкости-носителя суспендированного материала и растворенного в ней газа.

Другим недостатком дезинтегратора является преобладание фрикционного контакта мелющих тел между собой, как следствие их послойного кругового движения, создающих в оболочке клеток преимущественно касательное напряжение сдвига, которые являются менее эффективным механизмом разрушения клеток.

Известен баллистический дезинтегратор микроорганизмов [2], содержащий емкость с мелющими телами, установленную в емкости мешалку с приводом и размещенное над емкостью устройство для сепарации мелющих тел, причем устройство для сепарации содержит укрепленную на полом приводном валу камеру, в которой размещены укрепленные на этом же валу диски для направления потока дезинтегратора, с образованием кольцевого зазора между их кромками и стенкой камеры, и прикрепленный к днищу камеры центробежный насос, при этом полый вал в своей нижней части сообщен с емкостью и имеет отверстия для вывода дезинтеграта.

Недостатком данного дезинтегратора является низкая эффективность разрушения клеток микроорганизмов из-за преобладания послойного кругового движения мелющих тел и преимущественно касательного взаимодействия между ними в условиях свободного движения в объеме камеры.

В основу изобретения положена задача повышения эффективности разрушения клеток микроорганизмов.

Поставленная задача решается тем, что в дезинтеграторе микроорганизмов, содержащем рабочую камеру с технологическими патрубками и размещенными в ней мелющими телами, и устройство для сепарации, выполненное в виде полого ротора, образованного дисками и снабженного технологическими каналами, установленного на приводном валу, согласно изобретению рабочая камера снабжена рубашкой охлаждения и горловиной, в которой выполнены соосные каналы для ввода микробной суспензии в камеру и вывода дезинтегратора из нее, разделенные кольцевой стенкой полого шнека, размещенного в канале ввода микробной суспензии и установленного на роторе, а диски ротора снабжены периферийными перемешивающими элементами в виде выступов, смещенных относительно один к другому на полшага, при этом в канале вывода дезинтегратора также размещен шнек, жестко закрепленный на роторе с направлением витков, обратным по отношению направления вращения ротора, причем шнеки установлены концентрично на разных дисках ротора.

На чертеже изображен дезинтегратор микроорганизмов, общий вид в поперечном разрезе.

Дезинтегратор микроорганизмов содержит рабочую камеру 1, установленный на приводном валу 2 полый ротор 3, образованный дисками 4 и 5 с периферийными перемешивающими элементами 6, горловину 7, в которой расположен канал 8 ввода микробной суспензии и канал 9 вывода дезинтеграта из камеры, шнек 10 с окнами 11, в полости которого концентрично установлен шнек 12 с диском 13, рубашку 14 охлаждения, отверстия 15, выполненные в полом роторе для ввода в его полость пульпы мелющих тел и радиальные каналы 16 для возврата их в рабочую зону, патрубок 17 для вывода дезинтеграта из рабочей камеры, корпус 18, установленный на горловине, в котором размещена фторопластовая втулка 19, служащая опорой центрального шнека, в которой образованы проточка 20 и канал 21 для сообщения с патрубком вывода дезинтеграта, и подковообразный канал 22 для прохода суспензии в камеру. Герметичность рабочей камеры обеспечивается резиновыми кольцами 23-26 и уплотнением 27. Ввод микробной суспензии производится через патрубок 28.

Дезинтегратор микроорганизмов работает следующим образом. Через рубашку 14 охлаждения подают проток охлаждающей среды, рабочую камеру 1 охлаждают, затем через патрубок 28 вводят подлежащую обработке охлажденную микробную суспензию, которая через канал 22 и далее по каналу 8 шнеком 10 подается в рабочую зону, заполняя ее и полость ротора 3. Затем с помощью привода приводят во вращение ротор 3, который отбрасывает мелющие тела на периферию камеры и с помощью перемешивающих элементов в виде выступов 6 активно перемешивают уплотненный полем центробежных сил пристеночный слой мелющих тел, сообщая им кинетическую энергию, при соударении которых происходит разрушение оболочки клеток микроорганизмов и получение дезинтеграта клеток.

Непрерывно поступающая в камеру 1 под избыточным давлением суспензия микроорганизмов вытесняет ее содержимое через отверстия 15 в полость ротора 3, где диск 13 направляет ее на периферию в область значительного влияния центробежных сил, где и происходит отделение мелющих тел от дезинтеграта и возврат их в рабочую зону через каналы 16. Осветленный дезинтеграт в центральной зоне ротора вытесняется в канал 9 и через окна 11 дезинтеграт поступает в кольцевую проточку 20 и далее по каналу 21 через выходной патрубок 17 - в приемник дезинтеграта.

В результате перехода работы по разрушению клеток в тепло, несмотря на его отвод рубашкой 14 охлаждения, происходит повышение температуры дезинтеграта, что является нежелательным. Однако, встречное движение по каналам 8 и 9 глубоко охлажденной суспензии и нагретого дезинтеграта благодаря теплообмену через разделяющую их стенку шнека 10 позволяет понизить температуру дезинтеграта еще до выхода его наружу из камеры 1 до уровня ниже критического. Плотность мелющих тел подбирается равной плотности рабочей жидкости для снижения энергозатрат на перемешивание и сведения к минимуму тепловыделения.

Изобретение найдет широкое применение для дезинтеграции растительных, животных и микробных клеток в научно-исследовательской практике, в фармацевтической, микробиологической и пищевой промышленности.

Формула изобретения

ДЕЗИНТЕГРАТОР МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащий рабочую камеру с технологическими патрубками и размещенными в ней мелющими телами, и устройство для сепарации, выполненное в виде полого ротора, образованного дисками и снабженного технологическими каналами, установленного на приводном валу, отличающийся тем, что рабочая камера дезинтегратора снабжена рубашкой охлаждения и горловиной, в которой образованы соосные каналы ввода микробной суспензии в камеру и вывода дезинтеграта из нее, разделенные кольцевой стенкой полого шнека, размещенного в канале ввода микробной суспензии и установленного на роторе, диски которого снабжены периферийными перемешивающими элементами, выполненными в виде выступов, смещенных относительно друг друга на полшага, при этом в канале вывода дезинтеграта также размещен шнек, жестко закрепленный на роторе и имеющий направление витков, обратное направлению вращения ротора, причем шнеки установлены концентрично на разных дисках ротора.

РИСУНКИ

Рисунок 1