Установка дял культивирования галофильных микроорганизмов

 

Использование: изобретение относится к медицинской и микробиологической промышленности. Сущность: установка для культивирования галофильных микроорганизмов включает расположенные в один ряд вертикальные ферментеры с прозрачными стенками, снабженные патрубками отвода культуральной жидкости, трубопроводы подачи посевного материала и питательной среды, лампы освещения, установленные снаружи ферментеров, и блок контроля и управления процессом культивирования микроорганизмов. Установка снабжена смесителем подаваемого в нее посевного материала и питательной среды, циркуляционным насосом и теплообменником, связанными между собой трубопроводами с образованием циркуляционного контура культуральной жидкости. Нижние части ферментеров подключены к трубопроводу, соединяющему теплообменник и смеситель, а их верхние части при помощи трубопроводов сообщены со смесителем. На трубопроводе, соединяющем смеситель с циркуляционным насосом, размещены датчики контроля pH и температуры. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

Изобретение относится к медицинской и микробиологической промышленности, а именно к установкам для культивирования микроорганизмов.

При массовом производстве микроорганизмов, в том числе и при промышленном производстве, объем производства связан в первую очередь с увеличением объема выращивания микроорганизмов. Проблема решается двумя способами: увеличением единичного объема аппаратов или увеличением количества аппаратов в технологической схеме выращивания микроорганизмов. Каждый из этих способов обладает своими недостатками.

При увеличении объема отдельного аппарата облегчается обслуживание и управление его работой, сокращается количество трубопроводов и арматуры, а также систем контроля и управления. Недостатком работы с аппаратами большой единичной мощности является сложность обеспечения равномерности перемешивания в среде выращивания (неидеальность перемешивания, высокая вероятность образования застойных зон, особенно при наличии различного рода внутренних конструкций), а также проблемы резервирования и надежности технологической схемы в целом.

При использовании большого количества малых аппаратов проблема заключается в необходимости наличия индивидуальных систем обеспечения работы каждого из аппаратов, в первую очередь систем контроля и управления, а также обслуживания аппаратов в процессе эксплуатации.

Известна установка для культивирования микроорганизмов, содержащая две емкости, установленные по вертикали одна над другой [1]. Из верхней емкости среда выращивания перетекает в нижнюю емкость через эжекционное устройство, обеспечивающее перемешивание и аэрирование в нижней емкости. Из нижней емкости среда выращивания посредством циркуляционного насоса подается в верхнюю емкость через эжекционное устройство, работающее по принципу падающей струи, которое обеспечивает аэрирование и перемешивание в верхней емкости. К эжекторным устройствам на каждом этаже подводится газовая фаза для обеспечения аэрирования каждой из зон выращивания.

На трубопроводе, соединяющем нижнюю емкость с верхней помимо циркуляционного насоса размещается теплообменное оборудование для стабилизации температуры среды выращивания в обеих зонах выращивания, а также могут быть расположены штуцера для подвода свежей питательной среды и агента, стабилизирующего pH среды выращивания. На этом же трубопроводе могут быть также размещены датчики контроля технологического процесса (например, pH и температуры).

Недостатком установок этого типа является необходимость использования высоконапорных центробежных насосов с газовыми сепараторами для обеспечения работы аэрирующих и перемешивающих эжекторов. Кроме того, для обеспечения эффективной работы эжекторов необходимо использование циркуляционных насосов высокой производительности установки. Эти требования приводят к значительным энергетическим затратам технологического процесса.

При выращивании галофильных микроорганизмов проблема дополняется также необходимостью обеспечения освещенности среды выращивания во всем объеме.

Ближайшим техническим решением к предложенному является установка для культивирования галофильных микроорганизмов, включающая расположенные в один ряд вертикальные ферментеры, имеющие прозрачные стенки и снабженные патрубками отвода культуральной жидкости, трубопроводы подачи посевного материала и питательной среды, лампы освещения, установленные снаружи ферментеров, и блок контроля и управления процессом культивирования микроорганизмов [2].

Недостатком данной установки является ее низкая производительность в связи с тем, что она предназначена только для осуществления процессов выращивания микроорганизмов и микроводорослей в периодическом режиме, а также необходимость контроля и управления процессом выращивания в каждой емкости индивидуально, что увеличивает сложность обслуживания установки и снижает надежность ее работы.

Технический результат изобретения заключается в повышении производительности и более надежной работе установки.

Для достижения этого результата предложенная установка для культивирования галофильных микроорганизмов, включающая расположенные в один ряд вертикальные ферментеры, имеющие прозрачные стенки и снабженные патрубками отвода культуральной жидкости, трубопроводы подачи посевного материала и питательной среды, лампы освещения, установленные снаружи ферментеров, и блок контроля и управления процессом культивирования микроорганизмов, снабжена смесителем подаваемого в установку посевного материала и питательной среды, циркуляционным насосом и теплообменником, связанными между собой трубопроводами с образованием циркуляционного контура культуральной жидкости, при этом нижние части ферментеров подключены к трубопроводу, соединяющему теплообменник и смеситель, а их верхние части при помощи трубопроводов сообщены со смесителем. На трубопроводе, соединяющем смеситель с циркуляционным насосом, должны быть размещены датчики контроля pH и температуры, причем трубопровод подключен при помощи регулирующих средств к трубопроводам подачи раствора, стабилизирующего pH, и раствора питательной среды. Смеситель целесообразно снабдить в верхней части патрубком, сообщенным со сборником питательной среды.

На фиг. 1 схематично изображена предложенная установка в общем виде, на фиг. 2 - вид сбоку на один из ферментеров установки.

Установка для культивирования галофильных микроорганизмов включает расположенные в один ряд вертикальные ферментеры 1, имеющие прозрачные стенки и снабженные патрубками 2 отвода культуральной жидкости и аэраторами 3, трубопроводы 4 и 5 подачи посевного материала и питательной среды, лампы 6 освещения, установленные снаружи ферментеров, блок 7 контроля и управления процессом культивирования микроорганизмов, расположенный ниже ферментеров вертикально смеситель 8 подаваемого в установку посевного материала и питательной среды, циркуляционный насос 9 и теплообменник 10, связанные между собой трубопроводами 11, 12 и 13 с образованием циркуляционного контура культуральной жидкости.

Ферментеры 1 в нижней части при помощи патрубков 14 с вентилями 15 подключены к трубопроводу 13, соединяющему теплообменник 10 и смеситель 8, а в верхней части они при помощи патрубков 2 и трубопроводов 16 и 17 сообщены со смесителем. На трубопроводе 12, соединяющем циркуляционный насос с теплообменником, размещены датчики 18 и 19 контроля pH и температуры. Смеситель 8 снабжен патрубком 20, сообщающим его со сборником 21 культуральной жидкости. Трубопроводы 4 и 5 подачи посевного материала и питательной среды подключены к трубопроводу 11, соединяющему смеситель с циркуляционным насосом. На трубопроводе 13 установлен вентиль 22.

Установка работает следующим образом.

Посевной материал и питательную среду по трубопроводам 4 и 5 подают в трубопровод 11 и циркулярный насос 9 перекачивает их через теплообменник по трубопроводам 12 и 13 в смеситель 8. В последнем компоненты перемешиваются, аэрируются, при этом начинается рост галофильных микроорганизмов при освещении культуральной жидкости лампами 6. Эта жидкость непрерывно циркулирует по контуру, который образуют смеситель 8, циркуляционный насос 9, теплообменник 10 и трубопроводы 11, 12 и 13. При достижении концентрации микроорганизмов 2-3 г/л по трубопроводу 5 подается свежая питательная среда. Затем открывается вентиль 15 на одном из ферментеров 1 и закрывается вентиль 22 и питательная среда подается до тех пор, пока он не заполнится культуральной жидкостью. Таким образом, осуществляется последовательное заполнение всех ферментеров 1. Культуральная жидкость из них через патрубки 2, трубопроводы 16 и 17 перетекает в смеситель 8 и из него при закрытом вентиле 22 циркулирует по образовавшемуся контуру. При достижении заданной концентрации микроорганизмов в культуральной жидкости начинается отбор ее по патрубку 20 в сборник 21. При установившемся режиме работы установки питательная среда непрерывно подается в циркуляционный контур по трубопроводу 5, а культуральная жидкость отбирается в сборник 21. В каждом ферментере 1 и в смесителе 8 поддерживают одинаковое значение pH и температуры, которое контролируют при помощи соответствующих датчиков 18 и 19 и регулируют при помощи блока 7 контроля и управления процессом культивирования микроорганизмов.

Таким образом, конструкция предложенной установки обеспечивает непрерывность процесса культивирования, высокую производительность, а также ее надежную работу.

Формула изобретения

1. Установка для культивирования галофильных микроорганизмов, включающая расположенные в один ряд вертикальные ферментеры, имеющие прозрачные стенки и снабженные патрубками отвода культуральной жидкости, трубопроводы подачи посевного материала и питательной среды, лампы освещения, установленные снаружи ферментеров, и блок контроля и управления процессом культивирования микроорганизмов, отличающаяся тем, что она снабжена смесителем подаваемого в установку посевного материала и питательной среды, циркуляционным насосом и теплообменником, связанными между собой трубопроводами с образованием циркуляционного контура культуральной жидкости, при этом нижние части ферментеров подключены к трубопроводу, соединяющему теплообменник и смеситель, а их верхние части при помощи трубопроводов сообщены со смесителем.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что на трубопроводе, соединяющем циркуляционный насос с теплообменником, установлены датчики контроля pН и температуры.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2