Установка для непрерывного культивирования микроорганизмов и получения их метаболитов

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 5 9)(1 12 М 1/ РЕТЕНИЯ 2 ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕВЕДОМСТВО СССР(21) 4938396113 (22) 22.05.91 (46) 23,01.93, Бюл. М 3 (71) Научно-производственное объединение "Биотехника" (72) В.Ю;Ракитин, Н.В.Прокофьева, И.В.Думчева, Б.С,Лебедев, Т,П,Попова и А,М,Карпов (56) Патент Великобритании . М 1085901, кл. С 6 Р, опублик, 1967. (54) УСТАНОВКА ДЛЯ НЕПРЕРЫВНОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ И ПОЛУЧЕНИЯ ИХ МЕТАБОЛИТОВ (57) Использование: микробиологическая промышленность, культивирование микро. организмов и получение первичных и вторичных метаболитов. Сущность Изобретение относится к установкам для глубинного культивирования микроор-.ганизмов и получения как первичных, так и вторичных метаболитов и предназначено для применения в биотехнологии, включая микробиологическую, медицинскую, фармацевтическую, пищевую и другие смежные отрасли промышленности с цельо обеспечения безотходности производства и получения ценных биопрепаратов.Известна установка (патент Англии Ь 1085901, С 6 Р, 1967) для непрерывного вы. ращивания микроорганизмов и получения метаболитов, включающая в себя два или более ферментационных сосуда и передающий вращающийся клапан между парой сосудов. Установка обеспечивает поддержание баланса между образованием клеток и получением продукта (метаболита).Однако при использовании данной устанавизобретения; установка включает основной и дополнительный ферментеры, узел концентрирования первичныхметаболитов, содержащий накопительную емкость и выносной фильтрующий элемент с разделительной обратноосмотической мембраной, Предмембранная полость фильтрующего элемента соединена циркуляционным трубопроводом с накопительной емкостью, а полость, расположенная за мембраной, сообщена трубопроводом с линией подвода воды на средоприготоВГенйе; Основной ферментер также снабжен фильтрующим элементом с разделительной мембраной. Накопительная емкость выполнена с умень- :,:,: шенной по обьему нижней частью, служащей для сбора и отвода фильтрата первичных метаболитов. 1 ил и не предусмотрено "концейфйрование родукта и утилизация отходов; возможность разделения продукта и клеточной массы с целью получейияпервичнбго метаболита; возможность непрерывного одновременного получения клеточной массы и метаболитов (ценных биопрепаратов); рециркуляция воды.Целью изобретения является снижение количества отходов йовь 1 ййййевьхода клеточной массы и метаболитов (ценных биопрепаратов).Поставленная цель достигаетсятем, что установка, включающая головйой ферментер с уровнемербм; связанйыйтрубойроводом через насос-дозатор с дополнительным ферментером с уровнемером, снабжена узлом концентрированйа"первичных метаболитов; выполненным в виде накопитеЛьнбй емкости, снабженной фильтрующим эле 3 1789554ментом с разделительной обратноосмотической мембраной, надмембранная полостькоторого циркуляционным трубопроводомсоединена с накопительной емкостью, а полость, расположенная за мембраной, сообщена трубопроводом с линией подачи водына средоприготовление, при этом головной,ферментер также снабжен фильтрующимэлементом Юразделительной мембраной,надмембррнная, полость которого циркуляционныЬ трубопроводом соединена с головным ферме йтером, а полость,расположенная за мембраной, соединенатрубопроводом, имеющим расходомер и регулирующий клапан, с накопительной емкостью, имеющей малую полость в своейнижней части.На чертеже изображена предлагаемаяустановка,Установка включает головной ферментер 1 с уровнемером 2, оснащенный фильтрующим элементом 3 с разделительноймембраной 4, Полость, расположенная перед мембраной, циркуляционным трубопроводом 5 с насосом 6 соединена с головным 25ферментером, а полость, расположенная замембраной, соединена трубопроводом 7,имеющим расходомер 8 и регулирующий,клапан 9, с накопительной емкостью 10 с30уровнемером 11, Последняя .оснащенафильтрующим элементом 12 с разделительной обратноосмотической мембраной 13;Полость, расположенная перед мембраной, соединена циркуляционным трубопрово 35дом 14 с насосом 15 с накопительной емкость о, имеющей малую полость 16 в своей нижней части, а полость, расположенная за мембраной фильтрующего элемента, соединена трубопроводом 17 с линией подачи воды 18 в узел приготовления питательной 40 среды 19, связанный через расходный клапан 20 и насос 21 с входом в головной ферментер. Выход головного ферментера через . насос-дозатор 22 соединен трубопроводом с дополнительным ферментером 23, По следний снабжен уровнемером 24 и на выходе насосом-дозатором 25, а также комплексом приспособлений 26 для создания определенных воздействий на суспен 50зию клеток микроорганизмов,Предлагаемая установка работает следующим образом.Питательную среду из узла приготовле; ния 19 через расходный клапан 20 насосом5521 подают в головной.ферментер 1 до уровня, заданного по уровнемеру 2, После дости- жения необходимых параметров питательной среды по температуре и значению рН производят засев головного ферментера культурой микроорганизмов. После этого осуществляется автоматическое поддержание параметров процесса, Затем включают насос 6, обеспечивающий циркуляцию суспензии клеток по трубопроводу 5 через Фильтрующий элемент 3 и полость над мембраной 4 в головной ферментер, при этом разделительная мембрана обеспечивает задержание клеток микроорганизмов в суспензии, а бесклеточный фильтрат, образовавшийся в полости за мембраной, содержащий продукты жизнедеятельности микроорганизмов (первичный метаболит) и не утилизированные компоненты питательной среды, по трубопроводу 7 через расходомер 8 и регулирующий клапан 9 попадает в накопительную емкость 10, С помощью регулирующего клапана 9 и расходомера 8 устанавливают требуемую (постоянную или переменную) скорость протока фильтрата из фильтрующего элемента 3 в зависимости. например, от нарастания концентрации первичных метаболитов,По мере уменьшения уровня в головном ферментере, за счет отвода фильтрата, от .уровнемера 2 сигнал поступает на открытие расходного клапана 20 и включение насоса 21, осуществляющего подачу питательной среды в головной ферментер,По мере накопления фильтрата в накопительной емкости и достижения определенного уровня по уровнемеру 11 включается насос 15, обеспечивающий циркуляцию фильтрата иэ накопительной емкости по трубопроводу 14 через полость,. расположенную над обратнооСмотической мембраной 13 фильтрующего элемента 12. С помощью запорной арматуры на трубопроводе 14 создается давление фильтрата на мембрану 13,в результате чего фильтрат, содержащий первичные метаболиты, от-. фильтровывается, и в полости эа обратноосмотической мембраной собирается вода, которая после соответствующего контроля на качество по трубопроводу 17 поступает в линию подачи воды 18 узла приготовления питательной среды 19. Фильтрат, содержащий первичные метаболиты, концентрируется в малой полости 16 нижней части накопительной емкости и может быть передан для дальнейшего использования; так как является ценным биопрепаратом.После культивирования в головном ферментере и накопления необходимой концентрации клеток суспензию клеток насосом-дозатором 22 подают в дополнительный ферментер 23. Скорость подачи клеточной массы устанавливают равной скорости роста культуры в головном ферментере, Дополнительный ферментер пре1789554 РФУР 77Редактор С.Кулак Составитель В.Юдин Техред М.Моргентал екто ободян каэ 329 Тираж 8 НИИПИ Государственного комитета по изобр 113035, Москва, Ж, РаушПодписноениям и открытиям при ГКНТ СССРя наб., 4/5 роизводственно-иэдательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина дусмотрен для получения вторичных метаболитов, поскольку оптимум их образования не совпадает по времени с ростом культуры. Дополнительный ферментер по размерам может отличаться от размеров головного ферментера. С помощью насоса-доэатора 22 возможно осуществлять непрерывный отбор клеточной массы из головного ферментера. Формула изобретения Установка для непрерывного культивирования микроорганизмов и получения их метаболитов, включающая основной ферментер. снабженный уровнемером и связанный трубопроводом через насос-дозатор с дополнительным ферментером,отличающаяся тем,что,сцелью снижения количества отходов, повышения выхода клеточной массы и метаболитов, установка содержит узел концентрирования первичных метаболитов, включающий накопительную емкость для метаболитов и выносной фильтрующий элемент с разделительной обратноосмотической мембраной, предмембранная полость которого соединена циркуляционным трубопрово 8 дополнительном ферментере предусмотрена возможность создания с помощью комплекса приспособлений 26 определенных воздействий, диктуемых спецификой 5 получаемого биопрепарата вторичного метаболита), и с помощью насоса 25 возможно осуществлять непрерывный отбор клеточной массы и вторичного метаболита со скоростью, позволяющей поддерживать 10 заданный уровень в дополнительном ферментере по уровнемеру 24. дом с накопительной емкостью, а полость, расположенная эа мембраной, сообщена трубопроводом с линией подвода воды на средоприготовление, при этом основной ферментер также снабжен фильтрующим элементом с разделительной мембраной, предмембранная полость которого соединена трубопроводом с основным ферментером., а полость, расположенная за мембраной, соединена посредством трубопровода и установленных на.нем расходомера и регулирующего клапана с накопительной емкостью, причем накопительная емкость выполнена с уменьшенной по абьему нижней частью, служащей для сбора и отвода фильтрата первичных метаболитов.