Способ управления культивированием микроорганизмов в группе реакторов

О П И С А Н И Е)977489ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(51) М. Кл,э С 12 И 1/00 Опубликовано 30.11,82. Бюллетень44Дата опубликования описания 05.12.82 по делам изобретеиий и открытий(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЕМ МИКРООРГАНИЗМОВ В ГРУППЕ РЕАКТОРОВ(23) Приоритет -Изобретение относится к управлению и исследованию биологических процессов и может найти широкое применение в микробиологической промышленности.Известен способ управления культивированием исследуемых культуры в равных условиях, При этом культивирование ведется одновременно в нескольких сосудах с общими нефелометром для контроля биомассы в процессе культивирования и электрическим приводом мешалок. Предусмотрена одновременная регистрация физико-химических показателей культуральных жидкостей в сосудах 11).Недостатком известного способа является сложность аппаратурного оформления, трудоемкость оценки процесса культивирования и возможность ее субъективности.Известен также способ управления культивированием микроорганизмов, где исследования проводятся в культиваторах, каждый из которых снабжен рядом систем поддержания заданных режимов 12.Недостатком способа является необходимость длительного ведения процесса при исследованиях, зависимость интенсивности фотосинтеза и физиологического состояния микроводорослей от условий их выращивания, что обуславливает большие трудозатраты проведения сопутствующих всему ходу процесса анализов состояния культуры в каждом культиваторе.Цель изобретения - упрощение процесса и выявление эффективных режимов культивирования.Поставленная цель достигается тем, чтоизмерение оптической плотности и поддер 1 о жание ее постоянной производят в одном изреакторов, а в остальных реакторах осушествляют слив и долив суспензии с частотоЙ и дозой, равными таковым для реактора, в котором производят измерение оптической плотности, причем в этих реакторах по окончании процесса культивирования измеряют плотность суспензии, сравнивают ее с поддерживаемой постоянно плотностью суспензии и по разности величин плотностей оценивают эффективность режимов культивиНакопление суммарной разности плотностей в конце опыта позволяет оценить наглядно, что очень важно для биологических процессов, ход процесса в опытных реакто 9774891 опр= - , йП рах, а следовательно, влияние на процесс исследуемых в опытных реакторах режимов.Так, в достаточно широком аспекте проводятся исследования фоторежимов на культивирование фотоавтотрофных микроорганизмов, Исследуются различные источники искусственного света, влияние различных частей спектра, влияние интенсивности света и т.д. на различные штаммы микроводорослей и при различных режимах культивирования, Культивирование в опытных и контрольном реакторах осуществляют в турбидостатном режиме, устанавливают контрольный световой режим в контрольном реакторе, исследуемые световые режимы - в опытных реакторах и по конечной плотности культуры судят о целесообразности исследуемого светового режима.На чертеже приведена схема, поясняющая способ. На схеме обозначены контрольный реактор 1 контрольный источник 2 света; опытные реакторы 3,4 п; исследуемые источники 5, 6 т света; датчик 7 плотности; сосуд 8 с питательной средой; клапаны 9 подачи питательной среды; емкость 10 для сбора урожая.Как видно из приведенной схемы, датчик 7 плотности установлен только на контрольном реакторе 1. В контрольном реакторе 1 проводится непрерывное культивирование микроорганизмов в турбидостатном режиме. По командам с датчика 7 плотности осуществляется долив среды из сосуда 8 с питательной средой как в контрольный реактор 1, так и в опытные 3,4 п и соответственно отбор урожая в емкость 10 для его сбора. В ходе процесса плотность биомассы в контрольном реакторе 1 остается постоянной. В опытных реакторах 3, 4 п концентрация биомассы возрастает (или уменьшается), если скорости роста культуры в них отличаются от скорости роста в контрольном реакторе, Количественно это приращение плотности выражается через надбавку удельной скорости роста где Ьр =,1 -р - надбавка удельной скоростироста;б и - конечная плотность биомассыв опытной камере;б - конечная плотность биомассыв контрольной камере;- время опыта.Предлагаемый способ управления и исследования предусматривает осуществление текущего контроля плотности культуры в контрольном реакторе вручную или автоматически с помощью канала регулирования плотности. Кратность такого контроля весьма высока (до 2 - 3 раз/ч), операции 5 о 15 2 о 25 зо З 5 40 45 5 О 55 слива - долива в каждом из реакторов проводятся по результатам замеров плотности культуры в контрольном. Перед каждой операцией слива в доли проводится 1 анализ вместо нескольких, исключается влияние ошибок и неточности измерений в опытных реакторах, а флуктуации течения процесса в каждом из реакторов, обусловленные различными исходными условиями опыта (например, различными источниками света), при длительном ведении процесса накапливаются и в итоге обеспечивают четкий качественный показатель течения процесса, отпадает необходимость производства частных периодических анализов в опытных культиваторах. Например, при выборе в качестве интегрального показателя оценки процесса культивирования водорослей плотности культуры в результате п-кратных сливов в доливов суспензии в опытных реакторах, плотность культуры становится в них визуально очень высокой (темно-зеленая окраска суспензии) или наоборот низкой (светлая суспензия). Такой наглядный результат позволяет судить о целесообразности использования того или иного светового режима или типа источника света для выращивания данного вида микроорганизмов.Пример. Проводят культивирование клеток хлореллы (СЫоге 11 а чц 1 д. - термофильный штамм) в двух одинаковых плоских камерах. Одна камера освещается эталонным (опорным) источником света - лампой накаливания КГ - 1000 - 4. Другая камера освещалась исследуемым источником света - натриевой лампой высокого давления ДНаТ. Интенсивности фотосинтетически активной радиации (ФАР) в обеих камерах устанавливается по 100 Вт/м. В камере на лампе накаливания (контрольный культиватор) поддерживается на постоянном уровне оптическая плотность путем периодического измерения проб на фотокалориметре и разбавления культуры свежей питательной средой Тамия. В опытной камере на натриевой лампе контроля плотности не проводится, но каждое разбавление в ней проводят в точности такое же, как и в контрольной камере. В результате через двое суток непрерывного культивирования в контрольной камере плотность составляет 4 106 кг/ мл, а в опытной 44 106 кг/м.Надбавка плотности в опытной камере свидетельствует о более интенсивном росте в ней клеток СЫоге 11 а (разность составляет 40 1 Об кг/мл). Надбавка удельной скорости роста:одЬр=ппри б,= 44 106 кл/млб = 4 106 кл/мл48 чЬр = 005 чТаким образом, наличие даже небольшой разности удельных скоростей роста977489 ВНИИПИ Заказ 97/32 Тираж 505 Подписное Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4приводит к накапливанию конечной разности плотностей, которую нетрудно выявить и измерить.Предлагаемый способ позволяет осуществить дифференциальное культивирование. Его применение особенно перспектив но для сравнительной оценки: интенсивности роста штаммов; эффективности питательных сред; температурных, световых и других режи мов выращивания микроорга низмов.При использовании способа в оранжере- ях, например, при поддержании оптимальной влажности искусственной почвы полив осуществляют по сигналам контрольной аппаратуры, установленной выборочно в 1 - 2 кюветах с растениями. Нормальное развитие растений в остальных кюветах - 15 вполне наглядный показатель поддержания режима полива в ходе вегетации. Отклонения, которые могут случиться в 1 - 2 кюветах при их общем количестве 50 - 100 вполне допустимы в сравнении с необходимостью сложной аппаратурной обвязки каждой кюветы. Формула изобретенияСпособ управления культивированием микроорганизмов в группе реакторов, включающий измерение оптической плотности суспензии по мере роста микроорганизмов, слив и долив суспензии для поддержания постоянной плотности микроорганизмов, отличающийся тем, что, с целью упрощения процесса и выявления эффективных режимов культйвирования, измерение оптической плотности и поддержание ее постоянной производят в одном из реакторов, а в остальных реакторах осуществляют слив и долив суспензии с частотой и дозой, равными таковым для реактора, в котором производят измерение оптической плотности, причем в этих реакторах по окончании процесса культивирования измеряют плотность суспензии, сравнивают ее с поддерживаемой постоянно плотностью суспензии и по разности величин плотностей оценивают эффективность режимов культивирования. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе