Ферментатор

СООЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК И 1 О ПИ НИЕ ИЗОБРЕТЕНИ У ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И 07 ЙРЫТИЙ(71) Опытно-конструкторское бюро тонкого биологического машиностроения и Всесоюзный научно-исследовател ский проектно-конструкторский институт прикладной биохимии(54) (57) ФЕРИЕНТАТОР, содержащийтрубчатый корпус, состоящий из рядасекций и снабженный дегазатором ипатрубками ввода питательной среды,воздуха и вывода готового продукта,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения выхода биомассы,в каждой секции трубчатого корпусаимеется участок, выполненный из полунепроницаемой пленки для отводапродуктов метаболизма и перемешивания культуральной жидкости и заключенный в кожух с образованием кольцевой камеры для подвода охлажденнойдиализной жидкости, при этом кольцевая камера подключена к импульсномунасосу для создания радиальных пере"мещений пленки.1 11055Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов ферментации и может быть использовано в микробиологической, фармацевтической и пищевой промышленности.5Известен трубчатый ферментатор горизонтального типа с поступательным йеремещением культуральной среды, содержащий корпус, состоящий из ряда секций, систему охлаждения, узлы 10 ввода питательной среды, воздуха и ввводв готового вровуктв 1 .Основным недостатком этого устройства является отсутствие радиального перемешивания, что приводит к неравномерному распределению питательных компонентов и температуры по объему культуральиой среды.Наиболее близким к предложенному является ферментатор, содержащий 20 трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и патрубками ввода питательной среды, воздуха и вывода готового продукта 2 Д,Однако известный ферментатор необеспечивает радиальное перемешивание субстрата, что приводит к неравномерному распределению его по объему корпуса. Другим существенным не- Зодостатком является невозможность проведения диализа. Указанные недостатки не позволяют получить достаточновысокий выход биомассы.Цель изобретения заключается в 35повышении выхода биомассы,Поставленная цель достигается тем,что в ферментаторе, содержащем трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и пат Орубками ввода питательной среды, воздуха и вывода готового продукта в,каждой секции трубчатого корпусаимеется участок, выполненный из полупроницаемой пленки для отвода продуктов метаболизма и перемешиваниякультуральной жидкости и заключенныйв кожух с образованием кольцевой камеры для подвода охлажденной диализ.ной жидкости, при этом кольцевая камера подключена к импульсному насосудля создания радиальных перемещенийпленки.На фиг. 1 схематично изображенферментатор, общий вид; на фиг. 2 - 55секция, ,одольный разрез,Ферментатор состоит из трубчатогокорпуса 1, состоящего из ряда секций 00 22, последовательно соединенных между собой. Каждая секция 2 имеетвходной 3 и выходной 4 коллекторы.На входном коллекторе 3 расположеныпатрубки ввода питательной среды ипосевного материала 5, воздуха б, ана выходном 4 - патрубок 7 выходабиомассы. Корпус в каждой секции 2имеет участок 8, выполненный иэ полунепроницаемого материала, например,типа диализной пленки для отводапродуктов метаболизма и заключенныйв цилиндрический кожух 9. Кольцеваякамера 10, образованная участком 8и цилиндрическим кожухом 9, служитдля подвода охлажденной диализнойжидкости и подключена к импульсномунасосу 11, например мембранному,для создания радиальных перемещенийпленки.Входной 3 и выходной 4 коллекторыподсоединены к фигурному фланцу 12трубчатого корпуса 1 посредствомфланцевых соединений 13. На фигурномфланце 12 имеются штуцеры 14 подачии слива диалиэной жидкости.В каждой секции 2 имеются приборы15 и 16 контроля входных и выходныхпараметров культуральной среды, установленные соответственно на входном 3 и выходном 4 коллекторах, барбатер 17, расположенный во внутренней полости 18 участка 8 трубчатогокорпуса 1, дегазатор 19, представляющий собой полость, подключенную квакуумной системе 20,Ферментатор работает следующимобразом.После стерилизации в полость трубчатого корпуса 1 подается питательная среда и посевной материал, Дляобеспечения перемешивания импульсныйнасос 11 создает кратковременноепериодическое повышение давления вкольцевой камере 10, заставляющеепульсировать пленку участка 8 каждойсекции 2 и находящуюся в ней культуральную жидкость. При движении перемешиваемой и обогащенной кислородомкультуральной среды происходит рости развитие микроорганизмов, контрольза которыми производится приборами15 и 1 б контроля, установленными навходе и выходе каждой секции,На выходе каждой секции 2 среда дегазируется для удален".я летучих продуктов метаболизма и отходящие газы через дегазатс;р 19 выводятсяиз Ферментатора. Дегазированная культуральная среда на входе в последнюю секцию насыщается кислородом воздуха через барбатер 17, и производится дробная подача необходимых питатель ных компонентов. Проходя последовательно ряд секций, обеспечивающих различные условия для роста микробных популяций, из последней секции культуральная жидкость удаляется10 патрубком 21. При необходимости удаления диализуемых продуктов метаболизма вместо охлаждаемой жидкости может подаваться раствор, обеспечивающий наиболее полный диализ продуктов метаболизма из культуральной среды.В качестве примера можно привести процесс получения лечебного препарата колибактерина, основой которого 20 являются жизнеспособные клетки Е,Со М 17.Процесс периодического культивирования клеток продолжается шесть часов, в течение которых удельная скорость роста от максимальной в первый час (1,0-1,2 ч" ) снижается во второй и третий до 0,6 ч ., а затем к шестому часу - до 0,15- 0,20 ч , рН в течение всего перно- З 0 да поддерживается на уровне 7,6-7,7 с подъемом до 8,0 единиц рН в последний шестой час; дробная добавка глюкозы в первые три часа 25-30 Х, в последующие два часа - 70-757 об щего объема добавленной глюкозы; аэрация воздухом в режиме объема воздуха на объем культуральной среды все шесть часов без изменений. Концентрация клеток экспоненциально 40 возрастает с (0,-0,7) х 109 в начале до (60-70) х 1 Оф кл/мл в конце культивирования.В соответствии с этим, после заполнения первой секции 2 питательной средой с микроорганизмами она выдерживается при .температуре 37 С и периодическом радиальном перемещиваннич. Затем устанавливается проток, равный 1 ч , и культуральная среда из первой секции посту-, пает во вторую. После задержки культуральной среды в этой секции еще на 1 ч (время полного заполнения внутренней полости) проток иэ этой секции устанавливается на уровне 0,5 ч . На этом этапе общее время культивирования составит 3 ч и так далее до последних секций с протоком 0,25 ч , число которых определяется достижением в них заданной концентрации клеток.Использование трубчатого фермента- тора позволяет проводить сложные многостадийные процессы ферментации, .в которых максимумы по накоплению биомасс и целевого продукта метаболизма не совпадают по времени. Максимальный выход биомассы обеспечивается за счет возможности создания на каждой стадии культивирования необходимых условий для роста микробных популяций, обеспечения диализа и радиальных перемещений среды, Изобретение позволяет отказаться от энергоемких перемешивающих устройств, упростить технологию обработки внутренней поверхности корпуса, унифицировать Ферментаторы для выращивания любых углеводородсодержащих.