Установка для дезинтеграции клеток микроорганизмов

(19) 01) 3(5 р С 12 М 1 00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ Н АВТС)РСМОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Всесоюзный научно-исследовательский институт биосинтеза белковых веществ(53) 663.14,033.89 (088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР ,602550, кл. С 12 М 1/04, 1974,2, Авторское свидетельство СССР Р 602551, кл. С 12 М 1/04, 1975.3, Авторское свидетельство СССР492118, кл. С 12 М 1/36, 1973, (54)(57) УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕЗИНТЕГРИИИ КЛЕТОК МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая смеситель суспензии микроорганизмов с газом и дезинтегратор, включающий корпус, установленную в нем с воэможностью ее вертикального перемещения иглу, раэмеценную в нижнейчасти корпуса дроссельную шайбу, образующую с иглой рабочую щель, трубопровод для подвода в дезинтегратор исходной насьпценной газом суспензии и сборник дезинтегратора,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что,с целью повьпаения степени дезинтеграции и упрощения конструкции, корпус снабжен расположенной под дроссельной шайбой соосно игле втулкой,служацей для подвода исходной суспензии в рабочую щель и соединеннойс укаэанным выше трубопроводом, приэтом корпус выполнен в виде стакана, имеющего на боковой поверхностиокна для выброса дезинтеграта всборник.1116054 10 25 30 35 40 Изобретение относится к микробиологической промышленности и предназначен для разрушения клеток микроорганизмов, таких как дрожжи, бактерии, водоросли, грибы, для выделения внутриклеточных белков, нуклеиновых кислот, ферментов,и других физиологически активных веществ.Известны установки для дезинтеграции клеток микроорганизмов с использованием эффекта декомпресии, в которых разрушение клеток происходит эа счет расширения газа, растворенного под давлением в клетках, при резком сбросе давления, которые включают два основных узла, из которых первый содержит один или два сосуда высокого давления, оборудованных трубопроводами для подвода к ним клеточной суспенэии и сжатого рабочего газа для насыщения суспензии, а второй - узел дезинтеграции, представляющий собой клапан специальной конструкции, обеспечивающий резкий сброс давления в потоке клеточной.суспенэии 1) и 21.Известные установки декомпрессионной дезинтеграции клеток микроорганизмов различаются между собой конструкцией узла дезинтеграции.В одном варианте узел дезинтеграции представляет собой конструкцию, состоящую из верхнего и нижнего фланцеобразных корпусов, смонтированных с возйожностью их перемещения по вертикали и снабженных расположенными в них тарельчатыми седлами, причем тарельчатое седло нижнего корпуса имеет кольцеобраэный выступ, образующий с наружной поверхностью верхнего седла рабочую щель, а верхний корпус имеет канал для ввода суспензии в рабочую щель11. В другом варианте применена ана,логичная конструкция узла дезинтеграции, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что седло нижнего корпуса имеет дополнительный кольцевой выступ и канал для отвода суспензии разрушенных клеток, а тарельчатое седло верхнего корпуса имеет ряд проточек, сообщенных с подводящим суспенэию каналом и служащим для распределения ее в рабочую щель. Кроме того, на . верхнем корпусе установлен встряхиватель для очистки рабочей щели при ее засорении 2 1.Установки декомпрессионной дезинтеграции характеризуются достаточно высокой эффективностью разрушения клеточных оболочек при значительно меньших по сравнению с установками других типов металлоемкостью и энергозатратами. Установки работают при относительно невысоких значениях рабочего давления (80200 ати 1. Метод декомпресии, использованный в этих установках, обеспечивает воэможность масштабировать их до производительности, требуемой в промышленном производстве.К недостаткам укаэанных установок декомпрессионной дезинтеграции относится сложность конструкций узла дезинтеграции и,необходимость ручной регулировки давления на узле дезинтеграции в процессе работы установки.Наболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для дезинтеграции клеток микроорганизмов, содержащая смеситель с спенэии микроорганизмов с газоМ и дезиитегратор, включающий корпус, установленную в нем с воэможностью ее вертикального перемещения иглу, размещенную в нижней части корпуса дроссельную шайбу, образующую с иглой рабочую щель, трубопровод для подвода а дезинтегратор исходной насыщенной газом суспенэии и сборник дезинтеграта 31Дезинтегратор содержит разделенные мембраной задающую и рабочую камеры. Рабочая камера образована последовательно соединенными между собой обечайкой, регулирующим фланцем и корпусом дроссельной шайбы, внутри рабочей камеры установлена игла, укрепленная на мембране и опирающаяся на седло иглы в дроссельной шайбе. Задающая камера имеет входной канал для поцачи сжатого газа и выходной канал для сброса давления, а рабочая камера имеет боковой входной канал для подачи насыщенной газом суспензии клеток.Установка работает следующим образом. С помощью сжатого газа создают 45 рабочее давление в задающей камередезинтегратора. Затем с помощью насоса-доэатора в смеситель подаютсуспенэию клеток микроорганизмовПри достижении рабочего давления 50 (около 100 ати) в смесйтель начинают подавать сжатый гаэ, и насыщенная газом суспензия поступает черезвходной канал в рабочую камеру дезинтегратора. В исходном положении,когда сжатый гаэ подан в задающуюкамеру дезинтегратора, выходное отверстие из его рабочей камеры закрыто иглой, опирающейся на седлов дроссельной шайбе. При превышениидавления в рабочей камере по отношению к давлению в задающей камерев результате работы насоса-доэаторамембрана, разделяющая камеры, поднимается вместе с укрепленной наней иглой. При этом образуется щель 65 между запирающим концом иглы и ееседлом, и через эту щель суспензия выбрасывается в сборник дезинтеграта. При этом за счет декомпресии происходит дезинтеграция клеток. Равномерность разрядки суспензии клеток обеспечивают с помощью регулирующего Фланца. Установка работает в непрерывном режиме и обеспечивает дезинтеграцию клеток микроорганизмов на 70-75.Однако расположение иглы внутри рабочей камеры и боковой ввод суспензии в рабочую камеру в известном устройстве приводят к закручиванию потока суспензии в канале, образованном стенками рабочей камеры и иглой, а также к закручиванию струи суспенэии при выбросе ее через рабочую щель, образуемую иглой и ее седлом в дроссельной шайбе. В результате увеличивается время сброса давления в суспензии, что снижает сте- пень дезинтеграции. Кроме того, движение струи суспензии на выходе из деэинтегратора, обусловленное формой щели между иглой и ее седлом, направлено к оси иглы, что ухудшает распыление выходящей суспензии и, как следствие, степень дезинтеграции. Конструкция деэинтегратора, состоящая иэ черырех последовательно соединенных между собой элементов - задающей и рабочей камер, регулирующего фланца и корпуса дроссельной шайбы, сложна для регулирования при изменении режимов работы и замене элементов.Цель изобретения - повышение степени дезинтеграции при одновременном упрощении конструкции.Поставленная цель достигается тем, что в установке для дезинтеграции клеток микроорганизмов корпус снабжен расположенной под дроссельной шайбой соосно игле втулкой, служащей для подвода исходной суспензии в рабочую щель и соединенной .с указанным выше трубопровродом, при этом корпус выполнен в виде стакана, имеющего на боковой поверхности окна для выброса дезинтегратора в сборник.На Фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка, общий вид; на Фиг.2 - дезинтегратор, продольный разрез.Установка для дезинтеграции клеток микроорганизмов содержит смеси- тель 1 суспензии клеток микроорганизмов со сжатым газом, снабженный датчиком, регулятором урочня заполнения не показаны 1 и манометром для контроля давления и соединенный трубопроводом 2 с деэинтегратором 3, который помещен в сборник 4 деэинтегратора. К см.сителю 1 подключены трубопровод 5 сжатого газаи трубопровод 6 суспензия, поступлщей от насоса-дозатора 7, Для улучшения контакта газа с суспенэиейсмеситель 1 может быть дополнительно оборудован перегородками и/илиперемешивающим устройством. Дляобеспечения термостатирования смеситель 1 может быть снабжен теплообменником. В верхней части 8 корпуса дезинтегратора установлена свозможностью ее вертикального перемещения игла 9, а в нижней части 10размещена дроссельная шайба 11, образующая с иглой рабочую щель. Корпус снабжен расположенной под дроссельной шайбой 11 соосно игле 9втулкой 12,соединенной с помощьюФланца 13 и упорных шпилек 14 струбопроводом 2 для подвода исход 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 ной насыщенной газом суспензии. При этом корпус выполнен в виде стакана,имещего на боковой поверхности окна для выброса дезинтеграта в сборник 4. Верхняя 8 и нижняя 10 части корпуса соединены с возможностью некоторого перемещения относитель- но друг друга, например, с помощью резьбы. Игла 9 может быть выполнена в виде остроконечного стержня, или в виде стержня с шариком, установленным на его запирающем конце.Установка работает следующим образом.При полностью перекрытом иглой 9 отверстии дроссельной шайбы 11 дезинтегратора 3 в смеситель 1 по трубопроводу 6 с помощью насоса-дозатора 7 начинают непрерывно подавать суспензию клеток микроорганизмов, туда же по трубопроводу 5 подают сжатый газ азот, воздух, углекислоту и др , который, барботируя через слоя суспензии, насыщает жидкую Фазу суспензии и клетки микроорганизмов. Уровень суспензии в смесителе 1 предварительно задают и в дальнейшем поддерживают постоянным с помощью датчика и регулятора уровня таким образом, чтобы соотношение.между объемом, занимаемым газом, и объемом суспензии составляло от 1:3 до 3:4. Рабочее давление поддерживают в пределах 80-200 ати.По достижении заданного уровнй жидкости в смесителе 1 вертикальным перемещением иглы 9 дезинтегратора вручную или автоматически. В образовавшуюся между иглой 9 и ее седлом в дроссельной шайбе 11 щель иэсмесителя 1 по трубопроводу 2 начинает поступать насыщенная газом суспензия микроорганизмов, Через образованную щель суспензия с большойскоростью выбрасывается в сборник приоткрывают отверстие дроссельной шайбы 11. Возвратно-поступательное перемещение иглы осуществляется1116054 ППП "Патент", д,ул,Проектная,фили г.уж деэинтеграта 4, при этом давление снижается до атмосферного .и эа счет декомпрессии происходит разрушение клеток микроорганизмов.Далее установка работает при непрерывной подаче суспенэии микроорганизмов и сжатого газа и отвода готового деэинтеграта, надежно обеспечивая дезинтеграцию клеток на 75-80.Таким образом, использованиепредлагаемой установки обеспечиваетповышение степени дезинтеграции на5-8% в результате улучшения условийвыброса струи суспензии клеток черезрабочую щель деэинтегратора. Упрощена конструкция установки по сравнению с известной иэ-за уменьшения количества конструктивных элементов,отсутствия задающей камеры, регулирующего фланца, изменения взаимного5 расположения подводящего суспенэиюканала и иглы. Это позволяет легкопроизводить регулировку дезинтегратора, замену иглы и дроссельнойшайбы по мере их износа, а также10 автоматизировать процесс дезинтеграции. Годовой экономический эффект от использования установки вусловиях промышленного производства белковых иэолятов из биомассы .15 микроорганизмов мощностью 20 тыс.тв год составит 900 тыс,руб,НИИПИ Заказ 6865/20ираж 521 Подписно