Ферментер для микробиологической трансформации стероидов

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНРЕСПУБЛИН 1 40 1/ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ ССПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙИ ОТНРЫ 51 5 БРЕТЕНИЯ ПИС К АВТОРСКОМУ ЬСТВ(21) 3538 с целью увеличения удельной произво- (22) 01.02.83 дительности путем повышения исходной (71). Институт биохимии и физиологииконцентрации субстрата,в секцнях микроорганизмов АН СССР емкости располовены прикрепленные к (72) Ю.В.Редикульцев, Л.А.Литвиненко, . крышке и днищу последней сопла, вью. ,К.А.Кощеенко, Е.А.Борман ходные отверстия которых обращены к и Г.В.Суходольская, сетчатой перегородке, служащие для(53) 66,023(088,8) подвода реакционной рециркулируемой (56) 1.Патент Японии В 56-8580, аидкости соответственно на субстрат кл, С 12 М 1/40, опублик. 24,0281, для его перемешивания,и псевдооавке 2, Патент Японии У 56-39875, ниЯ имиобилизоВанного биологического 1 кл. С 12 М 1/40, опублик. 16,09,81. катализатора и сообщенные с коллекто- (54)(57) ФЕРМЕНТЕР ДЛЯ МИКРОБИОЛОГИ- рами реакционной аидкости, распопо- ЧЕСКОЙ ТРАНСФОРМАЦИИ СТЕРОИДОВ, со- аенными над крышкой и под днищем емдеркащий цилиндрическую емкость,снаб- кости, при зтом в нианей секции уста- щенную крышкой и патрубками для под- новлена отводная трубка для поддераавода и отвода воздуха и готового пра- ния заданного уровня реакционной вид" дукта и разделенную горизонтальной .кости, связанная с коллектором пос-. сетчатой перегородкой на секции, в леднейрасполоаенным над крышкой, верхней из которых размещен иммобили- а в верхней секции - поворотное сопзованньй биологический катализатор, . ловое устройство для смыва субстрата о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, со стенок емкости и сопел. 5.90. Бюл. У453/28 1212499 Изобретение относится к медицине,а именно, к производству лекарственных препаратов на основе микробиоло-.гической трансформации стероидов сиспользованием иммобилиэованных ферментов, ферментативных систем иликлеток, и.может быть использовано вмикробиологической, химической, медицинской и пищевой промьппленности,а также в научно-исследовательской 10практике.Известен ферментер для микробиологической трансформации стероидов колонного типа, содержащий герметичныйсосуд с аэратором, в который эагружают иммобилизованный объект и черезнего с определенной скоростью прокачивают субстрат. Выход продукта в такйх ферментах очень низкий, и, кроме того, получаемый продукт может 20содержать остМточный субстрат, кото- .рый необходимо отделять от продуктаца стаДии очистки и возвращать наповторнуюпереработку 1,Известен также ферментер для мик. робиологической трансформации стероидов, содержащий цилиндрическую емеость,. снабженную крышкой и патрубками для подвода и отвода воздуха иготового продукта и разделенную гориэонтальной сетчатой перегородкой насекции, в верхней из которых размещен иммобилизованный биологическийкатализатор.ПроцесстрансфорМации в таком фер- З 5ментере происходит за счет многократной прокачки субстрата через иммобилизованный объекткоторый закрепляютв промежутках между сетчатыми перегородками, расположенными в вертикаль ной плоскости ферментера на равномРрасстоянии одна от другой,Такой ферментер позволяет значительно улучшить условия трансформации и снизить процент остаточного субст рата в получаемом продукте, но он не лишен недостатков. Они заключаютсяв том, что ферментер не йозволяет .производить процесс трансформации стероидов при высоких концентрациях 50 исходного субстрата. Это объясняется тем, что нерастворенный в жидкости субстрат, представляющий собой плотную гнгроскопичную суспенэию кристаллов стероида входит в плотный контакт 55 с носителем иммобилиэованных микроорганизмов, забивает кристаллами стероила поры этого носителя и ячей-1кн сетчатой перегородки, в связи с чем резко снижается массообмен иммобилизованных микроорганизмов. В результате этого, процесс трансформа-, ции ведет к получению ненужного по" бочного продукта.Цель изобретения - увеличение удельной производительности ферментера путем повышения исходной концентрации субстрата.Для этого в предложенном ферменте- ре для микробиологической трансформации стероидов, содержащем цилиндрическую емкость, снабженную крышкой и патрубками для, подвода и отвода воздуха и готового продукта и разделенную горизонтальной сетчатой перегородкой на секции, в верхней из которьм раз- мещен иммобилизованный биологический катализатор, согласно изобретению в секциях емкости расположены прикрепленные к крышке и днищу последней сопла, выходные отверстия которых обращены к сетчатой перегородке, служапрте для подвода реакционной рециркулируемой жидкости соответственно на субстрат для его перемешивания,нпсевдоожижения иммобилизованного биологи-. ческого катализатора и сообщенные с коллекторами реакционной жидкости, расположенными над крышкой и Под днищем емкости, при этом в. нижней секции установлена отводная трубка для поддержания заданного уровня реакционной жидкости, связанная с коллектором последней, расположенным над крышкой, а в верхней секпии - поворотное сопловое устройство для смыва субстрата со стенок емкости и сопел. На чертеже схематично изображен предложенный ферментер в продольном разрезе.Ферментер .содержит цилиндрическую емкость 1, снабженную крышкой 2 и патрубками 3 и 4 для подвода и отвода воздуха и разделенную горизонтальной сетчатой перегородкой 5 на секции 6 и 7, в верхней иэ которых размещен иммобнлиэованньпЪ биологический катализатор (не показан).В секциях 6 и 7 емкости 1 располо" жены прикрепленные к крышке 2 и дни" щу 8 сопла 9 н 1 О, выходные отверстия 11 и 12 которых обращены к сетчатой перегородке 5, служащие для подвода реакционной рециркулируемой насосами 13, 14 и 15 жидкрсти соответственно на субстрат для, его переме932 4 По завершении трансформации полученный продукт сливают по патрубку 20, а в емкости 1 запивают воду из расче та полного заполнения коллектора 17. С включением насосов 13, 14 и 15 эта вода в виде брызг из сопел 9 и 10 и поворотного соплового устройства 19 разлетается по всей полости емкости 1, промывает ее полость и иммобилизован" ный биологический катализатор, распо.1 1249шивання и псевдоожижения иммобилнзо -ванного биологического катализатораи сообщенные с коллекторами 16 и 17реакционной жидкости, расположенныминад крышкой 2 и под днищем 8 емкости 1. В нижней секции 7 установленаотводная трубка 18 для поддержаниязаданного уровня реакционной жидкости, связанная с коллектором 16 последней, расположенным над крышкой 2, 1 Оа в верхней секции 6 в . поворотноесопловое устройство 19 для смыва субстрата со стенок емкости 1 и сопел 9и 10, Полученный продукт сливают изаппарата по патрубку 20. Термостатируют ферментер посредством теплообменника 21. Измерительные электродыустановлены через вводы 22.Ферментер работает следующим об 20разом.В исходном состоянии емкость 1заполнена субстратом, на сетчатой перегородке 5 которой расположен иммобилизованный биологический катализа 25тор. По патрубку 3 подводят, а попатрубку 4 отводят воздух, необходимый для аэрации биологического ката-лизатора. Посредством теплообменника 21, осуществляют термостатнрованиеемкости. С включением насоса 13 вемкости 1 возникает циркуляция реакционной жидкости, которая забираетсяиз нижней секции 7 и нагнетается вколлектор 17 и сопла 10 с образованием восходящих струй этой жидкости. 35При этом над сетчатой перегородкой 5образуется зона гсевдоожиженного слоя,в которой осуществляется интенсивноеперемешивание иммобилизованного био"логического катализатора и которая 40препятствует его оседанию на перегородке 5.,С включением насоса 14 реакционная жидкость забирается с нижней сек: ции 7 и нагнетается в коллектор 16 45и сопла 9, из которых в виде падаю-щих струй вводится в субстрат и достигает иммобилизованного биологического катализатора, При движении струиреакционной жидкости происходит подсос .воздуха, имеющегося в верхней сек.цин 6, и его гидродиспергирование впсевдоожиженный слойдля осуществления аэрации иммобилиэованного биологического катализатора. Вместе с тем 55этот воздух сорбируется иа гигроскопической поверхности не перешедшегов раствор субстрата и образует вместе с ним ионную сусиензцю, которая поднимается, стремясь занять все над- жидкостное пространство в емкости 1.. Пенная суспензия, достигнув уровня установки сопел 9, частично перекрывает доступ воздуха к истекающим из ннх струям, что снижает подсос этого воздуха в реакционную жидкость и останавливает пенообразование.Таким образом, процесс взаимодействия иммобилизованного биологического катализатора с субстратом в ем- кости 1 происходит только через его растворенное состояние н исключает прямое их взаимодействие, что способствует улучшению качества получаемого продукта.По мере трансформации субстрата в продукт концентрация субстрата в. растворе падает, освобождая место для дальнейшего раствореиия исходно- гЬ субстрата, переходящего в раствор из ионной суспензии.Нерастворенный в реакционной лпдкости воздух под действием струй, истекающих из сопел 9, может попадать под сетчатую перегородку 5, откуда по отводной трубке 18 откачивается насосом 1.5 в виде газожидкостной смеси в коллектор 16Жидкостный объем нижней секции 7 емкости .1 термостатирован посредством теплообменника 21. Нижняя секция 7 кроме того, имеет вводы 22 для установки измерительных электродов.Нерастворенный субстрат, находясь в наджидкостной части емкости 1 в. виде ионной суспензии, в силу своей гнроскопичности активно прилипает к стенкам емкости 1 и соплам 9. Для включения его в трансформацию часть реакционной жидкости, нагнетаемой насосами 13 и 14 в коллектор 16, от" водится в поворотное сопловое устройство 19, истекая из которого в виде струй реакционной жидкости .последняя смыкает прилипший субстрат с сопел 9 и стенок емкости 1.3249932,Составитель Г.ЛошкареваТехред И.ВересХор тор Л.Волкова тор Е.Сирохвьь . Заказ 1538 Подписное Тираж 49НИИПИ Государственногпо делам изобретений3035, Москва, Ж,омитет открыт шская б. д Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Про ложенный на сетчатой перегородке 5. После промывки воду сливают, а ферментер может быть использован для очередного процесса трансформации стероидов.Предлагаемое устройство по сравнению с базовым позволяет повысить исходную концентрацию субстрата в десятки раз, что резко увеличивает выход конечного продукта с единицы объема ферментера при неизменных других затратах, а отсутствие при трансформации прямого контакта нераство- .,ренного субстрата с иммобипиэованнымбиологическим катализатором улучшает качество продукта и не допускаетобразования побочных трансформаций. Данный ферментер обеспечивает проведение процессов трансформации етероидов с использованием как свободных, так и иммобилиэованных микроорганизмов и снижение затрат при очист" ке получаемого продукта за счет стабилизацйи пены в ферментере без при-, менения ПАВ.