Ферментер

(59 С 12 М 1/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ка с .дого ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(54)(57) 1. ФЕРМЕНТЕР, содержащий емкость, снабженную теплообменной рубашкой и размещенным в верхней еечасти бактериальным фильтром воздуха, аэратор с заборной трубкой и устройство для перемешивания, выполненное в виде мембраны, установленнойв пневмокамере, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей ферментера путем выращивания различных видов микроорганизмов на жидких или тыердых или смешанных субстратах, пневмокамера отделена от полости емкости перегородкой с по меньшей мере одним отверстием, расположенным эксцентрично оси емкости, при этом аэратор размещен на перегородке и содержит камеру для распределения газовых и жидкостных потоков, снабженную установленными по ее высоте двумя обратными клапанами и размещенным между ними распорным кольцом с окнами для сообщения полости, расположенной междуобратными клапанами с надмембраннойФ полостью пневмокамеры, причем в стенке камеры выполнены отверстия для сообщения подклапанной полости с полостью емкости. С."2. Ферментер по п, 1, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что в емкости Я установлена горизонтальная перегородотверстиями для размещения тверсубстрата.Изобретение относится к аппаратамдля периодического выращивания различных культур микроорганизмов на жидких, твердых или смешанных субстратах и может быть использовано в микробиологической, пищевой, медицинской и химической отраслях промышлеи"ности, а также в научно-исследовательской практике,Для культивирования микроорганизмов, а именно грибов, микроводорослей или отдельной культуры ткани,в микробиологической практике широко используют химические колбы, укупоренные ватным Фильтром, н которыхразмещен биологический обьект, аего выращивание проводт на термосзагируемой качалке 11Однако несмотря на универсальностьколб, использование их ограниченов лабораторной практике иэ-за сла"бого массообмена. Кроме того, кол 20бы не приспособлены для выращиваниямикроорганизмов на твердых питатель ных субстратах,Известны Ферментеры, каждый изкоторых обладает гидродинамическойхарактеристикой, обеспечивающей активный рост той или иной культурымикроорганизмов Г 23Однако используемые перемешивающие устройства в этих Ферментерах об разуют сильное вспенивание культураль"ной жидкости, а для предотнращенияпены в них используется химическоеили механическое пеногашение, чтовлияет на характеристику протекающего процесса. Кроме того, укаэанныеаппараты обеспечивают выращивание одного или двух видов микроорганизмов,например дрожжей или бактерий,Наиболее близким к изобретению техщническим решением является Ферментер,который содержит емкость, снабженную теплообменной рубашкой и размещенным в верхней ее части бактериальным Фильтром воздуха, аэратор с эаборной трубкой и устройство для перемешивания, выполненное в виде мембраны, установленной в пневмокамере 31.Ферментер известной конструкцииможет быть использован только длявыращивания бактерий или дрожжейна.жидких питательных средах.Целью изобретения является расширение функциональных возможностей аппарата путем выращивания различныхнидов культур микроорганизмов на жид ких или твердых, или смешанных субстратах,Указанная цель достигается тем,что в Ферментере, содержащем емкость,снабженную теплообменной рубашкой и 60размещенным в верхней ее части бактериальным фильтром воздуха, аэраторс заборной трубкой и устройство дляперемешивания, выполненное в видемембраны устанонленной в пневмока мере, пневмокамера отделена от полости емкости перегородкой с по меньшеймере одним отверстием, расположеннымэксцентрично оси емкости, при этомаэратор размещен на перегородке и содержит камеру для распределения газовых и жидкостных потоков, снабженнуюустановленными по ее высоте двумяобратными клапанами и размещенныммежду ними распорным кольцом с окнами для сообщения полости, расположенной между обратными клапанами с надмембранной полостью пневмокамеры,причем в стенке камеры выполнены отверстия для сообщения подклапаннойполости с полостью емкости.Причем в емкости аппарата устанрвлена горизонтальная перегородка сотверстиями для размещения тнердогосубстрата,На фиг, 1 схематично изображенФерментер; на Фиг, 1 и 3 - то же,варианты выполнения,ферментер содержит емкость 1 с теплообменной рубашкой 2, в верхнейчасти которой установлен бактериальный фильтр 3 воздуха, а по оси емкости 1 установлен аэратор 4 с заборной трубкой 5, Емкость 1 снабженаустройством для перемешивания, выполненного в виде мембраны б, установленной в пневмокамере 7 со штуцером 8, Пневмокамера 7 от полостиемкости 1 отделена перегородкой 9с по меньшей мере одним отверстием10, расположенным эксцентрично осиемкости 1. Аэратор 4 размещен наперегородке 9 и содержит камеру 11для распределения газовых и жидкостных потоков, снабженную установленными по ее высоте двумя обратнымиклапанами 12 и 13 и размещенным между ними распорным кольцом 14 с окнами 15 для сообщения полости, расположенной между обратными клапанами с надмембранной полостью камеры11, причем в стенке камеры выполненыотверстия 16 и 17 для сообщения подклапанной полости с полостью емкости. Емкость 1 имеет герметизированное уплотнение 18. Внутри емкости 1аппарата на заборной трубке 5 аэратора 4 установлена горизонтальная перегородка 19 с отверстиями 20 дляразмещения твердого субстрата и удерживаемая на аэраторе 4 с помощью уплотнительных колец 21. Согласно варианту ферментера45 ные в камере 11 для распределениягазовых и жидкостных потоков, установлены в направлении для протокавоздуха из емкости 1 в надмембраннуюполость пневмокамеры 7 и с возвратомэтого воздуха в подклапанную полостьемкости 1Перед началом работы ферментера 1,сняв бактериальный Фильтр 3, вносяткультуральную жидкость с таким расчетом, чтобы аэрат 4 находился выше 10уровня этой жидкости, а затем вновьзакрывают емкость 1 бактериальнымфильтром 3 и в пневмокамеру 7 подают сжатый воздух с поочередным сбро 4сом его в атмосферу. При поступле" 15. нии сжатого воздуха в пневмокамеру 7мембрана 6 поднимается вверх до соударения с перегородкой 9, при этомвоздух вытесняется из надмембраннойполости пневмокамеры 7 через отвер -стие 10 и 16 и через окна 15 распорного кольца 14 и клапан 13 с егодальнейшим резким выбросом через отверстия 17 в полость емкости 1При резком выбросе воздуха в культуральную жидкость в ней происходитрастворение кислорода этого воздуха, фчто необходимо при выращивании аэробных микроорганизмов, отдельной ткани или мицелия,Кроме того, этот воздух поднимает уровень культуральнойжидкости в емкость 1, которая в своюочередь вытесняет часть воздуха,находящегося в наджидкостной полости емкости 1 через бактериальныйфильтр 3 в атмосферу, 35Эатем сжатый воздух из пневмокамеры 7 через штуцер 8 сбрасываетсяв атмосферу и мембрана 6 возвращается в исходное положение, одновременно засасывая воздух из наджидкост ной полости, а также из атмосферычерез фильтр 3, аэратор 4, заборнуютрубку 5, обратный клапан 12 окна15 распорного кольца 14 и отверстия16 и 10 в надмембранную полостьпневмокамеры .7.Далее эти циклы можно повторятьс заданной частотой на протяжениивсего процесса выращивания микроорганизмов. 50Для проведения процессов выращивания микроорганизмов или мицелияна твердом субстрате, например соломе, опилках или угле, в ферментерена заборной трубке 5 аэратора 4 с по мощью уплотнительных колец 21 устан авли в ают горизонтальную пер егородку 19 с отверстиями 20, на которойразмещают твердый субстрат. Для поддержания необходимой влажности субстрата под горизонтальную перегород-.ку 19 заливают воду или питательнуюсреду, а аэрацию при таком процессепроводят аналогично описанному процессу выращивания микроорганизмовна жидком субстрате.Согласно варианту (фиг. 2) аппарат работает следующим образом,Обратные клапаны 12 и 13 обеспечивают проток культуральной жидкостив камере 11 из емкости 1 в надмембранную полость пневмэкамеры 7 и возвратэтой жидкости в емкость 1 через струй"ный инжектор 22При поступлении сжатого воздухав пневмокамеру 7 мембрана 6 поднимается вверх до соударения с перегородкой 9, при этом культуралвная .жидкость вытесняетсяиз верхней полостинневмокамеры 7 через отверстия 10 и16 и окна 15 распорного кольца 14,клапан .12 и заборную трубку 5 аэратора 4, нагнетается в инжектор 22, после чего возвращается в виде струи вкультуральную жидкость сосуда 1,Струи, пронизывая культуральную жидкость, диспергируют в ней воздух, ко,торый забирается ими из наджидкостнойполости емкости 1.При сбросе сжатого воздуха изпневмокамеры 7 через штуцер 8 в атмосферу мембрана 6 возвращается висходное положение, одновременно засасывая культуральную жидкость иземкости 1 через отверстие 17, обратный клапан 13 окна 15 распорного кольца 14 и отверстия 16 и 10 обратно внадмембранную полость пневмокамеры 7,Далее эти циклы повторяются с заданной частотой,Согласно конструктивному варианту(фиг. 3) аппарат работает аналогичным образом, при этом сферическийотражатель 23 направляет культуральную жидкость на стенки емкости 1в виде пленки для расширения световой поверхности при выращивании фотоавтотрофных микроорганизмов.По сравнению с известными предлагаемый Ферментер имеет унифицированные узлы, которые в различныхкомбинациях позволяют проводить выращивание различных культур микроорганизмов (дрожжей, бактерий, грибови отдельной культуры ткани) на жидких или твердых, или смешанных субстратах. Такой подход к решениюпроблеж исключает приобретение дорогостоящего ферментационного оборудования и позволяет значительносократить время на обработку технологии проводимых процессов.1090711 ФигЗ Составитель Г.Лошкареваедактор Н.Джуган. Техред Л.Бабинец корректор О.Била Филиал ППП Патент ф, г. Ужгород, улПроектная, 4 Вакаэ 3015/23 Тираж ВНИИПИ Государственн по делам иэобретен 113035, Москва, Ж22 Под пи сн оего комитета СССРй и открытийРаушская наб. Д. 4