Установка для культивирования микроорганизмов

СЬЮз СоаетскииСоциалистическихРеспублик СПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Зависимое от авт. свидетельстваЗаявлено 17.7.1971 ( 1653319/28-13с присоедицеццем заявкил. С 125 1,О сударственный намет авета Министров ССС ло делам изооретенийи открытий иоритет убликовацо 19.Х.1973. Бюллетець42 ДК 663.14,033.2Бекер им. А стит витсль РГАН ИЗМОВ ЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ НО устацо кромеское ки имеют низкуютого, у цих отправлецие проц пРо утст- ссом Однако такиизводительцосвует автоматибиосицтеза,Цель изобреного ведения ция -ооеспечецце цеп биосицтеза при рывавто роцесс Изобретение относится к микробиологической промышлеццости, в частности к устацовкам для культивировация микроорганизмов, и может быть использовано для глубиццого культивирования различных одцоклеточцых 5 микроорганизмов, цапример бактерий ц дрожжей, с целью получеция биологически активцых веществ, таких как аминокислоты, ферменты и т, п.Известны установки для глубиццого куль тивировация аэробцых микроорганизмов, содержащие фермецтаторы, сообщеццые с воздухораспределительцой системой, мерцики для компоцецтов питательной среды, пецогасителя и растворов, регулирующих рН среды, тру бопроводы для подачи питательной среды, отбора проб и отвода отработанного газа, приспособлеция для ввода посевной культуры и датчики аналитических приборов.Известные установки также сцабжецы уст ройством для очистки аэрирующего воздуха, включающим фильтр и стерилизатор, и устройством для увлажнения стерильного воздуха.е в матическом управлении, что позволяет увеличить производцтельцость установки.Это достигается тем, что фермецтаторы имеют цплицдро-коццческую форму, ццжцяя часть которых коническая, а верхцяя - ццлицдрпческая, прц этом нижняя часть конуса связана с верхцсй час;ью ццлпцдра трубопроводами через трехходовой распределцтель, сообщеццьш со сборником готового продукта через насос, расположеццый ниже уровня культуральцой среды в фрмецтаторах.Кроме того, увлажццтель аэрцрующего газа сцабжец системой автоматического регулпровация температуры ц давления, включающей датчики температуры ц давлецця, связаццые с соответствующими цсполццтельцыми мехаццзмамп через регуляторы.Целесообразно нижнюю часть фермецтачора сцабдпть нагревателем и охладцтелем, д по осц фермецтатора установить вал, цд котором цеобходцмо разместить перемешцвдющее устройство, выполцеццое в виде лопастей, укреплеццых ца перфорированном диске.На фцг. 1 схематически цзображецд предлагаемая установка, вцд спереди; ца фцг. 2 -- то же, вид сбоку; ца фцг. 3 - фсрмецтатор, вид спереди; ца фцг. 4 - то же, вцд сверху; ца фцг, 5 - фильтр, разрез; ца фцг. 6 - то же, вцд сверху; цд фпг. 7 - мешдлка, вцд сбоку; ца фцг. 8 - то же, вид сверху; цафиг. 9 - схема автоматического управленИя нредлагаемон установки.Установка включает фсрментатор 1 с крышками 2, укрепленные на каркасе 3, и систему подводящих и оводящих трубопроводов. 1 крыИкдх 2 каждого фс 1 ментаторд 1 смонтированы меринки 4 для кислоты со штуцсром 5 и солсноидным вентилем 6, мерникидля щелочи со штуцером 8 и соленоидным вен 1 илсм 9, мсрники 10 для пеногасителя со штуцером 11 и солсноидным вспилем 12, посевной штуцер 13, штуцер 14 для ввода нидельно среды и электрод 15 для управлс 1 шя уровнем пены,В центре каждой крышки 2 установлен вал 16, связаш 1 ый через муфту 17, снабжсннуо сальниковым унлопсинем Ь, с электродвигателем 19.1 Од крышками 2 в фсрментаторах 1 ус 1 ановлена стунснча 1 а 1 камера 20, но Осн ко 1 О- рой расположен вал 16 с укрснлешым на нем пеногасящим диском 2. Ь)СеО отдельного вала Ь можно установить вал меш 1 лки 22 с лопаетми 23, которые прикреплены и пер)О- рированной нласине 24. 11 сногасящнн диск 21 может быть закреплен на валу мешалки 22 нод ступенчатой камерой 20.Фсрментаторы 1 выполнены составными: корпус конического днища 25 выполнен из металла, д корпус цилиндрической части 26 - из стекла, корпус 26 прикреплен к крьпнкс 2 стяжными болтами 27 с прокладками 28.Мерник 4 для кислоты, мсрник 7 для щелочи и мерник 10 для псногасителя снабжены пробками 29.На корпус конического днища 25 надеты нагреватель 30 и охладитсль 31 с трубками 32 и 33 для подачи и отвода хладагента. Охладитель соединен с коллектором 34. Трубка 32 дл 1 подачи хлад 11 сн 1 д снао,Сна со;1 сноидным клапаном 35. Коническое днище 25 связано с крышкой 2 трубопроводом 36 для отбора питательной среды, снабженным трсхходовым распределительным вентилем 37 и штуцсром 38, Трех- ходовой распредсл 1 пельный вентиль 37 сообщен с шланговым насосом 39 для отбора питателыОй срс 1 ы нли культур 1 льной жидкости с электродвигателем 40, Шланговый насос 39 расположен ниже уОвн 11 жидкости в ферментаторе и сообн 1 ен со сборником 41, снабкенным пробкой 42, трубкой 43 для создания избыточного давления и трубкой 44 для отвода жидкости.Над фсрмснтаторами на каркасе 3 укреплен шланговый насос 45 для подачи жидкости с электродвигателем 46.В дно каждого ферментатора 1 вмонтирована дэрирующая труокд 47.На корпусе конического днища 25 установлены концентрически под угло 45 в штуцерах 48 датчики рН 49, датчики (концснпрдцип растворенного кислорода) 50, дат шк Оптической плотности 51, датчики темпераур 10 15 2:.) 25 30 35 40 45 50 55 60 65 52 и 53. Бачок 54 служит для питания сравнительного электрода датчика рН.Установка снабжена увлажнителем 55 аэрирующего воздуха или газа, сообщенным со стерилизатором 56 и фильтром 57.В увлажнителс аэрирующего воздуха или газа установлены каплеулови;ель 58, нагревательный элемент 59, датчик температуры 60 и барботажная трубка 61, связанная с трубопроводом 62 подачи воздуха или газа.Трубопровод 62 подачи воздуха или газа снабжен вентилем 63, управляемым серводвигателсм 64 в зависимости от показаний датчика давления газа 65.В стерилизаторе 56 установлен нагревательный элемент 66.Над фильтром 57 смонтирован ротаметр 67 для измерения скорости аэрирующего воздуха или газа. Фильтр 57 представляет собой корпус 68 со слоем теплоизоляционного материала 69, в который вставлена фильтрующдя камера 70, заполненная стекловатой 71 с прокладками 72 из стекловолокна в нижней и верхне части. Фильтр 57 снабжен вентилем 73, манометром 74 и датчиком температуры 75. Фильтр 57 может быть связан с мерниками 4 для кислоты, меринками 7 для щелочи и мерниками 10 дойля пеногасителя воздухопроводом 76 с вентилем 77 для создания в них избыточного давления. Датчик температуры 75 может быть либо ртутным термометром, либо термометром сопротивления. Фильтр 57 сообщен с дном ферментатора 1 воздухопроводом 78 с вентилем 79, управляемым серводвигатслсм 80,Каждый ферментатор снабжен отдельным фильтром 57.Датчики рН 49 связаны со следящим регулятором рН 81, управляющим соленоидными вентилями 6 и 9 меринка для кислоты и мерника для щелочи.Датчик 50 связан со следящим регулятором 82, управл 1 иощим подачей аэрирующего воздуха илн газа. Показания датчиков рН 49 и датчика 82 могут быль записаны на самописец 83.Датчик оптической плотности 51 соединен со следящим регулятором 84, связанным с программным регулятором 85. Эти регуляторы управляют синхронной работой шланговых насосов 39 и 45, т. е. скоростью протекающей через ферментдтор жидкости.Датчик температуры 52, представляющий сооой термометр сопротивления, связан с позиционным регулятором 1 емпсратуры 86, управляющим работой нагревателя 30 и охлади 1 еля 31. Датчик температуры 53 представляет собой ртутный термометр или термометр любого другого типа с показывающей шкалой 87.Электрод 15 для управления уровнем пены связан с позиционным регулятором 88 уровня пены, управляющим солсноидным вентилем 12 меринка 10 для псногаснтеля, и электродвигателем 19, вращающих механический пе 352562ногаситель, вал 16 с пецогасящим диском 21или вал мешалки 22.Датчик давления газа 65 представляет собой контактный манометр с покдзывающсшкалой 89 и связан с позиционным регулятором давчецця 90, управляющим работой ссрводвцгателя 64,Датчик температуры 60 в увлажцитсле 55дэрирующего воздуха или гдзд, прсдстдвляощий собой термометр сопротивления с показывающей шкалой 91, связан с позцццоццмрегулятором температуры 92, управляющимцагревательцым элементом 59.Датчик температуры 75 в фцльере связан спозициоццым регулятором тсмпсратурь 93. 15управляющим цагревателыьо элезеО 66стерилизатора 56. Мацометр 74, устацовлсццый в трубопроводе 78, имеет покдзывя ощуюшкалу 94.Каркас 3 выполцец сборным цз отлсзьцьх 20вертикальных рам 95. На каркасе 3 рясположецы панель 96 с розетками 97 лля Всло ецця нагревателей 30 и панель 98 с сослицптельными клеммамц 99 лля датчиков коцтрольцо-аналитических приборов. 25Стерилизатор 56 ц трубопровочы 100 ччяподачи возлуха к фильтрам помещены в теплоизоляциоццый кожух 101, На каркасе 3также смоцтировацы коллектор 102 лля отводя отраоотднцого газа с обратным клдпацо30103 и кол,чектор 104 пара с вентилем 105.Датчики контрольно-апалцтцческих приборов вмонтированы в штуцера 48,Перед пуском устацовкц фермсцтаторы 1 струбопроволами 36 лля отвода питате.нюй 35среды, трубопроволь чля полачи питатсльцойспеды и фильтр 57 стерцлцзуют в автоклявс.Стерилизацию можно осуществить тяксеострым паром, пропуская его через фермсцтятопы 1 установки без ее прелваритслцого 40разбора.Затем простерилцзоваццые блоси (в случаестерилизации в автокляве) монтируют в установку. После этого фермецтдтор запол яют питательцой средой с позОщьо шлацгового насоса 45, после чостцжецця требуе логоуровня жи,чкости, контролируемого по трубопроводу Збчля отбора пцтательцой средывкчючают шлангов.ш насос 39 и создают поток питательной среды с требуемой ссочостью, Мерцикц 4 лля кислоты, мерцики 7 дстящелочи и мерццкц 10 лля пецогаситсля заполцяют соотВстстВсцио кцслотоЙ, цслочьои пецогасителем.Питательная среда мокет быть прелварцтельно простерилизовапа или стерцлцзоваться в фермецтаторе. Через посевной штуцер 13в фермецтаторы 1 вводят засевной материали включают систему лчя подачи аэрирующего воздуха или газа. АэрируОщий воздух цлц 60газ предварительно нагревается и увчажцяется в увлажцителе 55 аэрируОцсего возчухдили газа, заполненном водой, прп этом крупные капли воды отделяются в каплехловителе 58, стерилизуетоя В сте илцзяторс 56 с б. гревательцы.л элс.;ситом 66 и через фильтры 57 полается в фсрмсцтаторы. Скорость подачи лавлецис и температура дэрирующего воздуха и,чи газа измеряется соотвстствецио ротамстром 67, манометром 74 и датчиком темпепатуры 75.Температура и количество аэрирующсго возчуха или газа регулируется автоматически позиццоццыч рсгуляторо.л температуры 92 и следящим регуляторох 82 В зависимости от показаний датчика 50. Температура, созчдвасмая в стерилиздторс 56 н в фильтчс 57 лолжца обеспсч.ть полную стсрилиость Воз;ухд или гдза.Бо время фсрмсцтации темисрсггурд куль- туральцОЙ жилкости ПОЛЛсзживдс 1 с совмесзиой работой цягревдте я 30 и охлдлитсля 31. Трсбуемыц тсмперятурцьц режим поллсржгвдстсч позициоццх регулятором тсмпсрдтузы 93.Скорость потока 1 О л.т рдл.ЧОЙ жидкоеи поллерживдстсч автоматически следпням рсГлтооом 84 В здВисимости От покдздци 1 лдтчика 51 или по предварительно залацной пчогрдзме программным рсг лято" ом 85. Г 1 ри этом мецяотся скорости Вращения вд Ов электродвигателя 40 из;цговл го идсосд 39 лчя отбора питательной ср.лсь или культхрдльцой жидкости и электродвигателя 46 иацгового пасоса 45 Лля подачи жидкости.Рег лир ется рН автохатически слелзиипсгул 51 торОл 8 В заВисимости От пОкдздииЙ лдтчиков 49. При этом откр.Вдстся солсиоцлцый вентиль 6 мерцикд 4 ллч кислоты илц солецоилцый всцтиль 9 мсриикд 7 лля щелочи.При лостижецпи пеной элсктподд 15,чля управления уровнем пены позицисццый рсгу,чятор пены 88 открывает солецоичиый Всцтиль 2 мсрццка 10 лля пеногясителч, а чспсз здлдццое время вклочдстся элсктрочвигатсль 19. врящаюций ме;диичсскии пеногдсцтель.Датчики коцтрольпо-яцалигичсссих поиборов служат отбойцикази и позволяют ицтеисифиццповать массообмсц.Коцусцая форма ферментов позволяет начинать процесс культивировав 51 с нулевого уровця сред 1, что очень вджцо при проти- дом культивировании.Трубопровод 36 лля отбора питателшюй среды служит лчя сепарации гдзд и жил:ости.Каждый фермситатор может работать В гомогеццом режиме пли, при цеобхо.имости, по гетерогсццой схеме. Контроль зд процессом сультивировация можно вести и визуально через стеклянный корпус нилин,чричсской части 26,Предмет изобретения1.стацОВ:.а чля культивировяцч и" ооопгац.змов, содержащая фермсцтаторы, мерцики для пптатсльцой среды. пецогдсителя и растворов, регулируюик р 1 срс;1., систему чотвочяР 1 х и отвоч:и трго пчог" тов пги 1 352562способлеия для ввода посевной культуры, датчики аналитических приборов, устройство для очистки аэрирующего воздуха, включающее фильтр и стерилизатор, и устройство для увлажнения стерильпого воздуха, отличающаяся тем, что, с целью повыше ия производитель ости установки, ферме таторы имеют цилипдро-коцическую форму, при этом цижцяя часть коцуса связана с всрхпей частью цилиндра трубопроводами через трехходовой распределитель, сообщенньш со сборником готового продукта через цасос, расположенный ниже уровня культуральцой среды в фермсптаторах, а увлажцитель аэрирующего газа снабжен системой автоматического регулировация темперазуры и давления, включающийдатчики температуры и давления, связанныес соответствующими исполнительными меха 5 низмами.2. Установка ио п. 1, отличающаяся тем,что, на днище каждого фермецтатора устаповлец нагреватель и охладитель.3. Установка по пп. 1 и 2, отличающаяся10 тем, что по оси каждого ферментатора установлен ал, на котором размещено перемещающее устройство, выполцешое в виде лопастей, укрепленных па перфорировацномдиске,Заказ 470/10Ц 1-1 И ПодписноСР Типография, пр. Сапунов Изд.3001Государственного комитета по делам изобретений Москва, Ж, Раушская Тираж 467Совета Минпстрооткрытийнаб., д. 45