УСТРОЙСТВО ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ Российский патент 1997 года по МПК C12M1/02 

Изобретение относится к устройствам для выращивания светосинтезирующих микроорганизмов и предназначенным для использования в микробиологической промышленности.

Известна установка для культивирования микроводорослей, содержащая резервуар, светопрозрачный колпак, светопрозрачный сточный конус, нагнетательный трубопровод, эрлифт, трубопровод для подачи газа (авт.свид. N 397540, кл. С 12 М 1/00, 1973).

Аппарат не может быть использован для культивирования экстремальных галофилов, т. к. при сливе биомассы со сточного конуса при такой температуре немедленно происходит кристаллизация солей, т.к. питательная среда представляет собой насыщенный раствор солей. Конструкция достаточно сложна для выращивания культуры в промышленных условиях. При большом объеме аппарата, культивируется очень малое количество (объем) биомассы.

Известен также культиватор для микроводорослей, содержащий цилиндрическую емкость по оси которой установлена осветительная труба с источником света, в нижней части трубы установлен вентилятор, в верхней части установлена мешалка (авт.свид. N 1355627, кл. С 12 М 1/02, 1987).

Недостатком аппарата является наличие в его конструкции мешалки. Не предусмотрен возврат конденсата, возможность выпадения солей на поверхность осветительного цилиндра, что значительно уменьшает освещенность культуры, которая освещается и так в достаточно толстом слое. При уменьшении толщины слоя культуры, объем культивируемой среды будет настолько малым, что аппарат совершенно не может быть использован для промышленного выращивания культуры.

Известно также устройство для культивирования микроорганизмов, содержащее светопропускающий культиватор, снабженный загрузочным патрубком для питательной среды и инокулята, барботером для подачи теплого воздуха, измерительными приборами, штуцером слива биомассы и источником света (авт.свид. СССР N 1062258, кл. С 12 М 1/00, 1983).

Однако, этот аппарат предназначен для выращивания водорослей в условиях лимитированной аэрации и некоррозионной среды. Он может быть использован для культивирования экстремальных галофилов, т.к. не обеспечена необходимая аэрация и среда роста соприкасается с деталями насоса. Годен для лабораторных исследований, но достаточно громоздок для использования выращивания культуры в промышленных условиях.

Наиболее близким к заявленному по технической сущности и достигаемому результату является устройство для культивирования микроорганизмов, содержащее светопpопускающий культиватор, выполненный в виде кюветы с плоскопараллельными стенками и размещенными параллельно дну кюветы барбатерами и снабженный загрузочным патрубком для питательной среды и инокулята, измерительными приборами, штуцерами слива биомассы и источниками света осветительными лампами (журнал "Физиология растений", том 26, вып.1, 1979, с. 215-217).

Это устройство является более компактным, чем описанные выше, но в нем затруднительно обеспечить оптимальные условия для выращивания микроорганизмов, в том числе и галофильных.

Описываемое изобретение направлено на достижение таких технических результатов, как создание оптимальных условий для культивирования микроорганизмов путем обеспечения освещенности.

Для этого, в устройстве для культивирования микроорганизмов, преимущественно галофильных, содержащем светопропускающий культиватор, выполненный в виде кюветы с плоскопараллельными стенками и размещенными параллельно дну кюветы барбатерами и снабженный загрузочным патрубком для питательной среды и инокулята, измерительными приборами, штуцером слива биомассы и источниками света осветительными лампами, последние выполнены в виде цилиндрических трубок и размещены горизонтально вдоль параллельных стенок кюветы.

Целесообразно кюветы выполнить длиной (l_к) равной длине осветительных ламп (l_л), высотой (h_к) не менее, чем в два раза превышающей заполненную массой части кюветы (h_м), а ширину кюветы выбрать такой величины, чтобы в середине кюветы достигнуть освещенность, позволяющей образовать бактериородопсина не меньше 0,5 н моль/мг клеточного белка.

Описанная совокупность существенных признаков позволяет создать оптимальные условия для выращивания галофильных микроорганизмов, продуценатов бактериородопсина в столь коррозирующей среде и упростить конструкцию самого устройства.

На фиг. 1 представлена общая схема предложенного устройства со всем вспомогательным оборудованием; на фиг. 2 схематично изображена кювета для культивирования галофильных микроорганизмов в двух проекциях.

Устройство для культивирования галофильных микроорганизмов содержит светопропускающий культиватор 1, снабженный загрузочным патрубком 2 для питательной среды и инокулята, барбатером 3 для подачи теплого воздуха, измерительными приборами 4 (например отбора проб 5, измерения температуры 6, растворенного кислорода 7 и рН среды 8), штуцером 9 слива биомассы, источниками света 10, кюветой 11 с плоскопараллельными стенками. Барбатеры 3 размещены параллельно дну 12 кюветы и выполнены в виде трубок 13 с многочисленными отверстиями 14.

Устройство может быть выполнено из нескольких автономно функционирующих кювет (на чертеже не показано), которые размещены в помещении, где поддерживается постоянная температура. Каждая кювета снабжена обратными холодильниками 15 для возврата конденсата в кювету. Источники света 10 (люминесцентные лампы), размещены горизонтально вдоль параллельных стенок 16 кюветы 11. Длина кюветы (l_к) равна длине (l_л) люминесцентных ламп, высота (h_к) больше или равна заполненной части кюветы (h_м), т.е. l_к l_л и h_к ≥2h_м, а ширина выбрана из условия освещенности массы в середине кюветы, при которой удается получить бактериородопсина не менее 0,5 нмоль/мг клеточного белка.

Кроме того, устройство снабжено фильтром 17 для стерилизации подаваемого в кювету 11, калорифером 18 для подогрева воздухо- и пеноотбойником 19.

Предложенное устройство позволяет собрать в систему любое количество плоскопараллельных кювет 11, которые все будут работать в индивидуальном режиме. Можно регулировать освещение, подачу воздуха, параметры среды (рН, состав среды, освещенность, подачу воздуха). Загружать можно одновременно все кюветы или раздельно в определенной последовательности.

Работает устройство для культивирования галофильных микроорганизмов следующим образом.

Через загрузочный патрубок 2 заливается питательная среда и инокулят. Одновременно через барботеры 3 подается подогретый воздух и включаются источники света 10 (люминесцентные лампы). Через измерительные приборы 4 начинается измерение параметров культивирования. Поддерживается постоянной температура окружающей среды, в которой установлены кюветы 11.

При увеличении биомассы клеток до требуемой величины из кюветы через штуцер 9 осуществляется слив биомассы.

Для подтверждения работоспособности предложенного устройства была изготовлена кювета объемом 10 литров с загрузкой рабочей среды 6 литров. Кювета установлена в помещение, в котором поддерживалась температура 35-37^oС. Клетки галофилов в таких условиях растут 72 часа.

Таким образом, изготовленное устройство для культивирования галофильных микроорганизмов подтвердило простоту и дешевизну его изготовления и легкость эксплуатации в полупромышленных условиях, что дает право предложить его для производственного использования при выращивании галофилов с целью получения бактериородопсина.

Использование: в микробиологической промышленности для выращивания светосинтезирующих микроорганизмов. Сущность изобретения: устройство содержит светопропускающий культиватор, выполненный в виде кюветы с плоскопараллельными стенками и с размещенными параллельно дну кюветы барбатерами и осветительными лампами, выполненными в виде цилиндрических трубок, размещенных горизонтально вдоль параллельных стенок кюветы. Кювета снабжена патрубком для питательной среды и инокулята, измерительными приборами и штуцером слива биомассы. Целесообразно кювету выполнить длиной (l_к) равной длине осветительных ламп (l_л), высотой не менее, чем в 2 раза превышающей заполненную массой части кюветы (h_м), а ширину выбрать такой, чтобы в середине кюветы была освещенность, позволяющая образовать бактериородопсина не менее 0,5 нмоль/кг клеточного белка. Устройство просто в изготовлении и эксплуатации и в нем обеспечиваются оптимальные условия для культивирования. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1 1. Устройство для культивирования микроорганизмов, преимущественно галофильных, содержащее светопропускающий культиватор, выполненный в виде кюветы с плоскопараллельными стенками и размещенными параллельно дну кюветы барботерами и снабженный загрузочным патрубком для питательной среды и инокулята, измерительными приборами, штуцером слива биомассы и источниками света осветительными лампами, отличающееся тем, что источники света выполнены в виде цилиндрических трубок и размещены горизонтально вдоль параллельных стенок кюветы.2 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что длина кюветы (l<Mv>к<D>) равна длине осветительных ламп (l<Mv>л<D>), высота кюветы (h<Mv>к<D>) не менее чем в два раза больше заполненной массой части кюветы (h<Mv>м<D>), а ширина кюветы выбрана такой величины, чтобы в середине кюветы была достигнута освещенность, позволяющая образовать бактериородопсина не менее 0,5 н моль/мг клеточного белка.