Аппарат для культивирования клеток животного или растительного происхождения Советский патент 1983 года по МПК C12N3/00 

Изобретение относится к технической микробиологии, в частности к аппаратам для культивирования клеток животного или растительного происхождения в жид кой среде (суспензии), и может быть и пользовано пля культивирования микроор ганизмов. Известен аппарат для культивировани микроорганизмов, содержащий фильтрующую перегородку, установленную в нижней части аппарата. С помощью фильтрующей перегородки производится отбор культуралыгой жидкости, освобожденной от клеток, увеличивая тем самым конГцентрацию. клеток в рабочей суспензии i Для удаления осадка с поверхности фильтра предусмотрен узел подачи воздуха через фильтр с противоположной стороны, при эТом процесс фильтрации протекает в затухающем режиме, а продувка воздухом приводит к периодическим отклонениям технологических параметров от их оптимального значения. Наиболее близким к предлагаемому является аппарат для культивирования клеток животного и.растительного .происхождения, содержащий цилиндрический термостатируемый корпус с крышкой, размещенный в нижней части корпуса аэратор, укрепленную на полом валу камеру для отвода отработанной культу- ральной жидкости без клеток, имеющую фильтрующие стенки, устройство для перемешивания культуральной жидкости и патрубки для подвода питательной среды и отбора биомассы. Камера для отвода культуральной жидкости вьтолнена в виде дилиндра. Верхний конец полого вала соединен с приводом вращения, для перемешивания среды эксцентр1Гчно введена импеллярная мещашса. Интенсивность, фильтра ции увел1гчивают путем создания перепада давления на фильтрующей поверхности 2, Недостаток известного аппарата заключается в том, что процесс фильтраци протекает недостаточно эффективно всле ствие забивания клетками филвтрующих стенок камеры. Это вызвано тем, что давление на поверхности фильтрующей сте1жи сохраняется посто5шным и в гранргчной зоне образуется неразрушаемый структурированный подслой среды с повышенной концентрацией культивируемых клеток, которые забивают поры фильт р ющего материала, что приводит в итоге к замедлению процесса (ронцентрирова ния биомассы и снижению ее предельной концентрации на выходе из аппарата и удельной производительности в расчете на единицу объема аппарата. Кроме того, неравномерность перемешивания эксцентрично установленной импеллярной, мешалкой приводит к повьпленной травмируемости клеток. Цель изобретения - предотвращение забивания клетками фильтрующих стенок камеры и повьш1ение удельной производительности аппарата. Поставленная цель достигается тем, что в аппарате, содержащем цилиндрический термостатируемый корпус с крьш1кой, {эазмещенный в нижней части корпуса аэратор, укрепленную на полом валу камеру для отвода отработанной культурада,ной ЖИДКОСТ.И без клеток, имеющую фильтрующие стенки, устройство для перемешивания культуральной жидкости и патрубки для подвода питательной среды и отбора биомассы, камера для отвода отработанной культуральной жидкости без клеток установлена с возможностью возвратно-поступательного перемещения по вертикали и образована двумя усеченными конусами, связанными большими основаниями, при этом устройство для пере- мещивания культуральной жидкости выполнено в виде неподвижно установленного вокруг указанной камеры днищем вверх стакана, в нижней части боковой стенки которого вьшолней ряд вертикальных прорезей, а в днище - конусообразных отверстий для циркуляции жидкости. На фиг.1 схематично изображен аппарат для культивирования клеток,- разрезц на фиг. 2 - стакан, используемый в качестве устройства для перемешивания, аксонометрия.Аппарат для культивирования клеток животного или растительного происхождения содержит цилиндрический корпус 1, снабженный тепловой рубашкой 2, крьшкой 3 и патрубками 4 и 5 отбора биомас сы и подвода питательной среды, размещенный над днищем 6 корпуса аэратор, вьшолненный в виде пористой пластины 7, укрепленную на полом валу 8 камеру 9 для отвода отработанной культуральной жидкости без клеток, имеющую фильтрующие стенки и образованную двумя усеченными конусами 10 и 11, и устройство для перемешивания культуральной жидкости, вьшолненно§ в виде неподвижно установленного вокруг указанной камеры днищем 12 вверх стакана 13, в нижней

части боковой стенки которого в шолнен ряд вертикальных прорезей 14, а в днище. - конусообразных сужающихся вверх отверстий 15 для циркуляции жидкости.

Камера для отвода отработанной культуральной жидкости без клеток установлена с возможностью воавратно-лоступательного перемещения по вертикали. Для этого на крьЕпке 3 корпуса с помощью опоры 16 установлен привод , который через муфту 17 соединен с полым валом 8, на котором укреплена герметизирующая мембрана 18.

Полость камеры 9 сообщена с полость вала 8 при помощи отверстий 19, вьшол ненных в стенке вила. Для создания наибояьщего насосного эффекта величина угла при вершине верхнего конуса 10 должна превышать величину угла при вераиине нижнего бонуса 11 в 1,5-2 раза. Так, если указаннь1й угол конуса 10 равен 12О ,то угол конуса 11 равен 60 . .

Конкретные размеры отверстий 15 и прорезей 14 в стакане выбираются также из.условий максимального насосного эффекта. Рекомендуемый угол конусности отверстий 15 равен 90° .

Суммарная площадь вертикальных прорезей должна быть в 2-4 раза больше площади конусообразных отверстий 15.

Аппарат работает следующим образом,

В корпусе 1 аппарата через патрубок 5 в определенных количествах по- . дается питательная среда и посевная

культура. патрубок 2О и пористую пластину 7 подают в корпус стерильный воздух, создавая в аппарате, установленное избыточное давление, которое регулируется автоматическим клапаном (не показан). Включают привод, который через полый вал 8 передает возвратноПоступательные перемещения камере 9 для отвода отработанной культуральной жидксюти без клеток. При этом поверхкости конусом 10 и 11 пo)Jвepгaютcя

пульсирующему воздействию культуральной жидкости, что предотвращ.ает образование устойчивого граничного слоя концентрата культивируемых клеток, препятствует забиванию фильтрующих пор и обеспечивает эффективную работу камерь 9 в течение длительного времени. Культурная среда под воздействием возвратно-поступательных движений каме-ры 9 циркулирует в рабочем объеме через конусообразные отверстия 15 и прорези 14, вьшолиенные в стакане 13, обеспечивая необходимое перемещивание. Конусообразные отверстия 15 играют роль обратных клапанов. Амплитуда колебаний для различных процессов устанавливается в пределах 2-5 мм, частота 10-100 Гц.

Этим обеспечивается обмывание фильтрующих стенок камеры 9, улучщается процесс фильтрации и обеспечивается равномерное перемещивание культуральной жидкости до всему объему аппарата. Под воздействием избыточного давления отработанная культуральная жидкость фильтруется от клеток и из камеры 9 через полый вал 8 и патрубок 21 отбо- ра фильтрата вьгоодится из аппарата. Отбор клеточной суспензии осуществляется через патрубок 4 при достижении уста,новленной концентрации клеток в аппара- : те. Заданный уровень культуральной жидкости поддерживается путем добавки

свежей питательной средьт через патрубок 5.

Улучшение работы фильтр тощих элементов камеры позволяет в аппаратв . при подаче свежей питательной среды более высокие концентрации куль-, тивируемых клеток в течение продолжительного периода времени, что позволяет увеличить кол1гчество отбираемой биомассы с единицы объема аппарата в единицу времени, увеличивая удель:Ную производительность аппарата на 15-20% в сравнении с прототипом.

77

АППАРАТ ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ КЛЕТОК ЖИВОТНОГО ИЛИ РАСТИТЕЛЬНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ, содержащий цилиндрический термостатиру« емый- корпус с крьпикой, размещенный в нижней части корпуса аэратор, укрепленную на полом валу камеру для отвода отработанной культуральной жидкости . р r-i:;