Ферментатор Советский патент 1984 года по МПК C12M1/02 

Изобретение относится к аппаратам для проведения процессов ферментации и может быть использовано в микробиологической, фармацевтической и пищевой промьгашенности.

Известен трубчатый ферментатор горизонтального типа с поступательным йеремещением культуральной среды содержащий корпус, состоящий из ряда секций, систему охлаждения, узлы ввода питательной срэды, воздуха и вывода готового продукта m.

Основным недостатком этого устройства является отсутствие радиального перемешивания, что приводит к неравномерному распределению питательных компонентов и температуры по объему культуральной среды.

Наиболее близким к предложенному является ферментатор, содержащий трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и патрубками ввода питательной . воздуха и вывода готового продукта 2 . - - .

Однако известный ферментатор не обеспечивает радиальное перемешивание субстрата, что приводит к неравномерному распределению его по объему корпуса. Другим существенным недостатком является невозможность проведения диализа. Указанные недостатки не позволяют получить достаточно высокий выход биомассы.

Цель изобретения заключается в повыщении вых.ода биомассы.

Поставленная цель достигается тем что в ферментаторе, содержащем трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и патрубками ввода питательной среды, воздуха и вывода готового продукта в . каждой секции трубчатого корпуса имеется участо1к, выполненный из полупроницаемой пленки для отвода продутстов метаболизма и перемещивания культуральной жидкости и заключенный в кожух с образованием кольцевой камеры для подвода охлажденной диализ-% ной жидкости, при этом кольцевая камера подключена к импульсному насосу для создания радиальных перемещений пленки.

На фиг. 1 схематично изображен ферментатор, общий вид; на фиг. 2 секция, родольный разрез.

Ферментатор состоит из трубчатого корпуса 1, состоящего из ряда секций

2, последовательно соединенных между собой. Каждая секция 2 имеет входной 3 и выходной 4 коллекторы. На входном коллекторе 3 расположены патрубки ввода питательной среды и посевного материала 5, воздуха 6, а на выходном 4 - патрубок 7 выхода биомассы. Корпус в каждой секции 2 имеет участок 8, выполненный из полунепроницаемого материала, например типа диализной пленки для отвода продуктов метаболизма и заключенный в цилиндрический кожух 9. Кольцевая камера 10, образованная участком 8 и цилиндрическим кожухом 9, служит для подвода охлажденной диализной жидкости и подключена к импульсному насосу 11, например мембранному, для создания радиальных перемещений пленки. Входной 3 и выходной 4 коллекторы подсоединены к фигурному фланцу 12 трубчатого корпуса 1 посредством фланцевых соединений 13. На фигурном фланце 12 имеются штуцеры 14 подачи и слива диализной жидкости.

В каждой секции 2 имеются приборы 15 и 16 контроля входных и выходных параметров культуральной среды, установленные соответственно на входном 3 и выходном 4 коллекторах, барбатер 17, расположенный во внутренней полости 18 участка 8 трубчатого корпуса 1, дегазатор 19, представляющий собой полость, подключенную к вакуумной системе 20.

Ферментатор работает следующим образом.

После стерилизации в полость трубчатого корпуса 1 подается питательная среда и посевной материал. Для обеспечения перемешивания импульсный насос 11 создает кратковременное периодическое повышение давления в кольцевой камере 10, заставляющее пульсировать пленку участка 8 каждой секции 2 и находящуюся в ней культуральную жидкость. При движении перемешиваемой и обогащенной кислородом культуральной среды происходит рост и развитие микроорганизмов, контроль за которыми производится приборами 15 и 16 контроля, установленными на входе и выходе каждой секции.

На выходе каждой секции 2 среда дегазируется для удаленг я летучих продуктов метаболизма и отходящие газы через дегазатор 19 выводятся из ферментатора. Дегазированная кул туральная среда на входе в последню секцию насыщается кислородом воздуха через барбатер 17, и производитс дробная подача необходимых питатель ных компонентов. Проходя последовательно ряд секций, обеспечивающих различные условия для роста микробных популяций, из последней секции культуральная жидкость удаляется патрубком 21. При необходимости уда ления диапизуе1« 1Х продуктов метаболизма вместо охлаждаемой жидкости может подаваться раствор, обеспечивакиций наиболее полньй диализ проду тов метаболизма из культуральной среды. В качестве примера можно привест процесс получения лечебного препара та колибактерина, основой которого являются жизнеспособные клетки Е.Со 11 М 17. Процесс периодического культивирования клеток продолжается шесть часов, в течение которых удельная скорость роста от максимальной в первый час (1,0-1,2 ) снижается во второй и третий до 0,6 ч, а затем к шестому часу - до 0,15- . 0,20 ч, рН в течение всего периода поддерживается на уровне 7,6-7,7 с подъемом до 8,0 единиц рН в последний шестой час; дробная добавка глюкозы в первые три часа 25-30%, в последую1чие два часа - 70-75% общего объема добавленной глюкозы, аэрация воздухом в режиме объема во духа на объем культуральной среды все шесть часов без изменений. Концентрация клеток экспоненциально возрастает с (0,5-0,7) х 109 в начале до (60-70) X 10 кл/мл в конце культивирования. В соответствии с этим, после заполнения первой секции 2 питательной средой с микроорганизмами она выдерживается при .температуре 37 С и периодическом радиальном перемешивании 1 4i Затем устанавливается проток, равный 1 ч , и культуральная среда из первой секции посту-, пает во вторую. После задержки культуральной среды в этой се1еции еще на 1 ч (время полного заполнения внутренней полости) проток из этой секции устанавливается на уровне 0,5 ч . На этом этапе о6в(ее время культивирования составит 3 ч и так далее до последних секций с протоком 0,25 ч , число которых определяется достижением в них заданной концентрации клеток. Использование трубчатого фермента тора позволяет проводить сложные многостадийные процессы ферментации, .в которых максимумы по накоплению биомасс и целевого продукта метаболизма не совпадают по времени. Максимальный выход биомассы обеспечивается за счет возможности создания на каждой стадии культивирования необходимых условий для роста микробных популяций, обеспечения диализа и радиальных перемещений среды. Изобретение позволяет отказаться от энергоемких перемешивающих устройств, упростить технологию обработки внутренней поверхности корпуса, унифицировать ферментаторы для выращивания любых углеводородсодержащих.

i :

82

«о

Ч

ФЕРМЕНТАТОР, содержащий трубчатый корпус, состоящий из ряда секций и снабженный дегазатором и патрубками ввода питательной среды, воздуха и вывода готового продукта, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода биомассы, в каждой секции трубчатого ко{)пус& имеется участок, выполненный из полунепроницаемой пленки для отвода продуктов метаболизма и перемешивания культуральной жидкости и заключенный в кожух с образованием кольцевой камеры для подвода охлажденной диализной жидкости, при этом кольцевая камера подключена к импульсйоМу насосу для создания радиальных перемещений пленки.