Установка для дезинтеграции клеток микроорганизмов Советский патент 1984 года по МПК C12M1/00 

Изобретение относится к микробиологической промышленности и предназначен для разрушения клеток микроорганизмов, таких как дрожжи, бактерии, водоросли, грибы, для выделения внутриклеточных белков, нуклеиновых кислот, ферментов,и других физиологически активных веществ.

Известны установки для дезинтеграции клеток микроорганизмов с использованием эффекта декомпресии, в которых разрушение, клеток происходит за счет расширения газа, растворенного под давлением в клетках, при резком сбросе давления, которые включают два основных узла, из которых первый содержит один или два сосуда высокого давления, оборудованных трубопроводами для подвода к ним клеточной суспензии и сжатого рабочего газа для насыщения суспензии, а второй - узел дезинтеграции, представляющий собой клапан специальной конструкции, обеспечивающий резкий сброс давления в потоке клеточной, суспензии 1 и 2.

Известные установки декомпрессионной дезинтеграции клеток микроорганизмов различаются между собой конструкцией узла дезинтеграции.

В одном варианте узел дезинтеграции представляет собой конструкцию, состоящую из верхнего и нижнего фланцеобразных корпусов, смонтированных с возможностью их перемещения по вертикали и снабженных рас положенными в них тарельчатыми седлами, причем тарельчатое седло нижнего корпуса имеет кольцеобразный выступ, образующий с наружной поверхностью верхнего седла рабочую щель, а верхний корпус имеет канал для ввода суспензии в рабочую щель t11

В другом варианте применена ана,логичная конструкция узла дезинтеграции, отличающаяс я тем что седло нижнего корпуса Имеет дополнительный кольцеёой выступ и -канал для отвода суспензии разрушенных клеток, а тарельчатое седло верхнего корпуса имеет ряд проточек сообщенных с подводящим суспензию каналом и служеицим для распределени ее в рабочую тель. Кроме того, на . верхнем корпусе установлен встряхиватель для очистки рабочей щели при ее засорении 2.

Установки декомпрессионной дезинтеграции характеризуются достаточно высокой.эффективностью разрушения клеточных оболочек при значительно меньших по сравнению с установками других типов металлоемкостью и энергозатратами. Установки работают при относительно невысоких значениях рабочего давления (80200 ати), Метод декомпресии, использованный в этих установках, обеспечивает возможность масштабировать их до производительности, требуемой в промышленном производстве. 5 к недостаткам указанных установок декомпрессионной дезинтеграции относится сложность конструкций узла дезинтеграции и .необходимость ручной регулировки давления на узле де0 зинтеграции в процессе работы установки .

Наболее к предлагаемому по технической сущности и достигаемому эффекту является установка для

5 дезинтеграции клеток микроорганизмов, содержащая смеситель суспензии микроорганизмов с газоМ и дезинтегратор, включающий корпус, установленную в нем с возможностью ее

Q вертикального перемещения иглу, размещенную в части корпуса дроссельную шайбу, образующую с иглой рабочую щель, трубопровод для подвода а дезинтегратор исходной

5 насыщенной газом суспензии и сборник дезинтеграта 3.

Дезинтегратор содержит разделенные мембраной задающую и рабочую камеры. Рабочая камера образована последовательно соединенными между собой обечайкой, регулирующим фланцем и корпусом дроссельной шайбы, внутри рабочей камеры установлена игла, укрепленная на мембране и опирающаяся на седло иглы в дрос сельной шайбе. Задающая камера имеет входной канал для подачи сжатого газа и выходной канал для сброса давления, а рабочая камера имеет боковой входной канал для подачи на0 сыщенной газом суспензии клеток.

Установка работает следующим образом.

С помощью сжатого газа создают 5 рабочее давление в задающей камере дезинтегратора. Затем с помощью насоса-дозатора в смеситель подают суспензию клеток микроорганизмов. При достижении рабочего давления (около 100 ати) в смеситель начинают подавать сжатый газ, и насыщенная газом суспензия поступает через входной канал в рабочую камеру дезинтегратора. В исходном положении, когда сжатый газ подан в задающую камеру дезинтегратора, выходное отверстие из его рабочей камеры закрыто иглой, опирающейся на седло в дроссельной шайбе. При превышении давления в рабочей камере по отношению к давлению в задающей камере в результате работы насоса-дозатора мембрана, разделяющая камеры, поднимается вместе с укрепленной на ней иглой. При этом образуется щель 5 между запирающим концом иглы и ее

седлом, и через эту щель суспензия выбрасывается в сборник дезинтеграта. При этом за счет декомпресии происходит дезинтеграция клеток. Равномерность разрядки суспензии клеток обеспечивают с помощью регулирующего фланца. Установка работает в непрерывном режиме и обеспечивает дезинтеграцию клеток микроорганизмов на 70-75%,

Однако расположение иглы внутри рабочей камеры и боковой ввод суспензии в рабочую камеру в известном устройстве приводят к закручиванию потока суспензии в канале, образованном стенками рабочей камеры и иглой, а также к закручиванию струи суспензии при выбросе ее через рабочую щель, образуемую иглой и ее седлом в дроссельной шайбе. В результате увеличивается время сброса давления в суспензии, что снижает степень дезинтеграции. Кроме того, движение струи суспензии на выходе из дезинтегратора, обусловленное формой щели между иглой и ее седлом, направлено к оси иглы, что ухудшает распыление выходящей суспензии и, как следствие, степень дезинтеграции. Конструкция дезинтегратора, состоящая из черырех последовательно соединенньях между собой элементов - задающей и рабоче1й камер, регулирующего фланца и корпуса дроссельной шайбы, сложна для регулирования при изменении режимов работы и замене элементов.

Цель изобретения - повышение степени дезинтеграции при одновременном упрощении конструкции.

Поставленная цель достигается тем, что в установке для дезинтеграции клеток микроорганизмов корпус снабжен расположенной под дроссельной шайбой соосно игле втулкой, служащей для подвода исходной суспензии в рабочую гцель и соединенной с указанным выше трубопровродом, при этом корпус выполнен в влде стакана, имеющего на боковой поверхности окна для выброса дезинтегратора в сборник.

На фиг.1 схематически изображена предлагаемая установка, общий вид; на фиг.2 - дезинтегратор, продольный разрез. .1

Установка для дезинтеграции клеток микроорганизмов содержит смеситель 1 суспензии клеток микроорганизмов со сжатым газом, снабженный датчиком, регулятором урочня заполнения (не показаны и манометром для контроля давления и соединенный трубопроводом 2 с дезинтегратором 3, который помещен в сборник 4 дезинтегратора, К см 5сителю 1 подключены трубопровод 5 с-жатого газа

и трубопровод 6 суспензии, поступающей от насоса-дозатора 7. Для улучшения контакта газа с суспензией смеситель 1 может быть дополнительно оборудован перегородками и/или перемешивающим устройством. Для обеспечения термостатирования смеситель 1 может быть снабжен теплообменником, В верхней части 8 корпуса дезинтегратора установлена с

возможностью ее вертикального перемещения игла 9, а в нижней части 10 размещена дроссельная шайба 11, образующая с иглой рабочую щель. Корпус снабжен расположенной, под дроссельной шайбой 11 соосно игле 9 втулкой 12,соединенной с помощью фланца 13 и упорных шпилек 14 с трубопроводом 2 для подвода исход-, ной насыщенной газом суспензии. При

этом корпус выполнен в виде стакана, имещего на боковой поверхности окна для выброса дезинтеграта в сборник 4, Верхняя 8 и нижняя 10 части корпуса соединены с возможностью

некоторого перемещения относительно друг друга, например, с помощью

резьбы. Игла 9 может быть выполнена

в виде остроконечного стержня, или

в виде стержня с шариком, установленным на его запирающем конце.

Установка работает следующим образом.

При полностью перекрытом иглой 9 отверстии дроссел ной шайбы 11 дезинтегратора 3 в смеситель 1 по

трубопроводу 6 с помощью насоса-дозатора 7 начинают непрерывно подавать суспензию клеток микроорганизмов, туда же по трубопроводу 5 подают сжатый газ (азот, воздух, углекислоту и ДР4 , который, барботируя через слой суспензии, насыщает жидкую фазу суспензии и клетки микроорганизмов , Уровень суспензии в смесителе 1 предварительно задают и в дальнейшем поддерживают постоянным с помощью датчика и регулятора уровня таким образом, чтобы соотношение, между объемом, занимаемым газом, и объемом суспензии составлйло от 1:3 до 3:4, Рабочее давление поддерживают в пределах 80-200 ати.

По достижении заданного уровня жидкости в смесителе 1 вертиксшьным перемещением игЛы 9 дезинтегратора 3 приоткрывают отверстие дроссельной шайбн 11. Возвратно-поступательное перемещение иглы осуществляется вручную или автоматически. В образовавшуюся между иглой 9 и ее седпом в дроссельной шайбе 11 щель из смесителя 1 по трубопроводу 2 начинает поступать насыщенная газом суспензия микроорганизмов. Через образованную щель суспензия с большой скоростью выбрасывается в сборник деэинтеграта 4, при этом давление снижается до атмосферного и за счет декомпрессии происходит разрушение клеток микроорганизмов. Далее установка работает при непрерывной подаче суспензии микроорганизмов и сжатого газа и отвода готового дезинтеграта, надежно обеспечивая дезинтеграцию клеток на 75-80%, ; Таким образом, использование предлагаемой установки обеспечивает повышение степени дезинтеграции на 5-3% в результате улучшения условий выброса струи суспензии клеток чере рабочую щель -дезинтегратора. Упрощена конструкция установки по сравне нию с известной из-за уменьшения количества конструктивных элементов, отсутствия задающей камеры, регулирующего фланца, изменения взаимного расположения подводящего суспензию канала и иглы. Это позволяет легко производить регулировку дезинтегратора, замену иглы и дроссельной шайбы по мере их износа, а также автоматизировать процесс дезинтеграции. Годовой экономический эффект от использования установки в условиях промышленного производства белковых изолятов из биомассы . микроорганизмов мощностью 20 тыс.т в год составит 900 THd.py6.

УСТАНОВКА ДЛЯ ДЕЗИНТЕГРАЦИИ КЛЕТОК МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащая смеситель суспензии микроорганизмов с газом и дезинтегратор, включающий -L корпус, установленную в нем с возможностью ее вертикального перемещения иглу, размещенную в нижней части корпуса .дроссельную шайбу, образующую с иглой рабочую цель, трубопровод для подвода в дезинтегратор исходной насьпценной газом суспензии и сборник дезинтегратора, отличающаяся тем, что, с целью повыиения степени дезинтеграции и упрощения конструкции, корпус снабжен расположенной под дроссельной шайбой соосно игле втулкой, служащей для подвода исходной суспензии в рабочую щель и соединенной с указанным выше трубопроводом, при этом корпус выполнен в виде стакана, имеющего на боковой поверхности сл окна для выброса дезинтеграта в сборник, о сл 4 «««/