Способ измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования и устройство для его осуществления Советский патент 1985 года по МПК C12Q1/06 

11

Изобретение относится к микробиологической промышленности и может быть использовано при контроле процессов выращивания микроорганизмов, производства антибиотиков и других лекарственных препаратов, а также продуктов микробиологического синтеза.

Цель изобретения - повышение точности измерения концентрации.

На чертеже представлено предлагаемое устройство.

Устройство содерншт ферментер 1, проточный микрокалориметр 2 с фильтром 3 газовых пузырьков, ьентилем 4, сборником 5 эталонной жидкости и двухканальным насосом 6, блок 7 контроля температуры с нагревателем 8 датчиком 9 температуры и электромагнитным клапаном 10, включенным в линию 1 подачи и отведения хладагента с теплосчетчиком 12, автономный теплообменник 13 и насос 14, интегратор 15 микрокалориметра,дополнительный интегратор 16, делитель 17 сигнала и дополнительный делитель 18 си.гнала.блок 19 сравнения с индикатором концентрации живых клеток и мешалку 20.

При м е р. При культивировании микроорганизмов после заливки в ферментер 1 питательной среды включают мешалку 20, блок 7 контроля температуры, насос 6 мнкрокалориметра и насос 14 хладагента. Выводят установку на рабочий температурный режим, который осуществляется блоком 7 контроля температуры с нагревателем -8 и датчиком 9 температуры. Определяют экспериментальные нули (начальные уровни интегрирования сигналов ) микрокалориметра 2 и теплосчетчика 12 при начальных расходах хладагента и жидкостей микрокалориметра (питательной среды и эталонной жидкости ). В этих условиях выходные сигналы интеграторов 16 и 15 устанавливают равными нулю путем компенсации входных сигналов. Сигналы с выходов делителей 17 и 18 равны нулю, поэтоь у индикатор блока 19 сравнения показывает нулевую концентрацию После этого осуществляют посев культ туры в ферментер.

По мере роста концентрации живых клеток в ферментере увеличивается тепловыделение как в самом ферментере, так и в микрокалориметре. Сиг-

44732

ал с датчика 9 температуры поступает на блок 7 контроля, который выдает сигнал на электромагнитный клапан 10, и последний открывается.

5 Хладагент подается насосом 14, по линии 11 через теплосчетчик 12, автономный теплообменник I3 и вновь возвращается через теплосчетчик по линии П. Сигнал теплосчетчика 12, пропорциональный количеству теплоты, отведенной хладагентом из ферментера Г, поступает на вход интегратора 16 теплосчетчика, а с выхода интегратора на делитель 17, в котором путем деления на величину, пропорциональную энергии одной клетки (эта вели- . чина закладывается в делитель перед работой ), определяют сигнал, пропорциональный концентрации живых клеток.

0 Этот сигнал с выхода делителя 17 поступает на блок 19 сравнения, на интегратор 15 микрокалориметра и на насос 6.

Последний пропорционально этому сигналу увеличивает расход культу- ральной жидкости в микрокалориметре, что приводит к уменьшению времени пребывания клеток в микрокалоримет-

0 ре и сохранению их жизнедеятельности, Изменение расхода в микрокалориметре 2 вызывает изменение его выходного сигнала в соответствии с динамической характеристикой, что может

5 привести к неправильным показателям интегратора 15 микрокалориметра. Чтобы этого не произошло, сигнал, поступающий с делителя 17, изменяет масштаб интегрирования сигнала, пос0 тупающего с микрокалориметра 2. Этот сигнал, пропорциональный теплоте, вьщеляемой клетками в микрокалориметре 2, интегрируется и с выхода интегратора 15 поступает на делитель

5 18, в котором путем деления на величину, пропорциональную энергии одной клетки (эта величина закладывается в делитель перед работойj , определяют сигнал, пропорциональный

0 концентрации живых клеток. Этот сигнал с выхода делителя 18 поступает на блок 19 сравнения, с второго выхода - на интегратор 16 теплосчетчика, а с третьего - на насос 14.

5 Последний пропорционально этому сигналу увеличивает расход хладагента через автономный теплообменник 13 при включении электромаг

1.Способ измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования, предусматривающий .измерение тепловой энергии, выделяемой клетками в проточном микрокалориметре , и охлаждение ферментера хладагентом, отличающийс я тем, что, с целью повьшения точности, дополнительно измеряют количество тепла, отводимого хладагентом из ферментера, и в соответствии с измеренным количеством тепла изменяют расход суспензии клеток через микрокалориметр, а концентрацию живых клеток вычисляют путем почлен ного деления измеренного количества тепла на количество тепла, вьщеляемого одной клеткой. 2. Устройство для измерения концентрации живых клеток в процессе объемного культивирования, включающее ферментер, двухконтурньш проточный микрокалориметр, интегратор микрокалориметра, блок контроля температуры в ферментере, насос для подачи хладагента, линию подачи и отведения хладагента и насос микрока- лориметра, отличающееся S тем, что, с целью повьппеиия точности, оно снабжено последовательно соединенными теплосчетчиком, дополнительным интегратором, делителем сигнала теплосчетчика и блоком сравнения с индикатором концентрации живых клеток, а также делителем сигнала микрокалориметра, связанного с блоком сравнения, насосом хладаген та, интегратором микрокалориметра и 4аь дополнительным интегратором, причем последний через делитель сигнала теплосчетчика связан с насосом и 00 интегратором микрокалориметра, а теплосчетчик установлен на лииии подачи и отведения хладагента.