Ферментер для микробиологической трансформации стероидов Советский патент 1990 года по МПК C12M1/40 C12M1/02 

Изобретение относится к медицине, а именно, к производству лекарственных препаратов на основе микробиологической трансформации стероидов с использованием иммобилизованных ферментов , ферментативных систем ипи клеток, и может быть использовано в микробиологической, химической, медицинской и пищевой промышленности, а также в научно-исследовательской практике.

Известен ферментер для микробиологической трансформации стероидов колонного типа, содержащий герметичный

сосуд с аэратором, в который загружа- 15 патрубками дпя подвода и отвода воздуют иммобилизованный объект и через него с определенной скоростью прокачиватот субстрат. Выход продукта в та- ки ферментах очень низкий, и, кроме того, получаемый продукт может содержать остЙточный субстрат, кото- рьй необходимо отделять от продукта ца стадии очистки и возвращать на повторную- переработку lj .

Известен также ферментер для микробиологической трансформаций стероидов, содержащий цилиндрическую ем- еость,- снабженную крышкой и патрубка25 щие для подвода реакционной рецирку- лируемой жидкости соответственно на субстрат для его перемешивания и псевдоожижения иммобилизованного биологи- ческого катализатора и сообщенные с

ми для подвода и отвода воздуха и готового продукта и разделенную гори- 30 коллекторами реакционной жидкости, зонтальной сетчатой перегородкой на расположенными над крышкой и под дни- с.екции., в верхней из которых разме- щем емкости, при этом в нижней секции щен иммобилизованный биологический установлена отводная трубка для под- катализатор fzl.держания заданного уровня реакционПроцесс трансформации в таком фер- « ной жидкости, связанная с коллектором ментере происходит за счет многократ- последней, расположенным над крьшкой, ной прокачки субс трата через иммоби- а в верхней - поворотное соп- лизованньй o67ieKT,. который закрепляют в промежутках между сетчатыми перегородками, расположенными в вертикаль-до ной плоскости ферментера на равном

ловое устройство для смыва субстрата со стенок емкости и сопел.

На чертеже, схематично изображен предложенный ферментер в продольном разрезе. .

расстоянии одна от другой.

Такой ферментер позволяет значительно улучшить условия трансформации и снизить процент остаточного субстрата в получаемом продукте, но он не лишен недостаткор. Они заключаются в том, что ферментер не позволяет производить процесс трансформации стероидов при высоких концентрациях исходного субстрата. Это объясняется тем что нерастворённый в жидкости субЪтрат, представляющий собой плотную гигроскопичную суспензию кристалг

4$

На чертеже, схематично изображен предложенный ферментер в продольном разрезе. .

Ферментер содержит цилиндрическую емкость 1, снабженную крьппкой 2 и патрубками 3 и 4 для подвода и отвода воздуха и разделенную горизоитйль- ной сетчатой перегородкой 5 на секции 6 и 7, в верхней из которых размещен иммобилизованньй биологический 50 катализатор (не показан).

В секциях 6 и 7 емкости 1 распопа- жены прикрепленные к крышке 2 и днищу 8 сопла 9 и to, выходные отверс-

тия 11 и 2 которых обращены к сетча- лов стероида входит в плртньй к онтакт 5S той перегородке 5, служащие дпя под- с носителем иммобилизованных микро- вода реакщюнной рециркулируемой на- организмов, забивает кристаллами сосами 13, 14 и 15 жидкости соответ- стероида поры этого носителя и ячей- ственно на субстрат для. его переме

ки сетчатой перегородки, в связи с чем резко снижается массообмен иммобилизованных микроорганизмов. В результате этого, процесс трансформа-, ции ведет к получению ненужного побочного продукта.

Цель изобретения - увеличение удельной производительности ферментера путем повышения исходной концентрации субстрата.

Для этого в предложенном ферменте- ре для микробиологической трансформации стероидов, содержащем цилиндрическую емкость, снабженную крышкой и

ха и готового продукта и разделенную горизонтальной сетчатой перегородкой на секции, в верхней из которых размещен иммобилизованный биологический

катализатор, согяасно изобретению в секциях емкости расположены прикрепленные к крышке и днищу последней сопла, выходные отверстия которых об- ращень к сетчатой перегородке, служащие для подвода реакционной рецирку- лируемой жидкости соответственно на субстрат для его перемешивания и псевдоожижения иммобилизованного биологи- ческого катализатора и сообщенные с

коллекторами реакционной жидкости, расположенными над крышкой и под дни- щем емкости, при этом в нижней секции установлена отводная трубка для под- держания заданного уровня реакционной жидкости, связанная с коллектором последней, расположенным над крьшкой, а в верхней - поворотное соп-

ловое устройство для смыва субстрата со стенок емкости и сопел.

ной жидкости, связанная с коллектором последней, расположенным над крьшкой, а в верхней - поворотное соп-

На чертеже, схематично изображен предложенный ферментер в продольном разрезе. .

Ферментер содержит цилиндрическую емкость 1, снабженную крьппкой 2 и патрубками 3 и 4 для подвода и отвода воздуха и разделенную горизоитйль- ной сетчатой перегородкой 5 на секции 6 и 7, в верхней из которых размещен иммобилизованньй биологический катализатор (не показан).

В секциях 6 и 7 емкости 1 распопа- жены прикрепленные к крышке 2 и днищу 8 сопла 9 и to, выходные отверс-

шивания и псевдоожиження иммобилизованного биологического катализатора и сообщенные с коллекторами 16 и 17 реакционной жидкости, расположеннь ми над- крьпикой 2 и под днищем 8 емкое- ти 1. В нижней секции 7 установлена отводная трубка 18 для поддержания заданного уровня реакционной жидкости, связанная с коллектором 16 последней, расположенным над крышкой 2, а в верхней секции 6 - поворотное сопловое устройство 19 для смыва субстрата со стенок емкости 1 и сопел 9 и 10. Полученньй продукт сливают из аппарата по патрубку 20. Термостати- руют ферментер посредством теплообменника 21. Измерительные электрод установлены через вводы 22..

Ферментер работает следующим образом.

В исходном состоянии емкость 1 заполнена субстратом, на сетчатой перегородке 5 которой расположен иммобилизованный биологический катализатор. По патрубку 3 подводят, а по патрубку А отводят воздух, необходимый; для аэрации биологического катализатора. Посредством теплообменника 21. осуществляют термостатирование емк ости. С включением насоса 13 в емкости 1 возникает циркуляция реакционной жидкости, которая забирается из нижней секции 7 и нагнетается в коллектор 17 и сопла 10 с образованием восходящих струй этой жидкости. При этом над сетчатой перегородкой 5 образуется зона гсевдоожиженного слоя в кото рой осуществляется интен.сивное пере 1ешивание иммобилизованного биологического катализатора и которая препятствует его оседанию на перегородке 5..

С включением насоса 14 реакционная жидкость Забирается с нижней секции 7 и нагнетается в коллектор 16 и сопла 9, из которых в виде падающих струй вводится в субстрат и достигает иммобилизованного биологического катализатора. При движении стру реакционной жидкости происходит под- сое воздуха, имеющегося в верхней секции 6, и его гидродислергирование в псевдоожиженный слой для осуществления аэрации иммобилиэ ованного биологического катализатора. Вместе с тем этот воздух сорбируется на гигроскопической поверхности не перешедшего в раствор субстрата- и образует вместе с ним ионную суспензию, которая поднимается, стремясь занять все над жидкостное пространство в емкости 1.

Пенная суспензия, достигнув уровня установки сопел 9, частично перекрывает доступ воздуха к истекающим из струям, что снижает подсос этого воздуха в реакционную жидкость и останавливает пенообразование.

Таким образом, процесс взаимодействия иммобилизованного биологического катализатора с субстратом в емкости 1 прО1 сходит только через его растворенное состояние и исключает прямое их взаимодействие, что способствует улучшению качества получаемог продукта.

По мере трансформации субстрата в продукт концентрация субстрата в. растворе падает, освобождая место для дальнейшего растворейия исходно- гЪ субстрата, переходящего в раствор из ионной суспензии.

Нераствореиньй в реакционной жид- .кости воздух под действием струй, истекающих из сопел 9, может попадат под сетчатую перегородку 5, откуда по отводной трубке 18 откачивается насосом 15 в виде газожидкостной смеси в коллектор 16.- Жидкостный объем нижней секции 7 емкости .1 термостатирован посредством теплообменника 21. Нижняя секция 7, кроме того, имеет вводы 22 для установки измерительных электродов.

Нерастворенный субстрат, находясь в наджидкостной части емкости 1 -в ви де ионной суспензии, в силу своей гироскопичности активно прилипает к стенкам емкости 1 и соплам 9. Для включения его в трансформацию часть реакционной жидкости,, нагнетаемой насосами 13 и 14 в коллектор 16, отводится в поворотное сопловое устройство 19, истекая иэ которого в виде струй реакционной жидкости.последняя смыкает прилипший субстрат с сопеЛ 9 и стенок емкости 1.

По завершении трансформации полученный продукт сливают по патрубку 20, а в емкости t запивают воду из расче- - та полного заполнения коллектора 17. С включением насосов 13, 14 и 15 эта вода в виде брызг из сопел 9 и 10 и поворотного соплового устройства 19 разлетается по всей полости емкости 1, промывает ее полость и иммобилизованный биологический катализатор, расположенный на сетчатой перегородке 5. После промывки воду сливают, а ферментер может быть использован для очерёдного процесса т рансформации стероидой.

Предлагаемое устройство по сравнению с базовым позволяет повысить исходную концентрацию субстрата в десятки раз, что резко увеличивает вьосод конечного продукта с единицы объема ферментера при неи зманньпс других затратах, а отсутствие при трансформации прямого контакта нераство- ,

ренного субстрата с иммобипиэованным биологическим катализатором улучшает качество продукта и не допускае Т образования побочных трансформаций.

Данный ферментер обеспечивает проведение процессов трансформации стероидов с использованием как свободных, так и иммобилизованных микроорганизмов и снижение затрат при очистке получаемого продукта за счет стабилизации пены в ферментере без при-, менения ПАВ.

4

Редактор Л.Волкова

Составитель Г.Лошкарева

Техред И.ВересKoppeKTojp Е.Сирохм«

Заказ 1538

Тираж 491 . . Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г.Ужгород, ул.Проектная, 4