Аппарат для культивирования микроорганизмов Советский патент 1991 года по МПК C12M1/42 C12M1/02 

Изобретение Относится к устройствам для культивирования микроорганизмов и может быть использовано в химико-фарма- цевтич ской, пищевой и микробиологической отраслях промышленности.

Целью изобретения является повышение ферментативной активности микроорганизмов.

На чертеже изображен аппарат для культивирования микроорганизмов.

Аппарат для культивирования микроорганизмов содержит емкость 1 со сферическими крышкой и днищем, теплообменную рубашку 2, воздуховод 3, соединенный патрубками 4 с барботером 5. Емкость имеет патрубок 6 для подачи питательной среды, патрубок 7 для подачи посевного материала, патрубки 8 и 9 для отвода культуральной жидкости и отработанных газов. В нижней части воздуховода 3 расположено устройство 10 для создания низкочастотных колебаний воздуха. Устройство состоит из двух параллельных пластин 11 и 12, которые перекрывают сечение воздуховода 3 и образуют между собой резонансную камеру 13. Пластины имеют центральные отверстия 14 и 15 равного диаметра.

Аппарат работает следующим образом. После подготовки и стерилизации аппарат заполняют стерильной питательной средой до заданного уровня и осуществляют посев культуры. В воздуховод 3 подают поток стерильного сжатого воздуха, который поступает на вход устройства 10 для возбуждения низкочастотных колебаний.

Устройство 10 представляет автоколебательную систему, состоящую из источника энергии, собственно колебательной системы и звена обратной связи.

Источником энергии низкочастотных колебаний является поток воздуха, проходящий через устройство 10. Поступающий на вход устройства 10 поток воздуха, встречая на своем пути первую по ходу движения пластину 11 с центральным отверстием 14, сжимается и формируется в струю, которая при истечении из отверстия 14 интенсивно турбулизируется. В результате турбулиза- ции в струе сжатого воздуха возбуждается широкий спектр низкочастотных гармони ческих колебаний, которые вследствие непрерывной подачи воздуха носят автоколебательный характер. При скоростях истечения струи воздуха из отверстия 14. превышающих 16 м/с, в ней возникает физический процесс аэродинамической генерации звука.

Колебательная система представляет собой кольцевой столб воздуха, заключенный в камере-резонаторе 13, которая по наружному периметру ограничена внутренней стенкой воздуховода 3, а по высоте - параллельно установленными на расстоянии L пластинами 11 и 12 с центральными отверстиями соответственно 14 и 15. В результате возмущений, непрерывно вносимых в камеру-резонатор 13 истекающей из отверстия 14 струей, в кольцевом столбе

воздуха устанавливается стоячая волна, яв- ляюшяяся основной, собственное колебание которой, имеющее наименьшую частоту и наибольшую амплитуду, определяется выражением

f -C- . 4 L .

где С - скорость распределения звука в воздухе, м/с:

L - расстояние между пластинами, м. Обязательным условием образования кольцевой стоячей волны в камере-резонаторе 13 является равенство диаметров

центральных отверстий 14 и 15.

Обратная связь в автоколебательной системе акустическая. Кольцевая стоячая волна основной частоты, которая образуется в камере-резонаторе 13. являясь акустической положительной обратной связью, в свою очередь воздействует на поток воздуха, проходящий через камеру-резонатор 13, усиливая в нем на выходе из отверстия 15 автоколебательный процесс на основной

частоте.

Требуемую для культивирования конкретного вида микроорганизмов интенсивность низкочастотных гармонических колебаний устанавливают путем создания в

0 автоколебательной системе заданной глубины положительной обратной связи, которую обеспечивают изменением размеров кольцевой части стоячей волны. Глубина положительной обратной связи для про5 мышленных ферментаторов устанавливается из соотношения

50

d°TR- 0.25 0.47.

Ори

где dore - диаметр отверстий.

DHH внутренний диаметр воздуховода, см.

Таким образом.за счет конструктивного выполнения камеры резонатора 13 в проходящем через устройство 10 потоке сжатого воздуха возбуждаются и усиливаются до требуемой интенсивности гармонические колебания требуемой частоты.

Изменением расстояния L между параллельными пластинами 11 и 12 достигается изменение основной частоты кольцевой стоячей волны в камере-резонаторе 13 и, как следствие, возбуждение и усиление гармонических колебаний на этой частоте в потоке воздуха, проходящем через устройство 10. При этом частоту возбуждаемых гармонических колебаний устанавливают такой, чтобы она соответ- ствовала низшим резонансным частотам конкретного вида культивируемых микроорганизмов.

Возбужденный поток воздуха по патрубкам 4 подают в барботер 5, из которого он истекает в культиральную жидкость. Культуральная жидкость в аэробных процессах культивирования представляет многофазную систему, состоящую из жидкости, твердого вещества (культуры) и газа. При этом каждая частица твердой фазы окружена в культуральной жидкости своим внешним собственным диффузионным слоем, представляющим раствор отработанных клеткой веществ, удерживаемый у ее оболочки полярными силами и силами поверхностного натяжения.

Передача в культуральную жидкость возбужденным потоком воздуха колебаний, соответствующих низшим резонансным ча-

стотам культивируемых микроорганизмов, сопровождается протеканием в ней ряда сложных физических процессов. Жидкая фаза в результате контакта с возбужденным потоком воздуха эффективно перемешивается на макромолекулярном уровне, на котором происходит разрушение внешнего диффузионного слоя, окружающего клетку, и его растворение в объеме жидкой 4,j3bi.

Использование аппарата для культивирования организмов позволяет повысить ферментативную активность микроорганизмов и интенсифицировать процесс культивирования.

Формула изобретения Аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость, снабженную технологическими патрубками, воздуховод, соединенный с барботером, и устройство для создания низкочастотных колебаний в воздушном потоке, отличающийся тем. что, с целью повышения ферментативной активности микроорганизмов, указанное устройство содержит установленные внутри воздуховода перпендикулярно его оси две параллельные пластины, имеющие центральные отверстия равного диаметра и образующие между собой резонансную камеру.

Изобретение относится к устройствам для культивирования микроорганизмов и может быть использовано в химико-фармацевтической, пищевой и микробиологической отраслях промышленности. Цель 9 Отродртан- ные газы изобретения - повышение ферментативной активности микроорганизмов. Аппарат для культивирования микроорганизмов содержит емкость 1 со сферическими крышкой и днищем, теплообменную рубашку 2, воздуховод 3, соединенный патрубками 4 с бар- ботером 5. Емкость имеет патрубок 6 для подачи питательной среды, патрубок 7 для подачи посевного материала, патрубки 8 и 9 для отвода культуральной жидкости и отработанных газов. В нижней части воздуховода 3 расположено устройство 10 для создания низкочастотных колебаний воздуха. Устройство состоит из двух параллельных пластин 11 и 12, которые перекрывают сечение воздуховода 3 и образуют между собой резонансную камеру 13. Пластины имеют центральные отверстия 14 и 15 равного диаметра. 1 ил Ё Стерильный бозЗу О CJ Јь VI о VI Хладоагент