Устройство для отбора жидких проб из аппаратов культивирования микроорганизмов Советский патент 1992 года по МПК G01N1/10 

Изобретение относится к пробоотбор- ной технике, используемой на установках выращивания микроорганизмов с целью отбора прб из ферментаторов, биореакторов, инокуляторов, посевных аппаратов на морфологический анализ, а также для контроля качества и свойств вещества рН, еН, р02 и

РС02.

Известно устройство для отбора проб культуральной жидкости и контроля ее к установкам выращивания аэробных микроорганизмов, содержащее измерительную камеру с датчиками анализаторов качества и свойств вещества, связанную через запорный клапан с трубопроводом для подачи воды, эжектор, подсоединенный через запорный клапан к трубопроводу для подачи пара, пробозаборный трубопровод.

Недостатком данного устройства является низкая надежность работы парового эжектора при работе с культуральными жидкостями. Как известно, они содержат биомассу, углеводы, жиры, растворы солей, кислот и щелочей, на которых отрицательно сказывается воздействие пара, имеющего температуру в зависимости от регламента производства от 128 до 143°С. Так как эжектор непосредственно связан с ферментером, то культуральная жидкость, протекающая через него в циркуляционный трубопровод, т.е. становится непредстави- тельной. Так углеводы, например меласса, при температуре свыше 100°С карамелизуются, а белок биомассы превращается в коагуляты. Отлагаясь на стенках эжектора в зоне разрежения, они под действием пара спекаются, образуя трудно удаляемый налет, который по мере накопления будет закупоривать выкидное отверстие эжектора, выводя его и все пробоотборное устройство из строя. Кроме того, связь ферментера с циркуляционным трубопроводом создает предпосылки для контаминации культу- ральной жидкости со стороны датчиков состава и свойств вещества.

Указанные недостатки устранены в про- тотипе тем, что на линии между измеритель- ной (выносной) камерой с датчиками анализаторов и свойств и качества вещества и ферментером установлена разделительная камера, сообщенная через запорный клапан с паропроводом, вакуумной линией с эжектором и дренажной линией с запорным клапаном со сборником, связанным посредством трубопровода и запорного клапана с измерительной камерой, подсоединенной к канализационному трубопроводу переливным патрубком.

Однако и это устройство имеет существенные недостатки, Несмотря на то, что эжектор устройства непосредственно не связан с ферментером, его работа при отборе проб культуральной жидкости также ненадежна. При поступлении культуральной жидкости Б разделительную камеру и далее в воронку и трубопровод, внутри которых работающим эжектором создается разрежение, ее капли будут попадать в вакуумную линию, а оттуда - в эжектор. В момент отсечения струей пара культуральной жидкости при отборе пробы и после будет про- исходить ее разбрызгивание и стекание по стенкам разделительной камеры, в результате чего жидкость будет также попадать в вакуумпровод и эжектор, ухудшая его работу. Таким образом, как и в известном устройстве, под действием перегретого пара будет происходить спекание биомассы, оставшейся на внутренней поверхности разделительной емкости, с сопутствующими отрицательными последствиями, а также спекание биомассы внутри трубопровода, который при закрытом клапане паром нагревается, но не продувается, что ухудшает качество стерилизации элементов в отдельности и устройства в целом. Кроме того, данная схема устройства пригодна лишь для установок с ферментерами большой вместимости, где потери на слив культуральной жидкости при вытеснении ею воды из измерительной камеры практически не сказываются на выходе целевого продукта. Но в биореакторах емкостью 25 л и менее это недопустимо, особенно при культивировании клеток на микроносителях из-за большой стоимости и ценности самой среды.

Цель изобретения - повышение надежности работы и представительности пробы.

Поставленная цель достигается тем, что в известном устройстве, содержащем термоизолированную разделительную камеру с пробоприемной воронкой, сообщенную посредством трубопроводов с запорными клапанами с аппаратом культивирования, потребителем проб и со сборником, трубопроводы подачи пара, воды и дренажный с запорными клапанами, и вакуумирующее средство, последнее выполнено в виде полого цилиндрического гофрированного упругодеформируемого элемента, размещенного в разделительной термоизолированной камере, полость которого связана с трубопроводом подачи пара, дренажным трубопроводом и через запорный клапан и бактерицидный фильтр с атмосферой, а пробоприемная воронка размещена в полости упруго деформируемого элемента, при этом дренажный трубопровод через запорный клапан подключен к трубопроводу, соединяющему воронку с потребителем проб в точке между пробоприемной воронкой и запорным клапаном, причем участки указанных трубопроводов, размещенные в термоизолированной камере, выполнены с компенсаторными петлями, а термоизолированная камера сообщена с трубопроводом подачи воды.

Выполнение вакуумирующего средства в виде полого цилиндрического гофрированного упругодеформируемого элемента, размещенного в термоизолированной разделительной камере, а также связь внутренней его полости посредством запорных клапанов с трубопроводом подачи пара, дренажным трубопроводом и через бактерицидный фильтр с атмосферой позволяет

исключить из устройства ненадежное в работе с культуральными жидкостями средство - паровой эжектор, и тем самым повысить надежность работы. Этому также способствует.размещение пробоприемной воронки внутри упруго деформируемого элемента, подсоединенного через дренажный трубопровод запорным клапаном к трубопроводу, соединяющему воронку с потребителем проб в точке между пробоприемной воронкой и запорным клапаном, Чтобы дренажный трубопровод и трубопровод, соединяющий воронку с потребителем проб не препятствовали сжатию и растяжению упругодеформируемого элемента, участки указанных трубопроводов, расположенных в термоизолированной камере, выполнены с компенсаторными петлями.

Кроме того, размещение упругодеформируемого элемента втермоизолированной камере, подсоединенной через запорные клапаны к трубопроводу подачи пара и канализационному трубопроводу, позволяет производить наружный нагрев вакуумирую- щего средства, который в сочетании с внутренним пропариванием резко повысить эффективность стерилизации (сократить время на ее проведение и улучшить качество стерилизации), При этом связь термоизо- лированной камеры через запорные клапаны с трубопроводом подачи воды и канализационным трубопроводом обеспечивает тщательную промывку внутренней полости упругодеформируемого элемента пароконденсатом, образующимся на его стенках при подаче холодной воды в термокамеру, когда она стерилизуется паром, что в равной степени относится к дренажному трубопроводу и трубопроводу, связанному с потребителем проб, которые, охлаждаясь, будут охлаждать пробоприемную воронку после прекращения подачи пара в разделительную камеру, образуя конденсат, Сброс промывочного пароконденсата и отработанного пара, содержащих убитых паром микроорганизмы, коагуляты и карамелизованные сахаросодержащие вещества из пробоприемной воронки и трубопровода, соединяющего ее с потребителем проб через запорный, дренажный трубопровод и сборник, обеспечивает более качественную стерилизацию, а также повышает представительность проб. Поскольку такой сброс производится минуя измерительную камеру, это сокращает потери микробиологической среды и улучшает эффективность отбора.

И наконец, связь внутренней полости упругодеформируемого элемента посредством запорного клапана через бактерицидный фильтр с атмосферой дает возможность с соблюдением асептических условий отбора создавать внутри полости разрежение, обеспечивающее транспортировку жидко- сти из ферментера в пробоприемную воронку.

На чертеже показано предлагаемое устройство.

Устройство для отбора проб из аппаратов культивирования микроорганизмов состоит из вакуумирующего средства 1, выполненного в виде полого цилиндрического гофрированного упругодеформируемого элемента (например, сильфона).

расположенного внутри термоизолированной разделительной камеры 2. Внутри вакуумирующего средства 2 под пробоза- борным трубопроводом 3 установлена про- боприемная воронка 4, которая сообщена

посредством пробозаборного трубопровода и запорного клапана 5 с аппаратом культивирования микроорганизмов 6 (ферментером, биореактором, инокулятором и т.п.) и соединена трубопроводом 7 через

запорный клапан 8 с потребителем проб 9 (измерительной кюветой, ячейкой, приемной емкостью и т.д.). Наружный диаметр пробозаборного трубопровода 3, находящегося внутри упругодеформируемого элемента 1

над пробоприемной воронкой 4, меньше внутреннего диаметра воронки, что позволяет, входить ему в нее с гарантированным зазором. Для стерилизации пробозаборного трубопровода, пробоприемной воронки и

внутренней полости вакуумирующего средства предусмотрен трубопровод подачи пара Юсзапорным клапаном 11.Трубопровод 10 внутри камеры 1 расположен над воронкой 4 на некотором расстоянии от нее и

пробозаборного трубопровода 3.

Для слива парового конденсата из внутренней полости вакуумирующего средства 1 предусмотрен дренажный трубопровод 12 с запорным клапаном 13, связанный со сборником 14. Дренажный трубопровод 12 после запорного клапана 13 еще соединен с трубопроводом 7 до запорного клапана 8 при помощи запорного клапана 15. Для сброса воздуха из упругодеформируемого элемента 1 служит запорный клапан 16, подключенный к трубопроводу подачи пара на входе элемента 1 и сообщенный через бактерицидный фильтр 17 с атмосферой.

В свою очередь, термоизолированная

камера 2 подсоединена запорным клапанами 18 и 19 соответственно к трубопроводам подачи пара 10 и воды 20, а также связана запорным клапаном 21 и канализационным трубопроводом 22 со сборником 14. Для неопасных для здоровья человека микроорганизмов сборник 14 - это обычная канализация, а для патогенных сред - это герметичная емкость - утилизатор.

Устройство работает следующим образом.

Перед отбором пробы производится паровая стерилизация пробоотборного тракта и связанных с ним трубопроводных коммуникаций. В этом положении клапаны 11, 13, 15, 19 и 22 открыты, а остальные - закрыты. Этим достигается стерилизация острым паром внутренней полости вакуумирующего средства 1, пробоприемной воронки 4, трубопровода 7, запорного клапана 8, подключенного к потребителю проб 9, а также сброс отработанного пара из вакуумирующего средства и термоизолированной камеры 2 через дренажный 12 и канализационный 2 трубопровода в сборник 14, Подача пара осуществляется в течение времени, определенного производственным регламентом. После окончания стерилизации подача пара прекращается для чего закрываются клапаны 11 и 19, и открывается клапан подачи воды 18, чем обеспечивается быстрое охлаждение вакуумирующего устройства 1, трубопровода 7 и связанных с ним пробоприемной воронки 4 и запорного клапана 8, а также сброс пароконденсата из перечисленных элементов устройства в сборник 14,

Затем клапаны 13, 15 и 21 закрываются и открывается клапан 16. Под действием давления воды упругодеформируемый элемент 1 сожмется, часть воздуха из него вы- теснится через клапан 16 и бактерицидный фильтр 17 в атмосферу. Поскольку диаметр пробоприемной воронки 4 больше диаметра пробозаборного трубопровода 3, распо- ложенного в упругодеформируемом элементе 1 над воронкой, то он свободно войдет в нее, не препятствуя сжатию элемента 1. Также не будут препятствовать этому трубопроводы 7 и 12, выполненные с компенсаторными петлями, расположенными в термоизолированной камере 2. После сжатия элемента 1 клапана 16 и 18 закрываются, и открывается клапан 21. Под действием упругих сил в стенках гофр вакуумирующего устройства 1 и упругих компенсаторов трубопроводов 7 и 12 устройство 1 разожмется с образованием внутри его разрежения, При этом вода из камеры 2 сольется в сборник 14. Открываются клапаны 5 и 8 и микробиологическая среда из аппарата 6 за счет полученного перепада давления сифоном по трубопроводу 3 начнет поступать к потребителю проб 9. Через определенное время клапан 8 закрывается и открываются клапана 11, 13 и

15. Струей пара разрывается поток отбираемой жидкости, обеспечивая тем самым стерильность трубопровода 3 и в целом всей среды, находящейся в аппарате культивирования 6. После открытия клапана 11 сразу же закрывается клапан 5. Остатки микробиологической среды и конденсата сбрасываются в сборник 14. Затем открываются клапана 18 и 21 для поступления проточной

воды термоизолированную камеру 2 на охлаждение вакуумирующего устройства 1 и сброса ее, что будет способствовать обильному образованию пароконденсата на внутренней поверхности упругодеформируемого элемента 1, внутри воронки 4, трубопроводов 7 и 12, что, в свою очередь, будет содействовать тщательной промывки их от коагулятов и карамелизованных углеводов. После промывки все клапана закрываются, и устройство возвращается в исходное состояние для приема пробы.

Использование предложенного в изобретении устройства для отбора проб из аппаратов культивирования микроорганизмов с целью определения состава и свойств веществ, а также на морфологический анализ позволит по сравнению с известным устройством (прототипом) исключить простои пробоотборной техники за счет исключения из нее ненадежного в работе с культуральными жидкостями парового эжектора, заменив его более надежным ва- куумирующим средством; снизить расход микробиологической среды на слив непредставительной части пробы и тем самым обеспечить увеличение выхода целевого продукта; повысить качество проводимых анализов и контроля микробиологической среды благодаря тщательной промывке пароконденсатом пробоотборного тракта и его эффективной стерилизации.

Формула изобретения

Устройство для отбора жидких проб из аппаратов культивирования микроорганизмов, содержащее термоизолированную разделительную камеру с пробоприемной воронкой, сообщенную посредством тру- бопроводов с запорными клапанами с аппаратом культивирования, потребителем проб и со сборником, трубопроводы подачи пара, воды и дренажный с запорными клапанами и вакуумирующее средство, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы и представительности пробы, вакуумирующее средство выполнено в виде полого цилиндрического гофрированного упругодеформируемого элемента, размещенного в разделительной термоизолированной камере, полость которого связана с трубопроводом подачи пара, дренажным трубопроводом и через запорный клапан, снабженный бактерицидным фильтром, с атмосферой, а пробоприемная воронка размещена в полости упругодеформируемого элемента, пои этом дренажный трубопровод через запорный клапан подключен к

трубопроводу, соединяющему воронку с потребителем проб, в точке между пробопри- емной воронкой и запорным клапаном, участки указанных трубопроводов, размещенные в термоизолированной камере, выполнены с компенсаторными петлями, а термоизолированная камера сообщена с трубопроводом подачи воды.

Изобретение относится к пробоотбор- ной технике, предназначенной для отбора микробиологических жидких проб на анализ из ферментационных аппаратов и биореакторов, он может найти применение на предприятиях микробиологической, медицинской, химико-фармацевтической и пищевой отраслях промышленности, а также в лабораторной практике. Устройство содержит трубопроводы подачи пара и воды, дренажный и канализационный трубопроводы с запорными клапанами, вакуумирующее средство и разделительную камеры, внутри которой установлена пробоприемная воронка, сообщающаяся посредством пробо- заборного трубопровода и запорного клапана с аппаратом культивирования микроорганизмов и соединенная трубопроводом через запорный клапан с потребителем проб, сборник, подсоединенный дренажным трубопроводом и запорным клапаном к разделительной камере, подключенной запорным клапаном к паропроводу, бактерицидный фильтр. В качестве вакуу- мирующего средства используется разделительная камера, боковые стенки которой выполнены упругодеформируемыми, например, в виде гофр, при этом камера связана через запорный клапан и бактерицидный фильтр с атмосферой и расположена внутри теплоизолированной гидрокамеры, которая через запорные клапаны подключена к трубопроводам подачи пара и воды и к канализационному трубопроводу. Причем дренажный трубопровод после запорного клапана связан запорными клапанами с трубопроводом, соединяющим пробоприемную воронку с потребителем проб до запорного клапана, а те участки этих трубопроводов, которые находятся в гидрокамере, выполнены в виде компенсаторных петель. Это позволяет повысить надежность отбора проб и обеспечить их представительность, а также улучшить качества стерилизации устройства. 1 ил. сл С х| о сл ivl 4 О