Установка для непрерывного культивирования микроорганизмов и получения их метаболитов Советский патент 1993 года по МПК C12M1/12 

Изобретение относится к установкам для глубинного культивирования микроорганизмов и получения как первичных, так и вторичных метаболитов и предназначено для применения в биотехнологии, включая микробиологическую,медицинскую, фармацевтическую, пищевую и другие смежные отрасли промышленности с целью обеспечения безотходности производства и получения ценных биопрепаратов.

Известна установка (патент Англии № 1085901, С 6 F, 1967) для непрерывного выращивания микроорганизмов и получения метаболитов, включающая в себя два или более ферментационных сосуда и передающий вращающийся клапан между парой сосудов. Установка обеспечивает поддержание баланса между образованием клеток и получением продукта (метаболита). Однако при использовании данной установки не предусмотремо K oW eH fiiWpbB aHvi e продукта и утилизация отводов; возможность разделения продуктаиШётЩнЬй массы с ц е л ь ю п о л у ч ен и я Не р ЕЙ ч него метаболита; возможность непрерывного одновременного получения клеточной массы и метаболитов (ценных биопрепаратов); рециркуляция воды.

Целью изобретения является снижение количества отходов г бШ&Ш№ вШ&ка кпё- точной массы и метаболитов (ценных биопрепаратов).

Поставленная цель досТигэётся тем, что установка, включающая головной ферментер с уровнемёроЖГсвязайньТй трубопроводом через насос-дозэтбр С дбгТол нйтёльйым ферментером с уровнемером, снабжена узлом концентрироваНйя перШчнШ метаболитов, выполненным в виде накопительной емкости, снабженной фильтрующим элеVI00

ю ел

СП

Јь

ментом с разделительной обратноосмоти- ческой мембраной, надмембранная полость которого циркуляционным трубопроводом соединена с накопительной емкостью, а полость, рас.положенная за мембраной, сообщена трубопроводом с линией подачи воды на средоприготовление, при этом головной ферментер также снабжен фильтрующим элементом cf разделительной мембраной, надмембранная. полость которого циркуляционным трубопроводом соединена с головным ферменте ром, а полость, расположенная за мембраной, соединена трубопроводом, имеющим расходомер и регулирующий клапан, с накопительной емкостью, имеющей малую полость в своей нижней части..

На чертеже изображена предлагаемая установка.

Установка включает головной ферментер 1с уровнемером 2, оснащенный фильтрующим элементом 3 с разделительной мембраной 4. Полость, расположенная перед мембраной, циркуляционным трубопроводом 5 с насосом 6 соединена с. головным ферментером, а полость, расположенная за мембраной, соединена трубопроводом 7, имеющим расходомер 8 и регулирующий клапан 9, с накопительной емкостью 10 с уровнемером 11. Последняя .оснащена фильтрующим элементом 12 с разделительной рбратноосмотической мембраной 1.3; Полость, расположенная перед мембраной, соединена циркуляционным трубопроводом 14 с насосом 15 с накопительной емкостью, имеющей малую полость 16 в своей нижней части, а полость, расположенная за мембраной фильтрующего элемента, соединена трубопроводом 17 С линией подачи воды 18 в узел приготовления питательной среды 19, связанный через расходный клапан 20 и насос 21с входом в головной ферментер. Выход головного ферментера через насос-дозатор 22 соединен трубопроводом с дополнительным ферментером 23. Последний снабжен уровнемером 24 и на выходе насосом-дозатором 25, а также комплексом приспособлений 26 для создания определенных воздействий на суспензию клеток микроорганизмов.

Предлагаемая установка работает следующим образом.

Питательную среду из узла приготовле,- ния 19 через расходный клапан 20 насосом 21 подают в головной:ферментер 1 до уровня,заданного поуровнеме ру2. Последости: жения необходимых параметров питательной среды по температуре и значению рН производят засев, головного ферментера культурой микроорганизмов.

После этого осуществляется автоматическое поддержание параметров процесса, Затем включают насос 6, обеспечивающий циркуляцию суспензии клеток по трубопроводу 5 через фильтрующий элемент полость над мембраной 4 в головной ферментер, при этом разделительная мембрана обеспечивает задержание клеток микроорганизмов в суспензии, а бесклеточный

фильтрат, образовавшийся в полости за мембраной, содержащий продукты жизнедеятельности микроорганизмов (первичный метаболит) и не утилизированные компоненты питательной среды, по трубопроводу

57 через расходомер 8 и регулирующий клапан 9 попадает в накопительную емкость 10. С помощью регулирующего клапана 9 и расходомера 8 устанавливают требуемую (постоянную или переменную) скорость

0 протока фильтрата из фильтрующего элемента 3 в зависимости, например, от нарастания концентрации первичных метаболитов.

По мере уменьшения уровня в головном

5 ферментере, за счет отвода фильтрата, от .уровнемера 2 сигнал поступает на открытие расходного клапана 20 и включение насоса 21, осуществляющего подачу питательной среды в головной ферментер.

0 По мере накопления фильтрата в накопительной емкости и достижения определенного уровня по уровнемеру 11 включается насос 15. обеспечивающий циркуляцию фильтрата из накопительной емко5 сти по трубопроводу 14 через полость,, расположенную над обратноосмотичесдой мембраной 13 фильтрующего элемента 12. С помощью запорной арматуры на трубопроводе 14 создается давление фильтрата на

0 мембрану 13, в результате чего фильтрат, содержащий первичные метаболиты, отфильтровывается, и в полости за обратноосмотической мембраной собирается вода, которая после соответствующего контроля

5 на качество по трубопроводу 17 поступает в линию подачи воды 18 узла приготовления питательной среды 19. Фильтрат, содержащий первичные метаболиты, концентрируется в малой полости .16 нижней части

0 накопительной емкости и может быть передан для дальнейшего использования, так как является ценным биопрепаратом.

После культивирования в головном ферментере и накопления необходимой кон- 5 центрации клеток суспензию клеток насосом-дозатором 22 подают в дополнительный ферментер 23. Скорость подачи клеточной массы устанавливают равной скорости роста культуры в головном фер- ментере. Дополнительный ферментер предусмотрен для получения вторичных метаболитов, поскольку оптимум их образования не совпадает по времени с ростом культуры. Дополнительный ферментер по размерам может отличаться от размеров головного ферментера.

С помощью насоса-дозатора 22 возможно осуществлять непрерывный отбор клеточной массы из головного ферментера.

В дополнительном ферментере предусмотрена возможность создания с помощью комплекса приспособлений 26 определенных воздействий, диктуемых спецификой получаемого биопрепарата (вторичного метаболита), и с помощью насоса 25 возможно осуществлять непрерывный отбор клеточной массы и вторичного метаболита со скоростью, позволяющей поддерживать заданный уровень в дополнительном ферментере по уровнемеру 24.

Использование: микробиологическая промышленность, культивирование микроорганизмов и получение первичных и вто- ричных метаболитов. Сущность изобретения: установка включает основной и дополнительный ферментеры, узел кон- центрирования первичных мёт§болитов, содержащий накопительную емкость и выносной фильтрующий элемент с разделительной обратноосмотической мембраной, Предмембранная полость фильтрующего элемента соединена циркуляционным трубопроводом с накопительной емкостью, а полость, расположенная за мембраной, сообщена трубопроводом с линией подвода воды на средопригб тд ётгёнйё. Основной ферментер также снабжен фильтрующим. элементом с разделительной мембраной. Накопительная емкость выполнена с уменьшенной по объему нижней частью, служащей для сбора и отвода фильтрата первичных метаболитов. 1 ил.

Ф о р м у л а и з о б р е те н и я Установка для непрерывного культивирования микроорганизмов и получения их метаболитов, включающая основной ферментер. снабженный уровнемером и связанный трубопроводом через насос-дозатор с дополнительным фермен- тером, отличающаяся тем, что, с целью снижения количества отходов, повышения выхода клеточной массы и метаболитов, установка содержит узел концентрирования первичных метаболитов, включающий накопительную емкость для метаболитов и выносной фильтрующий элемент с разделительной обратноосмотической мембраной, предмембранная полость которого соединена циркуляционным трубопроводом с накопительной емкостью, а полость, расположенная за мембраной, сообщена трубопроводом с линией подвода воды на средоприготовлен е, при этом основной ферментер также снабжен фильтрующим элементом с разделительной мембраной, предмембранная полость которого соединена трубопроводом с основным ферменте- ром.. а полость, расположенная за мембраной, соединена посредством трубопровода и установленных на-нем расходомера и регулирующего клапана с накопительной емкостью, причем накопительная емкость выполнена с уменьшенной по объему нижней частью, служащей для сбора и отвода фильтрата первичных метаболитов.