Устройство для культивирования микроорганизмов Советский патент 1981 года по МПК C12K1/10 C12B1/08 

Изобретение относи;гся к устройствам для культивирования микроорганизмов, используемых -в научно - исследовательских лабораториях при подборе промышленных культур микроорганизмов. Наиболее близким к предлагаемому является устройство для культивирования микроорганизмов проточно - непрерывным, способом в функционально связанных фарментерак, содержащее дозаторы, управляемые импульсами , переключатели, измерители оптимизируемого параметра Ц. Недостатком этого устройства является то,что оно не обеспечивает.проведения всего автоматического цикла оптимизаций г питательной среды и ;-состава смешанвоС культуры, что приводит к увеличению потребного времени оптимизации и трудоемкое тн процесса. Цель изобретения - интенсификация и эффективность оптимизации питательной среды и состава смешанной культуры. - Это достигается тем, что прадламемое устройство для культивировайия м роор- ганизмов дополнительно снабжено те,рмостатируемой камерой с размещенными в ней сосудами с чйстыМи культурами макроорганизмо в, счетчиком количества клеток, смесителем с воздушными и гйдравмв ческими клапанами и элементом управления. При этом входы элемента управления соединены с выходом счетчика количества клеток, и через переключателе - с выходами измерителей оптимизируемого параметра и количества жидкости , а выходы элемента управления соединены с переключателями, дозаторами , термостатируемой камерой и воздушными и гидравлическими клапанами. На фиг. 1 и 2 изображена схема устройства для культивирования микроорганизмов. Устройство содержит ферментеры 1 с автоматическими регуляторами температуры и рН и мешалками (на чертеже не показаны). Измерители 2 и 3 количества жидкости и оптимизируемого параметра. переключатели 4, элемент 5 управления, термостагируемую камеру 6 с размещенными в ней сосудами 7 с чисть1мй кульгурами микроорганизмов, дозаторы 8 компонентов питательной среды, счетчик 9 количества клеток и смеситель 10 с воз , душными и гидравлическими клапанами 11 и 12. Воздушные клапаны 11 установлены на трубопроводе 13 подачи сжатого воздуха и на вакуумированном трубопроводе 14. ТермосМтируёмая камера включает так же в себя подвижную платформу 15, приспособление 16 для перемешивания и заборное приспособление 17 с заборником. Выходы элемента 5 у1 аЕлений ере- динены с выходами счетчнкаг 9 количества клеток и через переключатели 4 - с выходами измерителей 3 оптимизируемо го параметра и количества жидкости. Выходы элемента 5 управления соединены с переключателем 4, дозаторами 8 , термостатируемой камерой 6 и воздушным и гидравлическими клапанами 11 и 12. Устройство для культивирования микроорганизмов работает следующим образом, После завершения подготовительного этапа, который включает операции всей технологической части устройства, aat рузку к(лп6нентов питательной среды и чистых культур микроорганизмов и ввод & элемент управления исходных данных, вклю чается программа оптимизации. Программа оптимизации состоит из дзу частей: оптимизация питательной среды и оптимизация смешанной культуры. Оптимизация питательной срець осущес вляется с нспользовйнйем материала, неизменного во всех опытах состава, который,например , содержит равное количество клеток каждого вида. Процесс загрузки посевного материала вфермент ер осуществляется следующим образом. По сигналам элемента 5 управления поочередн из каждого сосуда 7дозируются заданные количества культур микроорганизмов в смеситель 10. При этом очередной сосуд перемещается с помощью платформы IS для отбора пробы, после чего включается приспособление 16 для пёремвшиванйя71 ааборное приспособление 17 отпускает заборнвк в сосуд и открывается клапан 11 на трубопроводе 14. После перекачивания , оорецеленного количества клеток, рвгист- сируемых счетчиком 9, клапан II закрЫ ваётся и на некоторое время открывается клапан 11 на трубопроводе 13. После загрузки посевного материала в ерментеры 1 подается питательная среда. При этом каждый из дозаторов 8 срабатывает столько раз, сколько необходимо для создания в ферментёрах заданных концён-ч траций соответствующих компонентов питательной среды согласно принятой схеме, которая записана в виде программы в памяти элемента управления, В качестве схемы используются любые известные Матрицы планирования многофакторных экспериментов, например полный или дробный факторный эксперимент, случайный . 6a7iaHc и т.д. После завершения цикла подачи питательной среды ферментеры включаются в режим периодического выращивания, в про-, цессе которого через определенные промежутки времени осуществляется измерение оптимизируёмоТо параметра. Затем экспериментальные данные автоматически обрабатываются, в результате чегоопределяются коэффициенты регрессионного управ- ления, связьюающего оптимизируемый параметр с концентрациями компонентов питательной срецы. Если уравнение регрессии оказывается не :адекватнь1М, эксперимента дополняется некоторым количеством опытов, позволяющих по- лучить один иа известных многофакторвых планов второго юрядка, и снова вычисляется уравнение регрессии, при этом , усложнение плана повторяет ся до получе нйя адекватного уравнения регрессии. Регрессионное уравнение используется дальше для изменения состава питательной среды таким образом , чтобы получить максимальное (значение оптимизируемого параметра, при этом используется, например, метод крутого восхождения или другие алгоритмы оптимизации. После остановки программы использования , указанного метода, может быть включена программа уточнения регрессионного уравнения в рйденной точке факторного прЬстрайсува, например, путем использования многофакторных планов второго порядка. После получения регрессионного уравнения вновь включаетс;я одна из названных выше процедур оптимизации. После завершения первой части оптимизации включается программа оптимизации состава смешанной культуры, которая аналогична программе первой части оптимизации. Различие заключается в том, что во агорой части неизменным является оптимивированный ранее состав среды. 5668 в варьируется сострав посевного материал Преилагаемое устройство для культивир вания микроорганизмов повышае у эффектив ность оптимации за счет автоматического выполнения всех операций и применения |лногофакторных планов 9К&перям06т,а, которые позволяют выявить 86 модействи отдельных факторов,,в том числв комплек сное взаимоотношеное микроорганизмов в смешанных популяциях. микроорганизмов в смешанных популяциях. Кроме того унифицирован процесс оптимизации, что позволяет получить сопоставимые результаты. Формула изобретения Устройство для культивирования микроорганизмов проточно - непрерьшньйл спо- робом в функционально связанных ферментерах, содержащее дозаторы, управляемые импульсами , переключатели, измерители количества жидкости и измерители опти46 мвзируемого параметра, о т л и ч а ю щ е е с я тем, тго, с целью интенсификации и эффективнеюти оптимизаций питательной среды и состава смешанной культуры, оно дополнительно снабжено термостатируе мой камерой с размещенными в ней сосудами с чистыми культурами Мйкробрганнэ:мов, счетчиком количества клеток, сме- сителем с возоушнымв и гидравлическими клапанами и алементсял управления,) при этом вхоаы элемента управ/юяия соединены с выходом сЧё гчйка кШйчёства клеток, и через переключатели - с выходам измерителей оптимизируемого параметра и количестве жидкости , а выходы элемента управления соединены с переключаТелям1$, дозаторами, термо статируемой камерой , воздушным и гидравлическими, кл йПаН1зМй. Источники информации, приняты во внимание при экспертизе 1, Авторское свидетельство СССР № 294490, кл. С 12 В 1/08, (прототип).

,-.- --...,/; f.

.,,fe; - N .- .,