Установка для выращивания микроорганизмов Советский патент 1980 года по МПК C12B1/10 

Изобретение относится к микробио логической промшчленности. Известна установка для выращива ния микроорганизмов, содержащая фер ментер с аэрирующим устройством, патрубками для подачи питательной среды и газа,- пеногаситель и трубопроводы для подачи пены из фермен тера в пеногаситель и культуральной жидкости из пеногасителя в ферментер 1 , Эта установка является наиболее близкой к изобретению по техническо сущности. Однако в этой установке, недостаточно высокая степень массообмена между газом и культуральной жидкостью и недостаточно высокая степень вывода продуктов -метаболизма -из фермента. Целью изобретения является повышение производительности установки путем интенсификации массообмена ме ду газом и культуральной жидкостью и улучшения отвода продуктов метаболизма. Это достигается тем, что предлагаемая установка снабжена устройств для периодического повыиения и пони жения давления в ферментере, содержащим сообщенную с ферментером вертикальную камеру, на боковой поверхности которой для периодического вывода пены из ферментера установлен нагревательный клапан, подключенный к трубопроводу для подачи пены, а внутри камеры установлен с возможностью возвратно-поступательного движение поршень для изменения давления в ферментере, причем устройство содержит механизм для обеспечения подачи сигнала на открывание и закрывание клапанов, установленных на трубопроводах .цпя подачи питательной среды, газа и отвода жидкости из пеногасителя при нахождении поршня соответственно в крайнем верхнем и крайнем нижнем положениях. На чертежепоказана описываемая установка для выращивания микроорганизмов . Установка содержит ферментер 1 с аэрирующим устройством 2, патрубки 3 для подачи питательной среды и газа, пеногаситель 4, трубопровод 5 для подачи пены из Ферментера в пеногаситель и трубопровод 6 для возврата культуральной жидкости из пеногасителя в ферментер 1.

Установка снабжена устройством для периодического повышения и понижения давления в ферментере 1. Это устройство состоит из вертикальной камеры 7, размешенного на ее боковых стенках на расстоянии 1/3-1/2 ее высоты нагнетательного клапана 8 и поршня 9. Устройство такмсе содержит механизм 10 подачи сигналов на клапаны 11, размещенные на трубопроводах 12 подачи питательной среды и а газа, и на клапан 13, установленный на трубопроводе б.

Механизм 10 подачи сигналов может представлять собой пневмогенератор. Кроме того, механизм 10 обеспечивает подачу сигнала на привод поршня 9, Указанный привод может представлять собой размещенный в камере 14 поршень 15, связанный штоком 16 с. поршнем 9. При этом поршень 15 для обеспечения возвратно-поступательного 20 движения может быть подпружинен пружиной 17.

Для обеспечения нормальной работы установки на трубопроводе б установлен обратный клапан 18, на выходе 25 газа из пеногасителя - обратный клапан .19, а на трубопроводах 12 - обратные клапаны 20.

В ферментере 1 для измерения физических параметров культуральной жид- 30 кости установлены датчики 21. Под ферментером 1 расположена емкость 22 для сбора урожая.

Установка для выращивания микроорганизмов работает следующим обра- j зом.

Ферментер 1 заполняют на 85-95%% питательной средой, в которую производят посев культуры микроорганизмов, включс1ют аэрирующее устройство 2. При достижении определенной концентрации культуры микроорганизмов включают в работу механизм 10 подачи сигналов на движение поршня 9 по камаре 7 вниз. При этом клапан 8 открывается, и пена из ферментера вытес- 45 няется через него по трубопроводу 5 в пеногаситель 4, часть пены при этом поступает в надпоршневое пространство камера 7,

В пеногасителе 4 происходит отделе- 50 ние газа от жидкости.

Выделенный газ через клапан 19 удаляется из установки.

При движении поршня 9 вниз по камере 7 он пересекает отверстие наг- ее нетательного клапана 8 и перекрыва,ет его. Отвод пены из ферментера 1 в пеногаситель 4 прекращается. Поршень 9, продолжая свое движение вниз, создает повышенное (до 0,20,5 кгс/см) давлении в ферментере, 40 способствующее повышению концентрации растворенного кислорода в жидкости и его лучшему усвоению ми1 роорганиэмами. Поршень 9, достигнув крайнего нижнего положения,определенное 65

Бремя (от 2 до 5 с) находится в нем, затем, когда концентрация продуктов метаболизма (углекислый газ) становится предельно допустимой, через систему датчиков 21 подается команда на механизм 10, который прекращает воздействие на поршень 15 и последний под действием пружины 17, перемещает шток 16 по камере l4 вверх, увлекая за собой вверх и поршень 9. При движении поршня 9 вверх по камере 7 в ферментере 1 начинает уменьшаться давление. Газ и пена, находящиеся «в надпоршневом пространстве в камере 7, вытесняются по трубопроводу 5 в пеногаситель 4, закрывая при этом действием избыточного давления со стороны трубопровода 5 нагнетателный клапан 8, закрыванию которого таже способствует и создавшееся пониженное (до 200-320 мм рт.ст.) давлен в ферментере 1. За счет, понижения давления из культуральной жидкости интенсивно выделяются газообразные продукты метаболизма, которые переходят в пену. После достижения поршнем 9 крайнего верхнего положения механизм 10 подает команду на открывние клапанов 11 для подачи питательной среды и воздуха и клапана 13 для возврата жидкости из пеногасителя

4в ферментер 1.

Вновь подаваемые свежие порции питательных сред и газа сначала выравнивают в ферментере давление.до нормального, а затем начинают вытеснять пену через клапан 8 по трубопроводу

5в пеногаситель 4. После определенной выдержки поршня 9 (3-5 с) в крайнем верхнем положении от механизма

10 поступает команда на движение поршня вниз. Цикл возвратно-поступательного движения поршня 9 по камере 7 повторяется.

Сбор урожая целесообразнее всего производить в моменты, когда поршень 9 находится в крайнем нижнем положении, а в ферментере 1 создано повышенное давление, которое препятствует случайному проникновению посторонней микрофлоры в культуральную среду, т.е. способствует сохранению стерильности процесса культивирования.

Формула изобретения

Установка для выращивания микроорганизмов, содержащая ферментер с аэрирующим устройством и патрубками для подачи питательной среды и rasa пеногаситель и трубопроводы для подачи пены из ферментера в пеногаситель и культуральной жидкости из пеногасителя в ферментер, отличающаяся тем, что, с -целью повышения производительности путем интенсификации массообмена между газом и культуральной жидкостью и