Биореактор для промышленного глубинного культивирования микроорганизмов

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ БИОРЕАКТОР ДЛЯ ПРОМЫШЛЕННОГО ГЛУБИННОГО КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ(71) Заявители Мурашко Алексей Сергеевич Мурашко Сергей Петрович Табала Виталий Константинович Табала Константин Брониславович(72) Авторы Мурашко Алексей Сергеевич Мурашко Сергей Петрович Табала Виталий Константинович Табала Константин Брониславович(73) Патентообладатели Мурашко Алексей Сергеевич Мурашко Сергей Петрович Табала Виталий Константинович Табала Константин Брониславович(57) Биореактор для промышленного глубинного культивирования микроорганизмов, содержащий герметичную емкость в виде осесимметричного тела с штуцерами для газовых и жидких потоков для установки датчиков систем контроля и управления и устройство для перемешивания, выполненное с возможностью создания над поверхностью суспензии микроорганизмов закрученного потока газа с полем скорости потенциального вихря на периферии емкости, осевым противотоком в приосевой зоне и перепадом давления между периферией и центром вихря, отличающийся тем, что часть наружной поверхности емкости на участке изменения уровня суспензии в процессе культивирования выполнена с углом наклона в каждой ее точке к плоскости уровня суспензии в пределах 25-85. Полезная модель относится к биотехнологии, преимущественно к разделу производства биологического сырья для синтеза искусственного топлива, может быть использована в сельском хозяйстве для производства кормов, в микробиологической промышленности для культивирования микроорганизмов. Основными элементами биореактора для промышленного глубинного культивирования микроорганизмов являются емкость в виде герметичного резервуара с штуцерами для газовых и жидких потоков для установки датчиков систем контроля и управления и перемешивающее устройство. Известен аппарат для суспензионного культивирования клеток тканей или микроорганизмов, содержащий цилиндрическую емкость с крышкой и устройство для перемешивания среды, включающее горизонтальное лопастное колесо, укрепленное на вертикальном валу и размещенное в верхней части емкости непосредственно под крышкой, кольцевую перегородку, установленную в цилиндрической емкости соосно лопастному колесу с образованием зазора между цилиндрической стенкой емкости и кольцевой перегородкой 1. Перемешивание в аппарате осуществляется с помощью создания на поверхности суспензии закрученного потока газа с полем скорости потенциального вихря на периферии емкости, осевым противотоком в приосевой зоне и перепадом давления между периферией и центром вихря. За счет трения газового вихря на границе раздела фаз газ-жидкость и разницы давления между периферией и центром обеспечивается движение суспензии в виде вихревого кольца, вращающегося относительно оси емкости с одновременным нисходящим движением на периферии емкости и восходящим в приосевой. Стабильность течения суспензии в этом аппарате обеспечивается с помощью механизма стабилизации положения кольцевой перегородки относительно поверхности суспензии в виде направляющих элементов и поплавков. Недостатком этого аппарата является то, что механизм стабилизации в виде направляющих элементов и поплавков сложно масштабировать для биореакторов больших объемов. Для них он малоэффективен, т.к. в процессе культивирования микроорганизмов кольцевая перегородка вследствие ее плавучести может неконтролируемо изменять свое положение относительно поверхности суспензии. Наиболее близким аналогом к заявляемой полезной модели является аппарат для суспензионного культивирования клеток тканей или микроорганизмов, содержащий цилиндрическую емкость с крышкой и устройство для перемешивания среды 2. Устройство для перемешивания содержит горизонтальное лопастное колесо, укрепленное на вертикальном приводном валу, размещенное в верхней части емкости непосредственно под крышкой, и расположенную под ним кольцевую пластину с центральным отверстием для отвода газа, прикрепленную по периферии к стенке емкости с образованием кольцевой полости вокруг колеса. В кольцевой перегородке для прохода газа выполнены щелевые отверстия, расположенные равномерно по окружности под наклоном к горизонтальной плоскости. Недостатком этого аппарата является то, что при применении в нем режима культивирования микроорганизмов, когда его начало осуществляется на минимальных уровнях суспензии и заканчивается на максимальном, квазистационарное вращательное движение суспензии может периодически сменяться на режим автоколебания. Режим автоколебания может появиться при изменения уровня заполнения емкости во время отбора суспензии. При этом возникает бегущая вдоль стенки емкости волна. Вся суспензия колеблется как 2 96502013.10.30 единое целое. Процесс культивирования переходит в режим неустойчивого перемешивания с низким массообменом, что снижает его производительности. Техническая задача, решаемая в настоящей полезной модели, состоит в создании устройства, позволяющего гасить автоколебания суспензии микроорганизмов и стабилизировать ее вращательное движение при изменении уровня заполнения емкости. Решение задачи достигается тем, что в предлагаемом биореакторе для промышленного глубинного культивирования микроорганизмов, содержащем герметичную емкость в виде осесимметричного тела с штуцерами для газовых и жидких потоков для установки датчиков систем контроля и управления и устройство для перемешивания, выполненное с возможностью создания над поверхностью суспензии микроорганизмов закрученного потока газа с полем скорости потенциального вихря на периферии емкости, осевым противотоком в приосевой зоне и перепадом давления между периферией и центром вихря,часть наружной поверхности емкости на участке изменения уровня суспензии в процессе культивирования выполнена с углом наклона в каждой ее точке к плоскости уровня суспензии в пределах 25-85. Полезная модель поясняется фигурами. На фиг. 1 приведен вид биореактора для промышленного глубинного культивирования микроорганизмов в разрезе. На фиг. 2 - перемешивающее устройство в виде вентилятора с патрубками. Предлагаемый биореактор для промышленного глубинного культивирования микроорганизмов состоит из герметичной емкости 1 в виде осесимметричного тела и перемешивающего устройства 2 в виде вентилятора с патрубками, выполненного с возможностью создания над поверхностью суспензии микроорганизмов закрученного потока газа с полем скорости потенциального вихря на периферии емкости, осевым противотоком в приосевой зоне и перепадом давления между периферией и центром вихря. Часть наружной поверхности 3 емкости 1 на участке изменения уровня суспензиив процессе культивирования выполнена с углом наклонав каждой ее точке к плоскости уровня суспензии в пределах 25-85. Биореактор работает следующим образом. Питательную среду, содержащую необходимые компоненты, заливают в емкость 1 через штуцеры для жидких потоков. Затем вводят в нее суспензию микроорганизмов до достижения необходимой исходной плотности клеток. Поток газа с помощью перемешивающего устройства 2 закручивается над поверхностью суспензии микроорганизмов с полем скорости потенциального вихря на периферии емкости 1, осевым противотоком в приосевой зоне и перепадом давления между периферией и центром вихря. Закрученный поток газа в свою очередь за счет трения на границе раздела фаз и разницы давления между периферией и центром газового вихря обеспечивает движение суспензии в виде вихревого кольца, вращающегося относительно оси емкости 1 с одновременным нисходящим движением на периферии емкости и восходящим в приосевой зоне. При возникновении бегущей вдоль стенки емкости волны 4 наружная поверхность 3,выполненная с углом наклонак плоскости уровня суспензии 5, гасит ее (фиг. 2). Угол наклонав пределах 25-85 позволяет эффективно гасить бегущую вдоль стенки емкости волну, не допуская перехода квазистационарного вращательного движения суспензии в режим автоколебания. Таким образом, предлагаемый по полезной модели биореактор для промышленного глубинного культивирования микроорганизмов позволяет повысить производительность процесса культивирования, уменьшить энергозатраты на процесс культивирования, обеспечить возможность создания биореакторов различного объема, в том числе до 30 м и более. Национальный центр интеллектуальной собственности. 220034, г. Минск, ул. Козлова, 20. 4

МПК / Метки

МПК: C12M 1/00

Метки: микроорганизмов, промышленного, глубинного, культивирования, биореактор

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/4-u9650-bioreaktor-dlya-promyshlennogo-glubinnogo-kultivirovaniya-mikroorganizmov.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Биореактор для промышленного глубинного культивирования микроорганизмов</a>

Похожие патенты