Ферментер з багатоваловим перемішуючим пристроєм

Реферат: Багатоваловий ферментер містить корпус, штуцери введення газу та перемішуючий пристрій з демпферною клітьовою мішалкою. Додатково містить демпферні мішалки, що прикріплені до багатовалового перемішуючого пристрою, які розміщено у декілька ярусів та містять плоскі, гнучкі контактні елементи. UA 114227 U (12) UA 114227 U UA 114227 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 Корисна модель належить до фармацевтичної біотехнології та промислової мікробіології і може бути використана для культивування біологічних агентів (БА) таких як аеробні мікроорганізми та еукаріотичні клітинні культури, що знаходяться в суспендованому або кластерному (агрегатованому) стані, що потребують використання обмеженої інтенсивності напружень зсуву взаємодіючих фаз. Відома конструкція ферментеру для проточного суспензійного культивування з високою 3 концентрацією клітин ссавців місткістю 0,044м , який для створення неушкоджуючого клітини режиму перемішування культуральної рідини в зоні біля фільтру, має мішалку з чотирма -1 гнучкими лопатями, що сплетені з нейлонової нитки. Швидкість обертання мішалки 0,13-0,3 с . Кінцівки ниток знаходяться у вільному стані і рухаються як "риб'ячий хвіст" перемішуючи рідину. При цьому енергія такої мішалки розподіляється на всю поверхню лопатей і перемішування проходить повільно, що не ушкоджує клітини (Фидер Д., Толберг У. Р. // В мире науки. -1983.№3 -С.4). Недоліком такої конструкції ферментеру є складність конструкції та відсутність можливості ефективного перемішування всього об'єму культуральної рідини. Відомий апарат для культивування фотосинтезуючих мікроорганізмів (порожнинний фотобіореактор), який включає вертикальну ємність висотою, що дорівнює діаметру з клітьовою демпферною мішалкою розташованою по центру апарата, мішалка має гнучкі вертикальні циліндричні перемішуючі елементи. При обертанні мішалки рідина витісняється на периферію циліндра, а в центральній його частині утворюється порожнина в якій розташовують освітлюючи лампи. Корпус апарата може мати відбійні перегородки. Ємність в нижній частині має штуцер для підведення газу та штуцер вгорі для відводу відпрацьованого газу. (Аппарат для культивирования фотосинтезирующих микроорганизмов. Патент SU 1828660 АЗС12М, А. с. № 842104). Цей апарат є найближчим аналогом. Недоліком даного ферментеру є те, що його питома продуктивність мала зважаючи на малий коефіцієнт заповнення обумовлений формуванням вортексної воронки. Дана конструкція не дозволяє забезпечувати сталість гідродинамічних параметрів ферментеру і тим самим необхідну інтенсивність масопередачі та стабільність утвореної воронки. Це обумовлено тим, що під час культивування відбувається нарощування біомаси і це призводить до змін реології культуральної рідини, тому мішалка не забезпечує ефективне перемішування всього об'єму рідини так як лопаті мішалки збурюють рідину в обмеженому об'ємі. В основу корисної моделі поставлена задача вдосконалення ферментеру для вирощування аеробних мікроорганізмів та еукаріотичних клітинних культур, що знаходяться в суспендованому або кластерному стані, шляхом модифікації конструкції перемішуючого пристрою внаслідок чого створюється гомогенна рівномірно насичена розчиненим киснем культуральна рідина з обмеженою інтенсивністю напружень зсуву, що не ушкоджують клітини БА. Для досягнення необхідного ефекту використовується процес перемішування, що здійснюється вертикальним багатоваловим багатоярусним перемішуючим пристроєм. При обертанні валів мішалок плоскі гнучкі контактні елементи клітьової мішалки під дією опору середовища здійснюють коливальні рухи міняючи поверхню контакту і створюючи зони мікротурбулентних пульсацій. Цей процес дозволяє рівномірно гомогенізувати середовище, утворити додаткові зони турбулізації культуральної рідини тим самим інтенсифікувати масопередачу компонентів поживного середовища середовища, що призводить до підвищення продуктивності ферментеру. Поставлена задача вирішується тим, що багатоваловий ферментер містить корпус, штуцери введення газу та перемішуючий пристрій з демпферною клітьовою мішалкою, згідно з корисною моделлю, додатково містить демпферні мішалки, що прикріплені до багатовалового перемішуючого пристрою, які розміщено у декілька ярусів та містять плоскі, гнучкі контактні елементи. Ферментер для вирощування аеробних мікроорганізмів та еукаріотичних клітинних культур, що знаходяться в суспендованому або кластерному стані містить циліндричну герметичну місткість з технологічними патрубками для подачі та відведення поживного середовища та культуральної рідини і газової фази, введення посівного матеріалу культур БА, має систему для регулювання температурних параметрів процесу культивування. Новим у корисній моделі є наявність декількох вертикальних перемішуючих пристроїв (багатовалова конструкція) з декількома ярусами клітьових мішалок з гнучкими плоскими контактними елементами. Багатовалова конструкція перемішуючих пристроїв з багатоярусними 1 UA 114227 U 5 10 15 20 25 30 мішалками клітьового типу, що мають гнучкі плоскі контактні елементи призводить до ефективного перемішування культуральної рідини за рахунок рівномірного введення механічної енергії при цьому вертикальні плоскі гнучкі контактні елементи створюють рівномірно розподілені в об'ємі ферментера зони мікротурбулентних пульсацій. Це дозволяє підвищити питому продуктивність ферментеру за рахунок ефективного використання об'єму ферментеру, інтенсифікації масопередачі компонентів поживного середовища при збереженні життєздатності клітин БА за рахунок обмеженої інтенсивності напружень зсуву взаємодіючих фаз. На кресленні схематично показаний запропонований ферментер для культивування БА. Ферментер містить циліндричний корпус 1 зі штуцером 2 для подачі поживного середовища, та штуцером 3 для вивантаження культуральної рідини, штуцером 4 для подачі посівного матеріалу, штуцер 5 для подачі теплоносія в сорочку 6, електропривід 7 та редуктори 8 для забезпечення обертального руху валів 9, які обертають вали з клітьовими мішалками з плоскими гнучкими вертикальними перемішуючими елементами 10, торцеві ущільнення 11, та барботер 12. В нижній частині ферментера розташовано штуцер 13 для відведення конденсату пари, штуцер 14 для подачі газової фази. Культивування БА може проводитись як в періодичному, так і в безперервному режимах. Ферментер для культивування БА працює таким чином. Після проведення санітарногігієнічних робіт - миття, дезінфекції та стерилізації ферментеру в нього через штуцер 2 подається стерильне поживне середовище температура якого регулюється подачею теплохолодоагентів в сорочку через вхідний штуцер 5 сорочки 6. Роботи проводяться при ввімкненій системі перемішування. Процес культивування починається з завантаження ферментеру посівним матеріалом (робочим банком клітин). Привод 7 обертає вертикальні вали 9 на яких закріплені яруси клітьових мішалок 10. Місце введення валів в порожнину ферментеру герметизовано за допомогою торцевих ущільнень 11, що унеможливлює потрапляння в ферментер контамінантів. Газова фаза поступає через вхідний штуцер 14 і за допомогою барботера 12 розподіляється в культуральній рідині. Вирівнювання концентрацій взаємодіючих фаз в об'ємі ферментера здійснюється за рахунок обертового руху багатоярусних мішалок. Після закінчення циклу культивування культуральна рідина відводиться через патрубок 3. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 Багатоваловий ферментер, що містить корпус, штуцери введення газу та перемішуючий пристрій з демпферною клітьовою мішалкою, який відрізняється тим, що додатково містить демпферні мішалки, що прикріплені до багатовалового перемішуючого пристрою, які розміщено у декілька ярусів та містять плоскі, гнучкі контактні елементи. 2 UA 114227 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Василя Липківського, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3