Ферментер з вібраційним перемішуючим пристроєм

Реферат: Ферментер для культивування біологічних агентів містить ємнісний реактор циліндричної форми з валом, що виконує зворотно-поступальний рух, на якому закріплені насадки перемішуючого пристрою. При цьому насадки перемішуючого пристрою мають конічну форму та додатково містять перфорацію з отворами конічної форми, що при русі вала диспергують газову фазу. UA 118704 U (12) UA 118704 U UA 118704 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до біотехнології, фармації та технологій вакцин і може бути використана для культивування біологічних агентів (БА), таких як мікроорганізми, культури клітин людини та тварин, в періодичних та безперервних процесах при отриманні біомаси та біологічно активних речовин, що синтезуються в аеробному біосинтезі. Відомий апарат для вирощування мікроорганізмів, який містить корпус, перфоровані перегородки, закріплені на валу з можливістю зворотно-поступального руху в вертикальній площинні, та аератор, що розташований під нижньою перегородкою [а. с. СРСР № 759586, МПК С12С1/10, бюл. № 32, 1980]. Недоліком відомого апарата для вирощування мікроорганізмів є те, що процес перемішування проходить за рахунок стиснення та розрідження газової фази між перегородками, а виникаючі при цьому коливання тиску значно менші, чим в суцільній рідкій фазі, що не дозволяє досягти достатньої інтенсивності масопередачі. Найбільш близьким за сукупністю ознак до корисної моделі, що заявляється, є апарат для вирощування мікроорганізмів, що містить корпус з ємністю, всередині якої встановлено рухомий шток з пакетами контактних елементів, які здійснюють зворотно-поступальний рух в вертикальній площині [а. с. СРСР № 755835, МПК С12В1/10, бюл. № 30, 1980]. Недоліками відомого апарата для вирощування мікроорганізмів є: складна співвісність напрямних та вала перемішуючого пристрою, апарат перенасичений рухомими та нерухомими елементами, що зменшують робочий об'єм. В апараті встановлений сильфон в нижній частині корпусу, що не може гарантувати герметичність апарата, і це неприпустимо для біосинтезу в асептичних умовах. В основу корисної моделі поставлено задачу вдосконалення конструкції апарата для оптимізації масообмінних процесів в об'ємі ферментера. Поставлена задача вирішується тим, що запропонований ферментер для культивування БА містить циліндричний герметичний корпус з технологічними патрубками та розташованими всередині корпусу барботером та перемішуючим пристроєм (фіг. 1), що складається з вертикального вала з приводом, який встановлений на осі корпусу з можливістю зворотнопоступального руху в вертикальній площин, та набір перемішуючих елементів конічної форми, що мають перфорацію отворами конічної форми (фіг. 2), що виконують роль дифузорів для диспергування газової фази. За рахунок ежекційного ефекту, що виникає в отворах насадок перемішуючого пристрою при русі, відбувається диспергування газової фази, що збільшує площу масообміну в усьому об'ємі апарата. Також в ферментері встановлені кільцеві перегородки, що виконують роль напрямних для газової дисперсії та, при русі перемішуючого пристрою, формують додаткові опори, чим спричиняють додаткове дроблення газової фази. Суть корисної моделі пояснюється кресленнями, на яких представлено схему ферментера з вібраційним перемішуючим пристроєм та схему руху газової фази через перфорацію насадок перемішуючого пристрою. Ферментер з вібраційним перемішуючим пристроєм складається з корпусу 1, вала перемішуючого пристрою 2, насадок перемішуючого пристрою 3, кільцевих перегородок 4, барботера 5, піногасника 6, теплообмінної сорочки 7, сильфона 8, приводу перемішуючого пристрою 9, фільтра повітря 10, штуцера подачі стерильного повітря 11, штуцера подачі поживного середовища 12, штуцера для посівного матеріалу 13, штуцера для подачі гострої пари 14, штуцера виходу відпрацьованого повітря 15. На фіг. 1 представлено схему ферментера з вібраційним перемішуючим пристроєм, на фіг. 2 представлено схему руху культуральної рідини та газової фази через перфорацію насадок перемішуючого пристрою. Ферментер з вібраційним перемішуючим пристроєм працює наступним чином. В ферментер після миття та стерилізації через штуцери 12 та 13 подаються відповідно поживне середовище та посівний матеріал. Через фільтр 10, штуцер 11 та барботер 5 подається стерильне повітря для аерації. Відпрацьоване повітря виходить з ферментери через штуцер 15. Вал перемішуючого пристрою 2 з'єднаний з приводом 9, що здійснює зворотно-поступальний рух, разом з ним переміщуються насадки перемішуючого пристрою 3. При русі насадок перемішуючого пристрою 3 вниз під ними виникає зона підвищеного тиску, що спричиняє перетікання рідкої та газової фаз через перфорацію насадок. Виникаючий при цьому ежекційний ефект диспергує газову фазу, що збільшує площу масообміну. Підчас перемішування газова дисперсія переміщається від нижньої насадки до верхньої, при цьому направляючись напрямними з поверхні нижчої насадки у внутрішній об'єм верхньої. За рахунок такого режиму в апараті мінімізуються об'єми застійних зон. Утворена при перемішуванні піна гаситься піногасником 6, що закріплений на валу перемішуючого пристрою 2. Для герметизації ферментера на валу в верхній частині апарата 1 UA 118704 U встановлений сильфон 8. Температурна стабілізація досягається завдяки теплообмінній сорочці 7, в яку подається охолоджуюча вода. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 5 10 Ферментер для культивування біологічних агентів, що містить ємнісний реактор циліндричної форми з валом, що виконує зворотно-поступальний рух, на якому закріплені насадки перемішуючого пристрою, який відрізняється тим, що насадки перемішуючого пристрою мають конічну форму та додатково містять перфорацію з отворами конічної форми, що при русі вала диспергують газову фазу. 2 UA 118704 U Комп’ютерна верстка Л. Ціхановська Міністерство економічного розвитку і торгівлі України, вул. М. Грушевського, 12/2, м. Київ, 01008, Україна ДП “Український інститут інтелектуальної власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 3