Ферментатор
FERMENTER

Использование: область биотехнологии и микробиологическая промышленность.
Сущность изобретения: ферментатор, включает раму на которой установлена цилиндрическая емкость с крышкой и лампами освещения. В цилиндрической емкости установлена полая U-образная вращающаяся барботажная рамка со щетками для очистки внутренней поверхности цилиндрической емкости от различных отложений. Полая U-образная вращающаяся барботажная рамка установлена на конусной игле и вращается за счет нагнетания кислорода через направляющие форсунки установленные на полой U-образной вращающейся барботажной рамке. Удаление различных отложений осуществляется через патрубок с регулирующим вентилем установленный в конусной игле.
Изобретение относится к области биотехнологий и касается культивирования клеток тканей или микроорганизмов с использованием жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности.
Известен ферментатор, содержащий цилиндрическую емкость с крышкой, расположенное в нем устройство для перемешивание среды, состоящее из лопастного колеса, горизонтально укрепленного на вертикальном валу в верхней части емкости, и кольцевой перегородки, установленной в емкости с возможностью вращения, образующей со стенкой зазор и снабженной поплавками, и механизм регулирования положения кольцевой перегородки по высоте относительно перемешиваемой среды. Этот механизм может содержать стойки, прикрепленные к крышке емкости и кольцевой перегородки при помощи фиксаторов и позволяющие изменять положение перегородки по высоте емкости (RU 2099413 C1, С12М 1/04, 20.12.1997).
Недостаток ферментатора заключается в том, что при креплении неподвижно кольцевой перегородки на стойках создается большое сопротивление движению вязкой культурной среды, что ухудшает процесс ее перемешивания и насыщения кислородом, отсутствует регулирование температурного режима культурной среды.
Ближайшим аналогом предложенного изобретения является ферментатор, включающий цилиндрическую емкость с крышкой, расположенное в нем устройство для перемешивание среды, состоящее из лопастного колеса, горизонтально укрепленного на вертикальном валу в верхней части емкости, и кольцевой перегородки, установленной в емкости с возможностью вращения, образующей со стенкой зазор и снабженной поплавками, и механизм регулирования положения кольцевой перегородки по высоте относительно перемешиваемой среды, причем указанный механизм содержит вертикально установленную по оси емкости штангу и размещенную на ней втулку, связанную при помощи стоек с кольцевой перегородкой для ее вращения на штанге, а механизм регулирования положения кольцевой перегородки снабжен фиксатором ее положения относительно штанги, содержащим дополнительную втулку, расположенную между штангой и втулкой кольцевой перегородки, ограничителями хода последней и по меньшей мере одним зажимным элементом, при этом штанга установлена с возможностью ее осевого перемещения (RU 2299903 C1, С12М 1/04, 27.05.2007).
Недостаток ферментатора заключается в сложности его конструкции по обеспечению непрерывной аэрации и отсутствии устройства для очистки внутренней поверхности цилиндрической емкости, а так же устройства для удаления осадочных продуктов из емкости.
Технический результат изобретения заключается в улучшении процесса перемешивания при своеобразной конструкции ферментатора, а так же в обеспечении постоянной очистки самой емкости и удаления продуктов очистки из емкости.
Заявленный технический результат достигается тем, что в предложенном ферментаторе, включающем цилиндрическую емкость с крышкой, установлена полая U-образная вращающаяся барботажная рамка, вращение которой придают установленные на ней направляющие форсунки и встроенная в конусное дно цилиндрической емкости конусная игла, а очистка внутренней поверхности цилиндрической емкости и конусного дна производят щетки установленные по всему периметру полой U-образной вращающейся барботажной рамки.
Изобретение поясняется чертежами, на фиг. 1 схематично изображен продольный разрез ферментатора; на фиг. 2 - вид сверху; фиг. 3 - разрез А-А.
Ферментатор включает цилиндрическую емкость 1 с конусным дном, по центру которого с внутренней стороны установлена конусная игла 2, а с наружной стороны два теплофона 3 и имеющая патрубок с регулирующим вентилем для подачи питательной смеси 4 и патрубок с регулирующим вентилем для слива осадка 5 встроенный в корпус конусной иглы 2. Цилиндрическая емкость 1 установлена на раме 6 и имеет крышку 7 в которой встроены две лампы освещения 8 и полая U-образная вращающаяся барботажная рамка 9 с направляющими форсунками 10, барботажными отверстиями 11 и щетками 12. На крышке 7 установлен воздушный компрессор 13 с выходным патрубком 14 соединение которого с полой U-образной вращающейся барботажной рамкой 9 происходит посредством графитового соединения 15, а сама полая U-образная вращающаяся барботажная рамка 9 установлена в крышке 7 на опорном подшипнике 16. На крышке 7 имеются подъемные ручки 17 и смотровые окна 18.
Ферментатор работает следующим образом.
В цилиндрическую емкость 1, с крышкой 7 заполняют питательной средой через патрубок с регулирующим вентилем 4 так, чтобы над поверхностью среды в верхней части емкости оставалась полость для движения аэрирующего газа. Далее устанавливают требуемый температурный режим с помощью двух теплофонов 3 установленных с наружной стороны конусного дна цилиндрической емкости 1 закрепленной на раме 6, включают воздушный компрессор 13. Полученный сжатый аэрирующего газ от воздушного компрессора 13 через выходной патрубок 14 поступает в полую U-образную вращающуюся барботажную рамку 9 где распределяется и часть аэрирующего газ поступает к барботажным отверстиям 11 и на направляющими форсункам 10 за счет которых происходит вращательное движение полой U-образной вращающейся барботажной рамки 9 и активная аэрация с повышением интенсивности движения потоков жидкости, а установленные щетки 12, которые в свою очередь закреплены по всеми периметру полой U-образной вращающейся барботажной рамке 10 позволяют производить очистку внутренней поверхности цилиндрической емкости 1.
С внутренней стороны крышки 7 встроены ламп освещения 8, предназначенные для насыщения питательной среды ультрафиолетом.
Образующиеся, на внутренней поверхности цилиндрической емкости 1, отложения периодически удаляются через патрубок с регулирующим вентилем для слива осадка 5 установленный в корпусе конусной иглы 2.
Для облегчения вращения полой U-образной вращающейся барботажной рамки 9 установленной в крышке 7 на опорном подшипнике 16 установлена конусная игла 2 расположенная по центру внутренней поверхности конусного дна цилиндрической емкости 1.
Так как, выходной патрубк 15 компрессора 14 неподвижен, а полая U-образная вращающаяся барботажная рамка 9 подвижна, то в качестве соединяющего элемента используется графитовое соединения 15, позволяющее не допустить выход аэрирующего газа наружу соединения и уменьшает сопротивление трения при вращении.
Для визуального наблюдения за процессом ферментации в крышке 7 имеются смотровые окна 18, а для снятия крышки 7 подъемные ручки 17.