Тривайло М.С., Мельник В.М., Карачун В.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ МАСООБМІНУ КУЛЬТУРАЛЬНОЇ РІДИНИ при механічному перемішуванні

Корисна модель відноситься до біотехнології і може бути використана для культивування клітин при виробництві вакцин та різноманітних біологічно активних препаратів.

Відомий апарат для культивування клітин (АК), який містить циліндричний корпус із технологічними патрубками і консольне закріплений на дні корпусу перемішуючий диск із немагнітного матеріалу, а також привод у формі встановлених на диску й роторі періодично взаємодіючих між собою магнітів ( ах. СРСР №1306944, МПК С12МЗ/00,1987).

Недолік цього АК полягає в низькій ефективності перемішування, що обумовлено консольним закріпленням диску і знижує продуктивність.

Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю і досягаємим ефектом є прийнятий за найближчий аналог АК, що містить вертикальний циліндричний корпус із дном з немагнітного матеріалу та технологічними патрубками, виконаний з магнітного матеріалу і встановлений на дні корпусу диск з центральним стрижнем на одній стороні і перемішуючим стрижнем на іншій стороні, а також привод диска в формі рівномірно розташованих по колу під дном корпусу електромагнітів, що послідовно підключаються до джерела живлення (патент України №12120, МПК С12МЗ/00, 2006).

Недолік цього АК полягає також у низькій ефективності перемішування, що приводить до зниження продуктивності культивування.

Зазначений недолік обумовлений пасивним перемішуванням культуральної рідини по її висоті.

В основу корисної моделі поставлена задача підвищення продуктивності культивування шляхом інтенсифікації перемішування робочої рідини.

Поставлена задача вирішується тим, що в АК, який містить вертикально встановлений циліндричний корпус з дном із немагнітного матеріалу та технологічними патрубками і розміщений на дні корпусу, виконаний з магнітного матеріалу диск з центральним стрижнем на одній стороні і перемішуючим стрижнем на іншій стороні, а також привод диска у формі рівномірно розташований по колу під дном корпусу електромагнітів, що послідовно підключені до джерела живлення, згідно корисної моделі новим є те, що перемішуючий стрижень виконано у вигляді трубки, нижній торець якої розташовано з зазором відносно диска.

Зазначені відмітні ознаки, в порівнянні з найближчим аналогом, забезпечують циркуляцію робочої рідини по її висоті, внаслідок чого інтенсифікується змішування між собою її різних по щільності придонних та верхніх шарів, що прискорює ріст клітин і приводить до зростання продуктивності.

На кресленні зображений АК.

АК містить вертикально встановлений циліндричний корпус 1 з дном 2 із немагнітного матеріалу та кришкою 3 і технологічними патрубками 4 для введення та видалення культуральної рідини.

На дні 2 корпусу 1 розташований приводний диск 5, який виконаний з магнітного матеріалу та з центральним опорним стрижнем 6 на одній стороні і перемішуючим стрижнем 7 на іншій стороні.

Стрижень 7 виконаний у вигляді трубки діаметром «d» і довжиною «I», нижній торець якої розташований з зазором «Н» над диском 5, а сама трубка нерухомо приєднана, наприклад, приварена до диска пластинами 8. Привод диска 5 здійснюється від розташованих під дном 2 рівномірно по колу електромагнітів 9, які в імпульсному програмному режимі підключаються послідовно до джерела живлення 10.

Працює АК наступним чином.

При вмиканні електромагнітного приводу електромагніти 9 утворюють обертаюче магнітне поле, яке притягує диск 5, внаслідок чого він приходить в обертово-коливальний рух навколо стрижня 6.

Рухаючись, диск 5 і стрижень 7 здійснюють переміщення культуральної рідини 11, диск 5 - переважно придонного шару, а стрижень 7 у вигляді труби - верхніх і середніх шарів. При цьому, в робочій рідині, що знаходиться в порожнині трубки виникають відцентрові сили 12, проекція яких 13 на вісь трубки викликає циркуляцію 14 робочої рідини через трубку. Стрижень 7 у формі трубки, подібно насосу, перекачує робочу рідину з її нижніх шарів в верхні, додатково перемішуючи їх.

Додаткове перемішування робочої рідини підвищує рівномірність розподілу в ній живильних речовин, а це прискорює життєдіяльність клітин і приводить до зростання продуктивності.