УДК 663.1

В.П. Косова

Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського»

апарат для культивування клітин з Системою плоских перемішувальних лопаток

Конструкція відноситься до біотехнології і може бути використана для культивування клітин в рідинних середовищах при виготовленні біологічно-активних речовин і вакцин.

Відома конструкція для культивування клітин, який містить циліндричний корпус з технологічними патрубками, пустотілий вал з регульованим по частоті обертання приводом, закріплену на валу мішалку у вигляді чотирьохланкового шарнірного механізму з лопатками, фільтр і аератор [1].

Недоліки цього апарату полягають в складності установки внаслідок присутності регульованого приводу та складної форми мішалки, в нерівномірному перемішуванні робочої рідини по її висоті та діаметру, забрудненні робочої рідини продуктами зносу, що виникають в результаті механічного тертя в шарнірному механізмі та пошкодження клітин.

Відома також конструкція, яка містить вертикально розташований циліндричний корпус з технологічними патрубками, розміщені в корпусі по його осі встановлені один в одний два вали з радіально приєднаними до них перемішуючими лопатками, привод і аератор [2].

Цей апарат є найбільш близьким до пропонуємої моделі за технічною суттю та досягаємим ефектом.

Відомий апарат простіший від попереднього, але він також має вади перемішування (масообміну) робочої рідини в напрямку діаметра (тобто центральних та периферійних частин) та в напрямку висоти внаслідок співвісного розташування валів та бокового приєднання до них перемішуючих пластин, що уповільнює ріст клітин, а отже, знижує продуктивність, і є його основним недоліком.

Крім цього, відомий апарат має складну конструкцію та підвищену матеріалоємність, що слугують іншими його недоліками.

В основу пропонуємої моделі поставлена задача вдосконалення шляхом зміни розташування валів та приєднання до них перемішуючих лопаток. За цих умов забезпечується підвищення інтенсивності перемішування робочої рідини в корпусі по його діаметру та висоті, що приводить до зростання продуктивності при одночасному спрощенні конструкції та зниженні матеріалоємності.

Поставлена задача вирішується тим, що в апараті, який містить вертикально розташований циліндричний корпус з технологічними патрубками, розміщені в корпусі вздовж його осі два вала з перемішуючими лопатками, привод і аератор, згідно з корисною моделлю новим є те, що вали розміщені діаметрально протилежно (тобто не співвісно) відносно осі корпусу, а лопатки приєднанні до їх торців.

Вказана відмінність дозволяє інтенсифікувати перемішування зовнішніх (периферійних) і центральних частин біомаси та підвищити рівномірність перемішування по висоті, що прискорює ріст клітин і приводить до зростання продуктивності. Крім цього, в декілька разів скорочується довжина валів та число перемішуючих лопаток і зубчастих коліс в приводі, що спрощує конструкцію та її матеріалоємність.

Сутність пропонуємої моделі пояснюється кресленням, схематично зображеним на рис. 1.

Апарат містить вертикально розташований циліндричний корпус 1 з патрубком 2 для введення живильної рідини і посівного матеріалу, патрубком 3 для видалення готового продукту, патрубком 4 для видалення відпрацьованого газу і патрубком 5 з аератором 6. В корпусі 1, діаметрально протилежно відносно його осі, розташовані однакові вали 7, 8, до торців яких приєднані перемішуючі лопатки 9. Вали 7, 8 приєднані до мотор-редуктора 10 встановленого на кришці 11 корпусу 1.

Працює апапрат наступним чином.

В попередньо простерилізований апарат в корпус 1 через патрубок 2 вводять живильну рідину і посівний матеріал (інокулят), після чого в аератор 6 подають газ для аерації культурального середовища і вмикають мотор-редуктор 10, який надає обертання валам 7, 8 з лопатками 9. Обертаючись, лопатки 7, 8 завдають робочій рідині 12 складного руху і перемішують її.

Внаслідок того, що вали 7, 8 розміщені діаметрально протилежно відносно осі корпусу 1, замість співвісного розташування в прототипі, лопатки 9, крім надання колового руху навколо осі корпусу 1, однією стороною захоплюють центральні (внутрішні) шари 13 робочої рідини 12 і переміщають їх радіально до зовнішньої (периферійної) частини 14 корпусу, а іншою стороною навпаки, в інший бік.

Внаслідок руху робочої рідини в радіальному напрямку, виникає і її додаткове перемішування, що поліпшує життєдіяльність клітин і приводить до зростання продуктивності. Наряду з цим, спрощується конструкція та знижується матеріалоємність внаслідок зменшення розмірів валів та числа лопаток і зубчастих коліс в приводі.

Джерела інформації:

1. Авторское свидетельство № RU1633814, С 12 М 3/00. Апарат для культивирования клеток / А.И. Гуславский, В.Н. Качалов, А.И. Ковальчук, И.И. Дамиров. SU19894633148 19890105– Заявл. 05.01.1989, Опубл. 27.08.1995. – 1 с.

2. Авторское свидетельство № SU1730135, С 12 М 3/00. Апарат для выращивания клеток и тканей / И.А. Туков, А.В. Голубкович, Т.М. Пастушенко. SU19894764364 19891012– Заявл. 12.10.1989. Опубл. 30.04.1992. – Бюл. № 16. – 3 с.