УДК 663.1

О.А. Асафтей

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

Механічний привід для тепло-, масообміну в біореакторах

Конструкція відноситься до біотехнології і може бути використана для культивування клітин при виробництві вірусних вакцин (від лат. vaccina), а також цілої низки біологічно активних препаратів.

Відома конструкція апарату для культивування клітин, яка містить циліндричний корпус з технологічними патрубками і консольно закріплений на дні корпусу перемішуючий диск з немагнітного матеріалу, а також привод у формі розташованих на диску і роторі періодично взаємодіючих між собою магнітів [1].

Недолік цього апарату полягає в низькій ефективності перемішування, що є наслідком консольного закріплення диску. Ця особливість переконливо пояснює причину зниження продуктивності роботи апарату.

Найбільш близьким до пропонуємої моделі за технічною суттю і досягаємим ефектом є апарат, який містить циліндричний корпус із днищем з немагнітного матеріалу та технологічними патрубками, виконаний з магнітного матеріалу встановлений на дні корпусу диск з центральним стержнем на одній його стороні, а також привод диска у формі дискретно-рівномірно розташованих по колу під днищем корпусу послідовно підключаємих до джерела живлення електромагнітів [2].

Недолік цього апарату полягає у низькій ефективності перемішування, що неминуче породжує зниження продуктивності культивування та сприяє розвитку інших вад.

В основу пропонуємої моделі покладена задача вдосконалення апарату шляхом забезпечення диска додатковим перемішуючим елементом. Це повинно спричинити до більш активного руху культуральної рідини в її верхніх і середніх шарах, що неминуче посприяє інтенсивності і рівномірності масообміну. Таке технічне рішення приведе до зростання продуктивності роботи апарату в цілому.

Окреслена задача вирішується тим, що в апарат для культивування клітин, який містить циліндричний корпус з днищем із немагнітного матеріалу та технологічними патрубками і розміщений на дні корпусу та виконаний з магнітного матеріалу диск з центральним стержнем на одній стороні, а також привод у формі рівномірно розташованих по колу під дном корпусу послідовно підключаємих до джерела живлення електромагнітів, згідно корисної моделі новим є те, що диск обладнано додатковим центральним стержнем, який розташований на протилежному боці диску.

Обладнання диска додатковим центральним стержнем, який розташований на іншій його стороні, інтенсифікує рух верхніх і середніх шарів культуральної рідини, що підвищує рівномірність масообміну, внаслідок чого створюються практичні засади прискорення росту клітин. Таким чином, стрімко підвищується продуктивність культивування.

На рис. 1 схематично зображений апарат для культивування клітин.

Апарат містить циліндричний корпус 1 із днищем 2 з немагнітного матеріалу та кришкою 3 і технологічними патрубками 4 для введення і видалення культуральної рідини.

На днищі 2 корпусу 1 розташований виконаний з магнітного матеріалу перемішуючий диск 5 з центральним стержнем 6. На протилежному боці диска 5 закріплений додатковий центральний стержень 7. Стержень 7 по висоті повинен перевищувати рівень культуральної рідини 8 в корпусі 1 і може бути виконаним спільно із стержнем 6 у вигляді однієї, суцільної, запресованої в диск 5, деталі (не показано). Привод диска 5 здійснюється завдяки розташованим під днищем 2, рівномірно по колу, електромагнітів 9, які в імпульсному програмному режимі підключаються послідовно до джерела живлення 10.

Працює апарат для культивування клітин наступним чином. При вмиканні електромагнітного приводу електромагніти 9 утворюють обертаюче магнітне поле, яке притягує диск 5, внаслідок чого він приходить у сферичний рух навколо центру днища. За цих умов, диск 5 і стержень 7 здійснюють напрямлене переміщення культуральної рідини 8, диск 5 – переважно придонного шару, а стержень 7 – верхніх і середніх шарів.

Апарат забезпечує, за рахунок додаткового перемішування культуральної рідини стержнем 7, підвищення якості масообміну і, природно, до рівномірності розподілу живильних речовин і клітин у всьому об’ємі, що сприяє активному росту клітин. Ці ознаки слугують підґрунтям зростання продуктивності роботи установки в цілому.

Таким чином, в основу способу отримання живих вакцин започатковано напрямлене культивування мікроорганізмів на живильних середовищах.

Джерела інформації:

1. Авторское свидетельство № SU 1306944, С 12 М 3/00. Апарат для культивирования клеток / Б.П. Кулишенко, Пименов, И.Б. Пивикова. SU19853924454 19850703 – Заявл. 03.07.1985. Опубл. 30.04.1987. – Бюл. № 16. – 1 с.

2. 1. Авторское свидетельство № SU 1726508, С 12 М 3/00. Апарат для культивирования клеток / Б.Я. Бодин, С.Д. Аксютин, В.И. Филатов. SU19894764305 19891130 – Заявл. 30.11.1989. Опубл. 15.04.1992. – Бюл. № 14. – 4 с.