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

Кузьменко К.В., Литвиненко Д.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

МАСООБМІН І АЕРАЦІЯ КУЛЬТУРАЛЬНОЇ РІДИНИ БЕЗ МЕХАНІЧНИХ ПЕРЕМІШУЮЧИХ ПРИСТРОЇВ

Відома установка для культивування мікроорганізмів (УКМ), яка містить раму і обертаючу в похилій площині платформу з посудинами для культивування, а також електромеханічний привод. Недолік відомої УКМ полягає в незручності користування, оскільки потребує при використанні розфасовки робочої рідини.

Функціонує конструкція, яка містить з’єднані між собою в нижніх частинах гнучким трубопроводом дві циліндричні камери з технологічними патрубками і пристроями для подачі і відведення відпрацьованого стерильного повітря, а також механізм зворотно-поступального переміщення камер в вертикальний площині.

Недолік відомої УКМ полягає в тому, що її камери мають збільшену вагу (матеріалоємність) та шлях переміщення, внаслідок чого зростають витрати енергії на культивування, а це приводить до підвищення собівартості продукту.

В основу пропонуємого варіанту поставлена задача вдосконалення УКМ, в якій шляхом зміни форми камер досягається зменшення їх ваги та потрібне переміщення, що знижує витрати енергії (на переміщення камер) і приводить до пониження вартості використання.

Поставлена задача вирішується тим, що в УКМ, яка містить з’єднані між собою в нижній частині гнучким трубопроводом дві камери з технологічними патрубками і пристроями для подачі стерильного і відведення відпрацьованого повітря, а також механізм зворотно-поступального переміщення камер у вертикальний площині, яка відрізняється тим, що камери мають форму сфер.

Зазначена відмітна ознака забезпечує зменшення ваги та потрібного переміщення камер, що оптимізує витрати енергії на їх переміщення і приводить до зниження собівартості використання. Крім цього обмежуються габарити УКМ по її висоті.

Пропонуєма УКМ схематично зображена на кресленні, загальний вигляд.

Вона містить з’єднані між собою гнучким трубопроводом 1 дві камери 2, 3 з пристроями 4, 5 для подачі стерильного повітря 6 і відведення відпрацьованого. Камери 2, 3 мають сферичну форму радіуса «R» і приєднані до механізму їх переривчастого зворотно-поступального переміщення в вертикальній площині, привод якого містить реверсивний мотор-редуктор 7 з блоком керування 8 та барабаном 9, який охоплює перекинутий через блоки 10 і приєднаний кінцями до камер трос 11. Камери 2, 3 мають технологічні патрубки 12 для введення робочої рідини та патрубки 13 для приєднання гнучкого трубопроводу 1. Гнучкий трубопровід 1 має кран 14 для зливання вмісту камер і технологічного перекриття трубопроводу.

Працює УКМ наступним чином.

Одну із попередньо простерилізованих камер, наприклад, в показаному на кресленні положенні камеру 2, заповнюють до необхідного рівня Н живильною рідиною і посівним матеріалом (робоча рідина). Після цього відкривають кран 14 на трубопроводі 1 і здійснюють культивування поміщених в живильну рідину культур. Відкривання крана 14 трубопроводу 1 приводить до перетікання робочої рідини по трубопроводу 1 з камери 2 в камеру 3, витісняючи з неї повітря 6. При перетіканні відбувається перемішування робочої рідини та збільшення її рівня Н₁ в камері 3. Після заповнення робочою рідиною до необхідного рівня камери 3, блок керування 8 вмикає мотор-редуктор 7 і змінює положення камер в вертикальній площині: камеру 2 переводять в нижнє положення, а камеру 3 – в верхнє положення, в якому вони залишаються на визначений для переливання час.

Перетікання робочої рідини між камерами в зміненому положенні відбувається в зворотному напрямку, тобто з камери 3 в камеру 2, раніше описаним способом.

Після необхідного числа циклів переміщень і часу переливання вміст камер зливають через кран 14 для подальшого використання.

Так як сферичні камери в порівнянні з циліндричними за однакової товщини стінок і об’ємі мають значно меншу вагу та потребують зменшеного шляху переміщення (внаслідок меншого розміру по висоті), то витрати енергії на багатоциклові переміщення камер в процесі культивування суттєво зменшуються, а це приводить до пониження вартості використання. Цьому також сприяє зменшена висота УКМ.