Карачун В.В., Мельник В.М., Косова В.П.

Національний технічний університет України «КПІ»

ЛАБОРАТОРНИЙ ФЕРМЕНТЕР З РІДИННО-АГРЕГАТНОЮ РОБОЧОЮ РІДИНОЮ

Конструкція відноситься до біотехніки, а саме, до лабораторних ферментерів і може бути використана в лабораторних умовах для культивування мікроорганізмів.

Відомий лабораторний ферментер (ЛФ), який містить виконаний з прозорого матеріалу корпус в формі порожнистого овального кільця з поперечною перемичкою та патрубками для подачі стерильного і відведення відпрацьованого повітря.

Недоліки цього ЛФ полягають у великих габаритах та матеріалоємкості.

Відомий також ЛФ, який містить виготовлений з прозорого матеріалу циліндричний стаканоподібний корпус з вертикальною перегородкою, кришку і патрубки для подачі стерильного та відведення відпрацьованого повітря.

Недолік цього ЛФ полягає у відносно низькій продуктивності внаслідок пасивного перемішування (масообміну) робочої рідини, яке спричинене її однонаправленим переміщенням при перетіканні через торці перегородки.

В основу пропонуємої конструкції поставлена задача підвищення ефективності перемішування робочої рідини шляхом забезпечення її переміщення в різних напрямках при перетіканні через торці перегородки, що прискорює ріст мікроорганізмів і призводить до зростання продуктивності.

Поставлена задача вирішується тим, що в ЛФ, який містить виготовлений з прозорого матеріалу циліндричний стаканоподібний корпус з вертикальною перегородкою, кришку і патрубки для подачі стерильного та відведення відпрацьованого повітря, згідно корисної моделі новим є те, що перегородка виконана з центральними виступами на торцях.

Виконання перегородки з виступами на торцях, на відміну від найближчого аналогу, забезпечує перетікання робочої рідини з утворенням різнонаправлених потоків, що підвищує інтенсивність перемішування, а отже і ріст клітин, і призводить до зростання продуктивності.

Рис.1 Рис.2 Рис.3

На рис.1 схематично зображений заявляємий ЛФ, загальний вигляд; на рис. 2 – вигляд збоку на рис. 1; на рис. 3 – переріз А-А на рис. 1.

ЛФ містить вертикально розташований циліндричний стаканоподібний корпус 1 з вертикальною перегородкою 2 і кришкою 3, а також розміщені в кришці патрубки 4, 5 для подачі стерильного та відведення відпрацьованого повітря. Вертикальна перегородка 2 розташована в діаметральній площині корпусу 1 і має центральні виступи 6, 7 на торцях розмірами В×Н, які дистанційно розташовані відносно дна 8 корпусу та кришки 3, утворюючи з ними відповідно зазори Н1, Н2.

Для забезпечення можливості візуальних спостережень, променевої стерилізації та оптичних вимірювань параметрів робочої рідини (біомаси) корпус 1 виконаний з прозорого матеріалу, наприклад, із скла.

Працює ЛФ наступним чином.

Спочатку, попередньо простерилізований ЛФ заповнюють живильною рідиною 9 до рівня, який перевищує рівень виступу 7 перегородки 2 на величину Н3 і вносять необхідну культуру мікроорганізмів (робоча рідини). Потім через патрубок 4, відкриттям його крану 10, в придонну частину корпусу 1 подають стерилізоване повітря. Повітря у вигляді численних бульбашок 11 проходить через прилеглу до перегородки 2 з однієї її сторони частину 12 робочої рідини і утворює з нею рідиноповітряну суміш, яка легша від рідини, що знаходиться в частині 13 з іншої сторони перегородки. Різна щільність (питома вага) робочої рідини з протилежних сторін перегородки 2 викликає її циркуляцію 14 навколо перегородки по замкненому контуру і перемішування. При цьому, обтікаючи перегородку 2 робоча рідина розділяється виступами 6, 7 на декілька потоків. Наприклад, при перетіканні через нижній торець виступ 6 перегородки 2 ділить її суцільний потік 15 (рис. 3) на два протилежно направлених колових 16, 17 та один прямолінійний 18 потоки, які зустрічаючись між собою викликають додаткове перемішування робочої рідини.

Оскільки при циркуляції робоча рідина на частині шляху свого руху, переміщується трьома різнонапрямленими потоками, замість одного потоку в найближчому аналозі, то інтенсивність масообміну в ферментері зросте, а це прискорить ріст мікроорганізмів і підвищить продуктивність.