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

Національний технічний університет України «КПІ»

ПРИСТРІЙ ДЛЯ ВИГОТОВЛЕННЯ ВАКЦИН

Пропонуєма модель відноситься до мікробіології і може бути використана для культивування мікроорганізмів в рідинних середовищах при виготовленні біологічно-активних речовин і вакцин.

Відомий пристрій для культивування мікроорганізмів (ПКМ), який містить похило встановлену на рамі з можливістю обертання навколо своєї осі платформу з штирями (пальцями, стержнями) на торці, розташовані з зазором (для струшування) між штирями циліндричні в поперечному перерізі ємності для розміщення робочої рідини і привод (див., наприклад, А.с. СССР № 1731801, С12М1/10, 1992).

Недолік відомого ПКМ полягає в підвищених рівнях віброактивності і шумоутворення, які породжуються зазорами між штирями платформи та ємностями, люфтами тощо.

Відомий також ПКМ, який містить горизонтально встановлений на рамі з можливістю обертання барабан з поздовжніми секціями і розташовані в секціях барабана паралельно його осі циліндричні в поперечному перерізі ємності з горловинами для розміщення робочої рідини, які мають розташовані в діаметральній площині і віддалені від горловин ємностей по довжині перегородки, а також привод (патент України № 32426, С12М1/00, 2008).

Цей ПКМ найбільш близький до корисної моделі технічною суттю та досягаємим ефектом. Недолік його полягає у відносно низькій ефективності перемішування, внаслідок відсутності зустрічних потоків в робочій рідині, що уповільнює ріст мікроорганізмів і спричиняє зниженню продуктивності.

В основу пропонуємої моделі покладена задача вдосконалення ПКМ, в якому шляхом зміни розташування поздовжніх перегородок ємностей досягається підвищення ефективності перемішування робочої рідини, що інтенсифікує масообмін і слугує росту продуктивності.

Поставлена задача вирішується тим, що в ПКМ, який містить горизонтально встановлений на рамі з можливістю обертання барабан з поздовжніми секціями і розташовані в секціях барабана ємності з горловинами для наповнення робочою рідиною, які мають розташовані в діаметральних площинах на віддаленні від горловин поздовжні перегородки, а також привод, згідно пропонуємої моделі новим є те, що кожна з перегородок розташована із зазором відносно дна її ємності.

Розташування перегородок із зазором відносно дна ємностей призводить при обертанні барабана до переливання робочої рідини через два, замість одного в найближчому аналозі, торці (сторони) кожної з перегородок. Перетікання робочої рідини з двох сторін перегородок, замість перетікання з однієї сторони в найближчому аналозі, породжує в її об’ємі зустрічний рух потоків, внаслідок чого вона додатково перемішується. Додаткове перемішування інтенсифікує масообмін, прискорює ріст мікроорганізмів і слугує підвищенню продуктивності.

Відрізняється ПКМ і тим, що перегородки ємностей, по меншій мірі в центральній частині, виконані перфорованими. Зазначена відмітна ознака забезпечує переливання частини робочої рідини в перпендикулярному до осьового переміщення напрямку, що також інтенсифікує перемішування.

На рис.1 схематично зображений пропонуємий ПКМ; на рис. 2 – переріз А-А на рис.1; на рис.3 – переріз В-В на рис.1.

ПКМ містить горизонтально встановлений на рамі 1 з можливістю обертання навколо своєї осі барабан 2 з секціями 3, 4, в яких розташовані ємності 5 для вміщення робочої рідини 6. Барабан 2 виконаний у вигляді відкритого з одного кінця короба 7 з поздовжньою перегородкою 8 і приєднаний днищем до обертаючогося від приводу 9 вала 10. Ємності 5, що мають горловини 11, обладнані розташованими в їх діаметральних площинах з віддаленням на певну відстань К від горловин поздовжні перегородки 12, кожна з яких розташована з зазором Н відносно дна її ємності. Перегородки 12 можуть бути виконані, переважно в центральній частині, з перфорованими отворами 13. Від осьових зміщень в секціях 3,4 барабана 2 ємності 5 зафіксовані елементами фіксації 14, а барабан, окрім зображеного на фіг.1, може мати іншу відому форму.

Працює ПКМ наступним чином.

Після заповнення простерилізованих ємностей 5 робочою рідиною 6 (живильне середовище і посівні матеріали), їх розміщують в секціях 3, 4 барабана 2, закріплюють фіксуючими елементами 14 від зміщень і вмикають привод 9, внаслідок чого барабан 2 разом з ємностями 3, 4 приходять в обертальний рух. При обертанні відбувається розтікання робочої рідини по стінках ємностей 3, 4, що породжує її, як і в найближчому аналозі, перемішування. При цьому, одночасно з розтіканням, відбувається переливання робочої рідини через утворювані перегородками 12 зазори Н та В з одних частин (відсіків) ємностей 5 в інші частини з утворенням трьох різнонапрямлених потоків.

Так, наприклад, при повороті барабана 2 на кут « α » (рис.2) робоча рідина 6 в ємностях 5 з лівих їх частин через зазори Н, В та отвори 13 частково переливається в їхні праві частини при цьому утворюючи різнонапрямлені потоки 14, 15, 16 (рис.3).

Різнонапрямленість потоків, яка відсутня в найближчому аналозі, викликає додаткове перемішування робочої рідини, яке підсилюється іще тим, що в процес змішування вступають віддалені одна від одної, замість суміжних в найближчому аналозі, частки робочої рідини.

При подальшому обертанні барабана 2 ПКМ працює аналогічним чином забезпечуючи перемішування робочої рідини в ємностях 5 через торці та отвори перегородок 12, а виникаюче внаслідок цього додаткове перемішування біомаси інтенсифікує масообмін. Інтенсифікація масообміну прискорює ріст мікроорганізмів і слугує зростанню продуктивності.

Незаперечною перевагою конструкції слід вважати відсутність механічних перемішуючих елементів з їх відомими вадами та небажаними побічними ефектами.