Мельник В.М., Тривайло М.С., Карачун В.В., Буртна І.А.

Національний технічний університет України «КПІ»

ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПЕРЕТІКАННЯ РІДИННОГО СЕРЕДОВИЩА ПРИ КУЛЬТИВУВАННІ МІКРООРГАНІЗМІВ

Пропонуєма конструкція 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, який містить похило встановлену на рамі з можливістю обертання навколо своєй осі платформу з штирями на торці, розташовані з зазором (для струшування) між штирями циліндричні в поперечному перерізі ємності для розміщення робочої рідини, а також привод. Його недолік полягає в підвищених рівнях віброактивності і шумі, які породжені наявністю зазорів між штирями платформи та ємностями.

Відома також конструкція, яка містить горизонтально встановлений на рамі з можливістю обертання в вертикальній площині барабан з поздовжніми секціями і розташовані в секціях барабана паралельно його осі циліндричні в поперечному перерізі ємності для розміщення робочої рідини, а також привод. Її недолік полягає в низькій ефективності перемішування робочої рідини по довжині ємностей, а отже і по їх об′єму, що уповільнює ріст мікроорганізмів і приводить до зниження продуктивності процесу.

В основу пропонуємої моделі покладено задачу вдосконалення конструкції шляхом введення в кожну з ємностей додаткового елемента, що буде забезпечувати більш ефективне переміщення робочої рідини по всьому об′єму, особливо по довжині ємностей. Це інтенсифікує масообмін в культуральній рідині і підвищує продуктивність.

Поставлена задача технічно реалізується тим, що кожна з ємностей з робочою рідиною обладнана приєднаною до дна і бокових стінок поздовжньою перегородкою, що розташована з зазором відносно протилежних дну стінок ємності і розміщена в її діаметральній площині.

Наявність в ємностях приєднаних до дна і бокових стінок поздовжніх перегородок, які розташовані з зазором відносно протилежних дну стінок і розміщених в діаметральній площині, забезпечує при обертанні перетікання робочої рідини вздовж ємностей з одночасною зміною її висоти. Це викликає додаткове перемішування рідини і активізує ріст мікроорганізмів. Сукупність означеного приводить до підвищення продуктивності.

На рис. 1 схематично зображений пропонуєма конструкція, на рис. 2 – переріз А-А на рис. 1; на рис. 3 – демонструється зміна форми об′єму робочої рідини при повороті барабана на кут рад.

Пристрій містить горизонтально встановлений на рамі 1 з можливістю обертання навколо своєї осі барабан 2 з секціями 3, 4, в яких розташовані ємності 5 для розміщення 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. Кожна з ємностей 5 обладнана приєднаною до дна 11 і бокових стінок 12 поперечною перегородкою 13, яка розташована з зазором Н відносно протилежних дну стінок 14 ємності і розміщена в її діаметральній площині. Від осьових зміщень в секціях 3, 4 барабана 2 ємності 5 зафіксовані елементами фіксації 15.

Крім вказаних на кресленнях, барабан 2 може мати іншу відому форму та декілька перегородок 8, а також, зокрема, похиле розташування. Працює апарат наступним чином.

Після заправки простерилізованих ємностей 5 робочою рідиною 6 (живильна рідина і посівні матеріали), їх поміщають в секції 3, 4 барабана 2, закріплюють фіксуючими елементами 15 від зміщень і вмикають привод 9, внаслідок чого барабан 2 разом з ємностями 3, 4 приходять в обертовий рух. Завдяки цьому, відбувається розтікання робочої рідини по стінках ємностей 3, 4, що призводить до більш інтенсивного її перемішування. При цьому, одночасно з розтіканням, відбувається переливання робочої рідини через утворюваний перегородкою 13 зазор Н з однієї частини ємності 5 в іншу, заповнену повітрям.

Так, наприклад, при повороті барабана 2 з початкового (рис. 2) положення на рад (рис. 3), майже половина робочої рідини 6, що знаходиться під перегородкою 13 перетікає на іншу її сторону, тобто з відсіку 16 у відсік 17, а при наступному повороті барабана на рад – робоча рідина повністю заповнює відсік 17. Переливання робочої рідини 6 на різні сторони перегородки 13, на відміну від згаданих конструкцій, викликає додаткове переміщення по довжині ємностей 5, завдяки чому суттєво підвищується інтенсивність перемішування як самої рідини так і контактуючого з нею газу (повітря).

Виявлені ознаки процесу прискорюють ріст мікроорганізмів, і незмінно слугують зростанню продуктивності процесу.