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PATENTANSPRÜCHE
1. Verfahren zur kontinuierlichen Desintegration von Mikroorganismen vom Hefe-, Bakterien- und Pilzetyp, mittels Drosselung der wässrigen Suspension von Mikroorganismenzellen, bei dem mechanische Zerstörung von Zellenhüllen erreicht wird, dadurch gekennzeichnet, dass die wässrige Suspension der Mikroorganismenzellen vorher mit komprimiertem Gas unter regelbarem Druck so gesättigt wird, dass in einer Volumeneinheit der Suspension mindestens eine Volumeneinheit von Gas sich auflöst, dass danach die mit Gas gesättigte Suspension unter Sättigungsdruck während einer Zeit gehalten wird, die für die Gewinnung einer gleichmässig mit Gas gesättigten Suspension in ihrem gesamten Volumen ausreichend ist, und dass die auf die genannte Weise vorbereitete Suspension kontinuierlich durch eine Desintegrationsbaugruppe durchgelassen wird,
in der beim Durchströmen der Suspension durch einen engen Drosselungsschlitz ein starkes Druckgefälle in den Zellen erzeugt wird, das deren Hülle infolge des inneren Druckes zerstört.
2. Anlage zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei aufeinanderfolgend gekoppelte dickwandige Druckgefässe enthält, dass eines von denen das Mischgefäss (1) der Zellensuspension mit komprimiertem Gas und das andere das Homogenisierungsgefäss (2) zur Aufbewahrung der mit Gas gesättigten Suspension ist, und dass eine Vorrichtung (5) zur Desintegration vorgesehen ist, die mindestens eine Baugruppe einschliesst, die zwei zueinander zugewandte Sitze (9 und 13) und eine Einrichtung zum Annähern dieser Sitze mit Bildung eines nachstellbaren Drosselungsschlitzes darstellt, wobei einer der genannten Sitze (13) ständig gefedert wird.
3. Anlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Desintegrationsbaugruppe zwei flanschenartige Gehäuse (7 und 11) aufweist, von denen das eine Gehäuse (7) mit einem tellerartigen Ventilsitz (9) ausgerüstet ist, und in dem anderen Gehäuse (11) einen Ventilsitz (13) mit mindestens einem ringförmigen spitzwinkligen Ansatz (15) vorgesehen ist, der sich auf die Ränder des ersten erwähnten Ventilsitzes (9) stützt, wobei das zweite flanschenartige Gehäuse (11) einen gefederten Stossdämpfer (14) enthält, und die beiden Gehäuse (7 und 11) mittels einer einstellbaren Spanngewindeeinrichtung (17, 18, 19) zum Annähern der Sitze (9 und 13) miteinander gekoppelt sind.
4. Anlage nach den Ansprüchen 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur kontinuierlichen Desintegration mehrere konstruktionsmässig identische Desintegrationsbaugruppen enthält.
5. Anlage nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass das flanschenartige Gehäuse (11), das einen Stossdämpfer (14) einschliesst, mehrere konzentrisch liegende ringförmige Ansätze (15) des Ventilsitzes (13) und eine Bohrung (16) im zentralen Teil für die Abführung der desintegrierten Zellen aufweist, und das andere flanschenartige Gehäuse (7) einen Ventilsitz (9) mit einer Vielzahl von radialen Kanälen (10) für die Zuführung von Suspension der Zone zwischen den ringförmigen Ansätzen (15) enthält.
6. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Desintegrationsvonichtung (5) einen mechanischen Schwingungsrüttler (8) einschliesst, der mit einem der flanschenartigen Gehäuse (7 oder 11) verbunden ist.
7. Anlage nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das am Eingang der Desintegrationsvorrichtung (5) angeschlossene Mischgefäss (1) der Suspension mit Gas mit einem Füllstandsregler (4) versehen wird, der den vorgegebenen Stand des Gaspolsters über der Masse der zu sättigenden Suspension aufrechterhält.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur kontinuierlichen Desintegration von Mikroorganismenzellen, vom Hefe-, Bakterien- und Pilzetyp, mittels Drosselung der wässrigen Suspension von Mikroorganismenzellen, bei dem mechanische Zerstörung von Zellenhüllen erreicht wird.
Solche Verfahren sind z.B. in der mikrobiologischen und medizinischen Industrie sowie in der Nahrungsmittelindustrie anwendbar.
Die vorliegende Erfindung betrifft auch die Anlage für kontinuierliche Desintegration von Mikroorganismenzellen- Suspension z.B. vom Hefe-, Bakterien- und Pilzetyp. Die Anlage kann als eine Mehrzweckanlage in der mikrobiologischen Industrie zur Desintegration von Zellen verwendet werden, die verdaulicher sind, sowie zur Verdrängung der Plasmolysestufe und zur Abtrennung intrazellulärer Biopolymere, z.B. Eiweiss, Fermenten, Nukleinsäuren und anderen.
Bekannt ist eine grosse Anzahl von Verfahren und Apparaturen zur Desintegration von Mikroorganismenzellen, die in Laborpraxis angewendet werden (siehe Desintegration von Mikroorganismen , Sammelband, Materialien der 1. Unionskonferenz, Puschtschino-am-Oka, 1972).
Die Anwendung von Desintegrationsmitteln im grosstechnischen Umfang für diese Zwecke ist jedoch durch zwei Verfahren in entsprechender apparaturenmässiger Ausführung beschränkt. Eines davon ist das Verfahren des Hydroextrudierens, das im Komprimieren der jeweiligen Zellensuspension bis zu einem Druck in der Grössenordnung von 3000 atm mit nachfolgender Reduzierung dieses Druckes bis Atmosphärendruck in einer bzw. in einigen Stufen besteht. Die Konstruktion der Anlage wurde von der Firma Mauton Gaulin (USA) entwickelt. Sie wird gebaut und mit einer Leistung bis 10 m3/h.
Eine solche Anlage wurde vorwiegend zur Homogenisierung von Milch, Milcherzeugnissen, Saft, Kindemahrung und anderen entwickelt und im Prozess der Desintegration von Mikroorganismenzellen erforscht, wobei unbestimmte Ergebnisse erzielt wurden, die von der Höhe des Druckes und der Geschwindigkeit seiner Veränderung abhängig sind.
Diese Konstruktion zeichnet sich durch Anwendung hoher Druckwerte (bis 3000 atm), durch hohen Energie- und Metallaufwand sowie durch eine ungenügende Effektivität des Integrationsprozesses von Zellen bei einstufiger Reduzierung des Druckes aus.
Ein anderes grosstechnisches Verfahren, das zur Desintegration von Mikroorganismen eingesetzt wird, stellt eine Kugelmühle, d. h. das Zermahlen von Zellen mittels Mahlkörpern (Karborund, Glas und anderes mehr), mit einem Durchmesser von 0,5-0,75 mm in zylindrischer abkühlbarer Kammer dar, die mit mit grosser Geschwindigkeit rotierenden Schlagflügeln versehen ist.
Derartige Desintegrationsmittel vom Typ Dyno-Mill werden von der Firma WAB (Schweiz) produziert, sie weisen nach Angaben der Firma eine Leistung bis 0,3 m3/h nach Zellensuspension auf. Eine solche Konstruktion der Anlage ist durch grosse Energieaufwendungen, durch starke Erhitzung, durch das Zermahlen der Mahlkörper selbst, durch eine geringe Zuverlässigkeitsreserve und durch die Kompliziertheit ihrer Modellierung unter den grosstechnischen Bedingungen gekennzeichnet.
Bekannt ist eine Konstruktion der Anlage, die auf dem Prinzip der Dekompression beruht (siehe Anmeldung der UdSSR für den Urheberschein Nr. 2092 098/13 vom 30. Dezember 1974) und die zwei hintereinander gekoppelte dickwandige Behälter enthält: Misch- und Homogenisierungsapparat einschliesst.
Dabei hat das Mischgefäss Einführungen für Zellensuspension, die durch eine Dosierungspumpe eintritt, sowie für komprimiertes Gas und ist mit einem Füllstandsregler vom Schwimmertyp ausgerüstet. Die unter Gasdruck von 100 bis
120 atü gesättigte Zellensuspension strömt durch das Homogenisierungsgefäss durch und wird in einer Desintegrationsvorrichtung bis zum Atmosphärendruck verdünnt, die sich aus zwei Gehäusen zusammensetzt: aus dem oberen Gehäuse, das mit einem tellerartigen Ventilsitz versehen und mit einer Dichtung hermetisiert ist, und aus dem unteren Gehäuse, in dem ein Ventilsitz mit rundem Ansatz montiert ist, der sich auf einen Gehäusestossdämpfer stützt, sie sind mittels drei Stiftschrauben mit Zentrierscheiben und mit Nachstellschrauben verbunden.
Nachteil der obengenannten bekannten Anlage besteht in der Kompliziertheit und arbeitsaufwendigen Nachstellung der Desintegrationsvorrichtung, in der Notwendigkeit der Anwendung grosser Anstrengungen sowie in der Beschränktheit ihrer Leistung nach Zellensuspension (etwa 100 l/h).
Bekannt ist ausserdem eine Vorrichtung (Patent der USA, Nr. 2 190 689, 1940), die für die Zerstörung von Hefezellen geeignet ist. Sie setzt sich aus folgenden wichtigen Baugruppen zusammen: einem Behälter für Aktivierung von Hefe, einer Pumpe zum Umpumpen der Suspension durch einen Wärmeaustauscher-Kühler in eine Kolloid-Mühle, einem Hochdruckkompressor, einem Wärmeaustauscher-Erhitzer und zuletzt einer Zerstäubungsdüse und einem Sammelbehälter, der unter Atmosphärendruck oder unter Vakuum gehalten weden kann.
Bekannt ist auch ein Urheberschein der UdSSR Nr. 477 742, Kl. BO2c, 19/00 und c12k, 1/00, der eine Vorrichtung zur Desintegration biologischer Materialien schützt, die von einem Autorenkollektiv von WNIISynthesebelok (Forschungsinstitut für Eiweissynthese) in der gleichen Zusammensetzung entwickelt wurde, in der es angemeldet wurde.
Diese Vorrichtung besteht aus einem dickwandigen Zylindergehäuse, in dem das Arbeitsmaterial untergebracht und ein Gasdruck mit seiner nachfolgenden Reduzierung durch ein Hohlventil mit grossem Querschnitt in dem Aufnahmegefäss erzeugt wird. Dabei werden die Steigung des Ventils und die Reduzierung des Druckes mittels eines Hebels vorgenommen, der über einem Aufnahmegefäss befestigt wird.
Wenn die erste Vorrichtung durch Mehrstufigkeit, Kompliziertheit der Ausrüstungen und der Kontrolle des Prozesses gekennzeichnet ist, so zeichnet sich die zweite Vorrichtung durch Periodizität des Desintegrationsprozesses von biologischen Materialien aus.
Der Einsatz von Kühl- und Erhitzungsbaugruppen und einer in der Regel leistungsschwachen Kolloid-Mühle im ersten Fall und des periodischen Betriebes im zweiten Fall kann nicht als effektiv sowohl in verfahrenstechnischer als auch in wirtschaftlicher Hinsicht bezeichnet werden.
Hierdurch ist das Ziel der vorliegenden Erfindung die Entwicklung eines derartigen Verfahrens für kontinuierliche Desintegration von Mikroorganismenzellen, das die Nachteile der bekannten technologischen Prozesse ähnlicher Zweckbestimmung beseitigen würde. Ausserdem besteht das Ziel der vorliegenden Erfindung in der Entwicklung einer Anlage zur Realisierung des genannten Verfahrens auf eine besonders effektive Weise.
Der Erfindung wurde eine Aufgabe zugrunde gelegt, die Vorbereitung der Wassersuspension von Mikroorganismenzellen so zu verändern, dass eine Intensivierung des Desintegrationsprozesses ohne bedeutende Komplizierung des Verfahrens und des Aufbaus der Anlage im Vergleich zu den bekannten Verfahren und Vorrichtungen gleicher Zweckbestimmung erreicht wird.
Zur Lösung der genannten Aufgabe ist das Verfahren zur kontinuierlichen Desintegration von Mikroorganismenzellen in Form von Hefe, Bakterien und Pilzen, mittels Drosselung der Wassersuspension von Mikroorganismenzellen vorgeschlagen, in dem mechanische Zerstörung von Zellenhüllen herbeigeführt wird, wird erfindungsgemäss so geändert, wie im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 definiert ist.
Die oben genannte technische Lösung ermöglicht die Desintegration von Zellen dadurch wesentlich zu intensivieren, dass man eine vorherige Sättigung der Zellensuspension mit Gas unter Druck in einem Mischgefäss vornimmt.
Nachstehend wird die vorliegende Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels und der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 das prinzipielle technologische Sehcma der erfindungsgemässen Anlage für kontinuierliche Desintegration von Mikroorganismenzellen;
Fig. 2 die Desintegrationsbaugruppe der Anlage, die auf Fig. 1 abgebildet ist (Gesamtansicht mit Teilschnitt).
Das Verfahren zur kontinuierlichen Desintegration von Mikroorganismenzellen vom Hefe-, Bakterien- und Pilzetyp mittels Drosselung der wässrigen Suspension von Mikroorganismenzellen, bei dem die mechanische Zerstörung von Zellenhüllen erreicht wird, besteht darin, dass die genannte wässrige Suspension von Mikroorganismenzellen vorher mit komprimiertem Gas unter einem regelbaren Druck so gesättigt wird, dass sich in einer Volumeneinheit von Suspension mindestens eine Volumeneinheit von Gas auflöst. Hinterher wird die mit Gas gesättigte Suspension unter dem Sättigungsdruck während einer Zeit gehalten, die für die Gewinnung von Suspension ausreichend ist, die in ihrem gesamten Volumen gleichmässig mit Gas gesättigt ist.
Die auf diese Weise zubereitete Suspension wird durch die Desintegrationsbaugruppe kontinuierlich durchgelassen, in der beim Durchströmen der Suspension durch den engen Drosselungsschlitz ein starkes Druckgefälle in Zellen geschaffen wird, deren Hülle infolge des inneren Druckes zerstört wird.
Die Anlage für die kontinuierliche Desintegration der Suspension von Mikroorganismenzellen im genannten Verfahren ist in Form von zwei dickwandigen zylindrischen Gefässen ausgeführt: einem Mischgefäss 1 (Fig. 1) und einem Homogenisierungsgefäss 2. An den oberen Teil des Mischgefässes 1 sind Kanäle für die Zuführung von Zellensuspension mittels einer Dosierungspumpe 3 angeschlossen, sowie für die Zuführung von komprimiertem Gas, das durch eine Hochdruckleitung zuströmt, an der innerhalb des Mischgefässes 1 ein Füllstandsregler 4 beispielsweise vom Schwimmertyp eingebaut wird.
Am unteren Teil des Mischgefässes 1 gibt es eine Ableitung zum unteren Teil des Homogenisierungsgefässes 2, in dessen oberen Teil die Ableitung zur Desintegrationsvorrichtung 5 sich befindet, die in einen Sammelbehälter 6 eingeschlossen ist.
In der allgemeinen Ausführung weist die Desintegrationsbaugruppe zwei flanschenartige Gehäuse, von denen eins mit einem tellerförmigen Ventilsitz mit ringförmiger periphärischer Dichtung ausgerüstet ist, und in dem anderen Gehäuse ein Ventilsitz mit mindestens einem ringförmigen spitzwinkligen Ansatz vorgesehen ist, der sich auf die Ränder des ersten erwähnten Ventilsitzes stützt, wobei das zweite flanschenartige Gehäuse einen federnden Stossdämpfer enthält, und die beiden Gehäuse mittels einer nachstellbaren Spanngewindeeinrichtung miteinander gekoppelt werden.
Im einzelnen setzt sich die Desintegrationsvorrichtung 5 (Fig. 2) aus zwei flanschenartigen Gehäusen zusammen: Aus dem oberen Gehäuse 7, das im oberen Teil mit einem Rüttler 8 z.B. vom Elektrovibratortyp und im unteren Teil mit tellerartigem Sitz 9 mit einer Vielzahl von radialen Kanälen 10 ausgerüstet wird, und aus dem unteren Gehäuse 11, das eine durchgehende Bohrung 12 im zentralen Teil aufweist, und mit einem ständig gefederten Sitz 13 ausgerüstet wird, der sich auf einen Stossdämpfer 14 mit doppeltem ringförmigem spitzwink ligem Ansatz und mit einer Bohrung 16 im zentralen Teil stützt. Dabei werden die Gehäuse mittels drei Stiftschrauben 17 verbunden, die mit Scheiben 18 und Nachstellschrauben 19 zentriert werden, die die Einrichtung zum Annähern der Sitze 9 und 13 bilden.
Unter Zuhilfenahme der genannten Einrichtung zum Annähern der Sitze (9 und 13), von denen einer abgefedert und mit dem Stossdämpfer gekoppelt wird, kann man die Grösse der zwischen diesen Sitzen entstandenen Drosselungsschlitze regeln.
Die vorliegende Erfindung sieht die Möglichkeit des aufeinanderfolgenden Anschlusses mehrerer konstruktionsmässig identischer Desintegrationsbaugruppen, wie oben bereits beschriebener, vor.
Die Funktionsweise, d. h. die kontinuierliche Desintegration der Suspension von Mikroorganismenzellen, ist wie folgt: Durch eine Hochdrucklinie von einem Ballon oder Kompressor wird komprimiertes Gas zugeführt und die Dosierungs- pumpe 3 angetrieben, die die kontinuierliche Zuführung von Zellensuspension dem Mischgefäss 1 und dem Homogenisierungsgefäss 2 ausführt. Sobald der Stand im Mischgefäss 1 ansteigt, taucht der Schwimmer des Füllstandsreglers 4 auf und öffnet das Ventil für den Zutritt des komprimierten Gases, das durch die Suspensionsschicht unter Druck barbotiert.
Die mit Gas gesättigte Zellensuspension tritt kontinuierlich auch weiterhin in die Desintegrationsvorrichtung 5 ein, in der der Druck bis zum Atmosphärendruck verdünnt wird, im Sammelbehälter 6 gesammelt und nach aussen herausgeführt wird. Dabei tritt die Zellensuspension in den tellerförmigen Sitz 9 des oberen Gehäuses 7 der Vorrichtung ein, strömt durch eine Vielzahl von radialen Kanälen 10 in den Euftspalt des doppelten ringförmigen Ansatzes 15 des unteren Ventilsitzes 13 durch und tritt nach aussen und in das Innere der durchgehenden Bohrung 16 im Sitz des zentralen Teils des Gehäuses ein und sammelt sich danach im Sammelbehälter 6 und wird herausgeführt.
Im Prozess des Betriebes wird der Druck der Desintegration mittels Einstellschrauben 19 einreguliert. Gleichzeitig wird der Rüttler 8 z.B. vom Elektrovibratortyp geschaltet, der am oberen Teil 7 der Desintegrationsvorrichtung 5 montiert ist, der kontinuierlich oder diskontinuierlich dei Steigerung des Druckes nach Signalen vom Elektrokontaktmanometer (wird nicht gezeigt) betrieben wird und der die Verschmutzung der Desintegrationsvorrichtung 5 verhindert.
Im weiteren arbeitet die Anlage kontinuierlich und automatisch und gewährleistet die Desintegration der Suspension von Mikroorganismenzellen in den vorgegebenen Bereichen der Geschwindigkeit des Stromes und des Druckes während einer längeren Zeit
Die vorliegende Erfindung ist relativ einfach, zuverlässig, automatisch, lässt sich leicht für die grosstechnische Verwendung modellieren und realisiert kontinuierliche und effektive Desintegration der Suspension von Mikroorganismenzellen.
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PATENT CLAIMS
1. A process for the continuous disintegration of microorganisms of the yeast, bacteria and fungus type, by throttling the aqueous suspension of microorganism cells, in which mechanical destruction of cell shells is achieved, characterized in that the aqueous suspension of the microorganism cells previously with compressed gas under controllable pressure is saturated in such a way that at least one volume unit of gas dissolves in one volume unit of the suspension, so that the gas-saturated suspension is then kept under saturation pressure for a time sufficient for obtaining a uniformly saturated gas in its entire volume, and that the suspension prepared in this way is continuously passed through a disintegration module,
in which, when flowing through the suspension through a narrow throttling slot, a strong pressure drop is generated in the cells, which destroys their shell as a result of the internal pressure.
2. Plant for performing the method according to claim 1, characterized in that it contains two successively coupled thick-walled pressure vessels, one of which the mixing vessel (1) of the cell suspension with compressed gas and the other the homogenization vessel (2) for storing the gas saturated suspension, and that a device (5) is provided for disintegration, which includes at least one assembly, the two mutually facing seats (9 and 13) and a device for bringing these seats closer together with the formation of an adjustable throttling slot, one of which Seats (13) is constantly suspended.
3. Installation according to claim 2, characterized in that the disintegration module has two flange-like housings (7 and 11), of which one housing (7) is equipped with a plate-like valve seat (9), and one in the other housing (11) Valve seat (13) with at least one annular acute-angled projection (15) is provided, which is supported on the edges of the first-mentioned valve seat (9), the second flange-like housing (11) containing a spring-loaded shock absorber (14), and the two housings (7 and 11) are coupled to one another by means of an adjustable tension thread device (17, 18, 19) for bringing the seats (9 and 13) closer together.
4. Plant according to claims 2 and 3, characterized in that the device for continuous disintegration contains several structurally identical disintegration modules.
5. Plant according to claims 3 and 4, characterized in that the flange-like housing (11), which includes a shock absorber (14), a plurality of concentrically lying annular projections (15) of the valve seat (13) and a bore (16) in the center Has part for the removal of the disintegrated cells, and the other flange-like housing (7) contains a valve seat (9) with a plurality of radial channels (10) for the supply of suspension of the zone between the annular projections (15).
6. Plant according to one of claims 3 to 5, characterized in that the disintegration device (5) includes a mechanical vibration vibrator (8) which is connected to one of the flange-like housings (7 or 11).
7. Plant according to one of claims 3 to 6, characterized in that the mixing vessel (1) connected to the inlet of the disintegration device (5) of the suspension with gas is provided with a fill level controller (4) which is the predetermined level of the gas cushion above the mass of the suspension to be saturated.
The present invention relates to a process for the continuous disintegration of microorganism cells, of the yeast, bacteria and fungus type, by throttling the aqueous suspension of microorganism cells, in which mechanical destruction of cell envelopes is achieved.
Such methods are e.g. applicable in the microbiological and medical industry as well as in the food industry.
The present invention also relates to the plant for continuous disintegration of microorganism cell suspension e.g. of the yeast, bacteria and mushroom type. The plant can be used as a multi-purpose plant in the microbiological industry for disintegrating cells that are more digestible, for displacing the plasmolysis stage and for separating intracellular biopolymers, e.g. Protein, ferments, nucleic acids and others.
A large number of processes and apparatuses for disintegrating microorganism cells are known which are used in laboratory practice (see Disintegration of Microorganisms, anthology, materials from the 1st Union Conference, Pushchino-am-Oka, 1972).
The use of disintegrants on a large industrial scale for these purposes is, however, restricted by two processes in a corresponding design. One of these is the process of hydroextrusion, which consists in compressing the respective cell suspension up to a pressure in the order of 3000 atm with subsequent reduction of this pressure to atmospheric pressure in one or in a few stages. The construction of the system was developed by the company Mauton Gaulin (USA). It is built and with a capacity of up to 10 m3 / h.
Such a system was primarily developed for the homogenization of milk, milk products, juice, baby food and others and was researched in the process of disintegration of microorganism cells, with unspecified results being obtained which depend on the level of pressure and the rate at which it changes.
This construction is characterized by the use of high pressure values (up to 3000 atm), by high energy and metal expenditure as well as by insufficient effectiveness of the cell integration process with a one-step reduction in pressure.
Another large-scale process used to disintegrate microorganisms is a ball mill, i. H. the grinding of cells by means of grinding media (carborundum, glass and other), with a diameter of 0.5-0.75 mm in a cylindrical, coolable chamber, which is equipped with high-speed rotating flapping vanes.
Such disintegration agents of the Dyno-Mill type are produced by the company WAB (Switzerland). According to the company, they have a performance of up to 0.3 m3 / h after cell suspension. Such a construction of the plant is characterized by high energy expenditure, strong heating, grinding the grinding media themselves, a low reliability reserve and the complexity of their modeling under the large-scale conditions.
A construction of the plant is known, which is based on the principle of decompression (see application of the USSR for the copyright certificate No. 2092 098/13 of December 30, 1974) and which contains two thick-walled containers coupled one behind the other: includes mixing and homogenizing apparatus.
The mixing vessel has inlets for cell suspension, which enters through a metering pump, and for compressed gas and is equipped with a level controller of the float type. The gas pressure from 100 to
120 atü saturated cell suspension flows through the homogenization vessel and is diluted to atmospheric pressure in a disintegration device, which is composed of two housings: from the upper housing, which is provided with a plate-like valve seat and hermetically sealed with a seal, and from the lower housing, in which a valve seat with a round shoulder is mounted, which is supported by a housing shock absorber, they are connected by means of three studs with centering disks and with adjuster screws.
Disadvantages of the known system mentioned above are the complexity and labor-intensive readjustment of the disintegration device, the need to use great efforts and the limitation of its performance after cell suspension (approximately 100 l / h).
Also known is a device (US Patent No. 2 190 689, 1940) which is suitable for the destruction of yeast cells. It is made up of the following important components: a container for activating yeast, a pump for pumping the suspension through a heat exchanger cooler into a colloid mill, a high pressure compressor, a heat exchanger heater and finally an atomizing nozzle and a collecting container, the one below Atmospheric pressure or can be kept under vacuum.
Also known is a copy of the USSR No. 477 742, cl.BO2c, 19/00 and c12k, 1/00, which protects a device for disintegration of biological materials by an author collective of WNIISynthesebelok (Research Institute for Protein Synthesis) in the same composition was developed in which it was registered.
This device consists of a thick-walled cylinder housing in which the working material is accommodated and a gas pressure with its subsequent reduction is generated in the receptacle by a hollow valve with a large cross section. The slope of the valve and the reduction in pressure are carried out by means of a lever which is fastened over a receptacle.
If the first device is characterized by multi-stage, complexity of the equipment and the control of the process, the second device is characterized by the periodicity of the disintegration process of biological materials.
The use of cooling and heating assemblies and a generally poorly performing colloid mill in the first case and periodic operation in the second case cannot be described as effective both in terms of process technology and economically.
As a result, the aim of the present invention is the development of such a method for the continuous disintegration of microorganism cells, which would eliminate the disadvantages of the known technological processes with a similar purpose. In addition, the aim of the present invention is to develop a system for implementing the method mentioned in a particularly effective manner.
The invention was based on an object of changing the preparation of the water suspension of microorganism cells so that an intensification of the disintegration process is achieved without significant complication of the method and the construction of the system compared to the known methods and devices for the same purpose.
To achieve the stated object, the process for the continuous disintegration of microorganism cells in the form of yeast, bacteria and fungi, by throttling the water suspension of microorganism cells, in which mechanical destruction of cell envelopes is brought about, is changed according to the invention as in the characterizing part of the claim 1 is defined.
The technical solution mentioned above enables the disintegration of cells to be intensified considerably by prior saturation of the cell suspension with gas under pressure in a mixing vessel.
The present invention is explained in more detail below on the basis of an exemplary embodiment and the accompanying drawings. It shows:
1 shows the basic technological view of the system according to the invention for continuous disintegration of microorganism cells;
Fig. 2 shows the disintegration assembly of the system, which is shown in Fig. 1 (overall view with partial section).
The method for the continuous disintegration of microorganism cells of the yeast, bacteria and fungus type by throttling the aqueous suspension of microorganism cells, in which the mechanical destruction of cell envelopes is achieved, is that the said aqueous suspension of microorganism cells is previously regulated with compressed gas under a controllable gas Pressure is so saturated that at least one volume unit of gas dissolves in a volume unit of suspension. Afterwards, the gas-saturated suspension is kept under the saturation pressure for a time sufficient for the recovery of suspension which is evenly saturated with gas in its entire volume.
The suspension prepared in this way is continuously passed through the disintegration module, in which a strong pressure drop is created in cells when the suspension flows through the narrow throttling slot, the shell of which is destroyed as a result of the internal pressure.
The system for the continuous disintegration of the suspension of microorganism cells in the above-mentioned process is designed in the form of two thick-walled cylindrical vessels: a mixing vessel 1 (FIG. 1) and a homogenization vessel 2. On the upper part of the mixing vessel 1 there are channels for the supply of cell suspension connected by means of a metering pump 3, and for the supply of compressed gas which flows through a high-pressure line, on which a level controller 4, for example of the float type, is installed within the mixing vessel 1.
At the lower part of the mixing vessel 1 there is a derivation to the lower part of the homogenization vessel 2, in the upper part of which there is the derivation to the disintegration device 5, which is enclosed in a collecting container 6.
In the general embodiment, the disintegration assembly has two flange-like housings, one of which is equipped with a plate-shaped valve seat with an annular peripheral seal, and in the other housing a valve seat with at least one annular acute-angled projection is provided, which is located on the edges of the first valve seat mentioned supports, wherein the second flange-like housing contains a resilient shock absorber, and the two housings are coupled to one another by means of an adjustable tension thread device.
In particular, the disintegration device 5 (FIG. 2) is composed of two flange-like housings: the upper housing 7, which in the upper part is fitted with a vibrator 8 e.g. of the electric vibrator type and in the lower part with a plate-like seat 9 is equipped with a plurality of radial channels 10, and from the lower housing 11, which has a through bore 12 in the central part, and is equipped with a constantly sprung seat 13, which is based on supports a shock absorber 14 with a double ring-shaped acute angle approach and with a bore 16 in the central part. The housing is connected by means of three studs 17, which are centered with washers 18 and adjusting screws 19, which form the device for bringing the seats 9 and 13 together.
With the aid of the above-mentioned device for bringing the seats (9 and 13) closer together, one of which is cushioned and coupled to the shock absorber, the size of the throttling slots formed between these seats can be regulated.
The present invention provides for the possibility of the sequential connection of several structurally identical disintegration assemblies, as already described above.
How it works, i. H. The continuous disintegration of the suspension of microorganism cells is as follows: Compressed gas is supplied through a high-pressure line from a balloon or compressor and the metering pump 3 is driven, which carries out the continuous supply of cell suspension to the mixing vessel 1 and the homogenization vessel 2. As soon as the level in the mixing vessel 1 rises, the float of the level controller 4 appears and opens the valve for the access of the compressed gas, which floats under pressure through the suspension layer.
The cell suspension saturated with gas continues to enter the disintegration device 5, in which the pressure is diluted to atmospheric pressure, collected in the collecting container 6 and led outwards. The cell suspension enters the plate-shaped seat 9 of the upper housing 7 of the device, flows through a plurality of radial channels 10 into the air gap of the double annular extension 15 of the lower valve seat 13 and passes outwards and into the interior of the through bore 16 in the seat of the central part of the housing and then collects in the collecting container 6 and is led out.
In the process of operation, the pressure of disintegration is adjusted by means of adjusting screws 19. At the same time, the vibrator 8 is e.g. switched of the electric vibrator type, which is mounted on the upper part 7 of the disintegration device 5, which is operated continuously or intermittently by increasing the pressure according to signals from the electric contact manometer (not shown) and which prevents the contamination of the disintegration device 5.
Furthermore, the system works continuously and automatically and ensures the disintegration of the suspension of microorganism cells in the specified ranges of the speed of the current and the pressure for a longer time
The present invention is relatively simple, reliable, automatic, can be easily modeled for large-scale use and realizes continuous and effective disintegration of the suspension of microorganism cells.