RU102618U1 - INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS - Google Patents

INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS Download PDF

Info

Publication number
RU102618U1
RU102618U1 RU2010132336/10U RU2010132336U RU102618U1 RU 102618 U1 RU102618 U1 RU 102618U1 RU 2010132336/10 U RU2010132336/10 U RU 2010132336/10U RU 2010132336 U RU2010132336 U RU 2010132336U RU 102618 U1 RU102618 U1 RU 102618U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
fermentation tanks
tank
fermentation
supplying
valves
Prior art date
Application number
RU2010132336/10U
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Юрий Васильевич Редикульцев
Михаил Александрович Зиновьев
Михаил Анатольевич Коньков
Виктор Константинович Кудряшов
Роман Михайлович Малышев
Владимир Николаевич Наумов
Максим Ростиславович Тараскевич
Александр Алексеевич Уграицкий
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Учреждение Российской академии наук Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт биологического приборостроения с опытным производством РАН
Priority to RU2010132336/10U priority Critical patent/RU102618U1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU102618U1 publication Critical patent/RU102618U1/en

Links

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

1. Установка для совмещенного культивирования микроорганизмов, включающая три горизонтально расположенные ферментационные емкости с боковыми крышками, снабженные патрубками соответственно для подачи аэрирующего газа и отвода газовой среды, патрубками для подачи и отвода жидкой фазы и матриксами для твердого субстрата, размещенными во внутренних полостях емкостей, буферную емкость, соединенную трубопроводами с управляемыми клапанами, соответственно с каналами слива и сбора жидкого продукта, устройство коммутации гидравлических потоков, соединенное трубопроводами с управляемыми клапанами с буферной емкостью, с внешними устройствами подачи жидких питательных сред и инокулята и с патрубками ферментационных емкостей для подачи и отвода жидкой фазы, стерилизационные фильтры в каналах подачи аэрирующего газа в ферментационные емкости, стерилизационные фильтры и каплеотделители в каналах отвода газов из ферментационных емкостей, выходы возврата жидкости каплеотделителей трубопроводами с управляемыми клапанами сообщены с полостью соответствующей ферментационной емкости, и устройство управления, отличающаяся тем, что снабжена емкостями для сгущенных питательных сред и для сбора продуктов ферментации, которые сообщены посредством трубопроводов с клапанами между собой, с ферментационными емкостями и с буферной емкостью, а каждая из ферментационных емкостей снабжена коллектором для формирования потоков жидких компонентов культуральной среды внутри ферментационных емкостей, соединенным с патрубком для подачи и отвода жидкой фазы, при этом емкость для сгущенной питательной среды снабжена теплоо� 1. Installation for the combined cultivation of microorganisms, including three horizontally located fermentation tanks with side covers, equipped with nozzles, respectively, for supplying aerating gas and venting the gas medium, nozzles for supplying and venting the liquid phase and matrices for solid substrate located in the internal cavities of the tanks, a buffer a container connected by pipelines with controlled valves, respectively, with channels for draining and collecting liquid product, a device for switching hydraulic pots connected by pipelines with controlled valves with a buffer tank, with external devices for supplying liquid nutrient media and inoculum, and with nozzles of fermentation tanks for supplying and discharging a liquid phase, sterilization filters in the channels for supplying aerated gas to fermentation tanks, sterilization filters and droplets in the channels of removal gases from the fermentation tanks, the liquid return outputs of the droplet separators by pipelines with controlled valves are communicated with the cavity of the corresponding fermentation tanks, and a control device, characterized in that it is equipped with containers for condensed nutrient media and for collecting fermentation products, which are connected via pipelines with valves to each other, with fermentation tanks and with a buffer tank, and each of the fermentation tanks is equipped with a collector for the formation of liquid flows components of the culture medium inside the fermentation tanks connected to the pipe for supplying and discharging the liquid phase, while the container for the condensed nutrient medium is provided with heat

Description

Полезная модель относится к биотехнологии, а точнее к оборудованию для культивирования микроорганизмов с использованием жидких и твердых субстратов и микроорганизмов, чувствительных к механическим воздействиям, и может быть использовано в микробиологической, медицинской, пищевой промышленности и исследовательской практике.The utility model relates to biotechnology, and more specifically to equipment for the cultivation of microorganisms using liquid and solid substrates and microorganisms sensitive to mechanical stress, and can be used in the microbiological, medical, food industry and research practice.

При использовании в микробиологических технологиях субстратов из возобновляемого растительного сырья с большим содержанием нерастворимых компонентов лигноцеллюлозы, клетчатки, крахмала возникают проблемы обеспечения массо- и газообмена в вязких культуральных средах с высоким содержанием нерастворимых компонентов и автоматизации процессов реализующих указанные технологии, включая стадии загрузки субстратов и выгрузки продуктов культивирования.When using substrates from renewable plant materials with a high content of insoluble components of lignocellulose, fiber, and starch in microbiological technologies, problems arise in ensuring mass and gas exchange in viscous culture media with a high content of insoluble components and automation of processes that implement these technologies, including the stages of loading the substrates and unloading products cultivation.

Известен аппарат для культивирования клеток и микроорганизмов (RU №69518, С1, публ. 27.12.2007) включающий две ферментационные емкости с крышкой и патрубками соответственно для подачи аэрирующего газа и отвода газовой среды. Обе емкости снабжены матриксами, свободно размещенными в полости каждой емкости, сообщены между собой трубопроводом нижнего слива и соединены трубопроводами с управляемыми клапанами. Аппарат содержит насос для ввода в первую ферментационную емкость питательных растворов и иноклюма посевной культуры, буферную емкость, соединенную трубопроводом с патрубком отвода газовой среды и трубопроводами с встроенными управляемыми клапанами с ферментационными емкостями и с шлюзовой камерой. Шлюзовая камера соединена трубопроводами с встроенными управляемыми клапанами со второй ферментационной емкостью и с патрубками слива и сбора получаемых продуктов. Матриксы могут быть в виде свернутой в спираль металлической сетки, в межвитковое пространство которых помещается твердый субстрат.A known apparatus for the cultivation of cells and microorganisms (RU No. 69518, C1, publ. 12/27/2007) comprising two fermentation tanks with a lid and nozzles, respectively, for supplying aerating gas and venting the gas medium. Both tanks are equipped with matrices freely placed in the cavity of each tank, communicated with each other by a bottom drain pipe and connected by pipelines to controlled valves. The apparatus includes a pump for introducing into the first fermentation tank nutrient solutions and inoclum inoculum, a buffer tank connected by a pipeline to a pipe for venting the gas medium and pipelines with built-in controlled valves with fermentation tanks and with a lock chamber. The lock chamber is connected by pipelines with built-in controlled valves with a second fermentation tank and with pipes for draining and collecting the resulting products. Matrices can be in the form of a coiled metal mesh, into the inter-turn space of which a solid substrate is placed.

Аппарат не обеспечивает непрерывный процесс ферментации, так как для извлечения отработанного твердого субстрат и нерастворимых продуктов ферментации, в частности микробной биомассы, нужно остановить процесс, открыть обе ферментационные емкости, вынуть матриксы и выгрузить продукт. После процесса выгрузки и очистки ферментационные модули снова собирают и проводят процесс стерилизации всего комплекта оборудования и твердого субстрата. Эти процедуры существенно снижают производительность процесса и затрудняет эксплуатацию аппарата при больших объемах переработки твердых субстратов. К недостаткам также можно отнести необходимость измельчения твердых нерастворимых компонентов субстрата для увеличения их реакционной способности, при этом сеточный матрикс становится неэффективным для фиксации измельченного субстрата, которая необходима при культивировании мицелиальных форм микроорганизмов.The apparatus does not provide a continuous fermentation process, since in order to extract spent solid substrate and insoluble fermentation products, in particular microbial biomass, you need to stop the process, open both fermentation tanks, remove the matrices and unload the product. After the process of unloading and cleaning, the fermentation modules are again collected and the sterilization process of the entire set of equipment and solid substrate is carried out. These procedures significantly reduce the productivity of the process and complicate the operation of the apparatus with large volumes of processing of solid substrates. The disadvantages also include the need to grind solid insoluble components of the substrate to increase their reactivity, while the grid matrix becomes ineffective for fixing the crushed substrate, which is necessary when cultivating mycelial forms of microorganisms.

Известен аппарат для совмещенного культивирования микроорганизмов, выбранный за прототип (RU №93394 публ. 27.04.2010). Аппарат содержит три горизонтально расположенные ферментационные емкости с боковыми крышками и матриксами для твердого субстрата, размещенные внутри емкостей, патрубки для жидкой фазы культуральной среды, патрубки и трубопроводы с клапанами в каналах подачи в верхнюю полость ферментационных емкостей аэрирующего газа и отвода отходящих газов из ферментационных емкостей, буферную емкость, устройство коммутации гидравлических потоков, каплеотделители, бактериальные фильтры и устройство управления.A known apparatus for the combined cultivation of microorganisms, selected for the prototype (RU No. 93394 publ. 04/27/2010). The apparatus contains three horizontally located fermentation tanks with side covers and matrices for a solid substrate, placed inside the tanks, pipes for the liquid phase of the culture medium, pipes and pipes with valves in the supply channels to the upper cavity of the fermentation tanks of the aeration gas and exhaust gases from the fermentation tanks, buffer tank, hydraulic flow switching device, droplet separators, bacterial filters and control device.

К недостаткам прототипа можно отнести необходимость ручной загрузки субстрата и выгрузки закрепившейся биомассы микроорганизмов и нерастворимых продуктов ферментации из матриксов.The disadvantages of the prototype include the need for manual loading of the substrate and unloading of the fixed biomass of microorganisms and insoluble fermentation products from matrices.

В процессе ферментации, на множественных поверхностях матрикса плотным слоем наращивается биомасса микроорганизмов. При толщине слоя более 4 мм, микроорганизмы, находящиеся под слоем биомассы на поверхностях матрикса не получают должного питания и погибают с образованием токсичных продуктов распада биомассы, что снижает качество получаемых продуктов.In the fermentation process, the biomass of microorganisms builds up on the multiple surfaces of the matrix in a dense layer. With a layer thickness of more than 4 mm, microorganisms located under the biomass layer on the matrix surfaces do not receive proper nutrition and die with the formation of toxic biomass decomposition products, which reduces the quality of the resulting products.

Для сохранения качества получаемых продуктов, одну из ферментационных емкостей, которая освобождена от культуральной жидкости, выводят из ферментационного процесса. В оставшихся емкостях процесс продолжается в условиях твердофазной ферментации, а с выведенной из процесса ферментации емкостью проводят следующие ручные процедуры:To maintain the quality of the products obtained, one of the fermentation tanks, which is freed from the culture fluid, is removed from the fermentation process. In the remaining containers, the process continues under solid-state fermentation, and the following manual procedures are carried out with the tank removed from the fermentation process:

- изъятие матрикса из ферментационной емкости;- removal of the matrix from the fermentation tank;

- удаление биомассы микроорганизмов с многочисленных поверхностей матрикса;- removal of biomass of microorganisms from numerous matrix surfaces;

- загрузку матрикса твердым субстратом и помещение его в ферментационную емкость;- loading the matrix with a solid substrate and placing it in a fermentation tank;

- стерилизацию емкости и ее возвращение в ферментационный процесс.- sterilization of the container and its return to the fermentation process.

Реализация указанных процедур требует использования ручного труда, значительных затрат расходных материалов, энергии и времени, и приводит к снижению эффективности технологического процесса и повышению себестоимости производимых продуктов.The implementation of these procedures requires the use of manual labor, a significant expenditure of consumables, energy and time, and leads to a decrease in the efficiency of the process and an increase in the cost of manufactured products.

К недостаткам можно отнести локальный ввод в ферментационные емкости жидкой фазы культуральной среды, что приводит к неравномерному ее распределению при перемешивании рабочей жидкости в ферментационных емкостях, особенно в полостях, наиболее удаленных от указанного ввода. Недостаточное перемешивание рабочей жидкости способствует образованию застойных зон и осаждению биомассы микроорганизмов на стенках ферментационных емкостей, что снижает качество управления процессом и, как следствие, снижает качество продуктов ферментации.The disadvantages include local input into the fermentation tanks of the liquid phase of the culture medium, which leads to its uneven distribution when the working fluid is mixed in the fermentation tanks, especially in the cavities farthest from the specified input. Inadequate mixing of the working fluid promotes the formation of stagnant zones and the deposition of biomass of microorganisms on the walls of fermentation tanks, which reduces the quality of process control and, as a result, reduces the quality of fermentation products.

Известно, что пищевая и сельскохозяйственная отрасли народного хозяйства имеют производственные отходы, являющиеся ценным сырьем для биотехнологии. Жидкие отходы указанных производств, сгущают для удобства хранения и превращают в кормовые добавки методом ферментации. Для получения полноценных питательных сред применяемых в биотехнологии, указанные отходы обогащают различными сбалансированными добавками, для ввода которых в установках предпочтительно иметь дополнительные асептические вводы. В известном аппарате отсутствует дополнительный стерильной ввод среды, что снижает возможности применения аппарата.It is known that the food and agricultural sectors of the economy have industrial waste, which is a valuable raw material for biotechnology. Liquid wastes of these industries are thickened for easy storage and converted into feed additives by fermentation. To obtain complete nutrient media used in biotechnology, these wastes are enriched with various balanced additives, for the introduction of which it is preferable to have additional aseptic inputs in the plants. In the known apparatus there is no additional sterile input of the medium, which reduces the possibility of using the apparatus.

Технический результат заключается в повышении эффективности производственного процесса и снижение себестоимости производимых продуктов за счет автоматизации процедур загрузки и сбора отработанной биомассы, а также в расширении сферы применения установки для совмещенного культивирования микроорганизмов в ферментационных процессах разных видов микроорганизмов, грибов и клеток.The technical result consists in increasing the efficiency of the production process and reducing the cost of manufactured products by automating the loading and collection of spent biomass, as well as expanding the scope of the installation for combined cultivation of microorganisms in the fermentation processes of different types of microorganisms, fungi and cells.

Технический результат достигается тем, что установка для совмещенного культивирования микроорганизмов включает, три горизонтально расположенные ферментационные емкости с боковыми крышками, снабженные патрубками соответственно для подачи аэрирующего газа и отвода газовой среды, патрубками для подачи и отвода жидкой фазы и матриксами для твердого субстрата, размещенными во внутренних полостях емкостей, буферную емкость, соединенную трубопроводами с управляемыми клапанами, соответственно с каналами слива и сбора жидкого продукта, устройство коммутации гидравлических потоков, соединенное трубопроводами с управляемыми клапанами с буферной емкостью, с внешними устройствами подачи жидких питательных сред и инокулята и с патрубками ферментационных емкостей для подачи и отвода жидкой фазы, стерилизационные фильтры в каналах подачи аэрирующего газа в ферментационные емкости, стерилизационные фильтры и каплеотделители в каналах отвода газов из ферментационных емкостей, выходы возврата жидкости каплеотделителей трубопроводами с управляемыми клапанами сообщены с полостью соответствующей ферментационной емкости и устройство управления, дополнительно снабжена емкостями для сгущенных питательных сред и для сбора продуктов ферментации, которые сообщены посредством трубопроводов с клапанами между собой, с ферментационными емкостями и с буферной емкостью, а каждая из ферментационных емкостей снабжена коллектором для формирования потоков жидких компонентов культуральной среды внутри ферментационных емкостей, соединенным с патрубком для подачи и отвода жидкой фазы, при этом емкость для сгущенной питательной среды снабжена теплообменной рубашкой, загрузочным патрубком с герметизируемой заглушкой, клапаном для ввода в емкость сжатого воздуха и разгрузочным патрубком, а емкость для сбора продуктов ферментации, снабжена клапанами для ввода и отвода сжатого воздуха и трубопроводами с клапанами для протока жидких компонентов культуральной среды между емкостью для сбора продуктов и ферментационными емкостями;The technical result is achieved by the fact that the installation for the combined cultivation of microorganisms includes three horizontally located fermentation tanks with side covers, equipped with nozzles for supplying aerating gas and venting the gas medium, nozzles for supplying and venting the liquid phase and matrices for the solid substrate, located in the inner tank cavities, a buffer tank connected by pipelines to controlled valves, respectively, with channels for draining and collecting liquid product, hydraulic flow switching device, connected by pipelines with controlled valves with buffer capacity, with external supply devices for liquid nutrient media and inoculum, and with nozzles of fermentation tanks for supplying and discharging a liquid phase, sterilization filters in the channels for supplying aerated gas to fermentation tanks, sterilization filters and droplet separators in the channels for the removal of gases from fermentation tanks, the liquid return outputs of the droplet separators are connected to the floor by pipelines with controlled valves the corresponding fermentation tank and the control device is additionally equipped with tanks for condensed nutrient media and for collecting fermentation products, which are connected through pipelines with valves to each other, with fermentation tanks and with a buffer tank, and each of the fermentation tanks is equipped with a collector for the formation of flows of liquid components the culture medium inside the fermentation tanks connected to the pipe for supplying and discharging the liquid phase, while the container for condensed feed the medium is equipped with a heat exchange jacket, a loading pipe with a sealed plug, a valve for introducing compressed air into the tank and a discharge pipe, and a tank for collecting fermentation products is equipped with valves for entering and removing compressed air and pipelines with valves for the flow of liquid components of the culture medium between the tank for food collection and fermentation tanks;

а также тем, что матриксы для твердого субстрата выполнены в виде подвижных матриксов-насадок в форме колец Рашига;and also the fact that the matrices for the solid substrate are made in the form of movable nozzle matrices in the form of Raschig rings;

а также тем, что коллекторы установлены на крышках емкостей с возможностью поворота и снабжены отверстиями.as well as the fact that the collectors are mounted on the lids of the containers with the possibility of rotation and provided with holes.

Применение емкости для сбора продуктов ферментации, позволяет автоматизировать процедуру сбора твердых нерастворимых продуктов ферментации и, как следствие, существенно сократить время и производственные затраты на ее проведение, причем удаление биомассы осуществляется механически подвижными матриксами-насадками без применения дополнительного разбавления и растворителей, усложняющих выделение конечных продуктов культивирования микроорганизмов.The use of a container for collecting fermentation products allows us to automate the collection of solid insoluble fermentation products and, as a result, significantly reduce the time and production costs of carrying out it, moreover, biomass removal is carried out by mechanically movable nozzle matrices without the use of additional dilution and solvents that complicate the isolation of the final products cultivation of microorganisms.

Применение коллекторов для формирования потоков и упругих струй культуральной жидкости, омывающих и перемешивающих матриксы-насадки в ферментационных емкостях, повышает качество управления ферментационными процессами за счет равномерного перемешивания и существенного сокращения зон локализации биомассы микроорганизмов на внутренней поверхности ферментационных емкостей. Установочное положение коллекторов позволяет сформировать в ферментационных емкостях потоки рабочей жидкости с разным гидродинамическим воздействием на культивируемые микроорганизмы, что расширяет сферу применения в ферментационных процессах разных видов микроорганизмов, грибов и клеток.The use of collectors for the formation of flows and elastic streams of culture fluid, washing and mixing matrix nozzles in fermentation tanks, improves the quality of control of fermentation processes due to uniform mixing and a significant reduction in the zones of localization of biomass of microorganisms on the inner surface of fermentation tanks. The installation position of the collectors allows the formation of fluid flows in fermentation tanks with different hydrodynamic effects on cultured microorganisms, which expands the scope of application of different types of microorganisms, fungi and cells in fermentation processes.

Применение емкости для сгущенной питательной среды и оснащение шлюзовой камеры дополнительными клапанами для загрузки и разгрузки фиксированной порции указанной питательной среды, позволяет автоматизировать процесс приготовления полноценной питательной среды в условиях ферментационного процесса, что существенно расширяет сферу применения установки.The use of a container for a thickened nutrient medium and equipping the lock chamber with additional valves for loading and unloading a fixed portion of this nutrient medium allows us to automate the process of preparing a complete nutrient medium in a fermentation process, which significantly expands the scope of the installation.

Полезная модель поясняется чертежом, который поясняет, но не ограничивает ее.A utility model is illustrated by a drawing, which illustrates but does not limit it.

На фиг.1, представлена схема установки для совмещенного культивирования микроорганизмов.Figure 1, presents a diagram of the installation for the combined cultivation of microorganisms.

Установка содержит три горизонтально расположенные ферментационные емкости 1, 2, 3 с боковыми крышками 4, 5, 6, для загрузки-выгрузки матриксов-насадок и с крышками 7, 8, 9, на которых расположены патрубки (на фиг. не обозначены) ввода аэрирующего газа в верхнюю полость каждой из емкостей. Патрубки соответственно соединены с управляющими клапаны 10, 11, 12, подачи аэрирующего газа в емкости, поступающего через входные фильтры газов 13, 14, 15, обеспечивающих стерильность газового потока. Патрубки отвода метаболитных газов из верхней полости ферментационных емкостей 1, 2, 3 соединены через управляемые клапаны 16, 17, 18, соответствующие каплеотделители 19, 20, 21 и фильтры 22, 23, 24, обеспечивающие стерильность отводимых газов, и клапаны 25, 26, 27 с трубопровод «Отходящие газы».The installation contains three horizontally located fermentation tanks 1, 2, 3 with side covers 4, 5, 6, for loading and unloading matrix nozzles and with covers 7, 8, 9, on which are located the nozzles (not shown) of the aeration inlet gas into the upper cavity of each of the containers. The nozzles are respectively connected to the control valves 10, 11, 12, supply aerating gas in the tank, incoming through the inlet gas filters 13, 14, 15, ensuring the sterility of the gas stream. The pipes for the removal of metabolite gases from the upper cavity of the fermentation tanks 1, 2, 3 are connected through controlled valves 16, 17, 18, the corresponding droplet separators 19, 20, 21 and filters 22, 23, 24, ensuring the sterility of the exhaust gases, and valves 25, 26, 27 with the pipeline "off-gas".

Внутри ферментационных емкостей 1, 2, 3 размещены матриксы-насадки 28, 29, 30, например, в форме колец Рашига.Inside the fermentation tanks 1, 2, 3 are placed matrix nozzles 28, 29, 30, for example, in the form of Raschig rings.

Ферментационные емкости 1, 2, 3 для обеспечения требуемых температурных режимов снабжены термостатирующими рубашками 31, 32, 33, в которые подается теплоноситель заданной температуры.Fermentation tanks 1, 2, 3 to provide the required temperature conditions are equipped with thermostatic shirts 31, 32, 33, into which a coolant of a given temperature is supplied.

Подача стерильных питательных сред и инокулюма в ферментационные емкости 1, 2, 3 осуществляется через управляемые клапана 34, 35, 36, устройство коммутации гидравлических потоков 37 и управляемые клапаны 38 или 39 соответственно. Дозированный отбор проб жидких продуктов культивирования из ферментационных емкостей осуществляется через устройство коммутации гидравлических потоков 37, управляемый клапан 41 в буферную емкость 40, которая соединена через управляемый клапан 43 с внешним приемником проб (на фиг.1 не показан) и через управляемый клапан 42 с источником аэрирующего воздуха.The supply of sterile culture media and inoculum to the fermentation tanks 1, 2, 3 is carried out through controlled valves 34, 35, 36, hydraulic fluid switching device 37 and controlled valves 38 or 39, respectively. Dosed sampling of liquid cultivation products from fermentation tanks is carried out through a hydraulic flow switching device 37, a controlled valve 41 into a buffer tank 40, which is connected through a controlled valve 43 to an external sample receiver (not shown in Fig. 1) and through a controlled valve 42 to a source aerating air.

Для стерилизация буферной емкости 40 проточным паром она соединена трубопроводам с управляемым клапаном 44 с источником пара и управляемым клапаном 45 с трубопроводом «Слив».For sterilization of the buffer tank 40 by flowing steam, it is connected to pipelines with a controlled valve 44 with a steam source and a controlled valve 45 with the "Drain" pipeline.

Для осуществления слива жидкости, накопившейся в каплеотделителях 19, 20, 21 они через управляемые клапаны 46, 47 и 48 соединены с ферментационными емкостями 1, 2, 3 соответственно.To discharge the liquid accumulated in the droplet separators 19, 20, 21, they are connected through controlled valves 46, 47 and 48 to the fermentation tanks 1, 2, 3, respectively.

Фильтры 13, 14, 15 сообщены трубопроводами с управляемыми клапанами 49, 50, 51 с трубопроводом «Слив» для удаления накопившейся в них жидкости и трубопроводами с управляемыми клапанами 52, 53, 54 с источником пара (на фиг. не показан).Filters 13, 14, 15 are connected by pipelines with controlled valves 49, 50, 51 with a drain line to remove the accumulated liquid in them and pipelines with controlled valves 52, 53, 54 with a steam source (not shown in Fig.).

Через управляемые клапаны 55, 56, 57 осуществляется подвод проточного пара к фильтрам 22, 23, 24.Through the controlled valves 55, 56, 57, the flow of steam is supplied to the filters 22, 23, 24.

Для автономной стерилизации каждой из ферментационных емкостей 1, 2 и 3 ее патрубки нижнего слива соединены через управляемые клапаны соответственно 58, 59, 60 с каналом «Слив».For autonomous sterilization of each of the fermentation tanks 1, 2 and 3, its lower discharge pipes are connected through controlled valves 58, 59, 60, respectively, to the “Drain” channel.

Входы фильтров 13, 14, 15 для подачи аэрирующего воздуха соединены через соответствующие управляемые клапаны 61, 62, 63 с каналом «Аэрация».The inputs of the filters 13, 14, 15 for supplying aeration air are connected through the corresponding controlled valves 61, 62, 63 with the channel "Aeration".

Управление работой Установки для совмещенного (жидкофазного и твердофазного) культивирования микроорганизмов осуществляется устройством управления 64.The operation of the installation for combined (liquid-phase and solid-phase) cultivation of microorganisms is controlled by a control device 64.

Для исключения застойных зон, обеспечения равномерного по всему объему ферментационных емкостей заполнения и опорожнения жидкой фазы культуральной среды с образованием на матриксах-насадках стекающих пленок Установка снабжена коллекторами 65, 66 и 67 с отверстиями 68. Коллекторы закреплены на крышках 7, 8 и 9 ферментационных емкостей 1, 2 и 3.In order to eliminate stagnant zones and ensure uniform filling and emptying of the liquid phase of the culture medium throughout the fermentation tanks with the formation of dripping films on the nozzle matrices, the unit is equipped with collectors 65, 66 and 67 with openings 68. The collectors are fixed to the covers 7, 8 and 9 of fermentation tanks 1, 2 and 3.

Для хранения исходных субстратов в виде сгущенных веществ питательной среды установка снабжена емкостью 69 с теплообменной рубашкой 70, загрузочным патрубком 71 с герметизирующей заглушкой 72 и управляемыми клапанами 73 - для ввода сжатого воздуха «Наддув» в полость емкости 69 и 74 - для ввода раствора сгущенных компонентов питательной среды в шлюзовую камеру 40.For storage of the initial substrates in the form of condensed matter of the nutrient medium, the installation is equipped with a capacity of 69 with a heat exchange jacket 70, a loading pipe 71 with a sealing plug 72 and controlled valves 73 for introducing compressed air “Charge” into the cavity of the tank 69 and 74 for introducing a solution of condensed components nutrient medium in the lock chamber 40.

Для сбора биомассы и других продуктов ферментации предусмотрена емкость 75 с сетью трубопроводов 76 и управляемыми клапанами 77-84.To collect biomass and other fermentation products, a container 75 with a network of pipelines 76 and controlled valves 77-84 is provided.

Емкость 75 для сбора продуктов ферментации, снабжена клапаном 77 для ввода сжатого воздуха «Наддув» и клапана 78 для сброса сжатого воздуха в канал «Отходящие газы». Трубопроводами 76 с клапанами 79-83 обеспечивается проток культуральной жидкости между емкостью 75 и емкостями 1, 2 и 3, а также подается культуральная среда в шлюзовую камеру 40 при дозированном отборе. Полный слив продукта из емкости 75 осуществляется через клапан 84 по каналу «Продукт».Capacity 75 for collecting fermentation products, is equipped with a valve 77 for introducing compressed air "Charge" and a valve 78 for discharging compressed air into the channel "exhaust gases". Pipelines 76 with valves 79-83 provide a flow of culture fluid between tank 75 and tanks 1, 2 and 3, as well as the culture medium is supplied to the lock chamber 40 when dosed. Complete discharge of the product from the tank 75 is carried out through the valve 84 through the channel "Product".

Коллекторы 65-67 для формирования потоков культуральной жидкости снабжены отверстиями 68, выполненными в плоскости осевого сечения каждого коллектора, и размещенными в нижней части полости каждой из ферментационных емкостей 1-3. Коллекторы 65-67 закреплены на торцевых крышках 7-9 емкостей 1-3 и имеют три установочных положения: отверстиями вверх, отверстиями вбок и отверстиями вниз. Коллекторы 65-67 посредством управляемых клапанов подключены к сети трубопроводов для протока культуральной жидкости через устройство коммутации гидравлических потоков 37.The collectors 65-67 for the formation of culture fluid streams are provided with holes 68 made in the plane of the axial section of each collector and placed in the lower part of the cavity of each of the fermentation tanks 1-3. The collectors 65-67 are mounted on the end caps of 7-9 tanks 1-3 and have three mounting positions: holes up, holes sideways and holes down. The collectors 65-67 through controlled valves are connected to the pipeline network for the flow of culture fluid through the device switching hydraulic flows 37.

На матриксы-насадки помещается твердый растительный субстрат, содержащий нерастворимые компоненты лигноцеллюлозы, крахмала, клетчатки. Субстрат перед загрузкой на матриксы-насадки 28, 29, 30 подготавливают к использованию исходя из специфических особенностей самого субстрата, например, измельчают, очищают от ингибирующих компонентов, повышают его реакционную способность различными методами, а также с учетом особенностей реализуемых ферментационных процессов.A solid plant substrate containing insoluble components of lignocellulose, starch, fiber is placed on the nozzle matrices. Before loading onto the matrix nozzles 28, 29, 30, the substrate is prepared for use based on the specific characteristics of the substrate itself, for example, it is crushed, cleaned of inhibitory components, its reactivity is increased by various methods, and also taking into account the peculiarities of the realized fermentation processes.

Установка работает следующим образом.Installation works as follows.

Перед началом работы с патрубка 71 снимают заглушку 72 и в емкость 69 загружают раствор сгущенных веществ, включая нерастворимые компоненты питательной среды, после чего патрубок 71 герметизируют заглушкой 72, а через теплообменную рубашку 70 пропускают теплоноситель с заданной температурой стерилизации или пастеризации сгущенных веществ. После истечения времени нагрева сгущенных веществ открывают клапан 73, через который в емкость 69 начнет поступать стерильный воздух заданного давления.Before starting work, the plug 72 is removed from the pipe 71 and the solution of condensed substances, including insoluble components of the nutrient medium, is loaded into the container 69, after which the pipe 71 is sealed with a plug 72, and a heat transfer medium with a predetermined sterilization or pasteurization temperature of the condensed substances is passed through the heat exchange jacket 70. After the heating time for the condensed substances has expired, a valve 73 is opened, through which sterile air of a given pressure will begin to flow into the container 69.

Питательная среда готовится в ферментационных емкостях 1, 2 и 3 автоматически на стадии технологического процесса подготовки питательной среды - «Питательная среда». Реализация стадии осуществляется прибором 64 управления, на котором задается число циклов работы шлюзовой камеры 40.The nutrient medium is prepared in fermentation tanks 1, 2 and 3 automatically at the stage of the technological process of preparation of the nutrient medium - "Nutrient medium". The implementation of the stage is carried out by the control device 64, on which the number of cycles of the airlock 40 is set.

Стадия «Питательная среда».Stage "Culture medium".

Стадия подготовки питательной среды выполняется при последовательной реализации следующих процедур.The stage of preparation of the nutrient medium is carried out with the consistent implementation of the following procedures.

Процедура «Сгущенная фракция». Процедура обеспечивает порционную загрузку раствора сгущенных веществ из емкости 69 в ферментационную емкость 3 посредством работы шлюзовой камеры 40. Клапаны 44 и 45 - открываются и водяной пар, нагретый до заданной температуры, через клапан 44 поступает в камеру 40 и через клапан 45 отводится в сливной коллектор в виде паровоздушной смеси. Затем клапаны 44 и 45 - закрываются. Камера 40, свободная от воздуха, охлаждается окружающим воздухом.The procedure "Condensed fraction." The procedure provides a batch loading of the solution of condensed matter from the tank 69 into the fermentation tank 3 through the operation of the lock chamber 40. Valves 44 and 45 open and the water vapor heated to the set temperature passes through the valve 44 to the chamber 40 and is discharged through the valve 45 to the drain manifold in the form of a vapor-air mixture. Then the valves 44 and 45 are closed. The air free chamber 40 is cooled by ambient air.

Клапан 74 - открывается и сгущенные компоненты питательной среды, находящиеся под давлением воздуха в емкости 69 вытесняются в камеру 40 до полного заполнения, после чего клапан 74 - закрывается. Далее клапаны 44; 83 и 18 открываются.Valve 74 - opens and the thickened components of the nutrient medium, which are under air pressure in the tank 69 are displaced into the chamber 40 until they are completely filled, after which the valve 74 - closes. Further valves 44; 83 and 18 open.

В камеру 40 поступает водяной пар, давлением которого порция сгущенной среды из камеры 40, клапан 83 и коллектор 67 вытесняется в емкость 3. Воздух, находящийся в ферментационной емкости 3, через клапан 18, каплеотделитель 21, фильтр 24 и исходно открытый клапан 27 отводится в атмосферу, затем клапаны 83; 44 и 18 закрываются.Water vapor enters the chamber 40, the pressure of which a portion of the condensed medium from the chamber 40, the valve 83 and the collector 67 are forced into the tank 3. The air in the fermentation tank 3 through the valve 18, the droplet separator 21, the filter 24 and the initially open valve 27 is discharged into atmosphere, then valves 83; 44 and 18 are closing.

Завершен один цикл работы камеры 40. Камера 40 свободна от воздуха и подготовлена к загрузке очередной порции сгущенной среды. Процедура «Сгущенная фракция» завершается после отработки заданного числа циклов работы камеры 40.One cycle of chamber 40 has been completed. Chamber 40 is free of air and prepared for loading another portion of the condensed medium. The procedure "Condensed fraction" ends after working out a given number of cycles of operation of the camera 40.

Затем проводится процедура «Жидкая фракция». Она обеспечивает загрузку раствора корректирующих веществ в емкость 3 для приготовления полноценной питательной среды. При этом клапаны 38; 36 и 18 открываются. Из внешнего источника, например, от стерилизатора растворов, через клапан 38, устройство коммутации гидравлических потоков 37, клапан 36 и коллектор 67 в емкость 3 поступит раствор корректирующих веществ в заданном объеме, а воздух находящейся в емкости 3, отводится в атмосферу через клапан 18, каплеотделитель 21, бактериальный фильтр 24 и исходно открытый клапан 27. Процедура завершается после внесения в емкость 3 раствора веществ в заданном объеме и клапаны 38; 36 и 18 закрываются.Then the procedure is carried out "Liquid fraction". It provides the loading of a solution of corrective substances in the tank 3 for the preparation of a complete nutrient medium. The valves 38; 36 and 18 open. From an external source, for example, from a solution sterilizer, through a valve 38, a hydraulic flow switching device 37, a valve 36, and a manifold 67, a solution of correction substances in a predetermined volume will be supplied to a container 3, and air in a container 3 will be vented to the atmosphere through a valve 18, a droplet separator 21, a bacterial filter 24 and an initially open valve 27. The procedure ends when a substance solution in a predetermined volume and valves 38 are introduced into the container 3; 36 and 18 close.

Затем проводится процедура «Перемешивание». Она проводится для смешения раствора сгущенных веществ с раствором корректирующих веществ и смачивания полученной средой множественных поверхностей насадок 28-30, размещенных в ферментационных емкостях 1-3. При этом клапаны 12; 36; 34 и 16 открываются.Then the procedure is "Stirring". It is carried out for mixing a solution of condensed matter with a solution of corrective substances and wetting the resulting medium of the multiple surfaces of nozzles 28-30 placed in fermentation tanks 1-3. In this case, the valves 12; 36; 34 and 16 open.

В емкость 3, через исходно открытый клапан 63, фильтр 15 и клапан 12 поступает аэрирующий воздух. Под давлением воздуха, находящаяся в емкости 3 среда, через коллектор 67, клапан 36, устройство коммутации гидравлических потоков 37, клапан 34 и коллектор 65 перетекает в емкость 1, а воздух из емкости 1 отводится в атмосферу через клапан 16, каплеотделитель 19, фильтр 22 и исходно открытый клапан 25. Затем клапаны 12 и 16 закрываются и открываются клапаны 10 и 18.In the tank 3, through the initially open valve 63, the filter 15 and the valve 12 receives aeration air. Under air pressure, the medium in tank 3 passes through a manifold 67, a valve 36, a hydraulic flow switching device 37, a valve 34 and a manifold 65 flows into a tank 1, and air from the tank 1 is vented to the atmosphere through a valve 16, a droplet separator 19, a filter 22 and an initially open valve 25. Then, the valves 12 and 16 are closed and the valves 10 and 18 open.

В емкость 1, через исходно открытый клапан 61, фильтр 13 и клапан 10 поступает аэрирующий воздух. Под давлением воздуха, находящаяся в емкости 1 среда, через коллектор 65 клапан 34, устройство коммутации гидравлических потоков 37 клапан 36 и коллектор 67, перетекает в емкость 3, а воздух из емкости 3 отводится в атмосферу через клапан 18, каплеотделитель 21, фильтр 24 и исходно открытый клапан 27. Затем клапаны 10; 18 и 34 закрываются и открываются клапаны 12; 35 и 17. В емкость 3, через исходно открытый клапан 63, фильтр 15 и клапан 12 поступает аэрирующий воздух. Под давлением воздуха, находящаяся в емкости 3 среда, через коллектор 67, клапан 36, устройство коммутации гидравлических потоков 37 и клапан 35, перетекает в емкость 2, а воздух из емкости 2 отводится в атмосферу через клапан 17, каплеотделитель 20, фильтр 23 и исходно открытый клапан 26. После этого клапаны 17 и 12 закрываются и открываются клапаны 11 и 18. При этом в емкость 2, через исходно открытый клапан 62, фильтр 14 и клапан 11 поступает аэрирующий воздух. Под давлением воздуха, находящаяся в емкости 2 среда, через коллектор 66, клапан 35, устройство коммутации гидравлических потоков 37 и клапан 36, перетекает в емкость 3, а воздух из емкости 3 отводится в атмосферу через клапан 18, каплеотделитель 21, фильтр 24 и исходно открытый клапан 27. Процедура «Перемешивание» завершается и клапаны 11; 35; 36 и 18 закрываются.In the tank 1, through the initially open valve 61, the filter 13 and the valve 10 receives aeration air. Under air pressure, the medium is located in tank 1, through valve manifold 65, valve 34, hydraulic flow switching device 37, valve 36 and manifold 67, flows into tank 3, and air from tank 3 is vented to atmosphere through valve 18, droplet separator 21, filter 24 and initially open valve 27. Then the valves 10; 18 and 34, the valves 12 are closed and opened; 35 and 17. In the tank 3, through the initially open valve 63, the filter 15 and the valve 12 receives aeration air. Under air pressure, the medium in tank 3 passes through a manifold 67, valve 36, hydraulic flow switching device 37, and valve 35 into the tank 2, and air from the tank 2 is vented to the atmosphere through a valve 17, a droplet separator 20, a filter 23 and the original open valve 26. After that, valves 17 and 12 are closed and valves 11 and 18 are opened. At the same time, aerating air enters the tank 2 through the initially open valve 62, filter 14 and valve 11. Under air pressure, the medium in tank 2 passes through a manifold 66, valve 35, a hydraulic flow switching device 37, and valve 36 into the tank 3, and air from the tank 3 is vented to the atmosphere through a valve 18, a droplet separator 21, a filter 24 and the original open valve 27. The “Stirring” procedure is completed and valves 11; 35; 36 and 18 close.

Далее проводится процедура «Засев». Она обеспечивает внесение в приготовленную питательную среду микроорганизмов - продуцентов целевых продуктов с образованием культуральной жидкости. Процедура проводится следующим образом, клапаны 39; 36 и 18 открываются и от источника инокулята, через клапан 39, устройство коммутации гидравлических потоков 37, клапан 36 и коллектор 67 в емкость 3 вносится заданный объем микроорганизмов, затем клапаны 39; 36 и 18 закрываются.Next, the procedure "Sowing". It provides the introduction into the prepared nutrient medium of microorganisms - producers of target products with the formation of a culture fluid. The procedure is as follows, valves 39; 36 and 18 are also opened from the inoculum source, through valve 39, hydraulic flow switching device 37, valve 36 and manifold 67; a predetermined volume of microorganisms is introduced into container 3, then valves 39; 36 and 18 close.

Начинают процесс культивирования микроорганизмов.The process of cultivating microorganisms begins.

Перед началом процесса культивирования микроорганизмов на приборе 64, задают:Before the process of cultivation of microorganisms on the device 64, ask:

- температуру в теплообменных рубашках 31-33;- the temperature in the heat-exchange shirts 31-33;

- расход аэрирующего воздуха;- aeration air flow rate;

- время протока культуральной жидкости из одной ферментационной емкости в другую;- the flow time of the culture fluid from one fermentation tank to another;

- время ферментации.- fermentation time.

Процесс культивирования микроорганизмов выполняется при непрерывной реализации следующих процедур.The process of cultivation of microorganisms is carried out with the continuous implementation of the following procedures.

Клапаны 12; 36; 35 и 17 - открываются и в емкость 3, через исходно открытый клапан 63, фильтр 15 и клапан 12 поступает аэрирующий воздух. Культуральная жидкость, из емкости 3, давлением аэрирующего воздуха, через коллектор 67, клапан 36, устройство коммутации гидравлических потоков 37, клапан 35 и коллектор 66 перетекает в емкость 2, а воздух из емкости 2 отводится в атмосферу через клапан 17, каплеотделитель 20, фильтр 23 и исходно открытый клапан 26. Культуральная жидкость, находящаяся в емкости 3, стекает с поверхностей матриксов-насадок 30 с образованием множественных пленок контактирующих с аэрирующим воздухом, что позволяет активизировать дыхательную активность микроорганизмов и оптимизировать условия ферментации. Матриксы-насадки 29, находящиеся в емкости 2, омываются культуральной жидкостью, поступающей из емкости 3, что активизирует перемешивание культуральной жидкости и способствует образованию новых пленок культуральной жидкости на поверхностях насадок 29.Valves 12; 36; 35 and 17 - open and in the tank 3, through the initially open valve 63, filter 15 and valve 12 receives aerating air. The culture fluid from tank 3, through aerating air pressure, through manifold 67, valve 36, hydraulic flow switching device 37, valve 35 and manifold 66 flows into tank 2, and air from tank 2 is vented to the atmosphere through valve 17, droplet separator 20, filter 23 and the initially open valve 26. The culture fluid located in the tank 3, flows from the surfaces of the nozzle matrix 30 with the formation of multiple films in contact with aerating air, which allows you to activate the respiratory activity of microorganisms and optimize fermentation conditions. Matrix nozzles 29 located in the tank 2, washed by the culture fluid coming from the tank 3, which activates the mixing of the culture fluid and promotes the formation of new films of the culture fluid on the surfaces of the nozzles 29.

Затем клапаны 12; 36 и 17 закрываются и открываются клапаны 34; 16 и 11. В емкость 2, через исходно открытый клапан 62, фильтр 14 и клапан 11 поступает аэрирующий воздух. Культуральная жидкость, из емкости 2, давлением аэрирующего воздуха, через коллектор 66, клапан 35, устройство коммутации гидравлических потоков 37, клапан 34 и коллектор 65 перетекает в емкость 1, а воздух из емкости 1 отводится в атмосферу через клапан 16, каплеотделитель 19, фильтр 22 и исходно открытый клапан 25. Культуральная жидкость, находящаяся в емкости 2, стекает с поверхностей матриксов-насадок 29 с образованием множественных пленок контактирующих с аэрирующим воздухом, что позволяет активизировать дыхательную активность микроорганизмов и оптимизировать условия ферментации.Then the valves 12; 36 and 17 close and open the valves 34; 16 and 11. In the tank 2, through the initially open valve 62, the filter 14 and the valve 11 receives aeration air. The culture fluid from tank 2, through aerating air pressure, through manifold 66, valve 35, hydraulic flow switching device 37, valve 34 and manifold 65 flows into tank 1, and air from tank 1 is vented to atmosphere through valve 16, droplet separator 19, filter 22 and the initially open valve 25. The culture fluid located in the tank 2 flows from the surfaces of the nozzle matrix 29 with the formation of multiple films in contact with aerating air, which allows you to activate the respiratory activity of microorganisms and optimize fermentation conditions.

Матриксы-насадки 28, находящиеся в емкости 1, омываются культуральной жидкостью, поступающей из емкости 2, что активизирует перемешивание культуральной жидкости и способствует образованию новых пленок культуральной жидкости на поверхностях матриксов-насадок 28.Matrix nozzles 28 located in the tank 1 are washed by the culture fluid coming from the tank 2, which activates the mixing of the culture fluid and promotes the formation of new films of the culture fluid on the surfaces of the matrix nozzles 28.

Затем клапаны 16; 35 и 11 закрываются и открываются клапаны 10; 36 и 18. В емкость 1, через исходно открытый клапан 61, фильтр 13 и клапан 10 поступает аэрирующий воздух. Культуральная жидкость, из емкости 1, давлением аэрирующего воздуха, через коллектор 65, клапан 34, устройство коммутации гидравлических потоков 37, клапан 36 и коллектор 67 перетекает в емкость 3, а воздух из емкости 3 отводится в атмосферу через клапан 18, каплеотделитель 21, фильтр 24 и исходно открытый клапан 27. Культуральная жидкость, находящаяся в емкости 1, стекает с поверхностей насадок 28 с образованием множественных пленок контактирующих с аэрирующим воздухом, что позволяет активизировать дыхательную активность микроорганизмов и оптимизировать условия ферментации. Матриксы-насадки 30, находящиеся в емкости 3, омываются культуральной жидкостью, поступающей из емкости 1, что активизирует перемешивание культуральной жидкости и способствует образованию новых пленок культуральной жидкости на поверхностях матриксов-насадок 30. Затем клапаны 10; 36; 18 и 34 закрываются.Then the valves 16; 35 and 11, the valves 10 are closed and opened; 36 and 18. In the tank 1, through the initially open valve 61, the filter 13 and the valve 10 receives aerating air. The culture fluid from the tank 1, through the pressure of the aeration air, through the manifold 65, the valve 34, the hydraulic flow switching device 37, the valve 36 and the manifold 67 flows into the tank 3, and the air from the tank 3 is discharged into the atmosphere through the valve 18, the droplet separator 21, the filter 24 and the initially open valve 27. The culture fluid located in the tank 1 drains from the surfaces of the nozzles 28 with the formation of multiple films in contact with aerating air, which allows to activate the respiratory activity of microorganisms and optimizes Obtain fermentation conditions. Matrix nozzles 30, located in the tank 3, washed by the culture fluid coming from the tank 1, which activates the mixing of the culture fluid and promotes the formation of new films of the culture fluid on the surfaces of the matrix nozzles 30. Then the valves 10; 36; 18 and 34 close.

Указанные последовательности действий при культивировании микроорганизмов повторяются непрерывно до истечения заданного времени, в течение которого осуществляется рост микроорганизмов, причем при заполнении ферментационных емкостей жидкими компонентами культуральной среды осуществляется жидкофазный процесс, а в опорожненных емкостях процесс осуществляется в режиме твердофазного пленочного культивирования. Процесс культивирование микроорганизмов в ферментационной емкости 3 завершается на процедуре заполнения этой емкости жидкими компонентами культуральной среды, при этом клапаны 12, 18, 36 и 48 закрываются и емкость 3 подготавливается к процедуре выгрузки биомассы и других продуктов ферментации в емкость 75.The indicated sequences of actions during the cultivation of microorganisms are repeated continuously until a predetermined time elapses during which the growth of microorganisms takes place, moreover, when the fermentation containers are filled with liquid components of the culture medium, a liquid-phase process is carried out, and in empty containers the process is carried out in the mode of solid-phase film cultivation. The process of cultivating microorganisms in the fermentation tank 3 ends with the procedure of filling this tank with the liquid components of the culture medium, while the valves 12, 18, 36 and 48 are closed and the tank 3 is prepared for the procedure of unloading biomass and other fermentation products into the tank 75.

Одновременно готовится свежая питательная среда повторением стадии «Питательная среда». Свежая питательная среда подается в ферментационную емкость 2 при открывании клапана 80, затем начинается процесс культивирования микроорганизмов при повторении процедур перетока из емкости 2 в емкость 1 и из емкости 1 в емкость 2 через устройство коммутации гидравлических потоков 37, как описано выше. При снижении активности продуцента дополнительно выполняется процедура «Засев», при этом инокулят при открывании клапана 39 направляется в ферментационные емкости 1 и 2.At the same time, fresh nutrient medium is prepared by repeating the "Nutrient medium" stage. Fresh nutrient medium is supplied to the fermentation tank 2 when the valve 80 is opened, then the process of cultivating microorganisms begins when repeating the transfer procedures from the tank 2 to the tank 1 and from the tank 1 to the tank 2 through the hydraulic flow switching device 37, as described above. With a decrease in producer activity, the “Sowing" procedure is additionally performed, and the inoculum, when the valve 39 is opened, is sent to the fermentation tanks 1 and 2.

Одновременно с вышеописанными процессами выполняются процедуры:Simultaneously with the above processes, the following procedures are performed:

- «слив» продуктов ферментации из емкости 3 в емкость 75;- "drain" of fermentation products from the tank 3 into the tank 75;

- очистки матриксов-насадок от биомассы микроорганизмов в емкости 3.- cleaning matrix nozzles from the biomass of microorganisms in the tank 3.

При проведении процедуры «слив» клапаны 12; 79 и 78 открываются и в емкость 3 через исходно открытый клапан 63, фильтр 15 и клапан 12 поступает аэрирующий воздух. Культуральная жидкость из емкости 3, под давлением аэрирующего воздуха, через коллектор 67 и открытые клапаны 81 и 84 перетекает в емкость 75, а воздух из емкости 75 отводится в атмосферу через клапан 78. На поверхностях насадок 30 остается слой выращенной биомассы микроорганизмов, который необходимо выгрузить в емкость 75.When carrying out the procedure "drain" valves 12; 79 and 78 open and into the tank 3 through the initially open valve 63, the filter 15 and the valve 12 receives aeration air. The culture fluid from the tank 3, under the pressure of aerating air, flows through the collector 67 and open valves 81 and 84 into the tank 75, and the air from the tank 75 is vented to the atmosphere through the valve 78. A layer of grown biomass of microorganisms remains on the surfaces of the nozzles 30, which must be unloaded into capacity 75.

Для этой цели проводится процедура «Очистка насадок». При этом клапаны 78 и 12 закрываются и открываются клапаны 77 и 18.For this purpose, the procedure "Cleaning nozzles." In this case, the valves 78 and 12 are closed and the valves 77 and 18 open.

В емкость 75, через клапан 77 вводится сжатый воздух, давлением которого культуральная жидкость, по трубопроводу 76, через клапан 81, нагнетается в коллектор 67 и в виде упругих струй, образованных отверстиями 68 и интенсивно воздействует на находящиеся в емкости 3 матриксы-насадки 30. Воздух из емкости 3 отводится в атмосферу через клапан 18, каплеотделитель 21, фильтр 24 и исходно открытый клапан 27. Под действием струй культуральной жидкости, насадки 30 в емкости 3 перемешиваются и освобождаются от осажденной биомассы микроорганизмов. Затем клапаны 77 и 18 закрываются и открываются клапаны 78 и 12.Compressed air is introduced into the container 75, through the valve 77, the pressure of which the culture fluid, through the pipe 76, through the valve 81, is pumped into the manifold 67 and in the form of elastic jets formed by the openings 68 and intensively affects the matrix nozzles 30. Air from the tank 3 is vented to the atmosphere through a valve 18, a droplet separator 21, a filter 24 and an initially open valve 27. Under the influence of the jets of the culture fluid, nozzles 30 in the tank 3 are mixed and freed from the deposited biomass of microorganisms. Then, valves 77 and 18 are closed and valves 78 and 12 open.

В емкость 3, через исходно открытый клапан 63, фильтр 15 и клапан 12 поступает аэрирующий воздух. Культуральная жидкость и биомасса микроорганизмов, смытая с поверхностей матриксов-насадок 30, из емкости 3 через коллектор 67 и клапан 81 перетекает в емкость 75, а воздух из емкости 75 отводится в атмосферу через клапан 78. Процедура очистки матриксов-насадок повторяется заданное число раз, затем клапаны 78 и 12 закрываются.In the tank 3, through the initially open valve 63, the filter 15 and the valve 12 receives aeration air. The culture fluid and biomass of microorganisms, washed from the surfaces of the nozzle matrix 30, from the tank 3 through the collector 67 and the valve 81 flows into the tank 75, and the air from the tank 75 is vented to the atmosphere through the valve 78. The cleaning procedure of the matrix nozzles is repeated a predetermined number of times, then valves 78 and 12 close.

Далее клапаны 77 и 82 могут по сигналам устройства управления 64 открываться и биомасса микроорганизмов и другие продукты ферментации из емкости 75 через клапан 82 отводятся по каналу «Продукт».Further, the valves 77 and 82 can be opened by the signals of the control device 64 and the biomass of microorganisms and other fermentation products from the tank 75 through the valve 82 are discharged through the Product channel.

После разгрузки емкости 75, клапаны 82 и 77 закрываются, и емкость 77 подготавливается для разгрузки очередной ферментационной емкости, например, ферментационной емкости 2, если в ней закончен процесс роста микроорганизмов и получения конечного продукта. Повторения стадий и процедур продолжается до полного завершения процесса культивирования микроорганизмов.After unloading the tank 75, the valves 82 and 77 are closed, and the tank 77 is prepared for unloading another fermentation tank, for example, a fermentation tank 2, if it has completed the process of growth of microorganisms and obtaining the final product. The repetition of the stages and procedures continues until the complete cultivation of microorganisms.

Claims (3)

1. Установка для совмещенного культивирования микроорганизмов, включающая три горизонтально расположенные ферментационные емкости с боковыми крышками, снабженные патрубками соответственно для подачи аэрирующего газа и отвода газовой среды, патрубками для подачи и отвода жидкой фазы и матриксами для твердого субстрата, размещенными во внутренних полостях емкостей, буферную емкость, соединенную трубопроводами с управляемыми клапанами, соответственно с каналами слива и сбора жидкого продукта, устройство коммутации гидравлических потоков, соединенное трубопроводами с управляемыми клапанами с буферной емкостью, с внешними устройствами подачи жидких питательных сред и инокулята и с патрубками ферментационных емкостей для подачи и отвода жидкой фазы, стерилизационные фильтры в каналах подачи аэрирующего газа в ферментационные емкости, стерилизационные фильтры и каплеотделители в каналах отвода газов из ферментационных емкостей, выходы возврата жидкости каплеотделителей трубопроводами с управляемыми клапанами сообщены с полостью соответствующей ферментационной емкости, и устройство управления, отличающаяся тем, что снабжена емкостями для сгущенных питательных сред и для сбора продуктов ферментации, которые сообщены посредством трубопроводов с клапанами между собой, с ферментационными емкостями и с буферной емкостью, а каждая из ферментационных емкостей снабжена коллектором для формирования потоков жидких компонентов культуральной среды внутри ферментационных емкостей, соединенным с патрубком для подачи и отвода жидкой фазы, при этом емкость для сгущенной питательной среды снабжена теплообменной рубашкой, загрузочным патрубком с герметизируемой заглушкой, клапаном для ввода в емкость сжатого воздуха и разгрузочным патрубком, а емкость для сбора продуктов ферментации снабжена клапанами для ввода и отвода сжатого воздуха и трубопроводами с клапанами для протока жидких компонентов культуральной среды между емкостью для сбора продуктов и ферментационными емкостями.1. Installation for the combined cultivation of microorganisms, including three horizontally located fermentation tanks with side covers, equipped with nozzles, respectively, for supplying aerating gas and venting the gas medium, nozzles for supplying and venting the liquid phase and matrices for solid substrate located in the internal cavities of the tanks, a buffer a container connected by pipelines with controlled valves, respectively, with channels for draining and collecting liquid product, a device for switching hydraulic pots connected by pipelines with controlled valves with a buffer tank, with external devices for supplying liquid nutrient media and inoculum, and with nozzles of fermentation tanks for supplying and discharging a liquid phase, sterilization filters in the channels for supplying aerated gas to fermentation tanks, sterilization filters and droplets in the channels of removal gases from the fermentation tanks, the liquid return outputs of the droplet separators by pipelines with controlled valves are communicated with the cavity of the corresponding fermentation tanks, and a control device, characterized in that it is equipped with containers for condensed nutrient media and for collecting fermentation products that are connected via pipelines with valves to each other, with fermentation tanks and with a buffer tank, and each of the fermentation tanks is equipped with a collector for the formation of liquid flows components of the culture medium inside the fermentation tanks connected to the pipe for supplying and discharging the liquid phase, while the container for the thickened nutrient medium is provided with heat a jacket, a loading nozzle with a sealed plug, a valve for introducing compressed air into the tank and an unloading nozzle, and the tank for collecting fermentation products is equipped with valves for entering and removing compressed air and pipelines with valves for the flow of liquid components of the culture medium between the tank for collecting products and fermentation tanks. 2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что матриксы для твердого субстрата выполнены в виде подвижных матриксов-насадок в форме колец Рашига.2. The apparatus according to claim 1, characterized in that the matrices for the solid substrate are made in the form of movable nozzle matrices in the form of Raschig rings. 3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что коллекторы установлены на крышках емкостей с возможностью поворота и снабжены отверстиями.
Figure 00000001
3. The apparatus according to claim 1, characterized in that the collectors are mounted on the lids of the containers with the possibility of rotation and provided with holes.
Figure 00000001
RU2010132336/10U 2010-08-03 2010-08-03 INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS RU102618U1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132336/10U RU102618U1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2010132336/10U RU102618U1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU102618U1 true RU102618U1 (en) 2011-03-10

Family

ID=46311426

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2010132336/10U RU102618U1 (en) 2010-08-03 2010-08-03 INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU102618U1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2596924C1 (en) * 2015-02-24 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской Академии наук (ИБП РАН) Method for implementation of enzymatic processes and device therefor
RU2790876C2 (en) * 2014-10-24 2023-02-28 Джензим Корпорейшн Method for production of recombinant therapeutic protein
US11920120B2 (en) 2014-10-24 2024-03-05 Genzyme Corporation Integrated continuous isolation of fluid streams from sterile process vessels

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2790876C2 (en) * 2014-10-24 2023-02-28 Джензим Корпорейшн Method for production of recombinant therapeutic protein
US11920120B2 (en) 2014-10-24 2024-03-05 Genzyme Corporation Integrated continuous isolation of fluid streams from sterile process vessels
RU2596924C1 (en) * 2015-02-24 2016-09-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт биологического приборостроения с опытным производством Российской Академии наук (ИБП РАН) Method for implementation of enzymatic processes and device therefor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204589190U (en) Biological fermentation tank
JP5341540B2 (en) Mushroom liquid inoculum culture apparatus and method for culturing mushroom liquid inoculum
FR2552101A1 (en) INSTALLATION FOR BIOCONVERSION OF VEGETABLE RAW MATERIALS
CN105087383A (en) Solid state fermentation method of full-functional efficient edible and medicinal fungi solid state fermentation system
RU102618U1 (en) INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS
CN216909200U (en) Fruit wine brandy distillation plant
CN208362212U (en) A kind of composite microbiological fertilizer fermentor
CN104745389A (en) Multifunctional production device suitable for solid or semi-solid fermentation product production
CN108220139A (en) A kind of difference position double helix stirring integratedization solid fermentation device
US20220213419A1 (en) Plug Flow Fermenter for a Biogas Plant
CN103436447A (en) Method for preparing probiotics
CN205088225U (en) Liquid fermentation , distillation and experimental fermentation system of measurement integration
CN103865753B (en) Liquid and solid combined fungicide fermentation and preparation system
CN211861311U (en) Fermentation equipment for edible mushroom cultivation material
CN206545024U (en) Liquid bacterial agent fermentation tank and liquid bacterial agent fermentation system
CN212306669U (en) Experimental cheese processing equipment
CN209885554U (en) Fertilizer tail gas treatment system of environment-friendly
RU93394U1 (en) DEVICE FOR JOINT CULTIVATION OF MICRO-ORGANISMS
RU106899U1 (en) DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS
RU85479U1 (en) APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES
CN110810129A (en) Fermentation equipment and fermentation method for edible fungus cultivation material
RU87703U1 (en) PLANT FOR FERMENTATION OF VEGETABLE RAW MATERIALS
CN214937331U (en) Make things convenient for fermentation cylinder of making by fermentation of sample
CN205653453U (en) Microbial fermentation device
RU69518U1 (en) DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS

Legal Events

Date Code Title Description
MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20120804

NF1K Reinstatement of utility model

Effective date: 20141027

MM1K Utility model has become invalid (non-payment of fees)

Effective date: 20160804