RU132075U1

RU132075U1 - BIOREACTOR FOR CULTIVATION OF AEROBIC BACTERIA (OPTIONS)

Info

Publication number: RU132075U1
Application number: RU2013116686/10U
Authority: RU
Inventors: Владимир Кузьмич Чеботарь; Сергей Викторович Ерофеев
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "БИСОЛБИ ПЛЮС"
Priority date: 2013-04-12
Filing date: 2013-04-12
Publication date: 2013-09-10

Abstract

Группа полезных моделей относится к устройствам для культивирования микроорганизмов и может быть использована в микробиологической промышленности. Задачей является разработка биореактора для культивирования аэробных бактерий, обеспечивающего за счет барботажа воздухом высокую и однородную насыщенность культуральной жидкости воздухом и интенсивность ее массообмена по кислороду. Биореактор содержит вертикальный полый корпус с теплообменной рубашкой и герметично закрываемой крышкой, необходимые технологические патрубки: для подачи в емкость корпуса питательной среды, посевного материала, пеногасителя, подачи стерильного воздуха, отвода газов, взятия проб культуральной жидкости, регулирования ее кислотности, слива готового бактериального препарата, регулирования температуры за счет циркуляции теплоносителя в корпусе теплообменной рубашки, причем внутри корпуса с помощью направляющих, соосно с ним и с зазором от дна установлен диффузор, в нижней части которого расположен барбатер. При этом отношение диаметра корпуса к его высоте составляет от 1:3 до 1:6, диаметр диффузора составляет 0,4-0,6 диаметра корпуса, высота диффузора составляет 0,5-0,8 высоты корпуса, зазор между дном корпуса и нижним краем диффузора составляет 0,1-0,2 диаметра корпуса. В одном варианте биореактора барбатер выполнен в виде подводящей воздух трубы со съемной полой насадкой на конце высотой 5-10 мм, которая сверху имеет один или несколько диспергаторов воздуха с микроотверстиями диаметром не более 0,3 мм и расстояниями между ними 3-5 мм, при этом площадь диспергатора (диспергаторов) с перфорацией составляет, соответственно, не менее 1-2,5% площади поперечного сечения диффузора. В другом варианте биореактора барбатер выполнен в виде подводящей воздух трубы с разветвителем, т.е. с отходящими в стороны отводами, на концах которых закреплены съемные полые насадки высотой 5-10 мм, каждая из которых сверху снабжена диспергатором воздуха с микроотверстиями диаметром не более 0,3 мм и расстояниями между ними 3-5 мм, причем общая площадь диспергаторов с перфорацией составляет, соответственно, не менее 1-2,5% площади поперечного сечения диффузора. В частных случаях, в обоих вариантах выполнения биореактора, его корпус может быть установлен на раму с колесами, или диспергаторы воздуха могут быть выполнены съемными с насадок, либо закрепленными на них несъемно (например, приварены), либо выполненными заедино с насадками. Таким образом, при указанных соотношениях размеров элементов биореактора, установленный соосно с корпусом диффузор, разделяет емкость корпуса на зоны восходящего и нисходящего потоков культуральной жидкости с возможностью их циркуляции, в частности за счет разницы высот диффузора и корпуса, а также наличия зазора, образованного между дном корпуса и нижним краем диффузора, а конструкция барбатера обеспечивает эту циркуляцию за счет барботажа воздухом. A group of utility models relates to devices for the cultivation of microorganisms and can be used in the microbiological industry. The task is to develop a bioreactor for the cultivation of aerobic bacteria, which, due to air sparging, provides a high and uniform saturation of the culture fluid with air and the intensity of its oxygen mass transfer. The bioreactor contains a vertical hollow body with a heat-exchange jacket and a hermetically sealed lid, the necessary technological pipes: for supplying the medium with culture medium, seed, antifoam, sterile air, exhaust gases, taking samples of the culture fluid, regulating its acidity, draining the finished bacterial preparation temperature control due to the circulation of the coolant in the casing of the heat-exchange jacket, and inside the casing using guides, coaxial with it and with a gap a diffuser is installed from the bottom, in the lower part of which there is a bubbler. The ratio of the diameter of the body to its height is from 1: 3 to 1: 6, the diameter of the diffuser is 0.4-0.6 of the diameter of the body, the height of the diffuser is 0.5-0.8 of the height of the body, the gap between the bottom of the body and the bottom the edge of the diffuser is 0.1-0.2 of the diameter of the housing. In one embodiment of the bioreactor, the bubbler is made in the form of an air supply pipe with a removable hollow nozzle at the end with a height of 5-10 mm, which on top has one or more air dispersants with microholes with a diameter of not more than 0.3 mm and distances between them of 3-5 mm, with this area of the dispersant (dispersant) with perforation is, respectively, at least 1-2.5% of the cross-sectional area of the diffuser. In another embodiment of the bioreactor, the bubbler is made in the form of an air supply pipe with a splitter, i.e. with branches extending to the sides, at the ends of which removable hollow nozzles 5-10 mm high are fixed, each of which is equipped with an air disperser on top with micro holes with a diameter of not more than 0.3 mm and distances between them 3-5 mm, the total area of dispersants with perforation amounts, respectively, to at least 1-2.5% of the cross-sectional area of the diffuser. In particular cases, in both versions of the bioreactor, its body can be mounted on a frame with wheels, or air dispersants can be made removable from the nozzles, or fixed to them fixedly (for example, welded), or made integrally with the nozzles. Thus, with the indicated ratios of the sizes of the elements of the bioreactor, the diffuser installed coaxially with the body divides the capacity of the body into zones of upward and downward flows of the culture fluid with the possibility of their circulation, in particular due to the difference in the heights of the diffuser and the body, as well as the presence of a gap formed between the bottom body and the lower edge of the diffuser, and the design of the bubbler provides this circulation due to the sparging of air.

Description

Группа полезных моделей относится к устройствам для культивирования микроорганизмов и может быть использована в микробиологической промышленности.A group of utility models relates to devices for the cultivation of microorganisms and can be used in the microbiological industry.

В настоящее время известны устройства для культивирования микроорганизмов, основанные на различных принципах работы, т.к. биореакторы (ферментаторы) составляют основу биотехнологического производства.Currently known devices for the cultivation of microorganisms based on various principles of operation, because bioreactors (fermenters) form the basis of biotechnological production.

Так, например, известно авторское свидетельство СССР 1441776 на изобретение «Аппарат для выращивания микроорганизмов» по заявке 4109379 с приоритетом от 17.06.1986 г., МПК С12М 1/02, опубликовано 27.11.1995 г.So, for example, the USSR author’s certificate 1441776 for the invention “An apparatus for growing microorganisms” is known according to the application 4109379 with a priority of 06/17/1986, IPC С12М 1/02, published on 11/27/1995.

В этом изобретении описан аппарат для глубинного культивирования микроорганизмов в аэробных условиях, который включает вертикальную емкость с крышкой, равномерно расположенные по ее периферии циркуляционные трубы, снабженные коническими отражателями, размещенные под трубами аэраторы, подключенные к коллектору сжатого воздуха, и воздуховод для подачи наружного воздуха внутрь емкости. В предложенном аппарате с целью улучшения условий выращивания путем интенсификации испарительного охлаждения, между выпускным отверстием каждой циркуляционной трубы и коническим отражателем установлены с зазором одна над другой расширяющиеся кверху конические тарелки, имеющие центральные отверстия, уменьшающиеся по высоте, и отбортовки на больших основаниях, при этом воздуховод для подачи наружного воздуха на выходном участке снабжен системой лопаток для закручивания потока воздуха, расположенных на уровне выпускных участков циркуляционных труб, а под крышкой емкости по ее оси установлено устройство для распыливания питательной среды, вокруг которого к стенке емкости прикреплена кольцевая направляющая перегородка. Устройство для распыливания питательной среды может быть выполнено в виде центробежного роторного распылителя, состоящего из перфорированной цилиндрической обечайки с прикрепленными к ней отражательными пластинками, либо может быть выполнено в виде щелевой форсунки, состоящей из ряда коаксиально расположенных рассекателей, соединенной трубопроводом с коллектором сжатого воздуха.This invention describes an apparatus for the deep cultivation of microorganisms under aerobic conditions, which includes a vertical container with a lid, circulation pipes uniformly located around its periphery, equipped with conical reflectors, aerators connected under the pipes connected to the compressed air manifold, and an air duct for supplying external air inside capacities. In the proposed apparatus, in order to improve growing conditions by intensifying evaporative cooling, between the outlet of each circulation pipe and the conical reflector, conical plates expanding upward, having central holes decreasing in height and flanging on large bases, are installed one above the other with a gap, while the duct for supplying external air at the outlet section is equipped with a system of blades for swirling the air flow located at the level of the exhaust sections of the circus cleaning tubes, and under the lid of the tank along its axis there is a device for spraying the nutrient medium around which an annular guide wall is attached to the wall of the tank. A device for spraying a nutrient medium can be made in the form of a centrifugal rotary atomizer, consisting of a perforated cylindrical shell with reflective plates attached to it, or can be made in the form of a slit nozzle, consisting of a series of coaxially arranged dividers, connected by a pipeline to the compressed air manifold.

Конструкция аппарата обеспечивает хорошие условия выращивания микроорганизмов путем интенсификации испарительного охлаждения культуральной жидкости и питательной среды в аппарате, однако является очень сложной при практическом использовании.The design of the apparatus provides good conditions for growing microorganisms by intensifying the evaporative cooling of the culture fluid and the nutrient medium in the apparatus, but it is very difficult in practical use.

Известен также патент РФ №2135579 на изобретение «Аппарат для суспензионного культивирования клеток тканей и микроорганизмов», по заявке №98117375 с приоритетом от 22.09.1998 г., МПК С12М 1/02, С12М 3/00, опубликовано 27.08.1999 г.Also known is the patent of the Russian Federation No. 2135579 for the invention "Apparatus for suspension cultivation of tissue cells and microorganisms", according to the application No. 98117375 with a priority of 09/22/1998, IPC С12М 1/02, С12М 3/00, published on August 27, 1999.

Описанный аппарат содержит цилиндрическую емкость с крышкой и патрубками соответственно для подачи аэрирующего газа и отвода газообразной среды и устройство для аэрации и перемешивания среды. Оно включает горизонтальное лопастное колесо, укрепленное на вертикальном полом валу и размещенное в верхней части емкости непосредственно под крышкой, кольцевую перегородку, установленную в цилиндрической емкости соосно лопастному колесу с образованием зазора между цилиндрической стенкой емкости и кольцевой перегородкой, и механизм стабилизации положения кольцевой перегородки относительно поверхности суспензии клеток (жидкой фазы), выполненный в виде направляющих элементов и поплавков, расположенных на кольцевой перегородке. Направляющие элементы механизма стабилизации положения кольцевой перегородки относительно поверхности жидкости прикреплены посредством стоек к верхней поверхности кольцевой перегородки или к верхней и нижней поверхностям кольцевой перегородки и выполнены съемными в виде аэродинамически профилированных и радиально ориентированных относительно кольцевой перегородки лопаток с плоской верхней и выпуклой нижней поверхностями типа "антикрыло". Лопатки снабжены узлами изменения угла атаки относительно набегающего потока газа или жидкости и крепления лопаток к стойкам на кольцевой перегородке и под ней. Узлы изменения угла атаки лопаток относительно набегающего потока газа или жидкости и крепления лопаток к стойкам на кольцевой перегородке и под ней выполнены в виде зажимных механизмов. При расположении лопаток на кольцевой перегородке над поверхностью суспензии клеток угол атаки лопаток относительно набегающего потока газа составляет от -15° до -90°, а при расположении лопаток в жидкости под кольцевой перегородкой угол атаки лопаток относительно набегающего потока жидкости составляет от 0 до -35°. Поплавки механизма стабилизации положения кольцевой перегородки относительно поверхности жидкой фазы выполнены в теле этой перегородки или выполнены в виде усеченных неравнобоких пирамид, ориентированных усеченными вершинами в сторону кольцевой перегородки, и прикреплены к стойкам между лопатками и кольцевой перегородкой с зазором относительно кольцевой перегородки и лопаток. Кольцевая перегородка погружена в суспензию клеток на глубину, равную Н=0,02-0,09 (D₁-D₂), где D₁ - диаметр кольцевой перегородки, D₂ - диаметр осевого отверстия кольцевой перегородки.The described apparatus comprises a cylindrical container with a lid and nozzles, respectively, for supplying aerating gas and venting a gaseous medium and a device for aeration and mixing of the medium. It includes a horizontal impeller mounted on a vertical hollow shaft and located in the upper part of the container directly under the cover, an annular partition installed in the cylindrical container coaxially with the impeller to form a gap between the cylindrical wall of the container and the annular partition, and a mechanism for stabilizing the position of the annular partition relative to the surface cell suspension (liquid phase), made in the form of guide elements and floats located on the annular partition. The guiding elements of the mechanism for stabilizing the position of the annular septum relative to the surface of the liquid are fixed by means of racks to the upper surface of the annular septum or to the upper and lower surfaces of the annular septum and are made removable in the form of aerodynamically shaped and radially oriented relative to the annular septum vanes with a flat upper and convex lower wing surfaces " The blades are equipped with nodes for changing the angle of attack relative to the incident flow of gas or liquid and the blades are attached to the racks on the annular partition and under it. The nodes of changing the angle of attack of the blades relative to the incident flow of gas or liquid and the mounting of the blades to the racks on the annular partition and under it are made in the form of clamping mechanisms. When the blades are located on the annular partition above the surface of the cell suspension, the angle of attack of the blades relative to the incoming gas flow is from -15 ° to -90 °, and when the blades are located in the liquid under the annular partition, the angle of attack of the blades relative to the incoming liquid flow is from 0 to -35 ° . The floats of the stabilization mechanism of the position of the annular partition relative to the surface of the liquid phase are made in the body of this partition or are made in the form of truncated unequal pyramids oriented by truncated vertices towards the annular partition, and are attached to the posts between the blades and the annular partition with a gap relative to the annular partition and the blades. The annular septum is immersed in the cell suspension to a depth equal to H = 0.02-0.09 (D ₁ -D ₂ ), where D ₁ is the diameter of the annular septum, D ₂ is the diameter of the axial bore of the annular septum.

Конструкция аппарата обеспечивает возможность культивирования клеток или микроорганизмов, имеющих разную потребность в кислороде, а также позволяет достигнуть высокой их концентрации в суспензии, однако является очень сложной при практическом использовании.The design of the apparatus makes it possible to cultivate cells or microorganisms having different oxygen requirements, and also allows to achieve a high concentration in suspension, but it is very difficult in practical use.

Известен также патент РФ №2039811 на изобретение «Аппарат для выращивания микроорганизмов» по заявке №4826448 с приоритетом от 09.04.1990 г., МПК С12М 1/02, опубликовано 20.07.1995 г. Указанный аппарат содержит вертикальный цилиндрический корпус с теплообменной рубашкой, необходимыми технологическим патрубками, люком-лазом, с разметенными в нем у днища аэратором, теплообменником и вертикальным валом с мешалками и их приводом. В аппарате корпус выполнен целиком из трубы, расположенной в виде змеевика, витки которого сварены один с другим и образуют стенку корпуса, днище и верхнюю его часть или только стенку, или корпус выполнен в виде отдельных змеевиковых секций из труб, скрепленных перемычками, при этом труба или трубы секций снабжены патрубками для подвода и отвода стерилизующего пара и хладагента.Also known is the patent of the Russian Federation No. 2039811 for the invention of “An apparatus for growing microorganisms” according to the application No. 4826448 with a priority of 04/09/1990, IPC С12М 1/02, published on 07/20/1995, This apparatus contains a vertical cylindrical body with a heat-exchange jacket, necessary technological branch pipes, manhole, with an aerator, heat exchanger and vertical shaft with stirrers and their drive, marked in it at the bottom. In the apparatus, the casing is made entirely of a pipe located in the form of a coil, the turns of which are welded one with the other and form the casing wall, the bottom and its upper part or only the wall, or the casing is made in the form of separate coil sections from pipes fastened with jumpers, while the pipe or section pipes are equipped with nozzles for supplying and discharging sterilizing steam and refrigerant.

Такая конструкция позволяет повысить производительность аппарата путем увеличения заполнения его корпуса и увеличения теплосъема, а также его равномерности, однако является достаточно сложной в изготовлении. При этом наличие механических мешалок ведет к повышению требований по обеспечению стерильности, герметичности, надежности работы аппарата.This design allows to increase the productivity of the apparatus by increasing the filling of its body and increasing heat removal, as well as its uniformity, however, it is quite difficult to manufacture. At the same time, the presence of mechanical mixers leads to an increase in the requirements for ensuring sterility, tightness, and reliability of the apparatus.

Известен также патент РФ №105622 на полезную модель «Устройство для активации и наращивания биопрепаратов» по заявке №2011100499 с приоритетом от 11.01.2011 г., МПК С12М 1/00, опубликовано 20.06.2011 г.Also known is the patent of the Russian Federation No. 1055622 for the utility model “Device for activating and enhancing biological products” according to application No. 201111499 with a priority of January 11, 2011, IPC С12М 1/00, published on June 20, 2011.

Данное устройство включает вертикальный корпус, инокулятор, аэрирующее устройство и перемешивающее устройство, которое также снабжено терморегулятором, биофильтрами для воды и воздуха, а также емкостью для питательной среды и емкостью для биогенных компонентов, при этом инокулятор, емкость для питательной среды и емкость для биогенных компонентов соединены с вертикальным корпусом трубопроводами с дозаторами, вертикальный корпус выполнен герметичным, двухслойным с размещенным между слоями терморегулятором, биофильтр для воды расположен на вертикальном герметичном корпусе, а аэрирующее устройство расположено в нижней части вертикального герметичного корпуса и соединено с биофильтром для воздуха. Недостатком устройства является то, что оно в работе не обеспечивает однородности насыщения питательной среды кислородом, а также высокой интенсивности массообмена по кислороду.This device includes a vertical housing, an inoculator, an aeration device and a mixing device, which is also equipped with a temperature controller, biofilters for water and air, as well as a container for a nutrient medium and a container for biogenic components, while the inoculator, a container for a nutrient medium and a container for biogenic components connected to the vertical casing by pipelines with dispensers, the vertical casing is sealed, two-layer with a temperature regulator located between the layers, a biofilter for water is located women on the vertical sealed housing, and aeration device is disposed in the lower portion of a vertical hermetic housing and connected to the air biofilter. The disadvantage of this device is that it does not ensure uniformity of saturation of the nutrient medium with oxygen, as well as a high intensity of oxygen mass transfer.

Известно свидетельство №28870 на полезную модель «Ферментатор» по заявке №202101169 с приоритетом от 21.01.202 г., МПК С12М 1/00, опубликовано 20.04.2003 г.Known certificate No. 28870 for the utility model “Fermenter” by application No. 202101169 with a priority of 01/21/202, IPC S12M 1/00, published on 04/20/2003.

Ферментатор содержит вертикальную емкость с барбатером и диффузором, разделяющим ее на зоны восходящего и нисходящего потоков культуральной жидкости, технологические патрубки и массообменное устройство, причем массообменное устройство выполнено в виде системы рециркуляции культуральной жидкости включающей установленные по высоте емкости струйные распылители, соединенные с насосом. Барбатер расположен в нижней части диффузора, выполнен лучевидным, обтянут синтетической тканью.The fermenter contains a vertical container with a bubbler and a diffuser, dividing it into zones of upward and downward flows of the culture fluid, process pipes and a mass transfer device, the mass transfer device being made in the form of a culture liquid recirculation system including jet sprayers mounted along the height of the tank and connected to the pump. The barbator is located in the lower part of the diffuser, made lucid, covered with synthetic fabric.

Описанная конструкция за счет подачи воздуха непосредственно в диффузор несколько улучшает массообмен, однако для обеспечения достаточной его интенсивности ферментатор содержит громоздкую систему струйных распылителей, соединенных с насосом.The described design, due to the supply of air directly to the diffuser, slightly improves mass transfer, however, to ensure its sufficient intensity, the fermenter contains a bulky system of jet sprayers connected to the pump.

Известен также патент РФ №2021346 на изобретение «Аппарат для выращивания микроорганизмов» (заявка №5015759) с приоритетом 08.07.1991 МПК С12М 1/02, С12М 1/04, опубликовано 15.10.1994 г.(прототип).Also known is the patent of the Russian Federation No. 2021346 for the invention of “An apparatus for growing microorganisms” (application No. 5015759) with priority 08.07.1991 IPC С12М 1/02, С12М 1/04, published October 15, 1994 (prototype).

Аппарат предназначен для использования на предприятиях по производству кормовых дрожжей, белково-витаминных концентратов и пр. микробиологических продуктов. Аппарат содержит вертикальную емкость с расширенной верхней частью, циркуляционные трубы, расположенные вне емкости и подключенные к верхней и нижней частям емкости, теплообменные устройства, совмещенные с циркуляционными трубами, аэрирующее устройство, расположенное в нижней части емкости. Внутри емкости по ее оси установлена циркуляционная труба с равномерно расположенными по всей высоте ее стенки отверстиями для прохода среды, над которыми с внутренней стороны трубы укреплены отражательные щитки, отогнутые вниз, а в образованном кольцевом промежутке с внешней стороны циркуляционной трубы размещены дополнительные теплообменные устройства, под которыми расположено аэрирующее устройство в виде кольца, расположенного между нижним срезом циркуляционной трубы и нижними выходными участками внешних циркуляционных труб, при этом нижние выходные участки расположены у дна емкости таким образом, что между ними и дном образовано свободное пространство для осаждения и сбора шлама.The device is intended for use in enterprises producing fodder yeast, protein and vitamin concentrates and other microbiological products. The apparatus comprises a vertical tank with an expanded upper part, circulation pipes located outside the tank and connected to the upper and lower parts of the tank, heat exchangers combined with circulation pipes, an aeration device located in the lower part of the tank. A circulation pipe is installed along the tank axis along its axis with openings for the passage of the medium evenly distributed over its entire wall, above which reflective shields are bent downward from the inside of the pipe, and additional heat exchange devices are placed in the formed annular gap on the outside of the circulation pipe, under which is the aeration device in the form of a ring located between the lower cut of the circulation pipe and the lower output sections of the external circulation pipes, and this lower output sections are located at the bottom of the tank so that between them and the bottom there is a free space for sedimentation and collection of sludge.

Наличие внутри корпуса циркуляционной трубы с отверстиями по всей высоте обеспечивает перемешивание питательной среды при любом объеме заполнения на начальных этапах работы и позволяет в более короткий срок выводить аппарат на непрерывный режим и выдавать товарную продукцию.The presence of a circulation pipe inside the casing with openings along the entire height ensures mixing of the nutrient medium at any filling volume at the initial stages of operation and allows the apparatus to be brought into continuous operation in a shorter period of time and to produce commercial products.

Однако выполнение аэрирующего устройства в виде кольца (тора) в нижней части корпуса, где осаждается и собирается шлам, приводит к быстрому засорению его воздухоподающих отверстий, вплоть до полного «забивания», что приводит к необходимости частой прочистки аэратора, т.е. ухудшает эксплуатационные характеристики данного аппарата.However, the implementation of the aerating device in the form of a ring (torus) in the lower part of the body, where the sludge is deposited and collected, leads to a quick clogging of its air supply holes, up to complete “clogging”, which leads to the need for frequent cleaning of the aerator, i.e. degrades the performance of this unit.

Таким образом в аналогах перемешивание питательной среды осуществляется за счет барботажа воздухом либо с помощью механических мешалок.Thus, in analogs, mixing of the nutrient medium is carried out by sparging with air or using mechanical stirrers.

Перемешивание с помощью механических мешалок означает наличие в питательной среде с микроорганизмами вращающихся деталей, что ставит вопросы обеспечения герметичности, стерильности, надежности их работы.Mixing with the help of mechanical mixers means the presence of rotating parts in a nutrient medium with microorganisms, which raises questions of ensuring tightness, sterility, and reliability of their operation.

При перемешивании питательной среды за счет барботажа воздухом известные конструкции, как правило, не обеспечивают однородной насыщенности кислородом питательной среды и высокой интенсивности массообмена по кислороду. Конструкция аэратора в аппарате-прототипе частично решает эти задачи, но при этом ухудшает его эксплуатационные характеристики.When mixing the nutrient medium due to air sparging, the known structures, as a rule, do not provide uniform oxygen saturation of the nutrient medium and high oxygen mass transfer. The aerator design in the prototype apparatus partially solves these problems, but at the same time worsens its operational characteristics.

Задачей заявляемой группы полезных моделей является разработка биореактора для культивирования аэробных бактерий, обеспечивающего за счет барботажа воздухом высокую и однородную насыщенность культуральной жидкости кислородом и интенсивность ее массообмена по кислороду.The task of the claimed group of utility models is the development of a bioreactor for the cultivation of aerobic bacteria, which ensures due to air sparging a high and uniform saturation of the culture fluid with oxygen and the intensity of its oxygen mass transfer.

Задача решается за счет того, что биореактор содержит вертикальный полый корпус с теплообменной рубашкой и герметично закрываемой крышкой, необходимые технологические патрубки: для подачи в емкость корпуса питательной среды, посевного материала, пеногасителя, подачи стерильного воздуха, отвода газов, взятия проб культуральной жидкости, регулирования ее кислотности, слива готового бактериального препарата, подачи в корпус теплообменной рубашки и отвода из него теплоносителя, причем внутри корпуса с помощью направляющих соосно и с зазором от дна установлен диффузор, в нижней части которого расположен барбатер. При этом отношение диаметра корпуса к его высоте находится в пределах от 1:3 до 1:6, диаметр диффузора составляет 0,4-0,6 диаметра корпуса, высота диффузора составляет 0,5-0,8 высоты корпуса, зазор между дном корпуса и нижним краем диффузора составляет 0,1-0,2 диаметра корпуса.The problem is solved due to the fact that the bioreactor contains a vertical hollow body with a heat-exchange jacket and a hermetically sealed lid, the necessary technological pipes: for supplying nutrient medium, seed, antifoam, sterile air, exhaust gases, sampling the culture fluid, regulation its acidity, draining the finished bacterial preparation, feeding the heat transfer jacket into the housing and removing the heat carrier from it, and inside the housing using guides coaxially and with a gap A diffuser is installed from the bottom of the rum, at the bottom of which there is a bubbler. The ratio of the diameter of the body to its height is in the range from 1: 3 to 1: 6, the diameter of the diffuser is 0.4-0.6 of the diameter of the body, the height of the diffuser is 0.5-0.8 of the height of the body, the gap between the bottom of the body and the bottom edge of the diffuser is 0.1-0.2 case diameter.

В одном варианте барбатер выполнен в виде подводящей стерильный воздух трубы со съемной полой насадкой на конце высотой 5-10 мм, которая сверху имеет один или несколько диспергаторов воздуха с микроотверстиями диаметром не более 0,3 мм и расстояниями между ними 3-5 мм, при этом площадь диспергатора (диспергаторов) с перфорацией составляет соответственно не менее 1-2,5% площади поперечного сечения диффузора. Распределение и подача воздуха к каждому диспергатору происходит внутри полости насадки.In one embodiment, the bubbler is made in the form of a sterile air supply pipe with a removable hollow nozzle at the end with a height of 5-10 mm, which on top has one or more air dispersants with micro holes with a diameter of not more than 0.3 mm and distances between them of 3-5 mm, with the area of the dispersant (dispersants) with perforation is respectively not less than 1-2.5% of the cross-sectional area of the diffuser. Distribution and air supply to each dispersant occurs inside the nozzle cavity.

В другом варианте барбатер выполнен в виде подводящей стерильный воздух трубы с разветвителем, т.е. с отходящими в стороны отводами, на концах которых закреплены съемные полые насадки высотой 5-10 мм, каждая из которых сверху снабжена диспергатором воздуха с микроотверстиями диаметром не более 0,3 мм и расстояниями между ними 3-5 мм, причем общая площадь диспергаторов с перфорацией составляет соответственно не менее 1-2,5% площади поперечного сечения диффузора. В этом варианте распределение воздуха для его подачи к каждому из диспергаторов происходит в разветвителе, образованном отводами трубы, подводящей в корпус биореактора стерильный воздух, с последующей его подачей в полость соответствующей насадки.In another embodiment, the bubbler is made in the form of a sterile air supply pipe with a splitter, i.e. with branches extending to the sides, at the ends of which removable hollow nozzles 5-10 mm high are fixed, each of which is equipped with an air disperser on top with micro holes with a diameter of not more than 0.3 mm and distances between them 3-5 mm, the total area of dispersants with perforation is respectively not less than 1-2.5% of the cross-sectional area of the diffuser. In this embodiment, the distribution of air for its supply to each of the dispersants occurs in a splitter formed by the outlets of the pipe supplying sterile air into the bioreactor body, followed by its supply to the cavity of the corresponding nozzle.

При этом в обоих вариантах выполнения барбатера для удобства обслуживания диспергаторы воздуха могут быть выполнены съемными с насадок, либо закрепленными на них несъемно (например, приварены), либо выполненными заедино с насадками. Причем диспергаторы могут быть выполнены из того же материала, что и насадка (например, из пористой нержавеющей стали), либо из другого материала по сравнению с насадкой (например, насадка выполнена из нержавеющей стали, а диспергаторы - из фторопласта).Moreover, in both versions of the execution of the barbator, for the convenience of service, the air dispersants can be made removable from the nozzles, or fixed on them fixedly (for example, welded), or made integrally with the nozzles. Moreover, the dispersant can be made of the same material as the nozzle (for example, from porous stainless steel), or from a different material compared to the nozzle (for example, the nozzle is made of stainless steel, and the dispersant is made of fluoroplastic).

В биореакторе с помощью необходимых технологических патрубков осуществляют подачу через герметичную крышку в емкость корпуса питательной среды, посевного материала, пеногасителя, веществ для регулирования кислотности культуральной жидкости, отвода образующихся газов, через патрубки внизу корпуса - подачу стерильного воздуха, взятие проб культуральной жидкости, слив готового бактериального препарата, через патрубки в корпусе теплообменной рубашки для регулирования температуры - подачу в него теплоносителя, т.е. пара или горячей воды и отвод из него охлажденной воды.In the bioreactor, using the necessary technological nozzles, nutrient medium, seed, defoamer, substances for regulating the acidity of the culture fluid, venting the resulting gases are fed through the sealed cover into the tank’s capacity, sterile air is supplied through the nozzles at the bottom of the housing, sampling the culture fluid, draining the finished bacterial preparation, through the nozzles in the body of the heat exchange jacket for temperature control - the flow of coolant into it, i.e. steam or hot water and drain chilled water from it.

Диффузор установлен с помощью направляющих внутри корпуса соосно с ним и при работе биореактора разделяет емкость корпуса на зоны восходящего и нисходящего потоков культуральной жидкости. При этом разность высот корпуса и диффузора, а также зазор, образованный между дном корпуса и нижним краем диффузора, способствуют циркуляции культуральной жидкости в корпусе биореактора. Выполнение диффузора с направляющими и насадок барбатера съемными повышает удобство использования биореактора.The diffuser is installed using the guides inside the housing coaxially with it and during bioreactor operation it divides the housing capacity into zones of upward and downward flows of the culture fluid. In this case, the height difference between the body and the diffuser, as well as the gap formed between the bottom of the body and the lower edge of the diffuser, contribute to the circulation of the culture fluid in the bioreactor body. The implementation of the diffuser with guides and removable nozzles of the barbator increases the usability of the bioreactor.

Все соотношения конструктивных элементов биореактора получены экспериментально. При этом соотношения высот корпуса и диффузора, их диаметров, установка диффузора с указанным зазором между его нижним краем и дном корпуса, а также конструкция барбатера, выполненного по любому из указанных вариантов и установленного в нижней части диффузора, позволяют обеспечить за счет высокой интенсивности барботажа хорошую циркуляцию культуральной жидкости, равномерную ее насыщенность воздухом, т.е. обеспечить необходимый для культуральной жидкости массообмен по кислороду.All ratios of the structural elements of the bioreactor are obtained experimentally. In this case, the ratios of the heights of the body and the diffuser, their diameters, the installation of a diffuser with the specified gap between its lower edge and the bottom of the body, as well as the design of the bubbler, made according to any of the above options and installed in the lower part of the diffuser, allow to ensure good bubbling circulation of the culture fluid, its uniform saturation with air, i.e. provide oxygen mass transfer necessary for the culture fluid.

В частном случае, в обоих вариантах выполнения биореактора, его корпус установлен на раму с колесами, что позволяет при необходимости перемещать и поворачивать биореактор в помещении без использования подъемного кранаIn the particular case, in both versions of the bioreactor, its body is mounted on a frame with wheels, which allows you to move and rotate the bioreactor indoors, if necessary, without using a crane

Таким образом, описанная конструкция биореактора, как в первом, так и во втором вариантах исполнения, позволяет обеспечить высокую интенсивность барботажа и равномерную насыщенность культуральной жидкости воздухом с необходимым массообменом по кислороду.Thus, the described bioreactor design, both in the first and in the second embodiments, allows for high bubbling intensity and uniform saturation of the culture fluid with air with the necessary oxygen mass transfer.

Заявляемая конструкция биореактора поясняется чертежами.The inventive design of the bioreactor is illustrated by drawings.

На фиг.1 представлена схема биореактора в 1-м варианте выполнения.Figure 1 presents a diagram of a bioreactor in the 1st embodiment.

На фиг.2 представлена схема биореактора во 2-м варианте выполнения.Figure 2 presents a diagram of a bioreactor in the 2nd embodiment.

Биореактор в обоих вариантах исполнения (фиг.1, 2) в общем случае содержит вертикальный полый корпус 1 с теплообменной рубашкой 2 и герметично закрываемой крышкой 3, необходимые технологические патрубки 4-8, установленный с помощью направляющих 9 диффузор 10, в нижней части которого расположен барбатер 11, причем диффузор 10 установлен соосно с корпусом 1 и с образованием зазора между дном корпуса 1 и нижним краем диффузора 10. Технологические патрубки 4 служат для подачи в емкость корпуса 1 сверху питательной среды, посевного материала, пеногасителя, веществ для регулирования кислотности, патрубок 5 служит для подачи снизу корпуса 1 стерильного воздуха для барботажа, патрубок 6 - для отвода в верхней части корпуса 1 газов, патрубок 7 внизу корпуса 1 предназначен для взятия проб культуральной жидкости и слива готового бактериального препарата, впускной и выпускной патрубки 8 служат для подачи в корпус и, соответственно, отвода из корпуса теплообменной рубашки 2 теплоносителя.The bioreactor in both versions (Figs. 1, 2) generally comprises a vertical hollow body 1 with a heat-exchange jacket 2 and a hermetically sealed lid 3, the necessary technological pipes 4-8, a diffuser 10 installed using the guides 9, in the lower part of which a bubbler 11, the diffuser 10 being installed coaxially with the housing 1 and with the formation of a gap between the bottom of the housing 1 and the lower edge of the diffuser 10. Technological nozzles 4 are used to supply into the housing 1 from the top of the nutrient medium, seed, antifoam I, substances for regulating acidity, pipe 5 serves to supply sterile air for bubbling from below the housing 1, pipe 6 - to exhaust gases in the upper part of the housing 1, pipe 7 at the bottom of the housing 1 is used to take samples of the culture fluid and drain the finished bacterial preparation, inlet and the outlet pipe 8 serves to supply to the housing and, accordingly, drain from the housing of the heat exchange jacket 2 of the coolant.

При этом диаметр корпуса 1 относится к его высоте от 1:3 до 1:6, диаметр диффузора 10 составляет 0,4-0,6 диаметра корпуса 1, высота диффузора 10 составляет 0,5-0,8 высоты корпуса 1, зазор между дном корпуса 1 и нижним краем диффузора 10 составляет 0,1-0,2 диаметра корпуса 1.The diameter of the housing 1 refers to its height from 1: 3 to 1: 6, the diameter of the diffuser 10 is 0.4-0.6 the diameter of the housing 1, the height of the diffuser 10 is 0.5-0.8 the height of the housing 1, the gap between the bottom of the housing 1 and the lower edge of the diffuser 10 is 0.1-0.2 of the diameter of the housing 1.

При этом в 1-м варианте общего случая исполнения биореактора (фиг.1) барбатер 11 выполнен в виде трубы 12, подводящей стерильный воздух под рабочим давлением (от внешнего воздушного компрессора) через патрубок 5, снабженной на конце съемной полой насадкой 13 высотой 5-10 мм, которая сверху имеет один или несколько диспергаторов воздуха 14 с микроотверстиями диаметром не более 0,3 мм и расстояниями между ними 3-5 мм, при этом площадь диспергатора (диспергаторов) 14 с перфорацией составляет, соответственно, не менее 1-2,5% площади поперечного сечения диффузора 10.Moreover, in the 1st embodiment of the general case of the bioreactor (Fig. 1), the barbator 11 is made in the form of a pipe 12 supplying sterile air under operating pressure (from an external air compressor) through a pipe 5, equipped at the end with a removable hollow nozzle 13 with a height of 5- 10 mm, which on top has one or more air dispersants 14 with micro holes with a diameter of not more than 0.3 mm and distances between them of 3-5 mm, while the area of the dispersant (dispersants) 14 with perforation is, respectively, at least 1-2, 5% of the cross-sectional area of the diffus ora 10.

В частном случае выполнения 1-го варианта биореактора (фиг.1) корпус 1 установлен на раму 15 с колесами.In the particular case of the implementation of the 1st version of the bioreactor (figure 1), the housing 1 is mounted on a frame 15 with wheels.

В других частных случаях выполнения 1-го варианта биореактора, диспергаторы (или один) воздуха 14 барбатера 11 могут быть выполнены съемными с насадки 13, или несъемными, или выполнены с насадкой 13 заедино.In other particular cases of the implementation of the first variant of the bioreactor, dispersants (or one) of air 14 of the barbator 11 can be made removable from the nozzle 13, or fixed, or made with the nozzle 13 together.

Во 2-м варианте исполнения биореактора (фиг.2), он в общем случае содержит все составные части и элементы, имеющие на чертеже позиции 1-10, при этом барбатер 11 выполнен в виде трубы 16, подводящей стерильный воздух под давлением от внешнего источника (воздушного компрессора) через патрубок 5, с отходящими в стороны отводами (с разветвителем), на концах которых закреплены съемные полые насадки 17 высотой 5-10 мм, каждая из которых сверху снабжена диспергатором воздуха 18 с микроотверстиями диаметром не более 0,3 мм и расстояниями между ними 3-5 мм, причем общая площадь диспергаторов 18 с перфорацией на всех насадках 17 составляет, соответственно, не менее 1-2,5% площади поперечного сечения диффузора 10.In the 2nd embodiment of the bioreactor (figure 2), it generally contains all the components and elements having positions 1-10 in the drawing, while the bubbler 11 is made in the form of a pipe 16 supplying sterile air under pressure from an external source (air compressor) through the nozzle 5, with branches extending to the sides (with a splitter), at the ends of which removable hollow nozzles 17 are fixed with a height of 5-10 mm, each of which is equipped with an air disperser 18 with microholes with a diameter of not more than 0.3 mm and the distance between them is 3-5 mm, and the total area of dispersants 18 with perforation on all nozzles 17 is, respectively, at least 1-2.5% of the cross-sectional area of the diffuser 10.

В частном случае выполнения 2-го варианта биореактора (фиг.2) корпус 1 установлен на раму 15 с колесами.In the particular case of the implementation of the 2nd version of the bioreactor (figure 2), the housing 1 is mounted on a frame 15 with wheels.

В других частных случаях выполнения 2-го варианта биореактора, диспергаторы воздуха 18 барбатера 11 могут быть выполнены съемными со своих насадок 17, или несъемными, или выполнены со своими насадками 17 заедино.In other special cases, the implementation of the 2nd version of the bioreactor, the air dispersant 18 of the barbator 11 can be made removable from their nozzles 17, or fixed, or made with their nozzles 17 together.

Заявляемый биореактор в 1-м варианте (фиг.1) в общем случае исполнения работает следующим образом.The inventive bioreactor in the 1st embodiment (figure 1) in the General case of execution works as follows.

Сначала осуществляют подготовку собранного биореактора к работе, для чего корпус 1 через соответствующий технологический патрубок 4 в крышке 3 заполняют питательной средой. Затем с помощью подачи пара в корпус теплообменной рубашки 2 через впускной патрубок 8 и отвода воды из теплообменной рубашки 2 через выпускной патрубок 8 в течение определенного времени осуществляют стерилизацию питательной среды и систем подвода воздуха и слива готового бактериального препарата После чего биореактор охлаждают до температуры ферментации и проводят инокуляцию питательной среды, подавая в нее через соответствующий технологический патрубок 4 посевной материал, за счет чего образуется культуральная жидкость.First, they carry out the preparation of the assembled bioreactor for work, for which the housing 1 through the corresponding process pipe 4 in the cover 3 is filled with a nutrient medium. Then, by supplying steam to the housing of the heat exchange jacket 2 through the inlet pipe 8 and draining water from the heat exchange jacket 2 through the exhaust pipe 8, the medium and the air supply systems and the finished bacterial preparation are sterilized for a certain time. After that, the bioreactor is cooled to the fermentation temperature and carry out the inoculation of the nutrient medium, feeding into it through the appropriate process pipe 4 seed material, due to which a culture fluid is formed.

В рабочем режиме через патрубок 5 внизу корпуса 1 подают в барбатер 11 под давлением стерильный воздух, который по трубе 12 поступает сначала в полость насадки 13, а затем из насадки через микроотверстия одного или нескольких диспергаторов 14, расположенных в верхней ее стенке, пузырьки воздуха под давлением, которое обычно составляет 2-4 атм, выталкиваются в среду культуральной жидкости внутреннего объема диффузора 10, инициируя ее барботаж. При этом культуральная жидкость, насыщаясь воздухом и, соответственно, кислородом, образует восходящий поток, который достигая верхнего края диффузора 10 и переливаясь через него, превращается в нисходящий поток в кольцевом пространстве между внутренней поверхностью корпуса 1 и диффузором 10. Образующиеся при ферментации бактерий газы отводятся через патрубок 6, расположенный в верхней части корпуса 1 выше уровня жидкости, а пеногаситель, при необходимости, подают через технологический патрубок 4, расположенный в крышке 3. То есть диффузор 10, имеющий указанное выше соотношение габаритных размеров по отношению к размерам корпуса 1 и установленный с помощью направляющих 9 соосно, разделяет емкость корпуса 1 на зоны восходящего и нисходящего потоков культуральной жидкости с возможностью их циркуляции в биореакторе, в частности за счет разницы высот диффузора 10 и корпуса 1, а также наличия зазора, образованного между дном корпуса 1 и нижним краем диффузора 10, а конструкция барбатера 11 обеспечивает эту циркуляцию за счет барботажа воздухом.In operating mode, through the pipe 5 at the bottom of the housing 1, sterile air is supplied under pressure to the barbator 11, which first passes through the pipe 12 into the cavity of the nozzle 13, and then from the nozzle through the microholes of one or more dispersants 14 located in its upper wall, air bubbles under pressure, which is usually 2-4 atm, is pushed into the medium of the culture fluid of the internal volume of the diffuser 10, initiating its bubbling. In this case, the culture fluid, being saturated with air and, accordingly, oxygen, forms an upward flow, which reaches the upper edge of the diffuser 10 and overflows through it, turns into a downward flow in the annular space between the inner surface of the housing 1 and the diffuser 10. Gases formed during the fermentation of bacteria are discharged through the pipe 6 located in the upper part of the housing 1 above the liquid level, and the antifoam, if necessary, is fed through the technological pipe 4 located in the cover 3. That is, the diffuser 1 0, having the above ratio of overall dimensions with respect to the dimensions of the housing 1 and mounted coaxially with the guides 9, divides the capacity of the housing 1 into zones of upward and downward flows of the culture fluid with the possibility of their circulation in the bioreactor, in particular due to the difference in the heights of the diffuser 10 and housing 1, as well as the presence of a gap formed between the bottom of the housing 1 and the lower edge of the diffuser 10, and the design of the bubbler 11 provides this circulation due to sparging with air.

Ферментацию бактерий в полученной культуральной жидкости осуществляют при поддержании необходимых параметров: кислотности, температуры, объема подаваемого воздуха. При этом кислотность регулируют с помощью подачи кислоты или щелочи через тот же технологический патрубок 4 в крышке 3, через который наливают в корпус 1 питательную среду. Температуру культуральной жидкости регулируют при помощи циркуляции теплоносителя (например, горячей воды) в корпусе теплообменной рубашки 2. Объем подаваемого воздуха регулируют путем изменения давления, под которым его подают от внешнего воздушного компрессора через патрубок 5 в дне корпуса 1.Fermentation of bacteria in the resulting culture fluid is carried out while maintaining the necessary parameters: acidity, temperature, volume of supplied air. In this case, the acidity is regulated by feeding acid or alkali through the same process pipe 4 in the lid 3, through which a nutrient medium is poured into the housing 1. The temperature of the culture fluid is controlled by circulation of a coolant (for example, hot water) in the casing of the heat exchange jacket 2. The volume of air supplied is controlled by changing the pressure at which it is supplied from an external air compressor through the pipe 5 in the bottom of the casing 1.

Отбор промежуточных проб на кислотность, а также на качество культуральной жидкости по титру бактерий и наличию посторонних примесей проводят через патрубок 7 внизу корпуса 1. По результатам отбора проб определяют время слива готового бактериального препарата, который осуществляют также через патрубок 7 внизу корпуса 1.Intermediate samples for acidity, as well as for the quality of the culture fluid according to the bacterium titer and the presence of impurities, are taken through the pipe 7 at the bottom of the housing 1. According to the sampling results, the drain time of the finished bacterial preparation is determined, which is also carried out through the pipe 7 at the bottom of the housing 1.

Заявляемый биореактор во 2-м варианте (фиг.2) в общем случае исполнения работает так же, как и в 1-м варианте, за исключением, обусловленным различием в конструкции барбатера 11.The inventive bioreactor in the 2nd embodiment (figure 2) in the General case of execution works in the same way as in the 1st embodiment, except due to the difference in the design of the barbator 11.

Подаваемый в барбатер 11 в рабочем режиме под давлением через патрубок 5 внизу корпуса 1 стерильный воздух поступает по трубе 16 с разветвите-лем, проходя сначала по ее общей части, затем распределяясь по отводам, и подается в полости насадок 17, закрепленных на концах отводов разветвителя трубы 16, после чего воздух из насадок 17, каждая из которых сверху снабжена диспергатором воздуха 18, через микроотверстия в них под давлением, которое обычно составляет 2-4 атм, в виде пузырьков выталкивается в среду культуральной жидкости внутреннего объема диффузора 10, инициируя ее барботаж и формируя восходящий поток культуральной жидкости.The sterile air supplied to the barbator 11 in the operating mode under pressure through the pipe 5 at the bottom of the housing 1 enters the pipe 16 with a branch, passing first along its common part, then distributed along the branches, and is fed into the cavity of the nozzles 17 fixed at the ends of the branch branches pipes 16, after which the air from the nozzles 17, each of which is equipped with an air dispersant 18 from above, through micro holes in them under pressure, which is usually 2-4 atm, is pushed into the medium of the culture fluid of the internal volume of di fusor 10, initiating its bubbling and forming an upward flow of the culture fluid.

Описанная конструкция биореактора в 1-м и 2-м вариантах выполнения общего случая позволяют обеспечить за счет высокой интенсивности барботажа хорошую циркуляцию культуральной жидкости в корпусе, равномерную ее насыщенность воздухом, т.е. обеспечить необходимый для культуральной жидкости массообмен по кислороду.The described bioreactor design in the 1st and 2nd embodiments of the general case allows, due to the high bubbling intensity, to ensure good circulation of the culture fluid in the housing, its uniform saturation with air, i.e. provide oxygen mass transfer necessary for the culture fluid.

При этом в обоих вариантах исполнения биореактора выполнение диффузора 10 с направляющими 9, а также насадок 13 или 17 барбатера 11 съемными, даже при несъемных диспергаторах 14 или 18, соответственно, повышает удобство использования биореактора.Moreover, in both versions of the bioreactor, the implementation of the diffuser 10 with guides 9, as well as nozzles 13 or 17 of the barbator 11 are removable, even with fixed dispersers 14 or 18, respectively, increases the usability of the bioreactor.

В частных случаях биореактора, в обоих вариантах его исполнения (фиг.1, 2), когда корпус 1 установлен на раму 15 с колесами, биореактор работает так же как и в общем случае выполнения, за исключением того, что это позволяет при необходимости перемещать и поворачивать биореактор в помещении без использования подъемного крана, т.е. дополнительно улучшает его эксплуатационные характеристики при обслуживании.In special cases of the bioreactor, in both versions of its execution (Fig. 1, 2), when the housing 1 is mounted on a frame 15 with wheels, the bioreactor works in the same way as in the general case, except that it allows you to move and turn the bioreactor indoors without using a crane, i.e. further improves its serviceability.

В других частных случаях выполнения биореактора, в обоих вариантах его исполнения (фиг.1, 2), когда в барбатере 11 диспергаторы воздуха 14 или 18 выполнены по отношению к своим съемным насадкам 13 или 17, соответственно, съемными, или несъемными, или выполненными с ними заедино, т.е. в виде одной детали, биореактор работает так же как и в общем случае выполнения, за исключением того, что такое их выполнение позволяет при обслуживании снимать не только с подводящей воздух трубы 12 или 16, соответственно, насадки 13 или 17, но и позволяет снимать с насадок для прочистки перфорированные диспергаторы воздуха 14 или 18, соответственно, что дополнительно улучшает эксплуатационные характеристики биореактора.In other special cases of the bioreactor, in both versions (Fig.1, 2), when in the barbator 11 air dispersers 14 or 18 are made with respect to their removable nozzles 13 or 17, respectively, removable, or non-removable, or made with them together, i.e. in the form of one part, the bioreactor works in the same way as in the general case of execution, except that such their execution allows for servicing to remove not only pipes 12 or 16, respectively, nozzles 13 or 17, but also allows to remove nozzles for cleaning perforated dispersants of air 14 or 18, respectively, which further improves the operational characteristics of the bioreactor.

Для осуществления полезной модели - биореактора в обоих вариантах и во всех случаях выполнения могут быть использованы известные и применяемые в данной области техники конструктивные элементы, комплектующие детали, материалы и крепеж.To implement a useful model - a bioreactor in both variants and in all cases of execution, structural elements known to be used in the art can be used, components, materials and fasteners.

Так, например, корпус 1 биореактора может быть выполнен из листовой нержавеющей стали толщиной 2-5 мм.So, for example, the housing 1 of the bioreactor can be made of stainless steel sheet with a thickness of 2-5 mm.

Крышка 3 может быть выполнена, например, из нержавеющей стали толщиной 12-20 мм.The cover 3 can be made, for example, of stainless steel with a thickness of 12-20 mm.

Корпус теплообменной рубашки 2 может быть выполнен, например, из нержавеющей стали толщиной 2-3 мм.The housing of the heat exchange jacket 2 can be made, for example, of stainless steel with a thickness of 2-3 mm

Диффузор 10 может быть выполнен, например, из нержавеющей стали толщиной 1-2 мм.The diffuser 10 can be made, for example, of stainless steel with a thickness of 1-2 mm

Направляющие 9 для установки диффузора 10 внутри корпуса 1 могут быть выполнены, например, в виде нескольких приваренных к диффузору центрирующих нижних опор и верхних центрирующих держателей из пластин нержавеющей стали толщиной 2-3 мм.The guides 9 for installing the diffuser 10 inside the housing 1 can be made, for example, in the form of several centering lower supports welded to the diffuser and upper centering holders from stainless steel plates 2-3 mm thick.

В качестве технологических патрубков 4-8 могут быть использованы, например, патрубки из нержавеющей стали с толщиной стенок 2-3 мм и диаметром 20-25 мм.As technological nozzles 4-8, for example, stainless steel nozzles with a wall thickness of 2-3 mm and a diameter of 20-25 mm can be used.

В качестве подводящей воздух трубы 12 или 16 барбатера 11 может быть использована, например, труба из нержавеющей стали с толщиной стенок 2-3 мм и диаметром 15-20 мм.As the air supply pipe 12 or 16 of the barbator 11, for example, a stainless steel pipe with a wall thickness of 2-3 mm and a diameter of 15-20 mm can be used.

Насадки 13 или 17 барбатера 11 могут быть выполнены, например, из нержавеющей стали толщиной 4-5 мм.The nozzles 13 or 17 of the barbator 11 can be made, for example, of stainless steel with a thickness of 4-5 mm.

Перфорированные диспергаторы 14 или 18, соответственно, в насадках 13 или 17 барбатера И могут быть выполнены, например, из нержавеющей стали толщиной 1-2 мм или фторопласта толщиной 2-3 мм.Perforated dispersants 14 or 18, respectively, in nozzles 13 or 17 of the barbator And can be made, for example, of stainless steel 1-2 mm thick or fluoroplastic 2-3 mm thick.

Рама 15 с колесами может быть выполнена, например, из окрашенной конструкционной углеродистой стали с использованием колес, например, типа SCDB 200 фирмы Grost (Китай).The frame 15 with wheels can be made, for example, of painted structural carbon steel using wheels, for example, type SCDB 200 from Grost (China).

Claims

1. Bioreactor for the cultivation of aerobic bacteria, containing a vertical casing with a sealed lid and a heat exchange jacket, the necessary technological pipes: for supplying the medium with seed, seed, antifoam, sterile air, exhaust gases, sampling, regulating acidity, draining the finished bacterial preparation feeding into the casing of the heat-exchange jacket and removal of the heat carrier from it, installed using guides inside the casing, a diffuser coaxial with it and with a gap from the bottom of the casing, and a bubbler is located at the bottom of the diffuser, and the ratio of the case diameter to its height is in the range from 1: 3 to 1: 6, the diameter of the diffuser is 0.4-0.6 of the diameter of the case, the height of the diffuser is 0.5-0.8 of height housing, the gap between the bottom of the housing and the lower edge of the diffuser is 0.1-0.2 of the diameter of the housing, and the bubbler is made in the form of an air supply pipe with a removable hollow nozzle at the end with a height of 5-10 mm, which is equipped with at least one air dispersant with microholes with a diameter of not more than 0.3 mm and distance E between 3-5 mm, the total area of the dispersant is suitably not less than 1-2.5% cross-sectional area of the diffuser.

2. The bioreactor according to claim 1, in which the housing is mounted on a frame with wheels.

3. The bioreactor according to claims 1 and 2, in which the dispersant air barbater made removable from the nozzle.

4. The bioreactor according to claims 1 and 2, in which the barbater air dispersers are made fixed from the nozzle.

5. The bioreactor according to claim 4, in which the air dispersants are made together with a removable hollow nozzle of the bubbler.

6. A bioreactor for the cultivation of aerobic bacteria, containing a vertical casing with a sealed cap and a heat exchange jacket, the necessary technological pipes: for supplying the medium with seed, seed, antifoam, sterile air, exhaust gases, sampling, regulating acidity, draining the finished bacterial preparation feeding into the casing of the heat-exchange jacket and removal of the heat carrier from it, installed with the help of guides inside the casing, a diffuser coaxial with it and with a gap from the bottom of the casing, and a bubbler located in the lower part of the diffuser, the ratio of the diameter of the body to its height being in the range from 1: 3 to 1: 6, the diameter of the diffuser is 0.4-0.6 of the diameter of the body, the height of the diffuser is 0.5-0.8 of height housing, the gap between the bottom of the housing and the lower edge of the diffuser is 0.1-0.2 of the diameter of the housing, and the bubbler is made in the form of an air supply pipe with branches extending to the sides, at the ends of which removable hollow nozzles 5-10 mm high are fixed, which are on top equipped with air dispersers with micro holes diameter m is not more than 0.3 mm, and the distances between 3-5 mm, the total area of the dispersant is suitably not less than 1-2.5% cross-sectional area of the diffuser.

7. The bioreactor according to claim 6, in which the housing is mounted on a frame with wheels.

8. The bioreactor according to claims 6 and 7, wherein the barbater air dispersers are removable from the nozzles.

9. The bioreactor according to claims 6 and 7, in which the barbater air dispersers are made fixed from the nozzles.

10. The bioreactor according to claim 9, in which the air dispersants are made integrally with removable hollow nozzles of the bubbler.