RU1779690C - Аппарат дл культивировани клеток тканей или микроорганизмов - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к биотехнологии , к аппаратам дл  культивировани  клеток тканей или микроорганизмов. Цель изобретени  - сокращение энергозатрат и повышение эффективности перемешивани . Аппарат содержит цилиндрическую ем CucnfnauSi к/lemox кость 1 с крышкой 2, патрубками 3 и 4 дл  подвода и отвода газа и устройство дл  аэрации и перемешивани  среды, включающее горизонтальное лопастное колесо 5, укрепленное на вертикальном приводном валу 6 и размещенное в верхней части емкости 1. Под колесом 5 расположена перегородка 7 с центральным отверстием 8 дл  отвода газа с образованием кольцевой полости 9 вокруг колеса 5. Под колесом 5 образована полость 13 дл  создани  газовых вихрей. Подводимый воздух, проход  через наклонные щелевые отверсти  11, создает вихрь в полости 13, который аэрирует и перемешивает культуральную среду. Нар ду с сокращением энергозатрат и эффективностью перемешивани  аппарат обеспечивает м гкие услови  дл  клеток. 3 ил. J со с XI XI ю о Ч) о

Description

Изобретение относитс  к биотехнологии , к аппаратам дл  культивировани  изолированных клеток тканей или микроорганизмов .

Целью изобретени   вл етс  сокращение энергозатрат и повышение эффективности перемешивани .

На фиг. 1 изображен аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - узел I на фиг. 1.

Аппарат дл  культивировани  клеток тканей или микроорганизмов содержит цилиндрическую емкость 1 с крышкой 2, патрубком 3 дл  подвода газа и патрубком 4 дл  его отвода и устройство дл  аэрации и перемешивани  среды, включающее горизонтальное лопастное колесо 5, укрепленное на вертикальном приводном валу б и размещенное в верхней части емкости 1 непосредственно под крышкой 2. Под колесом 5 соосно ему расположена кольцева  перегородка 7 с центральным отверстием 8 дл  отвода газа под колесо 5, Перегородка 7 прикреплена по периферии к стенке емкости 1 с образованием кольцевой полости 9 вокруг колеса 5, служащей дл  подвода и отвода газа. В кольцевой перегородке 7 выполнены щелевые отверсти  10 дл  прохода газа из полости 9, расположенные равномерно по окружности под наклоном к горизонтальной плоскости противоположно вращению колеса 5. Емкость 1 снабжена также патрубком 11 дл  подвода питательной среды и патрубком 12 дл  отвода целевого продукта. Под перегородкой 7 образована газова  полость 13 дл  создани  газовых вихрей над поверхностью куль- туральной среды. Патрубок 3 дл  подвода газа установлен в крышке 2 над колесом 5, а патрубок 4 дл  его отвода подключен к кольцевой полости 9 над перегородкой 7,

Аппарат работает следующим образом.

Емкость 1 в стерильных услови х заполн етс  питательной средой с посевной дозой культуры клеток или микроорганизмов так, чтобы над поверхностью суспензии клеток оставалась газова  полость 13. Далее устанавливают требуемый дл  культивировани  температурный режим и включают электродвигатель (не показан), вращающий колесо 5. В зависимости от требований технологии устанавливают необходимое число оборотов лопастного колеса 5. При вращении колеса 5 создаетс  разрежение в его приосевой зоне и повышенное давление на периферии. За счет этого газ из газовой полости 13 емкости 1 поступает в колесо 5 к лопаст м этого колеса 5 и выбрасываетс  с высокой скоростью этими лопаст ми в кольцевую полость 9

В полость 9 происходит снижение скорости потока газа и повышение его давлени , кинематическа  энерги  газа превращаетс  в энергию давлени . Из полости 9 газ поступает к щелевым отверсти м 10. Через эти щели газ по касательной к стенке емкости 1 вводитс  в газовую полость 13 над поверхностью суспензии клеток . Здесь под действием перепада

0 давлени  между периферией и центром газовой полости 13 газ по спиральным траектори м с высокой скоростью движетс  к отверстию 8, к центру лопастного колеса 5. Таким образом, над поверхностью суспен5 зии клеток формируетс  стационарный потенциальный вихрь газа, с осевым противотоком, который генерирует в жидкости аналогичное турбулентное вращательное движение с интенсивным

0 перемешиванием вдоль оси биореактора. В процессе культивировани  газ взаимодействует с культуральной средой через ее свободную поверхность, не смешива сь с жидкостью. Поэтому в суспензии клеток нет

5 пузырьков газа, что исключает травмирование клеток и образование пены. Вместе с тем, указанное выше газовихревое перемешивание суспензии представл ет собой квазистационарный процесс, обеспечиваю0 щий культивирование клеток без застойных зон в объеме биореактора. За счет разрежени  в приосевой зоне лопастного колеса 5 через патрубок 3 осуществл етс  подсос свежего газа в емкость 1, а вследствие по5 вышенного давлени  на периферии полости 9 - вывод отработанного газа из емкости 1. При этом достигаетс  поддержание оптимального соотношени  компонентов аэрирующего газа дл  обеспечени  нормальных

0 условий культивировани  клеток или микроорганизмов .

Конструктивные особенности аппарата позвол ют снизить энергозатраты на аэрацию и перемешивание среды за счет того,

5 что эти процессы осуществл ютс  и поддерживаютс  на оптимальном уровне путем введени  газа, который формирует устойчивый вихрь, потенциальна  энерги  которого , переход  в кинетическую, практически

Claims (1)

1. 0 полностью используетс  в аппарате, при этом устойчивость этого вихр  и концентраци  его энергии в восход щим потока привод т к эффективному перемешиванию среды при сохранении м гких условий пере5 мешивани  клеток или микроорганизмов. Формула изобретени  Аппарат дл  культивировани  клеток тканей или микроорганизмов, содержащий цилиндрическую емкость с крышкой и патрубками дл  подвода и отвода газа и устройство дл  аэрации и перемешивани  среды, отличающийс  тем, что, с целью сокращени  энергозатрат и повышени  эффективности перемешивани , устройство дл  аэрации и перемешивани  содержит горизонтальное лопастное колесо, укрепленное на вертикальном приводном валу, размещенное в верхней части емкости непосредственно под крышкой, и расположенную под ним соосно кольцевую перегородку с центральным отверстием дл  отвода газа, прикрепленную по периферии

   0

   к стенке емкости с образованием кольцевой полости вокруг колеса дл  подвода и отвода газа, при этом в кольцевой перегородке выполнены щелевые отверсти  дл  прохода газа, расположенные равномерно по окружности , под наклоном к горизонтальной плоскости , противоположно вращению колеса, причем патрубок дл  подвода газа установлен в крышке над лопастным колесом, а патрубок дл  отвода газа подключен к указанной кольцевой полости над перегородкой .

   8

   фцг.З