RU2008347C1 - Method of microorganisms cultivation and apparatus for its realization - Google Patents

Method of microorganisms cultivation and apparatus for its realization Download PDF

Info

Publication number
RU2008347C1
RU2008347C1 SU4940106A RU2008347C1 RU 2008347 C1 RU2008347 C1 RU 2008347C1 SU 4940106 A SU4940106 A SU 4940106A RU 2008347 C1 RU2008347 C1 RU 2008347C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
inoculator
microorganisms
fermenter
siphon
culture
Prior art date
Application number
Other languages
Russian (ru)
Inventor
А.Д. Корнеев
К.Б. Алибеков
А.В. Жженова
Ю.П. Салятов
Г.А. Громов
Original Assignee
Акционерное общество "Дзержинскхиммаш"
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 Акционерное общество "Дзержинскхиммаш" filed Critical Акционерное общество "Дзержинскхиммаш"
Priority to SU4940106 priority Critical patent/RU2008347C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2008347C1 publication Critical patent/RU2008347C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)

Abstract

FIELD: microbiological industry. SUBSTANCE: method comprises cultivation in cubic content with aeration of medium using cultural fluid of foregoing generation of microorganisms at stage of their exponential development as sowing material. This fluid is supplied from working cubic content into inoculator by means of airlift with simultaneous air pulsation 10-30 Hz and following refrigeration of cultural fluid up to 5-10 C in order to except inactivation of microorganisms. Apparatus has housing with inoculator built-in in its upper part in form of cowling with bottom. Device for supply of sowing material into inoculator is a siphon, whose upper part is located in cowling cavity and lower one is at bottom of housing. Moreover siphon is equipped with air pulsator and inoculator is equipped with autonomous heat exchanger. EFFECT: rise of output of microbic mass.

Description

Изобретение относится к микробиологии, а именно к способам и устройствам для культивирования микроорганизмов, и может быть использовано в медицинской, химической, пищевой и других отраслях промышленности при проведении процессов в асептических условиях, когда к ним предъявляются повышенные требования по предупреждению проникновения в стерильные полости аппаратов и коммуникаций посторонней микрофлоры и окружающей среды. The invention relates to microbiology, and in particular to methods and devices for the cultivation of microorganisms, and can be used in the medical, chemical, food and other industries when carrying out processes in aseptic conditions, when they are subject to increased requirements to prevent penetration into sterile cavities of apparatuses and communications of extraneous microflora and the environment.

Известен способ культивирования микроорганизмов, при котором часть культуральной жидкости периодически удаляется из основного объема ферментатора при постепенном добавлении свежей среды [1] . A known method of culturing microorganisms, in which part of the culture fluid is periodically removed from the main volume of the fermenter with the gradual addition of fresh medium [1].

Данный способ культивирования является промежуточным между периодическим и непрерывным, приемлем он не для всех продуцентов и не обеспечивает чистоты отбора посевного материала. По истечении определенного количества генераций "отъема-долива" процесс вырождается. Для перекачивания культуральной жидкости используют насосы. При этом к культуральной жидкости, находящейся в магистрали, прекращается подача кислорода, что приводит к инактивации продуцентов, а воздействие насосов оказывает травмирующее действие на культуру микроорганизма. This method of cultivation is intermediate between periodic and continuous, it is not acceptable for all producers and does not ensure the purity of the selection of seed. After a certain number of weaning-topping generations has elapsed, the process degenerates. Pumps are used to pump the culture fluid. At the same time, the supply of oxygen to the culture fluid in the line stops, which leads to inactivation of the producers, and the effect of the pumps has a traumatic effect on the culture of the microorganism.

Известен аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий ферментатор и размещенные в нем инокулятор и посевной аппарат [2] . A known apparatus for the cultivation of microorganisms containing a fermenter and placed in it inoculator and sowing apparatus [2].

Недостатком аппарата является наличие большого количества запорной арматуры, устройств для прокачивания, что увеличивает вероятность инфицирования культуры посторонней микрофлорой и инактивации продуцента. The disadvantage of the apparatus is the presence of a large number of valves, devices for pumping, which increases the likelihood of infection of the culture by extraneous microflora and inactivation of the producer.

Наиболее близким к предлагаемому устройству является аппарат для выращивания микроорганизмов, содержащий вертикальный корпус, инокулятор, размещенный в его верхней части, теплообменные, аэрирующие устройства и средства для подачи посевного материала в инокулятор. Closest to the proposed device is an apparatus for growing microorganisms containing a vertical body, an inoculator located in its upper part, heat exchange, aeration devices and means for supplying seed to the inoculator.

Недостатками указанного аппарата являются также недостаточно высокая степень поддержания асептических условий в процессе культивирования и возможность травмирования культуры микроорганизмов при перекачивании культуральной жидкости с помощью насосов. The disadvantages of this apparatus are also not a sufficiently high degree of maintenance of aseptic conditions during the cultivation process and the possibility of injury to the culture of microorganisms during pumping of the culture fluid using pumps.

Целью предлагаемых способа и устройства является повышение выхода продукта за счет исключения инактивации продуцентов и повышения асептических показателей. The aim of the proposed method and device is to increase product yield by eliminating the inactivation of producers and increasing aseptic performance.

Для достижения этой цели в известном способе культивирования микроорганизмов в ферментаторе с размещенным внутри рабочего объема инокулятором в качестве посевного материала используется культуральная жидкость предыдущей генерации на стадии экспоненциального развития, подаваемая из рабочего объема ферментатора в инокулятор эрлифтом путем пульсационной подачи воздуха с частотой 10-30 Гц под уровень заполнения ферментатора с дальнейшим захолаживанием. To achieve this, in the known method of cultivating microorganisms in a fermenter with an inoculator placed inside the working volume, the culture fluid of the previous generation at the exponential development stage is used as seed material, supplied from the fermenter working volume to the inoculator by airlift by pulsating air supply with a frequency of 10-30 Hz under fermenter filling level with further cooling.

Для достижения поставленной цели в известном устройстве для глубинного культивирования микроорганизмов, содержащем вертикальный корпус, размещенный в его верхней части инокулятор, теплообменные, аэрирующие устройства и средство для подачи посевного материала в инокулятор, последнее выполнено в виде сифона, верхний изогнутый конец которого опущен во внутреннюю полость инокулятора, а нижний расположен с зазором от дна ферментатора и соединен с пульсатором посредством воздухопровода, расположенного ниже уровня заполнения ферментатора. To achieve this goal, in the known device for the deep cultivation of microorganisms, containing a vertical casing, an inoculator located in its upper part, heat exchange, aeration devices and means for supplying seed to the inoculator, the latter is made in the form of a siphon, the upper curved end of which is lowered into the internal cavity inoculator, and the bottom is located with a gap from the bottom of the fermenter and is connected to the pulsator via an air duct located below the filling level of the fermenter .

Из научно-технической и патентной литературы авторам не известны источники, содержащие совокупность признаков, изложенных в формуле, что позволяет сделать вывод о соответствии предложений критерию "существенные отличия". From the scientific, technical and patent literature, the authors are not aware of sources containing a combination of features set forth in the formula, which allows us to conclude that the proposals meet the criterion of "significant differences".

На фиг. 1 представлен аппарат для культивирования микроорганизмов, продольный разрез. In FIG. 1 shows a device for the cultivation of microorganisms, a longitudinal section.

Аппарат для выращивания микроорганизмов содержит вертикальный цилиндрический корпус 1, аэрирующее устройство, состоящее из воздухоподводящей трубы 2 с аэратором 3, и перемешивающее устройство, содержащее вал 4 с мешалками 5. В верхней части аппарата коаксиально корпусу 1 установлена обечайка 6 с днищем 7, прикрепленным к стенке корпуса, образующая инокулятор. В днище 7 вварены патрубки 8 для перелива культуральной жидкости из рабочего объема инокулятора в рабочий объем аппарата или для отбора проб. Между корпусом аппарата и обечайкой 6 с зазором к днищу 7 размещена вертикальная кольцевая циркуляционная перегородка 9. Верхняя кромка перегородки 9 находится ниже верхней кромки обечайки 6. В нижней части инокулятора между стенкой корпуса и циркуляционной перегородкой 9 размещено кольцевое аэрирующее устройство (аэратор) 10. Магистрали 11 и 12 для подачи питательной среды подключены соответственно к инокулятору и аппарату. Подача культуральной жидкости из рабочего объема ферментатора в инокулятор осуществляется с помощью сифона 13. Сифон соединен с пульсатором 14 посредством воздухопровода 15. Воздухопровод 15 расположен ниже уровня заполнения ферментатора. Теплообменное устройство 16 создает автономную систему охлаждения для инокулятора, теплообменное устройство 17 - для ферментатора. The apparatus for growing microorganisms contains a vertical cylindrical body 1, an aeration device consisting of an air supply pipe 2 with an aerator 3, and a mixing device containing a shaft 4 with mixers 5. A shell 6 with a bottom 7 mounted to the wall is installed coaxially to the body 1 the body forming the inoculator. In the bottom 7, tubes 8 are welded for overflowing the culture fluid from the working volume of the inoculator to the working volume of the apparatus or for sampling. A vertical annular circulation partition 9 is placed between the apparatus body and the shell 6 with a gap to the bottom 7. The upper edge of the partition 9 is located below the upper edge of the shell 6. An annular aeration device (aerator) is placed between the case wall and the circulation partition 9 10. Highways 11 and 12 for supplying a nutrient medium are connected respectively to the inoculator and apparatus. The supply of the culture fluid from the working volume of the fermenter to the inoculator is carried out using a siphon 13. The siphon is connected to the pulsator 14 via an air duct 15. The air duct 15 is located below the filling level of the fermenter. The heat exchange device 16 creates an autonomous cooling system for the inoculator, the heat exchange device 17 - for the fermenter.

Работа аппарата осуществляется следующим образом. The operation of the apparatus is as follows.

После стерилизации подается питательная среда через магистраль 11 и инокулятор и через магистраль 12 в основной аппарат. При этом заполнение питательной средой инокулятора происходит за несколько минут, а заполнение основного аппарата продолжается около 2 ч. После заполнения инокулятора производят его засев чистой культурой микроорганизмов, при этом заполнение основного аппарата продолжается. Включаются аэратор 10 и теплообменное устройство 16, и начинается процесс биосинтеза в инокуляторе. After sterilization, the nutrient medium is supplied through the line 11 and the inoculator and through the line 12 to the main unit. In this case, filling the inoculator with nutrient medium takes several minutes, and filling the main apparatus lasts about 2 hours. After filling the inoculator, it is inoculated with a pure culture of microorganisms, while filling the main apparatus continues. The aerator 10 and the heat exchange device 16 are turned on, and the biosynthesis process in the inoculator begins.

К моменту достижения максимальной концентрации микроорганизмов в инокуляторе питательная среда заполняет требуемый объем основного аппарата. Производят доведение ее температуры до оптимальной температуры культивирования. После этого осуществляют отбор пробы из инокулятора с целью проверки на микробиологический анализ и передачу культуральной жидкости из инокулятора в рабочий объем аппарата. Подается воздух в барботер, и включается мешалка 5. Проводится процесс культивирования в основном аппарате. При достижении стадии экспоненциального развития культуры в основном аппарате культуральная жидкость подается из рабочего объема в инокулятор. Для этого сжатый воздух с частотой 10-30 Гц подается с помощью пульсатора 14 по воздухопроводу 15 к сифону 13. Культуральная жидкость из рабочего объема ферментатора эжектируется через нижний конец сифона. Подъем образующейся газожидкостной смеси происходит за счет эрлифтного эффекта. В инокуляторе культуральная жидкость захолаживается с целью исключения инактивации до температуры 5-10оС и хранится до следующего посевного периода, в котором используется в качестве посевного материала. В дальнейшем цикл повторяется.By the time the maximum concentration of microorganisms in the inoculator is reached, the nutrient medium fills the required volume of the main apparatus. Bring its temperature to the optimum temperature of cultivation. After that, sampling from the inoculator is carried out in order to check for microbiological analysis and transfer of culture fluid from the inoculator to the working volume of the apparatus. Air is supplied to the bubbler and the agitator 5 is turned on. The cultivation process is carried out in the main apparatus. Upon reaching the stage of exponential development of culture in the main apparatus, the culture fluid is supplied from the working volume to the inoculator. To do this, compressed air with a frequency of 10-30 Hz is supplied using a pulsator 14 through an air pipe 15 to the siphon 13. The culture fluid from the working volume of the fermenter is ejected through the lower end of the siphon. The rise of the resulting gas-liquid mixture occurs due to the airlift effect. The inoculator culture fluid quenched to avoid inactivation temperature to 5-10 ° C and stored until the next growing season, which is used as inoculum. Subsequently, the cycle repeats.

Использование в качестве посевного материала культуральной жидкости предыдущей генерации на стадии экспоненциального развития создает преимущество перед известным способом, поскольку дает возможность использовать молодую культуру с большим коэффициентом генераций и большой скоростью размножения и позволяет повысить выход продукта и улучшить асептические показатели процесса. The use of the culture fluid of the previous generation as a seed at the stage of exponential development creates an advantage over the known method, since it makes it possible to use a young culture with a high generation coefficient and high reproduction rate and allows to increase the yield of the product and improve the aseptic characteristics of the process.

Подача культуральной жидкости из рабочего объема ферментатора в инокулятор эрлифтом путем пульсационной подачи воздуха также способствует достижению поставленной цели, что подтверждается данными проведенных экспериментальных исследований. The supply of culture fluid from the working volume of the fermenter to the inoculator by airlift by means of pulsating air supply also contributes to the achievement of the goal, which is confirmed by the data of experimental studies.

На фиг. 2 представлен график зависимости роста экзопротеазной активности бактерий Bac. thuring. var kenyae при культивировании по известному способу в известном устройстве (а), согласно предлагаемому способу в предлагаемом устройстве (б). In FIG. Figure 2 shows a graph of the growth of the exoprotease activity of Bac bacteria. thuring. var kenyae when cultured according to the known method in the known device (a), according to the proposed method in the proposed device (b).

Из приведенного графика видно, что максимум экзопротезной активности наблюдается при культивировании в известном устройстве согласно известному способу на 14 часу, в предлагаемом - на 12 часу культивирования и составляет соответственно 96,8 и 432,6 мкг/мл. From the graph shows that the maximum exoprosthetic activity is observed during cultivation in the known device according to the known method at 14 hours, in the proposed - at 12 hours of cultivation and is respectively 96.8 and 432.6 μg / ml.

Скачкообразное увеличение производительности аппарата от частоты пульсационной подачи воздуха наблюдается в диапазоне 10-30 Гц (таблица). (56) 1. Яковлев В. И. Технология микробиологического синтеза. М. : Химия, 1987, с. 26. A spasmodic increase in the productivity of the apparatus from the frequency of the pulsating air supply is observed in the range of 10-30 Hz (table). (56) 1. Yakovlev V.I. Technology of microbiological synthesis. M.: Chemistry, 1987, p. 26.

2. Авторское свидетельство СССР N 1161545, кл. C 12 M 1/04, 1985. 2. USSR author's certificate N 1161545, cl. C 12 M 1/04, 1985.

3. Авторское свидетельство СССР N 1010122, кл. C 12 M 1/04, 1983.  3. Copyright certificate of the USSR N 1010122, cl. C 12 M 1/04, 1983.

Claims (2)

1. Способ культивирования микроорганизмов, включающий их выращивание в емкости ферментатора с использованием инокулятора, расположенного в рабочем объеме среды культивирования, и предусматривающий аэрацию культуральной жидкости, отличающийся тем, что в качестве посевного материала используют культуральную жидкость предыдущей генерации микроорганизмов на стадии их экспоненциального развития путем подачи этой жидкости из рабочего объема ферментатора в инокулятор посредством эрлифта при одновременной пульсационной подаче аэрирующего воздуха с частотой пульсации 10 - 30 Гц под уровень заполнения емкости и последующим захолаживанием культуральной жидкости до температуры 5 - 10oС для исключения инактивации микроорганизмов.1. A method of cultivating microorganisms, including growing them in a fermenter vessel using an inoculator located in the working volume of the culture medium, and providing for aeration of the culture fluid, characterized in that the culture fluid of the previous generation of microorganisms is used as seed material at the stage of their exponential development by feeding of this liquid from the working volume of the fermenter to the inoculator by means of airlift with simultaneous pulsating flow aerating of air with pulsation frequency of 10 - 30 Hz under the filling level of the container and the culture liquid, followed by cooling down to a temperature of 5 - 10 o C to eliminate the inactivation of microorganisms. 2. Аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий вертикальный корпус, размещенный в нем инокулятор, аэрирующее устройство, теплообменное устройство и средство для подачи посевного материала в инокулятор, отличающийся тем, что инокулятор размещен в верхней части емкости и выполнен в виде обечайки с днищем, а средство для подачи посевного материала представляет собой сифон, верхний изогнутый участок которого размещен во внутренней полости указанной обечайки и нижний расположен у дна ферментатора с зазором, при этом сифон снабжен пульсатором подаваемого воздуха, подключенным к нему воздухопроводом в нижней своей части, причем инокулятор снабжен автономным теплообменным устройством.  2. An apparatus for cultivating microorganisms, comprising a vertical housing, an inoculator placed therein, an aeration device, a heat exchange device and means for supplying seed to the inoculator, characterized in that the inoculator is located in the upper part of the container and is made in the form of a shell with a bottom, and the means for supplying seed is a siphon, the upper curved section of which is located in the inner cavity of the specified shell and the bottom is located at the bottom of the fermenter with a gap, while the siphon is equipped with n pulsator supply air duct connected to it in its lower part, the inoculator equipped with autonomous heat exchange device.
SU4940106 1991-05-31 1991-05-31 Method of microorganisms cultivation and apparatus for its realization RU2008347C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4940106 RU2008347C1 (en) 1991-05-31 1991-05-31 Method of microorganisms cultivation and apparatus for its realization

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SU4940106 RU2008347C1 (en) 1991-05-31 1991-05-31 Method of microorganisms cultivation and apparatus for its realization

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2008347C1 true RU2008347C1 (en) 1994-02-28

Family

ID=21576572

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SU4940106 RU2008347C1 (en) 1991-05-31 1991-05-31 Method of microorganisms cultivation and apparatus for its realization

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2008347C1 (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN100523167C (en) Cell culture system
Takayama et al. The types of bioreactors used for shoots and embryos
CN102102081B (en) Pure-culture solid-state fermentation apparatus capable of gas-phase inoculation and feeding, and method thereof
RU2008347C1 (en) Method of microorganisms cultivation and apparatus for its realization
KR100893875B1 (en) Reactor having spin-dry function
KR101885147B1 (en) Mushroom complex cultivation device
WO2018164586A1 (en) System for cultivating aquatic organisms by producing feed for the aquatic animals from waste products emanating from said cultivation, particularly carbon dioxide isolated by ultrasound
KR101135052B1 (en) A bioreactor easy to sterilize and liquid cultivation methods using the same
WO2019157785A1 (en) Production process and equipment for continuously supplying bacterial liquid in exponential growth phase
CN208200973U (en) A kind of production equipment of serialization supply logarithmic growth phase bacterium solution
RU2032734C1 (en) Bioreactor for cultivating cells on magnet carriers
SU1723114A1 (en) Apparatus for cultivating microorganisms
CN220999539U (en) Bacterial manure fermentation sterilization equipment
CN215932479U (en) Secondary fermentation monitoring facilities is used in mushroom planting
CN212316125U (en) Miniature fermenting installation
RU188087U1 (en) Plant for promoting pure yeast culture
KR100968029B1 (en) A bioreactor easy to sterilize, and liquid cultivation methods using the same
RU2342424C2 (en) Batch process of growing pure culture yeast for brewing and device to this end
JPS63109772A (en) Culture of vegetable cell or the like
SU454250A1 (en) Nutrient medium for growing vitamin producer 12
SU430154A1 (en) METHOD OF OBTAINING MICROSCLEROCIA
KR20040077385A (en) Liquid mushroom spawn-cultivating device for mushroom production to shorten culture period, remove risk of bacterial contamination and enable working convenience, and consequently to improve productivity
KR20040077384A (en) Solid mushroom spawn-cultivating device for mushroom production to shorten culture period and remove risk of bacterial contamination and consequently to improve productivity
SU618407A1 (en) Method of producing crop
SU480758A1 (en) The method of obtaining the tryptophane