RU2055883C1 - Способ культивирования микроорганизмов и аппарат для его осуществления - Google Patents
Способ культивирования микроорганизмов и аппарат для его осуществления Download PDFInfo
- Publication number
- RU2055883C1 RU2055883C1 SU5025644A RU2055883C1 RU 2055883 C1 RU2055883 C1 RU 2055883C1 SU 5025644 A SU5025644 A SU 5025644A RU 2055883 C1 RU2055883 C1 RU 2055883C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ejector
- air
- microorganisms
- liquid
- gas
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Использование: микробиологическая промышленность, культивирование микроорганизмов на жидких питательных средах в суспензии. Сущность изобретения: способ предусматривает выращивание микроорганизмов на жидкой питательной среде при аэрации путем барботажа, который проводят подачей воздуха. Перед барбатажем осуществляют обработку клеток в газо-жидкостном эжектроре в течение 0,005 - 0,04 с, при массовом соотношении культуральной жидкости к воздушному потоку от 1 oC 25000 до 1 oC 100000 соответственно. Аппарат для осуществления способа содержит емкость, в нижней части которой установлен аэратор из горизонтальных перфорированных труб, по меньшей мере одна из которых снабжена эжектором с центральным напорным воздушным соплом с внешней трубчатой перфорированной насадкой для предварительного газонасыщения жидкости. 2 с. п. ф-лы, 4 ил.
Description
Изобретение относится к способам культивирования микроорганизмов, в частности дрожжей и устройствам для их осуществления.
Известны способы выращивания микроорганизмов на питательных средах, подвергаемых аэрированию и перемешиванию, заключающиеся в обработке посевного материала действием высокой чистоты [1] микроорганизмов "сорняков" [2] и т.п.
Недостатком этих способов является сложная технология обработки, затрудняющая их промышленное использование или понижение качества целевого продукта за счет снижения чистоты посевного материала.
Прототипом заявляемого способа является способ выращивания дрожжей с использованием перемешивания, аэрации и пеногашения. Процесс ведется при воздействии на культуру пульсирующего потока воздуха под давлением 1,7-1,8 ата для повышения выхода биомассы и снижения пенообразования [3]
Недостатком прототипа-способа является трудность регулирования процесса в промышленных условиях, небольшое воздействие на эффективность процесса.
Недостатком прототипа-способа является трудность регулирования процесса в промышленных условиях, небольшое воздействие на эффективность процесса.
Для осуществления культивирования используют различные аппараты.
Известен аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками для подвода сырья, вспомогательных материалов, воздуха и отвода готового продукта и размещенное в ней устройство для аэрации, состоящее из вращающегося вертикального распределительного коллектора и пространственно расположенных в объеме барботажных труб [4]
Известен аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками для подвода сырья, вспомогательных материалов, воздуха и отвода готового продукта и размещенное в этой емкости аэрационное устройство, состоящее из коллектора и барботажных труб [5]
Недостатками обоих описанных аппаратов является неравномерность распределения посевного материала по высоте из-за наличия градиента давления по высоте емкости, что приводит к невысокому выходу микробной биомассы. Попытки сделать композицию более однородной за счет увеличения скорости перемешивания приводят к повреждению растущих клеток.
Известен аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками для подвода сырья, вспомогательных материалов, воздуха и отвода готового продукта и размещенное в этой емкости аэрационное устройство, состоящее из коллектора и барботажных труб [5]
Недостатками обоих описанных аппаратов является неравномерность распределения посевного материала по высоте из-за наличия градиента давления по высоте емкости, что приводит к невысокому выходу микробной биомассы. Попытки сделать композицию более однородной за счет увеличения скорости перемешивания приводят к повреждению растущих клеток.
Современные технологии получения биомассы микроорганизмов предполагают переработку концентрированных сред. При этом возникает так называемый "эффект стеснения", т.е. большое количество микробных клеток в единице объема. Это существенно тормозит процесс обмена в клетке из-за негативного влияния продуктов метаболизма клеток.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является аппарат, состоящий из емкости, снабженной аэрационным устройством, содержащим барботажную систему, и вынесенный из аппарата жидкостно-газовый эжектор [6]
Недостатками прототипа являются громоздкость, сложность, связанная с обязательным включением в технологическую схему насоса, использование выносного эжектора. Все это значительно усложняет стерилизацию и в аварийных условиях может привести к нежелательным экологическим последствиям. Кроме того, используемая система требует значительного расхода воздуха, что не позволяет увеличить удельную производительность аппарата.
Недостатками прототипа являются громоздкость, сложность, связанная с обязательным включением в технологическую схему насоса, использование выносного эжектора. Все это значительно усложняет стерилизацию и в аварийных условиях может привести к нежелательным экологическим последствиям. Кроме того, используемая система требует значительного расхода воздуха, что не позволяет увеличить удельную производительность аппарата.
Использование прототипа не позволяет использовать высококонцентрированные питательные среды и достигать высокого накопления микробной биомассы в единице объема.
Задачей изобретения является разработка технологии и аппаратуры, позволяющей повысить съем биомассы микро- организмов.
Было найдено, что достичь этого эффекта удается, подвергая микроорганизмы в ходе культивирования периодическому кратковременному (0,005-0,04 с) воздействию больших концентраций воздуха (соотношение массовое газ:культуральная жидкость 1:2500 1:100000).
Для достижения большего снижения времени обработки и повышения соотношения воздух: культуральная жидкость необходимо существенное усложнение аппаратуры процесса. При меньшем соотношении и большем времени контакта эффективность воздействия снижается.
Для осуществления предлагаемой технологии в стандартном аппарате, состоящем из емкости с технологическими патрубками для подвода сырья, вспомогательных материалов, аэрационного устройства последнее выполнено в виде перфорированных труб, расположенных горизонтально дну, причем по крайней мере один из элементов трубы выполнен в виде газо-жидкостного эжектора с центральным напорным воздушным соплом.
В результате использования данного аппарата происходит периодическое всасывание части культуральной жидкости в эжектор, где она подвергается кратковременному стрессовому воздействию больших количеств кислорода. Наряду с этим использование указанного устройства способствует исключению возможности появления режима "стеснения" клеток и лучшего перемешивания.
На фиг. 1 изображен предлагаемый аппарат, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 узел I на фиг. 2, вариант выполнения эжектора; на фиг. 4 то же, другой вариант выполнения эжектора.
Аппарат содержит емкость 1 с технологическими патрубками 2 для подвода сырья, вспомогательных материалов, воздуха и отвода готового продукта и размещенное в этой емкости аэрационное устройство 3, состоящее из коллектора 4 и барботажных труб 5. Начальный участок каждой из труб выполнен в виде газожидкостного эжектора 6. Эжектор включает коаксиальные центральное высоконапорное воздушное и внешнее жидкостное (для культуральной среды) сопла 7 и 8, камеру 9 смешения и диффузор 10. При этом возможны различные варианты исполнения. Два из возможных вариантов представлены на фиг. 3 и 4, когда перфорированный отверстиями 11 раздачи воздуха участок барботажной трубы начинается вниз по потоку за эжектором (фиг. 3) и над ним (фиг. 4).
Аппарат работает следующим образом.
В соответствии с технологической схемой культивирования микроорганизмов в емкость 1 через технологические патрубки 2 поступают в определенной дозировке сырье, вспомогательные материалы и воздух. Воздух поступает в коллектор 4 и из него в сопло 7 эжектора. В сопле 7 поток воздуха поджимается, происходит его ускорение и понижение статического давления в выходном сечении сопла. Поскольку статическое давление поперек коаксиальных потоков (рассматриваем для примера дозвуковой эжектор) выравнивается, то в выходном сечении жидкостного сопла 8 устанавливается это пониженное давление, за счет чего и осуществляется (при неизменном полном давлении жидкой среды) эжектирование культуральной жидкости из ее нижних слоев.
В камере эжектора 9 струи воздуха и культуральной среды смешиваются, в результате чего происходит кратковременное попадание клеток в пересыщенную воздухом среду при интенсивном перемешивании, при этом происходит разрушение агломератов клеток, возникших в ходе роста в "спокойной" части аппарата, частичное насыщение среды кислородом воздуха. Далее предварительно насыщенная среда и неиспользованный воздух поступает через раздаточные отверстия 11 в емкость 1, где происходит окончательное аэрирование среды, при этом дополнительно происходит повышенное, по сравнению с простым барботированием, насыщение среды кислородом воздуха.
Подбор оптимальных геометрических и газодинамических параметров эжектора в каждом конкретном случае указанного режима осуществляется предварительным расчетом известными инженерными методами.
Особенностью заявленного способа является использование воздушного потока, подаваемого в аппарат в качестве стрессового стимулятора жизнедеятельности клеток, что позволяет вывести их из стадии пассивного развития.
Предлагаемое устройство для осуществления способа характеризуется исключительной простотой изготовления, возможность легкой переделки стандартной аппаратуры культивирования. В ходе его работы аэрирующее устройство выполняет несвойственные ему функции, а именно осуществляет функции дополнительной емкости, где происходит воздействие на клетку больших объемов газа, а также за счет образования высокоскоростных микропотоков смеси культуральной жидкости и воздуха при выходе из трубы предотвращает возможность образования "суперагрегатов" клеток в объеме аппарата, что также повышает его эффективность. Следующие примеры иллюстрируют изобретение.
П р и м е р 1. Для исследования используют дрожжи Saccaromyces cerevisiae paca X11, применяемые для сбраживания сусла из крахмалосодержащего сырья. Засевные дрожжи готовят на сладком пивном сусле, после 14-18 ч культивирования на качалке полученным посевным материалом засевают аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками для подвода сырья, вспомогательных материалов, воздуха и отвода готового продукта с аэрационным устройством в виде перфорированных труб, расположенных горизонтально дну, при этом два элемента труб выполнены в виде газожидкостного эжектора с центральным напорным воздушным соплом. В ходе культивирования клетки дрожжей подвергаются кратковременному 0,005 с воздействию больших концентраций воздуха в барботажном устройстве при массовом соотношении воздух:культуральная жидкость 1:2500. Через 28 ч проводят съем культуральной жидкости, выход дрожжевой биомассы 130 г/л абсолютно сухой биомассы. Выход биомассы в контроле 115-120 г/л.
П р и м е р 2. Выращивание дрожжей проводят по примеру 1. В ходе культивирования клетки дрожжей подверглись кратковременному 0,04 с воздействию больших концентраций воздуха в барботажном устройстве при массовом соотношении воздух:культуральная жидкость 1:100000. Выход биомассы дрожжей 132 г/л абсолютно сухой биомассы.
Claims (2)
- Способ культивирования микроорганизмов в емкости аппарата, предусматривающий их выращивание в жидкой питательной среде при аэрации путем барботажа культуральной жидкости, отличающийся тем, что до барботажа проводят обработку клеток воздушным потоком в эжекторе в течение 0,005 - 0,04 с при массовом соотношении культуральной жидкости к воздушному потоку от 1 - 25000 до 1 - 100000, соответственно.
- 2. Аппарат для культивирования микроорганизмов, содержащий емкость с технологическими патрубками для подвода сырья, вспомогательных материалов, воздуха и отвода готового продукта и снабженный аэрационным устройством, включающим собственно аэратор, размещенный у днища емкости, и газожидкостный эжектор, отличающийся тем, что аэратор выполнен в виде перфорированных горизонтальных труб, а эжектор установлен по крайней мере на одной из них с центальным напорным воздушным соплом и снабжен внешней трубчатой перфорированной насадкой для предварительного газонасыщения жидкости.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5025644 RU2055883C1 (ru) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Способ культивирования микроорганизмов и аппарат для его осуществления |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5025644 RU2055883C1 (ru) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Способ культивирования микроорганизмов и аппарат для его осуществления |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2055883C1 true RU2055883C1 (ru) | 1996-03-10 |
Family
ID=21596068
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5025644 RU2055883C1 (ru) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Способ культивирования микроорганизмов и аппарат для его осуществления |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2055883C1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813992C1 (ru) * | 2023-03-14 | 2024-02-21 | Сергей Александрович Дмитриев | Вакуумный аппарат для выращивания хлебопекарных дрожжей |
-
1992
- 1992-01-31 RU SU5025644 patent/RU2055883C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Авторское свидетельство СССР N 1564183, кл. C 12M 1/22, 1990. 2. Авторское свидетельство СССР N 1564189, кл. C 12M 13/01, 1990. 3. Авторское свидетельство СССР N 1551727, кл. C 12M 1/04, 1990. 4. Патент Японии N 63-59675, кл. C 12M 1/06, 1981 г. 5. Новаковская С.С. и Шишацкий Ю.И. Производство хлебопекарных дрожжей. Справочник. М.: ВО "Агропромиздат", 1990, с. 229. 6. Авторское свидетельство СССР N 1497208, кл C 12M 1/04, 1989. * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2813992C1 (ru) * | 2023-03-14 | 2024-02-21 | Сергей Александрович Дмитриев | Вакуумный аппарат для выращивания хлебопекарных дрожжей |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4329433A (en) | Process for continuous fermentation | |
US8241904B2 (en) | System and method for controlling a mammalian cell culture process | |
US6794183B2 (en) | Device for cultivating plant or animal tissue cultures | |
JP4845737B2 (ja) | 細胞培養システム | |
CN110241023B (zh) | 一种用于高密度大规模动物细胞培养的生物反应器及应用 | |
US20100093073A1 (en) | Bio-reactor | |
US3201327A (en) | Fermentation apparatus and process | |
CN1032190A (zh) | 生产微生物细胞体的方法和装置 | |
RU2055883C1 (ru) | Способ культивирования микроорганизмов и аппарат для его осуществления | |
US4656138A (en) | Fermenter | |
RU2363729C1 (ru) | Аппарат для суспензионного культивирования клеток тканей или микроорганизмов | |
US3068155A (en) | A method of producing yeast | |
DE19740319C2 (de) | Verfahren und Anordnung zur beschleunigten Hefevermehrung im Brauprozeß | |
DE3788423T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zum inkubieren tierischer zellen. | |
JPS60227896A (ja) | 汚泥の好気的分解方法およびそのための容器 | |
SU1751192A1 (ru) | Аппарат дл выращивани микроорганизмов | |
US2975065A (en) | Method for the aeration and agitation of liquors | |
JPH06233639A (ja) | ユリなどの液体リン片培養方法及び培養装置 | |
CN216274173U (zh) | 一种低剪切力气升式发酵罐增氧与混合装置 | |
SU1280003A1 (ru) | Устройство дл аэрации и перемешивани жидкости | |
SU1551730A1 (ru) | Аппарат дл культивировани суспензионных культур клеток или микроорганизмов | |
SU1717627A1 (ru) | Способ получени биомассы дрожжей | |
SU533629A1 (ru) | Аппарат дл выращивани микроорганизмов | |
SU451739A1 (ru) | Установка дл непрерывного культивировани аэробных микроогранизмов | |
SU729242A1 (ru) | Аппарат дл выращивани микроорганизмов |