RU2712503C2

RU2712503C2 - Fermenter

Info

Publication number: RU2712503C2
Application number: RU2018110190A
Authority: RU
Inventors: Василий Николаевич Тепляшин; Виктор Николаевич Невзоров; Игорь Викторович Мацкевич
Priority date: 2018-03-22
Filing date: 2018-03-22
Publication date: 2020-01-29
Also published as: RU2018110190A3; RU2018110190A

Abstract

FIELD: biotechnology.

SUBSTANCE: invention relates to the field of biotechnology. Fermenter for suspension cultivation of cells of tissues and microorganisms is proposed. Fermenter comprises cylindrical container with cover and device for medium mixing. Device for medium mixing is made in the form of hollow U-shaped barbotage frame with guide nozzles for imparting rotary motion and medium aeration hole. On all external perimeter of bubbling frame brushes are installed for cleaning of container inner surface from deposits, wherein bubble frame in lower part at centre has cone recess for installation on located at the centre of container and having branch pipe with control valve for discharge of sediment conical needle.

EFFECT: invention improves the mixing process and continuously cleans the container.

1 cl, 3 dwg

Description

Использование: область биотехнологии и микробиологическая промышленность.Usage: area of biotechnology and the microbiological industry.

Сущность изобретения: ферментатор, включает раму на которой установлена цилиндрическая емкость с крышкой и лампами освещения. В цилиндрической емкости установлена полая U-образная вращающаяся барботажная рамка со щетками для очистки внутренней поверхности цилиндрической емкости от различных отложений. Полая U-образная вращающаяся барботажная рамка установлена на конусной игле и вращается за счет нагнетания кислорода через направляющие форсунки установленные на полой U-образной вращающейся барботажной рамке. Удаление различных отложений осуществляется через патрубок с регулирующим вентилем установленный в конусной игле.The inventive fermenter, includes a frame on which is mounted a cylindrical container with a lid and lighting lamps. A hollow U-shaped rotating bubbler frame with brushes is installed in the cylindrical container for cleaning various deposits of the inner surface of the cylindrical container. A hollow U-shaped rotating bubbler frame is mounted on a cone needle and rotates by injecting oxygen through guide nozzles mounted on a hollow U-shaped rotating bubbler frame. The removal of various deposits is carried out through a pipe with a control valve installed in a conical needle.

Изобретение относится к области биотехнологий и касается культивирования клеток тканей или микроорганизмов с использованием жидких сред и может быть использовано в различных отраслях промышленности.The invention relates to the field of biotechnology and for the cultivation of tissue cells or microorganisms using liquid media and can be used in various industries.

Известен ферментатор, содержащий цилиндрическую емкость с крышкой, расположенное в нем устройство для перемешивание среды, состоящее из лопастного колеса, горизонтально укрепленного на вертикальном валу в верхней части емкости, и кольцевой перегородки, установленной в емкости с возможностью вращения, образующей со стенкой зазор и снабженной поплавками, и механизм регулирования положения кольцевой перегородки по высоте относительно перемешиваемой среды. Этот механизм может содержать стойки, прикрепленные к крышке емкости и кольцевой перегородки при помощи фиксаторов и позволяющие изменять положение перегородки по высоте емкости (RU 2099413 C1, С12М 1/04, 20.12.1997).A known fermenter containing a cylindrical container with a lid, a device for mixing the medium located in it, consisting of a paddle wheel horizontally mounted on a vertical shaft in the upper part of the tank, and an annular partition mounted in the tank with the possibility of rotation, forming a gap with the wall and equipped with floats , and a mechanism for regulating the position of the annular partition in height relative to the medium being mixed. This mechanism may include racks attached to the lid of the tank and the annular partition using clamps and allowing you to change the position of the partition along the height of the container (RU 2099413 C1, C12M 1/04, 12.20.1997).

Недостаток ферментатора заключается в том, что при креплении неподвижно кольцевой перегородки на стойках создается большое сопротивление движению вязкой культурной среды, что ухудшает процесс ее перемешивания и насыщения кислородом, отсутствует регулирование температурного режима культурной среды.The disadvantage of the fermenter is that when the fixed ring partition is fixed on the racks, a great resistance is created to the movement of a viscous culture medium, which worsens the process of mixing and oxygen saturation, there is no regulation of the temperature of the culture medium.

Ближайшим аналогом предложенного изобретения является ферментатор, включающий цилиндрическую емкость с крышкой, расположенное в нем устройство для перемешивание среды, состоящее из лопастного колеса, горизонтально укрепленного на вертикальном валу в верхней части емкости, и кольцевой перегородки, установленной в емкости с возможностью вращения, образующей со стенкой зазор и снабженной поплавками, и механизм регулирования положения кольцевой перегородки по высоте относительно перемешиваемой среды, причем указанный механизм содержит вертикально установленную по оси емкости штангу и размещенную на ней втулку, связанную при помощи стоек с кольцевой перегородкой для ее вращения на штанге, а механизм регулирования положения кольцевой перегородки снабжен фиксатором ее положения относительно штанги, содержащим дополнительную втулку, расположенную между штангой и втулкой кольцевой перегородки, ограничителями хода последней и по меньшей мере одним зажимным элементом, при этом штанга установлена с возможностью ее осевого перемещения (RU 2299903 C1, С12М 1/04, 27.05.2007).The closest analogue of the proposed invention is a fermenter comprising a cylindrical container with a lid, a device for mixing the medium located in it, consisting of a paddle wheel horizontally mounted on a vertical shaft in the upper part of the container, and an annular partition mounted in the container for rotation, forming with the wall the gap and equipped with floats, and a mechanism for regulating the position of the annular partition in height relative to the medium being mixed, said mechanism of containing a rod vertically mounted along the axis of the tank and a sleeve placed on it, connected by struts with an annular partition to rotate it on the rod, and the mechanism for regulating the position of the annular partition is provided with a latch for its position relative to the rod, containing an additional sleeve located between the rod and the sleeve of the annular partition , stroke limiters of the last and at least one clamping element, while the rod is mounted with the possibility of its axial movement (RU 2299903 C1, C12M 1/04, 05/27/2007).

Недостаток ферментатора заключается в сложности его конструкции по обеспечению непрерывной аэрации и отсутствии устройства для очистки внутренней поверхности цилиндрической емкости, а так же устройства для удаления осадочных продуктов из емкости.The disadvantage of the fermenter is the complexity of its design to ensure continuous aeration and the absence of a device for cleaning the inner surface of a cylindrical tank, as well as a device for removing sedimentary products from the tank.

Технический результат изобретения заключается в улучшении процесса перемешивания при своеобразной конструкции ферментатора, а так же в обеспечении постоянной очистки самой емкости и удаления продуктов очистки из емкости.The technical result of the invention is to improve the mixing process with a peculiar design of the fermenter, as well as to ensure continuous cleaning of the tank itself and removal of cleaning products from the tank.

Заявленный технический результат достигается тем, что в предложенном ферментаторе, включающем цилиндрическую емкость с крышкой, установлена полая U-образная вращающаяся барботажная рамка, вращение которой придают установленные на ней направляющие форсунки и встроенная в конусное дно цилиндрической емкости конусная игла, а очистка внутренней поверхности цилиндрической емкости и конусного дна производят щетки установленные по всему периметру полой U-образной вращающейся барботажной рамки.The claimed technical result is achieved by the fact that in the proposed fermenter, which includes a cylindrical container with a lid, a hollow U-shaped rotating bubbler frame is installed, the rotation of which is provided by the guiding nozzles installed on it and a cone needle integrated in the conical bottom of the cylindrical container, and cleaning the inner surface of the cylindrical container and a conical bottom is produced by brushes installed around the perimeter of the hollow U-shaped rotating bubbler frame.

Изобретение поясняется чертежами, на фиг. 1 схематично изображен продольный разрез ферментатора; на фиг. 2 - вид сверху; фиг. 3 - разрез А-А.The invention is illustrated by drawings, in FIG. 1 schematically shows a longitudinal section of a fermenter; in FIG. 2 - top view; FIG. 3 - section aa.

Ферментатор включает цилиндрическую емкость 1 с конусным дном, по центру которого с внутренней стороны установлена конусная игла 2, а с наружной стороны два теплофона 3 и имеющая патрубок с регулирующим вентилем для подачи питательной смеси 4 и патрубок с регулирующим вентилем для слива осадка 5 встроенный в корпус конусной иглы 2. Цилиндрическая емкость 1 установлена на раме 6 и имеет крышку 7 в которой встроены две лампы освещения 8 и полая U-образная вращающаяся барботажная рамка 9 с направляющими форсунками 10, барботажными отверстиями 11 и щетками 12. На крышке 7 установлен воздушный компрессор 13 с выходным патрубком 14 соединение которого с полой U-образной вращающейся барботажной рамкой 9 происходит посредством графитового соединения 15, а сама полая U-образная вращающаяся барботажная рамка 9 установлена в крышке 7 на опорном подшипнике 16. На крышке 7 имеются подъемные ручки 17 и смотровые окна 18.The fermenter includes a cylindrical tank 1 with a conical bottom, in the center of which a cone needle 2 is installed on the inside, and two heat tubes 3 are installed on the outside, and has a pipe with a control valve for supplying the feed mixture 4 and a pipe with a control valve for sludge discharge 5 built into the housing conical needle 2. A cylindrical container 1 is mounted on the frame 6 and has a cover 7 in which two lighting lamps 8 and a hollow U-shaped rotating bubbler frame 9 with guide nozzles 10, bubbler holes 11 and u are integrated 12. On the cover 7, an air compressor 13 is installed with an outlet pipe 14 which is connected to the hollow U-shaped rotating bubbler frame 9 by means of graphite connection 15, and the hollow U-shaped rotating bubbler frame 9 is mounted in the cover 7 on the support bearing 16. On the cover 7 there are lifting handles 17 and viewing windows 18.

Ферментатор работает следующим образом.The fermenter works as follows.

В цилиндрическую емкость 1, с крышкой 7 заполняют питательной средой через патрубок с регулирующим вентилем 4 так, чтобы над поверхностью среды в верхней части емкости оставалась полость для движения аэрирующего газа. Далее устанавливают требуемый температурный режим с помощью двух теплофонов 3 установленных с наружной стороны конусного дна цилиндрической емкости 1 закрепленной на раме 6, включают воздушный компрессор 13. Полученный сжатый аэрирующего газ от воздушного компрессора 13 через выходной патрубок 14 поступает в полую U-образную вращающуюся барботажную рамку 9 где распределяется и часть аэрирующего газ поступает к барботажным отверстиям 11 и на направляющими форсункам 10 за счет которых происходит вращательное движение полой U-образной вращающейся барботажной рамки 9 и активная аэрация с повышением интенсивности движения потоков жидкости, а установленные щетки 12, которые в свою очередь закреплены по всеми периметру полой U-образной вращающейся барботажной рамке 10 позволяют производить очистку внутренней поверхности цилиндрической емкости 1.In a cylindrical container 1, with a cover 7, it is filled with a nutrient medium through a pipe with a control valve 4 so that a cavity for the movement of the aerating gas remains above the surface of the medium in the upper part of the container. Next, set the required temperature using two heaters 3 mounted on the outside of the conical bottom of the cylindrical tank 1 mounted on the frame 6, include an air compressor 13. The resulting compressed aeration gas from the air compressor 13 through the outlet pipe 14 enters a hollow U-shaped rotating bubbler frame 9 where it is distributed and part of the aerating gas enters the bubbler holes 11 and on the guide nozzles 10 due to which the hollow U-shaped rotational movement occurs ysya bubble frame 9 and active aeration and with increasing intensity the motion of fluid flow and mounted brushes 12, which are in turn secured around the perimeter of the hollow U-shaped bubble rotating frame 10 allow for cleaning the inner surface of the cylindrical container 1.

С внутренней стороны крышки 7 встроены ламп освещения 8, предназначенные для насыщения питательной среды ультрафиолетом.On the inside of the lid 7, built-in lighting lamps 8 are designed to saturate the nutrient medium with ultraviolet light.

Образующиеся, на внутренней поверхности цилиндрической емкости 1, отложения периодически удаляются через патрубок с регулирующим вентилем для слива осадка 5 установленный в корпусе конусной иглы 2.Deposits formed on the inner surface of the cylindrical tank 1 are periodically removed through a nozzle with a control valve for draining sediment 5 installed in the conical needle body 2.

Для облегчения вращения полой U-образной вращающейся барботажной рамки 9 установленной в крышке 7 на опорном подшипнике 16 установлена конусная игла 2 расположенная по центру внутренней поверхности конусного дна цилиндрической емкости 1.To facilitate rotation of the hollow U-shaped rotating bubbler frame 9 installed in the cover 7 on the thrust bearing 16, a conical needle 2 is installed located on the center of the inner surface of the conical bottom of the cylindrical container 1.

Так как, выходной патрубк 15 компрессора 14 неподвижен, а полая U-образная вращающаяся барботажная рамка 9 подвижна, то в качестве соединяющего элемента используется графитовое соединения 15, позволяющее не допустить выход аэрирующего газа наружу соединения и уменьшает сопротивление трения при вращении.Since the outlet pipe 15 of the compressor 14 is stationary, and the hollow U-shaped rotating bubbler frame 9 is movable, a graphite joint 15 is used as a connecting element, which prevents the aeration gas from escaping to the outside of the joint and reduces friction resistance during rotation.

Для визуального наблюдения за процессом ферментации в крышке 7 имеются смотровые окна 18, а для снятия крышки 7 подъемные ручки 17.For visual observation of the fermentation process in the lid 7 there are viewing windows 18, and for removing the lid 7 lifting handles 17.

Claims

A fermenter for suspended cultivation of tissue cells and microorganisms, containing a cylindrical container with a lid and a device for mixing the medium located therein, consisting of a paddle wheel horizontally mounted on a vertical shaft in the upper part of the tank, characterized in that the device for mixing the medium is made in the form of a hollow U-shaped bubbling frame having guide nozzles for giving it a rotational movement and openings for aeration of the medium around the entire perimeter of the hollow U-about brushes for cleaning the inner surface of the cylindrical container of deposits are installed on different bubble walls, while the hollow U-shaped bubble frame in the lower part has a conical depression in the center, with which it is mounted on a conical needle located in the center of the cylindrical container and having a nozzle with a control valve for discharge of sediment.