RU69518U1 - DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS - Google Patents
DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS Download PDFInfo
- Publication number
- RU69518U1 RU69518U1 RU2007132668/22U RU2007132668U RU69518U1 RU 69518 U1 RU69518 U1 RU 69518U1 RU 2007132668/22 U RU2007132668/22 U RU 2007132668/22U RU 2007132668 U RU2007132668 U RU 2007132668U RU 69518 U1 RU69518 U1 RU 69518U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- tank
- fermentation
- pipe
- pipelines
- fermentation tank
- Prior art date
Links
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
Изобретение относится к биотехнологии, а точнее к аппаратам для производства биомассы различных микробных культур и их метаболитов и может быть использовано в микробиологической, медицинской, пищевой промышленности и исследовательской практике.The invention relates to biotechnology, and more specifically to apparatus for the production of biomass of various microbial cultures and their metabolites and can be used in the microbiological, medical, food industry and research practice.
Аппарат для культивирования клеток тканей и микроорганизмов включает ферментационную емкость 1 с крышкой 3 и патрубки соответственно для подачи аэрирующего газа 23 и отвода газовой среды 24 и отличается тем, что содержит вторую ферментационную емкость 2 с крышкой 4 и обе емкости снабжены матриксами 7, свободно размещенными в полости каждой емкости, а емкости сообщены между собой трубопроводом нижнего слива 9 и соединены трубопроводами с управляемыми клапанами 13 и 16 с патрубком для подачи аэрирующих газов 23, а также содержит насос 10, для ввода в первую ферментационную емкость питательных растворов и инокулюма посевной культуры, буферную емкость 11, соединенную трубопроводом с патрубком отвода газовой среды 24 и трубопроводами с встроенными управляемыми клапанами 14, 15 и 17 с ферментационными емкостями 1 и 2 и с шлюзовой камерой 12, соответственно, при этом шлюзовая камера 12 соединена трубопроводами с встроенными управляемыми клапанами 18, 20, 21 со второй ферментационной емкостью и с патрубками сбора получаемых продуктов 26 и слива 27.The apparatus for culturing tissue cells and microorganisms includes a fermentation tank 1 with a cover 3 and nozzles, respectively, for supplying aerating gas 23 and venting the gas medium 24 and is characterized in that it contains a second fermentation tank 2 with a cover 4 and both containers are equipped with matrices 7 freely placed in the cavities of each tank, and the tanks are interconnected by a lower discharge pipe 9 and connected by pipelines to controlled valves 13 and 16 with a pipe for supplying aerating gases 23, and also contains a pump 10, for input in the first fermentation tank of nutrient solutions and inoculum of the inoculum culture, a buffer tank 11 connected by a pipe to the outlet pipe of the gas medium 24 and pipelines with built-in controlled valves 14, 15 and 17 with fermentation tanks 1 and 2 and with a lock chamber 12, respectively, while the lock chamber 12 is connected by pipelines with built-in controlled valves 18, 20, 21 with a second fermentation tank and with pipes for collecting the resulting products 26 and discharge 27.
Description
Изобретение относится к биотехнологии, а точнее к аппаратам для производства биомассы различных микробных культур и их метаболитов и может быть использовано в микробиологической, медицинской, пищевой промышленности и исследовательской практике.The invention relates to biotechnology, and more specifically to apparatus for the production of biomass of various microbial cultures and their metabolites and can be used in the microbiological, medical, food industry and research practice.
Культивирование микробных, грибных или животных клеток представляет собой ключевые процессы, в которых используют живые клетки, так как они обеспечивают получение важнейших элементов, необходимых для экономически выгодного синтеза многих коммерчески ценных продуктов. В микробиологической практике для культивирования клеток применяют широко распространенные методы жидкофазной или твердофазной ферментации. При жидкофазной ферментации микроорганизмы культивируют в питательном растворе, а твердофазную ферментацию проводят на поверхности нерастворимого питательного субстрата. Жидкофазная ферментация, в отличие от твердофазной ферментации, процесс более совершенный, так как легко поддается автоматическому контролю и управлению. Однако, концентрация синтезированных продуктов в среде жидкофазной ферментации значительно ниже, чем в водных экстрактах твердофазной ферментации.The cultivation of microbial, fungal, or animal cells is a key process in which living cells are used, since they provide essential elements necessary for the cost-effective synthesis of many commercially valuable products. In microbiological practice, widely used methods of liquid-phase or solid-phase fermentation are used to cultivate cells. In liquid phase fermentation, microorganisms are cultured in a nutrient solution, and solid phase fermentation is carried out on the surface of an insoluble nutrient substrate. Liquid phase fermentation, in contrast to solid phase fermentation, the process is more advanced, as it is easily amenable to automatic control and management. However, the concentration of synthesized products in a liquid-phase fermentation medium is significantly lower than in aqueous extracts of solid-phase fermentation.
Известен способ и устройство культивирования клеточной культуры микрокапельки (патент США N 6,649,408, С12М 3/00, публ. 18.11. 2003). Описывается система, в которой ферментацию проводят на пористой поверхности гидрофобного материала, например, двуокиси кремния. При таком решении, образуются микрообъемы, которые располагаются внутри гидрофобных твердых частиц, что приводит к образованию большого количества малых реакторов для культивирования клеток.A known method and device for the cultivation of cell culture microdroplets (US patent N 6,649,408, C12M 3/00, publ. 18.11. 2003). A system is described in which fermentation is carried out on a porous surface of a hydrophobic material, for example, silicon dioxide. With this solution, microvolumes are formed that are located inside hydrophobic solid particles, which leads to the formation of a large number of small reactors for cell culture.
Существенным недостатком такого культивирования является то, что образующиеся микрообъемы культуральной среды смешиваются со свежим питательным раствором только за счет диффузионного обмена, при этом часть клеток растет на поверхности кремниевого носителя, а клетки, не обеспеченные питательными веществами, погибают с образованием токсичных продуктов распада биомассы, негативно влияющих на качество целевых продуктов.A significant drawback of such cultivation is that the resulting microvolumes of the culture medium are mixed with fresh nutrient solution only due to diffusion exchange, while some of the cells grow on the surface of the silicon carrier, and cells that are not provided with nutrients die with the formation of toxic biomass decay products, negatively affecting the quality of the target products.
Известен «Аппарат для суспензионного культивирования клеток тканей и микроорганизмов» (RU 2270245 C1, C12M 1/04, С12М 3/00, публ 2006.02.20).The well-known "Apparatus for suspension cultivation of tissue cells and microorganisms" (RU 2270245 C1, C12M 1/04, C12M 3/00, publ. 2006.02.20).
Аппарат содержит ферментационную емкость с крышкой и патрубками соответственно для подачи аэрирующего газа и отвода газообразной среды и устройство для аэрации и перемешивания культуральной среды, включающее контур аэрирующего газа и экран для образования газовой подушки, а также средство создания колебаний газовой подушки для перемешивания культуральной среды. Экран размещен в полости аппарата и при реализации ферментационных процессов погружен в культуральную среду.The apparatus contains a fermentation vessel with a lid and nozzles, respectively, for supplying aerating gas and discharging a gaseous medium and a device for aeration and mixing of the culture medium, including an aeration gas circuit and a screen for forming a gas cushion, as well as means for generating oscillations of the gas cushion for mixing the culture medium. The screen is placed in the cavity of the apparatus and during the implementation of fermentation processes is immersed in the culture medium.
Известно, что аэрация и перемешивание культуральной среды в ферментационных аппаратах являются одним из важнейших факторов, влияющих на производительность и качество синтезируемых продуктов. Примененное в аппарате устройство для аэрации и перемешивания культуральной среды работает по принципу сообщающихся сосудов. Перемешивание культуральной среды осуществляется за счет возвратно-поступательного перемещения жидкости из полости экрана в полость ферментационной емкости и обратно, а газообмен осуществляется через суммарную площадь поверхностного раздела среды газ - жидкость, которая образуется при подаче газов под экраны с последующим замещением газовых пузырей объемом свежего газа.It is known that aeration and mixing of the culture medium in fermentation apparatuses is one of the most important factors affecting the productivity and quality of the synthesized products. The device for aeration and mixing of the culture medium used in the apparatus works on the principle of communicating vessels. The mixing of the culture medium is carried out due to the reciprocating movement of the liquid from the cavity of the screen into the cavity of the fermentation tank and vice versa, and gas exchange is carried out through the total surface area of the gas-liquid medium, which is formed when gases are supplied under the screens with subsequent replacement of gas bubbles with a volume of fresh gas.
Заданные условия газо- и массообмена культуральной среды реализуются методом экстенсивного наращивания экранов, погруженных в культуральную среду, что приводит к уменьшению рабочего объема аппарата и, как следствие, к снижению его производительности.The specified conditions for gas and mass transfer of the culture medium are realized by the method of extensive extension of screens immersed in the culture medium, which leads to a decrease in the working volume of the apparatus and, as a result, to a decrease in its productivity.
Многослойное размещение экранов в полости ферментационной емкости способствует образованию застойных зон культуральной среды, что приводит к нарушению массообменных процессов и частичному автолизу клеток с образованием токсичных продуктов распада биомассы, что снижает производительность и качество целевых продуктов.The multilayer placement of screens in the cavity of the fermentation tank contributes to the formation of stagnant zones of the culture medium, which leads to disruption of mass transfer processes and partial autolysis of cells with the formation of toxic biomass decomposition products, which reduces the productivity and quality of the target products.
Множественные экраны, закрепленные в полости ферментационной емкости, требуют автономного управления газовыми потоками, что существенно усложняет эксплуатационное обслуживание аппарата.Multiple screens fixed in the cavity of the fermentation tank require autonomous control of gas flows, which significantly complicates the operation of the apparatus.
К другим недостаткам известного аппарата можно отнести низкую производительность ферментационных процессов из-за невозможности использования твердых компонентов питательных сред, позволяющих повысить ферментативную активность клеток и синтез целевых продуктов.Other disadvantages of the known apparatus include the low productivity of fermentation processes due to the impossibility of using solid components of nutrient media to increase the enzymatic activity of cells and the synthesis of target products.
Кроме того, конструкция аппарата не позволяет использовать в качестве продуцентов клетки с поверхностно зависимой формой роста, что снижает возможности применения аппарата. Это объясняется тем, что при культивировании поверхностно In addition, the design of the apparatus does not allow the use of cells with a surface-dependent growth form as producers, which reduces the possibility of using the apparatus. This is because when cultured superficially
зависимых клеток с использованием гранулированных микроносителей, произойдет слипание гранул за счет деления клеток и их соприкосновения в условиях недостаточного перемешивания. Агломерированная биомасса закупорит отверстия для протока культуральной среды, процесс выйдет из-под контроля, что приведет к снижению производительности и качества целевых продуктов.dependent cells using granular microcarriers, granules will stick together due to cell division and their contact under conditions of insufficient mixing. Agglomerated biomass clogs the openings for the flow of the culture medium, the process gets out of control, which will lead to a decrease in productivity and quality of the target products.
Технический результат изобретения заключается в интенсификации ферментационных процессов, путем повышения эффективности массообмена в процессе культивирования клеток и микроорганизмов и расширении функциональных возможностей, обеспечением жидкофазного и твердофазного культивирования.The technical result of the invention is to intensify fermentation processes by increasing the efficiency of mass transfer during the cultivation of cells and microorganisms and expanding functionality, providing liquid-phase and solid-phase cultivation.
Указанный результат достигается тем, что аппарат для культивирования клеток тканей и микроорганизмов, включающий ферментационную емкость с крышкой и патрубки соответственно для подачи аэрирующего газа и отвода газовой среды, содержит вторую ферментационную емкость с крышкой и обе емкости снабжены матриксами, свободно размещенными в полости каждой емкости, а емкости сообщены между собой трубопроводом нижнего слива и соединены трубопроводами с управляемыми клапанами с патрубком для подачи аэрирующих газов, а также содержит насос для ввода в первую ферментационную емкость питательных растворов и инокулюма посевной культуры, буферную емкость, соединенную трубопроводом с патрубком отвода газовой среды и трубопроводами с встроенными управляемыми клапанами с ферментационными емкостями и с шлюзовой камерой, при этом шлюзовая камера соединена трубопроводами с встроенными управляемыми клапанами со второй ферментационной емкостью и с патрубками слива и сбора получаемых продуктов. А также тем, что корпус каждой емкости выполнен в виде отрезка трубы с теплообменной рубашкой и имеет горизонтальное рабочее положение. А также тем, что матрикс выполнен из сетчатого гофрированного полотна, свернутого в спираль.This result is achieved in that the apparatus for culturing tissue cells and microorganisms, including a fermentation vessel with a lid and nozzles for supplying aerating gas and venting the gas, respectively, contains a second fermentation vessel with a lid and both containers are equipped with matrices freely placed in the cavity of each vessel, and the tanks are interconnected by a lower drain pipe and connected by pipelines to controlled valves with a pipe for supplying aerating gases, and also contains a pump for water into the first fermentation tank of nutrient solutions and inoculum of the inoculum culture, a buffer tank connected by a pipeline to the outlet of the gas medium and pipelines with integrated controlled valves with fermentation tanks and a lock chamber, while the lock chamber is connected by pipelines with built-in controlled valves to the second fermentation tank and with pipes for draining and collecting the resulting products. And also the fact that the casing of each tank is made in the form of a pipe segment with a heat exchange jacket and has a horizontal working position. And also the fact that the matrix is made of mesh corrugated canvas, rolled into a spiral.
А также тем, что гофрированное полотно матрикса может иметь пленочное напыление из питательных веществ или сорбентов.And also the fact that the corrugated fabric of the matrix can have a film spraying of nutrients or sorbents.
А также тем, что матрикс включает нерастворимые компоненты питательной среды, размещенные в межвитковом пространстве спирали.And also the fact that the matrix includes insoluble components of the nutrient medium located in the inter-turn space of the spiral.
В зависимости от целевого использования аппарата, гофрированное полотно матриксов может иметь пленочное напыление из питательных веществ или включать нерастворимые компоненты питательной среды, размещенные в межвитковом пространстве спирали.Depending on the intended use of the apparatus, the corrugated matrix fabric may have a film spraying of nutrients or include insoluble components of the nutrient medium located in the inter-turn space of the spiral.
Интенсификация ферментационных процессов при использовании аппарата для культивирования клеток и микроорганизмов достигается за счет конструкции матриксов, позволяющих:The intensification of fermentation processes when using the apparatus for the cultivation of cells and microorganisms is achieved due to the design of the matrices, allowing:
- в условиях ферментационного процесса создать пленку культуральной среды с пространственно развернутой поверхностью фазового контакта газ-жидкость, что обеспечивает высокую эффективность газообмена и, как следствие, производство качественных продуктов;- under the conditions of the fermentation process, create a film of the culture medium with a spatially unfolded surface of the gas-liquid phase contact, which ensures high gas exchange efficiency and, as a result, the production of high-quality products;
- повысить концентрацию питательной среды, за счет создания на сетчатом гофрированном полотне матрикса пленки из полисахаридов, что позволяет существенно повысить ферментативную активность клеток и, как следствие, повысить производительность ферментационных процессов;- increase the concentration of the nutrient medium due to the creation of a film of polysaccharides on the mesh corrugated matrix fabric, which can significantly increase the enzymatic activity of cells and, as a result, increase the productivity of fermentation processes;
- использовать межвитковое пространство матрикса для пространственно развернутой упаковки твердого субстрата или катализатора, что позволяет существенно расширить сферу применения аппарата.- use the inter-turn space of the matrix for spatially expanded packaging of a solid substrate or catalyst, which can significantly expand the scope of application of the apparatus.
Использование шлюзовой камеры для осуществления непрерывной работы аппарата и отбора проб позволяет существенно повысить асептическую надежность реализуемых процессов.The use of a lock chamber for continuous operation of the apparatus and sampling can significantly increase the aseptic reliability of the processes being implemented.
Другим существенным преимуществом изобретения является снижение эксплуатационных и энергетических затрат, достигнутых посредством применения исключительно простых конструкций ферментационных емкостей и системы управления процессами аэрации и перемешивания культуральной среды.Another significant advantage of the invention is the reduction of operating and energy costs achieved through the use of extremely simple designs of fermentation tanks and a control system for aeration and mixing of the culture medium.
Изобретения поясняются чертежами, на которых:The invention is illustrated by drawings, in which:
на фиг.1 схематично изображен аппарат для культивирования клеток и микроорганизмов;figure 1 schematically shows an apparatus for culturing cells and microorganisms;
на фиг.2, 3 и 4 представлены матриксы в разрезе.figure 2, 3 and 4 presents the matrix in the context.
Аппарат для культивирования клеток и микроорганизмов, содержит ферментационные емкости 1 и 2, герметично закрываемые крышками, соответственно, 3 и 4, теплообменные рубашки 5 и 6, сменные матриксы 7, размещенные внутри ферментационных емкостей 1 и 2, трубопровод 9 нижнего слива, соединяющий ферментационные емкости, насос 10 для подачи питательного раствора и инокулюма в емкости 1 буферную емкость 11, шлюзовую камеру 12, управляемые клапаны 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, патрубки 22, 23, 24, 25, 26, 27 для подключения аппарата к внешним сетям и прибор управления 28.The apparatus for culturing cells and microorganisms contains fermentation tanks 1 and 2, hermetically sealed with covers, respectively, 3 and 4, heat transfer shirts 5 and 6, interchangeable matrices 7, placed inside the fermentation tanks 1 and 2, a lower drain pipe 9 connecting the fermentation tanks , a pump 10 for supplying a nutrient solution and inoculum to a tank 1, a buffer tank 11, a lock chamber 12, controlled valves 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, pipes 22, 23, 24, 25, 26 , 27 for connecting the device to external networks and control device 28.
Буферная емкость 11 через управляемые клапаны 14 и 15 сообщена с ферментационными емкостями 1 и 2 и через управляемый клапан 17 со шлюзовой The buffer tank 11 through controlled valves 14 and 15 is in communication with fermentation tanks 1 and 2 and through a controlled valve 17 with a lock
камерой 12, а также соединена трубопроводом с патрубком 24 для подключения к системе бактериальной очистки отработанных газов с последующим их отводом в атмосферу (на фиг.1 не показаны).camera 12, and is also connected by a pipeline to the pipe 24 for connection to a system for bacterial purification of exhaust gases with their subsequent discharge into the atmosphere (not shown in Fig. 1).
Ферментационные емкости 1 и 2 трубопроводами с управляемыми клапанами 13 и 16, соответственно, через патрубок 23, подачи аэрирующего газа, подключены к источнику сжатых стерильных газов (на фиг.1 не показан). Корпус каждой емкости выполнен в виде отрезка трубы с теплообменной рубашкой и имеет горизонтальное рабочее положение.Fermentation tanks 1 and 2 by pipelines with controlled valves 13 and 16, respectively, through a pipe 23, aerating gas supply, are connected to a source of compressed sterile gases (not shown in figure 1). The housing of each tank is made in the form of a pipe segment with a heat exchange jacket and has a horizontal working position.
Шлюзовая камера 12 выполнена в виде емкости с управляемыми клапанами и сообщена: с ферментационной емкостью 2 через клапан 18, через клапан 19 и патрубок 25 с источником пара (на фиг.1 не показан), через клапан 21 и патрубок 27 с канализационным сливом и через клапан 20 и патрубок 26 со сборником произведенных продуктов (на фиг.1 не показан).The lock chamber 12 is made in the form of a container with controlled valves and communicated: with a fermentation tank 2 through a valve 18, through a valve 19 and a pipe 25 with a steam source (not shown in Fig. 1), through a valve 21 and a pipe 27 with a sewer drain and through valve 20 and pipe 26 with a collection of manufactured products (not shown in FIG. 1).
Управляемые концы клапанов 13-21 соединены с управляющей шиной прибора управления 28.The controlled ends of the valves 13-21 are connected to the control bus of the control device 28.
Сменные матриксы 7 выполнены из сетчатого гофрированного полотна, свернутого в спираль, и в собранном виде повторяют геометрию внутренней полости емкости.Replaceable matrices 7 are made of a mesh corrugated sheet, rolled into a spiral, and in assembled form repeat the geometry of the internal cavity of the container.
В зависимости от условий культивирования может быть использован матрикс 7 (фиг.2), выполненный в виде сетчатого гофрированного полотна 29, свернутого в виде спирали с зазором 30 между витками, и размещенный в ферментационной емкости 1, или матрикса 7 (фиг.3), сетчатое полотно которого покрыто пленкой 31, например, агар-агара, или матрикс 7 (фиг.4), межвитковый зазор которого заполнен твердым субстратом, например, древесными опилками 32.Depending on the cultivation conditions, matrix 7 (FIG. 2) can be used, made in the form of a mesh corrugated web 29, rolled up in a spiral with a gap 30 between turns, and placed in a fermentation tank 1, or matrix 7 (FIG. 3), the mesh web of which is covered with a film 31, for example, agar-agar, or matrix 7 (Fig. 4), the inter-turn gap of which is filled with a solid substrate, for example, wood sawdust 32.
Перед началом работы аппарат подключают к внешним сетям посредством патрубков:Before starting work, the device is connected to external networks through pipes:
- патрубок 22 подключают к источникам питательного раствора и посевного инокулюма;- the pipe 22 is connected to the sources of the nutrient solution and inoculum inoculum;
- патрубок 23 подключают к источнику сжатых стерильных газов;- the pipe 23 is connected to a source of compressed sterile gases;
- патрубок 24 подключают к системе бактериальной очистки отработанных газов с последующим их отводом в атмосферу;- pipe 24 is connected to a system for bacterial purification of exhaust gases with their subsequent discharge into the atmosphere;
- патрубок 25 подключают к источнику насыщенного водяного пара;- the pipe 25 is connected to a source of saturated water vapor;
- патрубок 26 подключают к сборнику получаемых продуктов;- the pipe 26 is connected to the collection of products;
- патрубок 27 подключают к канализационному сливу.- the pipe 27 is connected to the sewer.
Сменные матриксы 7 подготавливают к использованию исходя из специфических особенностей реализуемых процессов. Так, например:Replaceable matrices 7 are prepared for use based on the specific features of the processes being implemented. For example:
- для выращивания клеточной биомассы, сетчатое гофрированное полотно 29 свертывают в спираль, оставляя межвитковый зазор 30 свободным (фиг.2);- for growing cellular biomass, the corrugated mesh cloth 29 is coiled, leaving the inter-turn gap 30 free (Fig. 2);
- для реализации процессов биосинтеза ферментов, зазор 30 должен быть заполнен нерастворимым субстратом, например, древесными опилками (фиг.4);- to implement the processes of biosynthesis of enzymes, the gap 30 must be filled with an insoluble substrate, for example, wood sawdust (figure 4);
- для производства вакцин, сетчатое гофрированное полотно покрывают пленкой 31 питательной среды, например, агар-агаром (фиг.3).- for the production of vaccines, the corrugated mesh cloth is covered with a film 31 of a nutrient medium, for example, agar-agar (figure 3).
Работа аппарата для культивирования клеток и микроорганизмов осуществляется в следующей пооперационной последовательности.The operation of the apparatus for culturing cells and microorganisms is carried out in the following operational sequence.
Открывают крышки 3 и 4, емкостей 1 и 2 загружают ранее приготовленные матриксы 7, например, показанные на фиг.2, после чего крышки 3 и 4 герметично закрывают и проводят стерилизацию аппарата по известным методикам. После охлаждения аппарата, посредством протока термостатирующей жидкости через теплообменные рубашки 5 и 6, с помощью прибора 28 управления открывают клапан 14 и в ферментационную емкость 1, насосом 10, загружают заданные объемы жидкой питательной среды и инокулюма посевной культуры, после чего, клапан 14 закрывают. В исходном состоянии, полученная культуральная среда заполняет все свободное пространство в емкости 1 и межвитковом зазоре 30 матрикса 7.Lids 3 and 4 are opened, containers 1 and 2 are loaded with previously prepared matrices 7, for example, shown in FIG. 2, after which lids 3 and 4 are hermetically closed and sterilized by conventional methods. After cooling the apparatus, through the flow of thermostatic liquid through the heat exchange shirts 5 and 6, using the control device 28, open the valve 14 and into the fermentation tank 1, with the pump 10, load the specified volumes of the liquid nutrient medium and inoculum of the inoculum, after which the valve 14 is closed. In the initial state, the obtained culture medium fills all the free space in the tank 1 and the inter-turn gap 30 of the matrix 7.
На приборе 28 задают алгоритм работы аппарата, при исполнении которого открываются клапаны 13 и 15. Через клапан 13, в емкость 1 нагнетается аэрирующий газ, а культуральная среда, находящаяся в емкости 1, по трубопроводу 9, сливается в емкость 2 при одновременном вытеснении из емкости 2 воздуха через клапан 15, буферную емкость 11 и патрубок 24, в атмосферу. При вытеснении культуральной среды из емкости 1 в емкость 2, на сетчатом гофрированном полотне 29 матрикса 7, за счет сил поверхностного натяжения, образуется тонкая пленка культуральной среды, которая всей своей развернутой поверхностью контактирует с поступающим газом, обеспечивая высокую эффективность газообмена культуральной среды. По алгоритму, через заданное время, клапаны 13 и 15 закрываются и открываются клапаны 16 и 14. Аэрирующий газ через клапан 16 поступает в емкость 2 и вытесняет из нее культуральную среду по трубопроводу 9 обратно в емкость 1, а отработанный газ, находящийся в емкости 1, через клапан 14, буферную емкость 11 и патрубок 24 отводится в атмосферу. При вытеснении культуральной среды из емкости 2 в емкость 1, на сетчатом полотне матрикса 7, размещенного в емкости 2, за счет сил поверхностного натяжения, образуется тонкая пленка культуральной среды, которая всей своей развернутой поверхностью контактирует с поступающим газом, обеспечивая высокую эффективность газообмена культуральной среды.On the device 28, the operation algorithm of the apparatus is set, the valves 13 and 15 are opened through the valve 13, aerating gas is pumped into the tank 1, and the culture medium located in the tank 1 is discharged through the pipe 9 to the tank 2 while being expelled from the tank 2 air through the valve 15, the buffer tank 11 and the pipe 24, into the atmosphere. When the culture medium is displaced from capacity 1 to capacity 2, on the corrugated mesh web 29 of matrix 7, due to surface tension forces, a thin film of the culture medium is formed, which, with its entire unfolded surface, contacts the incoming gas, providing high gas exchange efficiency of the culture medium. According to the algorithm, after a specified time, valves 13 and 15 are closed and valves 16 and 14 are opened. Aerating gas through valve 16 enters the tank 2 and displaces the culture medium from it through the pipe 9 back to the tank 1, and the exhaust gas in the tank 1 through the valve 14, the buffer tank 11 and the pipe 24 is discharged into the atmosphere. When the culture medium is displaced from tank 2 to tank 1, a thin film of the culture medium is formed on the mesh fabric of matrix 7 placed in tank 2 due to surface tension forces, which in its entire unfolded surface contacts the incoming gas, providing high gas exchange efficiency of the culture medium .
При возвратно поступательном обмене культуральной среды между емкостями 1 и 2, образованные пленки культуральной среды на сетчатых гофрированных полотнах 29 матриксов 7 замещаются новыми, что позволяет обеспечить высокую эффективность обмена питательных веществ. Далее, указанный алгоритм повторяется заданное время до остановки процесса. Такой процесс характеризуется как периодический.In the reciprocating exchange of the culture medium between containers 1 and 2, the formed films of the culture medium on the mesh corrugated webs 29 of the matrices 7 are replaced by new ones, which ensures high efficiency of nutrient metabolism. Further, the specified algorithm repeats the specified time until the process stops. Such a process is characterized as periodic.
При использовании матриксов с пленочным покрытием из агаризованных сред или заполнении межвиткового пространства сетчатого полотна матриксов твердыми субстратами, ферментационные процессы будут периодически воспроизводить условия то жидкофазной, то твердофазной ферментации, что позволяет оптимизировать тепло-, газо- и массообменные процессы и, тем самым, обеспечить высокую ферментативную активность клеток и, как следствие, синтезировать целевые продукты высокого качества.When using matrices with a film coating from agarized media or filling the interturn space of the matrix network with solid substrates, fermentation processes will periodically reproduce the conditions of either liquid-phase or solid-phase fermentation, which allows optimizing heat, gas, and mass transfer processes and, thereby, ensuring high enzymatic activity of cells and, as a result, synthesize target products of high quality.
Непрерывная работа аппарата реализуется по следующему алгоритму:The continuous operation of the device is implemented according to the following algorithm:
На заданной стадии периодического процесса, насосом 10, в ферментационную емкость 1 периодически загружают заданный объем питательного раствора, который перемешивается с культуральной средой за счет ее перетекания из емкости 1 в емкость 2 и обратно. При увеличении рабочего объема культуральной среды выше номинального, избыточный объем вытесняется давлением отработанных газов из емкости 1, через открывшийся клапан 14 в буферную емкость 11, а отработанные газы отводятся через патрубок 24 в атмосферу. Одновременно с включением насоса 10, открываются клапаны 19 и 21, и осуществляется стерилизация шлюзовой камеры 12. При открытии указанных клапанов, насыщенный водяной пар протекает через патрубок 25, клапан 19, шлюзовую камеру 12, клапан 21, и отводится в канализационный сток через патрубок 27. Время стерилизации шлюзовой камеры 12 и температура пара задаются на приборе 28 управления. По завершении стерилизации, клапаны 21 и 19 закрываются, и шлюзовая камера 12 охлаждается в атмосфере окружающего воздуха. При охлаждении герметично закрытой камеры 12, давление пара в ней падает ниже атмосферного и камера 12 подготовлена к приему культуральной среды, насыщенной синтезированными продуктами. Перед загрузкой камеры 12, выдерживается временная пауза, при которой буферная емкость 11 загружается культуральной средой, вытесняемой из емкости 1 давлением отработанных газов. Во время паузы, открывается клапан 17, и культуральная среда из буферной емкости 11 перетекает в камеру 12. После заполнения камеры 12 культуральной средой, открывается клапан 20 и культуральная среда, под действием давления отработанных газов, через патрубок 26, сливается в сборник продуктов. Клапаны 20 и 17 закрываются и вновь открываются клапаны 19 и 21, обеспечивающие проток пара через камеру 12. В этот момент временная пауза, обеспечивающая загрузку At a given stage of the batch process, by pump 10, a predetermined volume of the nutrient solution is periodically loaded into the fermentation tank 1, which is mixed with the culture medium due to its flow from the tank 1 to the tank 2 and vice versa. When the working volume of the culture medium is increased above the nominal, the excess volume is displaced by the pressure of the exhaust gases from the tank 1, through the opening valve 14 into the buffer tank 11, and the exhaust gases are discharged through the pipe 24 into the atmosphere. Simultaneously with turning on the pump 10, the valves 19 and 21 are opened, and the lock chamber 12 is sterilized. When these valves are opened, saturated steam flows through the pipe 25, valve 19, the lock chamber 12, valve 21, and is discharged into the sewer through the pipe 27 The sterilization time of the lock chamber 12 and the steam temperature are set on the control device 28. Upon completion of sterilization, the valves 21 and 19 are closed, and the lock chamber 12 is cooled in an atmosphere of ambient air. When cooling the hermetically sealed chamber 12, the vapor pressure in it drops below atmospheric pressure and the chamber 12 is prepared to receive a culture medium saturated with synthesized products. Before loading the chamber 12, there is a temporary pause in which the buffer tank 11 is loaded with a culture medium displaced from the tank 1 by the pressure of the exhaust gases. During a pause, the valve 17 opens, and the culture medium from the buffer tank 11 flows into the chamber 12. After filling the chamber 12 with the culture medium, the valve 20 opens and the culture medium, under the influence of the pressure of the exhaust gases, is discharged through the pipe 26 into a product collector. The valves 20 and 17 are closed and the valves 19 and 21 are opened again, allowing steam to flow through the chamber 12. At this point, a temporary pause is provided for loading
камеры 12 и слив культуральной среды в сборник продуктов, завершается и повторяется алгоритм перемещения культуральной среды из емкости 1 в емкость 2 и обратно. После пропаривания камеры 12, клапаны 21 и 19 закрываются, камера 12 охлаждается воздухом окружающей среды и готова к приему очередной порции слива культуральной среды.chamber 12 and draining the culture medium into the product collection, the algorithm for moving the culture medium from tank 1 to tank 2 and vice versa is completed and repeated. After steaming the chamber 12, the valves 21 and 19 are closed, the chamber 12 is cooled by ambient air and is ready to receive the next portion of the discharge of the culture medium.
При необходимости отбора проб в условиях периодического процесса, после проведения стерилизации шлюзовой камеры, открывается клапан 18, через который культуральная среда из емкости 2 перетечет в камеру 12. Клапан 18 закроется, откроются клапаны 17 и 20 и отобранный объем культуральной среды, находящийся в камере 12, будет вытеснен в пробоприемную емкость через патрубок 26. После отбора пробы, клапаны 20 и 17 закроются, и камера 12 будет вновь пропарена по вышеописанному алгоритму.If it is necessary to take samples in a batch process, after sterilization of the lock chamber, valve 18 opens, through which the culture medium flows from tank 2 into chamber 12. Valve 18 closes, valves 17 and 20 open, and the selected volume of culture medium located in chamber 12 will be displaced into the sampling tank through the nozzle 26. After sampling, the valves 20 and 17 will be closed, and the chamber 12 will be again steamed according to the above algorithm.
Claims (5)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132668/22U RU69518U1 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2007132668/22U RU69518U1 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU69518U1 true RU69518U1 (en) | 2007-12-27 |
Family
ID=39019280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2007132668/22U RU69518U1 (en) | 2007-08-30 | 2007-08-30 | DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU69518U1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2774881C2 (en) * | 2017-07-17 | 2022-06-24 | Филип Моррис Продактс С.А. | System for determining interaction between test atmosphere and respiratory tract model (options) and its use (options), method for modeling such an interaction (options), pump (options), connecting structure, aerosol generating device and method for determining test atmosphere impact (options) |
-
2007
- 2007-08-30 RU RU2007132668/22U patent/RU69518U1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2774881C2 (en) * | 2017-07-17 | 2022-06-24 | Филип Моррис Продактс С.А. | System for determining interaction between test atmosphere and respiratory tract model (options) and its use (options), method for modeling such an interaction (options), pump (options), connecting structure, aerosol generating device and method for determining test atmosphere impact (options) |
| RU2810805C2 (en) * | 2019-01-15 | 2023-12-28 | Филип Моррис Продактс С.А. | Perforated construction |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1212385C (en) | Solid-state fermenter and process for solid-state fermentaion | |
| US6709862B2 (en) | Growing cells in a reservoir formed of a flexible sterile plastic liner | |
| CN100523167C (en) | Cell culture system | |
| SU1252334A1 (en) | Device for solid-phase fermentation | |
| CN101985600B (en) | Turnover membrane bioreactor for use in micro-gravity environment | |
| RU2000130228A (en) | SOLID FERMENTER AND METHOD OF SOLID FERMENTATION | |
| US9284521B2 (en) | Pivoting pressurized single-use bioreactor | |
| JP2003529316A5 (en) | ||
| CN106520552B (en) | A kind of biological reactor for cell culture | |
| CN208857315U (en) | A kind of plant cell and organ Liquid Culture bag | |
| RU69518U1 (en) | DEVICE FOR CULTIVATION OF CELLS AND MICRO-ORGANISMS | |
| CN210394377U (en) | Anaerobe culture system | |
| SU1090711A1 (en) | Fermentation vnssel | |
| RU85479U1 (en) | APPARATUS FOR FERMENTATION PROCESSES | |
| CN101822168A (en) | Methods for inoculating edible fungus strain and culturing mycelium and device thereof | |
| RU102618U1 (en) | INSTALLATION FOR COMBINED CULTIVATION OF MICROORGANISMS | |
| CN210237611U (en) | Fungus expanding culture device for fermentation material | |
| CN208200973U (en) | A kind of production equipment of serialization supply logarithmic growth phase bacterium solution | |
| CN1063224C (en) | Airlift cyclic immersion lighting plant cell tissue organ culture method and culture reactor | |
| JPH06343457A (en) | Culture process under pressure and culture vessel | |
| CN2352538Y (en) | Plant cell, tissue culturing reactor with air floating type periodic submerging and illumination | |
| RU87703U1 (en) | PLANT FOR FERMENTATION OF VEGETABLE RAW MATERIALS | |
| RU117916U1 (en) | BIOREACTOR FOR CULTIVATION OF CELLS, PREVIOUSLY EUKARIOTIC | |
| RU2596924C1 (en) | Method for implementation of enzymatic processes and device therefor | |
| CN108441425A (en) | A kind of plant cell, organ culture device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20080831 |
|
| NF1K | Reinstatement of utility model |
Effective date: 20091027 |
|
| MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20100831 |