Тривайло М.С., Мельник В.М., Карачун В.В.
Національний технічний
університет України «КПІ»
ПІДВИЩЕННЯ ЕФЕКТИВНОСТІ МАСООБМІНУ КУЛЬТУРАЛЬНОЇ РІДИНИ при
механічному перемішуванні
Корисна модель відноситься до біотехнології і може бути
використана для культивування клітин при виробництві вакцин та різноманітних
біологічно активних препаратів.
Відомий апарат для культивування клітин (АК), який
містить циліндричний корпус із технологічними патрубками і консольне
закріплений на дні корпусу перемішуючий диск із немагнітного матеріалу, а також
привод у формі встановлених на диску й роторі періодично взаємодіючих між собою
магнітів ( ах. СРСР №1306944, МПК С12МЗ/00,1987).
Недолік цього АК полягає в низькій ефективності
перемішування, що обумовлено консольним закріпленням диску і знижує
продуктивність.
Найбільш близьким до корисної моделі за технічною суттю
і досягаємим ефектом є прийнятий за найближчий аналог АК, що містить вертикальний
циліндричний корпус із дном з немагнітного матеріалу та технологічними патрубками,
виконаний з магнітного матеріалу і встановлений на дні корпусу диск з
центральним стрижнем на одній стороні і перемішуючим стрижнем на іншій стороні,
а також привод диска в формі рівномірно розташованих по колу під дном корпусу
електромагнітів, що послідовно підключаються до джерела живлення
(патент України №12120, МПК С12МЗ/00, 2006).
Недолік цього АК полягає також у низькій ефективності
перемішування, що приводить до зниження продуктивності культивування.
Зазначений недолік обумовлений пасивним перемішуванням
культуральної рідини по її висоті.
В основу
корисної моделі поставлена задача підвищення продуктивності культивування
шляхом інтенсифікації перемішування робочої рідини.
Поставлена задача вирішується тим, що в АК, який містить
вертикально встановлений циліндричний корпус з дном із немагнітного матеріалу
та технологічними патрубками і розміщений на дні корпусу, виконаний з
магнітного матеріалу диск з центральним стрижнем на одній стороні і
перемішуючим стрижнем на іншій стороні, а також привод диска у формі рівномірно
розташований по колу під дном корпусу електромагнітів, що послідовно підключені
до джерела живлення, згідно корисної моделі новим є те, що перемішуючий
стрижень виконано у вигляді трубки, нижній торець якої розташовано з зазором
відносно диска.
Зазначені відмітні ознаки, в порівнянні з найближчим
аналогом, забезпечують циркуляцію робочої рідини по її висоті, внаслідок чого
інтенсифікується змішування між собою її різних по щільності придонних та
верхніх шарів, що прискорює ріст клітин і приводить до зростання
продуктивності.
На кресленні зображений АК.
АК містить вертикально встановлений циліндричний
корпус 1 з дном 2 із немагнітного матеріалу та кришкою 3 і технологічними патрубками 4 для введення та видалення
культуральної рідини.
На дні 2 корпусу 1 розташований приводний диск 5, який
виконаний з магнітного матеріалу та з центральним опорним стрижнем 6 на одній
стороні і перемішуючим стрижнем 7 на іншій стороні.
Стрижень 7 виконаний у вигляді трубки діаметром «d» і
довжиною «I», нижній торець якої розташований з зазором «Н» над диском 5, а сама
трубка нерухомо приєднана, наприклад, приварена до диска
пластинами 8. Привод диска 5 здійснюється від розташованих під дном 2
рівномірно по колу електромагнітів 9, які в імпульсному програмному режимі
підключаються послідовно до джерела живлення 10.
Працює АК наступним чином.
При вмиканні електромагнітного приводу електромагніти 9
утворюють обертаюче магнітне поле, яке притягує диск 5, внаслідок чого він
приходить в обертово-коливальний рух навколо стрижня 6.
Рухаючись, диск 5 і стрижень 7 здійснюють переміщення
культуральної рідини 11, диск 5 - переважно придонного шару, а стрижень 7 у
вигляді труби - верхніх і середніх шарів. При цьому, в робочій
рідині, що знаходиться в порожнині трубки виникають відцентрові сили 12,
проекція яких 13 на вісь трубки викликає циркуляцію 14 робочої рідини через
трубку. Стрижень 7 у формі трубки, подібно насосу, перекачує робочу рідину з її
нижніх шарів в верхні, додатково перемішуючи їх.
Додаткове перемішування робочої рідини підвищує
рівномірність розподілу в ній живильних речовин, а це прискорює життєдіяльність
клітин і приводить до зростання продуктивності.