Мельник В.М., Тривайло М.С., Карачун В.В.,

Калініна М.Ф., Багомедова Т.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

ІНТЕНСИФІКАЦІЯ ПРОЦЕСУ АЕРАЦІЇ

КУЛЬТУРАЛЬНОЇ РІДИНИ

Відома конструкція для культивування мікроорганізмів, яка містить вертикально розміщену камеру, в верхній частині якої розташовані патрубки з фільтрами для подачі свіжого і відведення відпрацьованого повітря, а також пристрій для перемішування робочої рідини у вигляді приєднаного до вібраційного приводу штока з пластинами. Недолік цієї конструкції полягає в її складності внаслідок наявності поперечних перегородок та штока з пластинами.

Відоме також технічне рішення у вигляді з’єднаних між собою в нижній частині гнучким трубопроводом двох камер з розміщеними в їх верхніх частинах патрубками для подачі свіжого і відведення відпрацьованого повітря, а також механізма зворотно-поступального переміщення камер у вертикальній площині. Воно близьке за технічною суттю, але більш прийнятне за досягаємим ефектом.

Недолік роботи такої конструкції полягає в недостатній продуктивності внаслідок пасивного насичення робочої рідини повітрям, яке здійснюється тільки дифузійним шляхом, що зменшує наявну кількість в ній кисню і уповільнює ріст мікроорганізмів.

В основу пропонуємої конструкції покладена задача вдосконалення процесу за рахунок додаткових елементів та зміни розташування нижніх кінців патрубків введення свіжого повітря. В цьому разі забезпечується інтенсивність насичення робочої рідини повітрям та вмістом кисню, що і прискорює ріст мікроорганізмів та стале підвищення продуктивності.

Ідея реалізується розміщенням в патрубках для подачі свіжого повітря -впускними, а в патрубках для відведення відпрацьованого повітря – випускними – клапанами. Нижні кінці патрубків для подачі свіжого повітря розташовуються в нижніх частинах камер.

Здійснені ознаки забезпечують проходження свіжого повітря через робочу рідину, що відсутнє в розглянутих конструкціях і підвищують насиченість її повітрям, а отже, і киснем. Збільшення кисню в робочій рідині прискорює ріст мікроорганізмів і забезпечує зростання продуктивності.

Конструкція містить з’єднані між собою в нижній частині гнучким трубопроводом 1 дві камери 2, 3 з розміщеними в їх верхніх частинах патрубками 4 для подачі свіжого повітря і патрубками 5 – для відведення відпрацьованого повітря. Патрубки 4 для подачі свіжого повітря обладнані впускними клапанами 6, а патрубки 5 для відведення відпрацьованого повітря – випускними клапанами 7, які в неробочому стані знаходяться в закритому положенні і перекривають канали патрубків.

Клапани 6, 7 виконані в формі розташованих з натягом в патрубках 4, 5 пустотілих вставок з підпружиненими кульками 8, а нижні кінці 9 патрубків 6 для надходження повітря в камери 2, 3 розташовані в нижніх частинах камер.

Клапани 6, 7, крім окреслених, можуть мати іншу конструкцію, а патрубки 4, 5 можуть бути обладнані фільтрами. Камери 2, 3 приєднані до механізму їх переривчастого зворотно-поступального руху в вертикальній площині, привод якого містить реверсивний мотор-редуктор 10 з блоком керування 11 та барабаном 12, який охоплює перекинутий через блоки 13 і приєднаний кінцями до камер трос 14. Камери 2, 3 мають технологічні патрубки 15 для введення робочої рідини, а гнучкий трубопровід 1 – містить кран 16 для зливання вмісту камер і технологічного перекриття трубопроводу.

Працює установка наступним чином. Одну із попередньо простерилізованих камер, наприклад в показаному на кресленні положенні камеру 2, заправляють живильною рідиною і посівним матеріалом, після чого відкривають кран 16 на трубопроводі 1. Це спричиняє перетікання робочої рідини 17 по трубопроводу 1 з камери 2, в камеру 3, а отже, і до зниження тиску повітря в камері 2 та його підвищення в камері 3. Зміна тиску в камері 2 приводить до відкриття впускного клапана 6 патрубка 4 і надходження в неї свіжого повітря. Оскільки нижній кінець 9 патрубка 4 розташований в нижній частині камери 2, то повітря, що надходить по ньому (як це показано стрілками 18), проходить крізь робочу рідину 17 і перемішується з нею. Одночасно з надходженням по патрубку 4 свіжого повітря в камеру 2, повітря з камери 3 витісняється через її патрубок 5, оскільки його клапан 7 знаходиться під дією підвищеного в ній тиску у відкритому стані.

Після заповнення робочою рідиною до необхідного рівня камери 3, блок керування 11 вмикає мотор-редуктор 10 і змінює положення камер у вертикальній площині: камеру 2 – переводять в нижнє, а камеру 3 – в верхнє положення, в якому вони залишаються на означений для переливання час. Перетікання робочої рідини між камерами у зміненому положенні відбувається в зворотному напрямку, тобто з камери 3 в камеру 2, раніше описаним шляхом. Після необхідного числа циклів переміщень і часу переливання вміст камер зливають через кран 16 для подальшого використання.

Так як при переливанні робочої рідини між камерами 2, 3 чисте повітря поступає в них через робочу рідину, замість безпосереднього надходження, вміст кисню збільшується і сприяє інтенсивному росту мікроорганізмів, що підвищує продуктивність.