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

Буртна І.А., Ковальчук В.В.

Національний технічний університет України «КПІ»

ЕЛЕКТРОМАГНІТНИЙ ПЕРЕМІШУВАЧ

КУЛЬТУРАЛЬНОЇ РІДИНИ

Продуктивність культивування при виготовленні вакцин, окрім іншого, суттєво окреслюється ефективністю систем механічного перемішування. Пропонуєма модель відноситься до біотехнології і може бути використана для культивування клітин в рідинних середовищах при виробництві різноманітних біологічно активних речовин і вакцин.

Відома конструкція апарату для культивування клітин, яка містить циліндричний корпус із дном з немагнітного матеріалу та технологічними патрубками, виконаний з магнітного матеріалу встановлений на дні корпусу диск з центральним опорним стержнем на одній його стороні, а також привод диска в формі рівномірно розташованих по колу під дном корпусу електромагнітів, що послідовно підключаються до джерела живлення. Недолік цього апарату полягає у низькій ефективності перемішування, що приводить до зниження продуктивності культивування. Він обумовлений пасивним перемішуванням культуральної рідини в її верхніх і середніх шарах, оскільки розташований на дні корпусу диск не містить безпосередньо взаємодіючих з ними елементів.

Більш досконалим слід вважати апарат, який містить циліндричний корпус із дном з немагнітного матеріалу та технологічними патрубками, виконаний з магнітного матеріалу і встановлений на дні корпусу диск з центральним опорним стержнем на одній його стороні та перемішуючим елементом в формі стержня на іншій його стороні, а також привод диска в формі рівномірно розташованих по колу під дном корпусу електромагнітів, що послідовно підключаються до джерела живлення. Його недолік полягає також у низькій ефективності перемішування, особливо в нижніх шарах рідини, що приводить до зниження продуктивності культивування. Він обумовлений тим, що перемішуючий елемент в формі центрального стержня не забезпечує активного перемішування робочої рідини в її середній і придонній частинах.

В основу пропонуємої моделі поставлена задача вдосконалення апарату, в якому шляхом введення в конструкцію додаткових перемішуючих елементів та їх ексцентриково-похилого розташування забезпечується інтенсифікація переміщення робочої рідини в її середній та придонній частинах, що підвищує рівномірність перемішування і приводить до зростання продуктивності.

Технічно поставлена задача реалізується тим, що в апараті, який також містить циліндричний корпус з дном із немагнітного матеріалу та технологічними патрубками і розміщений на дні корпусу та виконаний з магнітного матеріалу диск з центральним стержнем на одній стороні і центральним перемішуючим стержнем на іншій стороні, а також привод диска у формі рівномірно розташованих по колу під дном корпусу електромагнітів, що послідовно підключаються до джерела живлення. Новим тут постає додаткове обладнання перемішуючими стержнями, які рівномірно розташовані по колу і розміщені похило до осі диска.

Обладнання диска додатковими перемішуючими стержнями, та обов’язково рівномірно розташованими по колу і похило зорієнтованими до осі диска, інтенсифікує переміщення робочої рідини, особливо в її нижніх та середніх шарах, що підвищує інтенсивність та рівномірність перемішування, внаслідок чого прискорюється ріст клітин та інтенсивність культивування.

На рис.1 зображений пропонуємий апарат. Він містить циліндричний корпус 1 з дном 2 із немагнітного матеріалу та кришкою 3, а також технологічними патрубками 4 для введення і видалення робочої рідини.

На дні 2 корпусу 1 розташований перемішуючий диск 5 з магнітного матеріалу та з центральним опорним стержнем 6 на нижній стороні і центрально закріпленим перемішуючим стержнем 7 на верхній стороні. Стержень 7 по висоті перевищує рівень робочої рідини 8 в корпусі 1. Диск 6 обладнано додатковими перемішуючими стержнями 9, які рівномірно розташовані по колу діаметром "D" і розміщені похило під кутом "α" до осі диска.

Привод диска 5 здійснюється розташованими під дном 2, рівномірно по колу, електромагнітів 10, які в імпульсному програмному режимі підключаються послідовно до джерела живлення 11. Стержні 7 і 9 в поперечному перерізі можуть мати круглу або плоску форму. Плоска форма стержнів за однакової їх маси з круглими, збільшує площу взаємодії з робочою рідиною, що додатково підвищує якість перемішування.

Працює апарат наступним чином. При вмиканні електромагнітного приводу, електромагніти 9 утворюють обертаюче магнітне поле, яке притягує диск 5, внаслідок чого він приходить в сферичний, навколо нижньої точки опорного стержня 6, періодичний рух. Обертаючись, диск 5 і стержень здійснюють переміщення культуральної рідини 8, причому, диск 5 і стержень 6 переважно придонного шару, стержень 7 - верхніх, а ексцентрично-похило розташовані стержні 9 - середніх і нижніх шарів.

В порівнянні з найближчим аналогом, пропонуємий апарат забезпечує за рахунок додаткового перемішування культуральної рідини стержнями 9, рівномірний розподіл в ній живильних речовин і клітин, що створює умови для їх росту і сприяє підвищенню продуктивності.