Мельник В.М., Тривайло М.С., Карачун В.В., Лозовик Т.М., Кривець О.О., Михайленко Н.М.

Національний технічний університет України “КПІ”

ЛАБОРАТОРний ферментер

Конструкція відноситься до біотехніки, а саме, до лабораторних ферментерів, і може бути використана в лабораторних умовах для культивування мікроорганізмів.

Відомий лабораторний ферментер (ЛФ), який містить виконаний з прозорого матеріалу корпус в формі порожнистого овального кільця з поперечною перемичкою та патрубками для подачі стерильного і відведення відпрацьованого повітря. Недолік його полягає у відносно великих габаритах та матеріалоємності.

Знайомий також ЛФ, який містить виготовлений з прозорого матеріалу циліндричний стаканоподібний корпус з кришкою, патрубками для подачі стерильного і відведення відпрацьованого повітря, пристрій для фотометричного вимірювання параметрів робочої рідини і магнітну мішалку. Цей ЛФ є найбільш близьким до пропонуємої конструкції за технічною суттю та досягаємим ефектом. Недолік роботи ЛФ полягає в тому, що він не забезпечує активного змішування (перемішування) між собою придонних та верхніх шарів робочої рідини, що стає на перешкоді якісному масообміну і слугує його основною вадою. Відсутність активного змішування уповільнює ріст мікроорганізмів внаслідок нерівномірного розподілу живильних речовин по об’єму робочої рідини, а це призводить до зниження продуктивності.

В основу пропонуємої моделі покладена задача вдосконалення ЛФ, в якому шляхом запровадження в конструкцію додаткового елементу, інтенсифікується процес перемішування робочої рідини, що спричиняє росту мікроорганізмів і підвищує продуктивність.

Поставлена задача вирішується тим, що в ЛФ, який містить виготовлений з прозорого матеріалу циліндричний стаканоподібний корпус з кришкою і патрубок для подачі стерильного та відведення відпрацьованого повітря, згідно корисної моделі новим є те, що корпус обладнано встановленою прилегло до його внутрішньої циліндричної поверхні вертикальною перегородкою, яка дистанційно (з зазорами) розташована відносно дна корпусу і кришки.

Зазначені відмітні ознаки забезпечують виникнення циркуляції робочої рідини в її об’ємі, що інтенсифікує масообмін і слугує росту продуктивності.

На рис. 1 зображений заявляємий ЛФ, загальний вигляд, на рис. 2 – переріз А-А на рис. 1.

ЛФ містить вертикально розташований циліндричний стаканоподібний корпус 1 з кришкою 2, а також розміщені в кришці патрубки 3, 4 для подачі стерильного та відведення відпрацьованого повітря. Корпус 1 обладнано вертикальною перегородкою 5, яка встановлена прилегло до його внутрішньої

циліндричної, діаметром D, поверхні (рис. 2) і розташована дистанційно відносно дна 6 корпусу та кришки 2, утворюючи з ними відповідно зазори Н₁, Н₂. Для забезпечення можливості візуальних спостережень, променевої стерилізації та оптичних вимірювань фотометричних параметрів робочої рідини корпус 1 виконано з прозорого матеріалу, наприклад, скла.

Працює ЛФ наступним чином. Спочатку, попередньо простерилізований ЛФ, заповнюють живильною рідиною 7 до рівня, який перевищує рівень перегородки 5 на величину Н₃ і вносять необхідну культуру мікроорганізмів (робоча рідина). Потім через патрубок 3 відкриттям його крану 12 в придонну частину корпусу 1 подають стерилізоване повітря. Повітря у вигляді численних бульбашок 8 проходить через прилеглий до перегородки 5 з однієї її сторони шар 9 робочої рідини і утворює з нею рідиноповітряну суміш, яка легша від рідини, що знаходиться в шарі 10 з іншої сторони перегородки. Різна щільність (питома вага) робочої рідини з протилежних сторін перегородки 5, тобто в шарах 9, 10, викликає її циркуляцію через зазори Н₁, Н₂ по замкненому контуру 11 навколо пластини.

Циркуляція робочої рідини відбувається до тих пір, доки повітря надходить в частину 9 робочої рідини і приводить до інтенсивного її перемішування у всьому об’ємі. Відпрацьоване повітря через патрубок 4 виходить в навколишнє середовище.

Оскільки перегородка 5 забезпечує циркуляцію робочої рідини по її висоті, що відсутнє в прототипі, то якість масообміну у ферментері зростає, а це прискорює ріст мікроорганізмів і слугує підвищенню продуктивності.

Крім цього, спрощується конструкція ЛФ, оскільки для перемішування робочої рідини не потребується використання додаткового пристрою – мішалки.