Аппарат для выращивания бактерий

Аппараты для культивирования микроорганизмов-продуцентов

Ферментеры, или биореакторы, представляют собой камеры, в которых в жидкой или на твердой среде выращивают микроорганизмы. Процесс, происходящий в ферментере, называется ферментацией. Термин ферментация первоначально применялся только к анаэробным процессам, однако сейчас он используется более широко и включает все процессы, как аэробные, так и анаэробные. Продуктом являются либо сами клетки (биомасса), либо какой-то полезный клеточный метаболит. Все операции должны проводиться в стерильных условиях, чтобы избежать загрязнения культуры. Кроме того, необходимо обеспечить возможность поддержания в стерильном состоянии всех вводных и выводных отверстий . Аппаратура для выращивания микроорганизмов, стерилизации и других микробиологических целей

1. Термостат. Аппарат, в котором поддерживается постоянная температура. Оптимальная температура для размножения многих микроорганизмов 37°С. Термостаты бывают суховоздуш-ными и водяными Используются для культивирования микроорганизмов.

2. Микроанаэростат. Аппарат для выращивания микроорганизмов в анаэробных условиях.

3. Сушильный шкаф (печь Пастера). Предназначен для стерилизации лабораторной посуды и других материалов.

4. Автоклав. Предназначен для стерилизации паром под давлением В микробиологических лабораториях используются автоклавы разных моделей (вертикальные, горизонтальные, стационарные, переносные).

5. Холодильники. Используются в микробиологических лабораториях для хранения культур микроорганизмов, питательных сред, крови, вакцин, сывороток и прочих биологически активных препаратов при температуре около 4°С. Для сохранения биопрепаратов при температуре ниже 0°С используются низкотемпературные холодильники, в которых поддерживается температура -20°С и ниже.

Источник

Лекция № 8. Оборудование для культивирования микроорганизмов на твердых питательных средах.

1) Растильные установки и их классификация.

2) Растильные установки барабанного типа.

3) Барабанный растильный аппарат для выращивания микроорганизмов – продуцентов белка.

4) Непрерывная установка для поверхностного выращивания микроорганизмов.

1) Оборудование для культивирования микроорганизмов на твердых питательных средах (ТПС) в микробиологической промышленности называется растильными установками.

Способ культивирования микроорганизмов на ТПС к сожалению не получил широкого распространения в биотехнологии.

Следует отметить, что для этого способа присущи ряд преимуществ по сравнению со способом культивирования микроорганизмов на жидких питательных средах:

— скорость биосинтеза ферментов в 5 – 8 раз больше;

— полученная культура имеет относительно небольшую влажность порядка 40 – 50%, тогда как при культивации на ЖПС – 80 – 95 %;

— последнее обстоятельство позволяет экономить энергию на последующих стадиях, т.е. при концентрировании (сгущении) и сушке.

Широкому внедрению этого способа мешает отсутствие надежных механизированных растильных установок.

К ТПС относятся отходы пищевой промышленности, в частности:

— солома, хлопковая и подсолнечная шелуха, кукурузная кочерыжка, отходы переработки картофеля и сахарной свеклы, богасса и т.п.

Все это с помощью микробиологического синтеза может быть переработано в кормовой белок.

Эти установки классифицируются на:

1. Камерные растильные установки с горизонтально расположенными перфорированными кюветами (400х800).

2. Механизированные растильные установки с вертикально расположенными перфорированными кюветами.

3. Механизированные растильные установки типа ВИС–42Д.

4. Ленточно-конвейерные растильные установки типа 4Г–КСК.

5. Пластинчатые агрегаты непрерывного действия с применением растильных вибрационных установок.

6. Растильные установки колонного типа с объемным аэрированием.

7. Растильные установки барабанного типа.

Камерными растильными установками комплектовались еще первые ферментные заводы.

Конструкции их копировались с камерных или шкафных сушилок.

Основой растильной установки являлась камера прямоугольного типа, в которой на полках размещались горизонтально перфорированные кюветы с ТПС.

Растильная установка такого типа имела много недостатков:

— прежде всего, низкий уровень механизации;

— большая доля ручного труда по загрузке и выгрузке кювет и отсюда высокая трудоемкость операции;

— невысокая (маленькая) производительность;

— и самое главное, контакт рабочего персонала с растущей культурой микроорганизмов.

Растильные установки с вертикально расположенными перфорированными кюветами отличались некоторой степенью механизации, однако также не были лишены некоторых недостатков:

— затрудненная выгрузка выращенной культуры и др.

Наиболее совершенными и перспективными являются установки колонного и барабанного типов.

2) Одной из растильных установок барабанного типа является установка фирмы «Валерштайн» (США).

Основу установки составляет горизонтальный цилиндрический барабан диаметром 2,1 м и длиной 5,2 м.

Барабан 1 снабжен:

— люком 2 для загрузки культуры грибов, а также коллектором 3 для подачи воды;

— системой подачи воздуха на аэрацию, состоящей из вентилятора 14, трубопровод подачи 13 и воздушного диффузора 9 обеспечивающий распределение воздуха по всему периметру барабана;

— системой удаления и очистки воздуха состоящей из трубопровода 7 и циклон 8;

— приводом 10 обеспечивающим медленное вращение барабана, состоящим из двухскоростного электродвигателя, редуктора, зубчатой шестерни и венца 4;

— опорными бандажами 5 и роликовыми опорами 12, воспринимающие все нагрузки;

— неподвижно установленной внутри барабана рамой — рыхлителем 6 для распределения, т.е. ворошения и рыхления ТПС.

3) Для барабанного растильного аппарата для выращивания микроорганизмов – продуцентов белка характерны следующие конструктивные свойства:

— Барабан этого растильного аппарата выполнен в виде вращающейся обечайки конусно-цилиндрической формы.

— Конусно-цилиндрический барабан 1 посредством двух полых цапф установлен на раме.

— Барабан снабжен загрузочным люком 5, который обтянут фильтровальной тканью Петрянова.

— Барабан получает вращение от привода (на схеме не показан).

— Через правую цапфу в барабан входит трубопровод 7, который предназначен для поочередной подачи а) пара, б) стерильной воды, в) воздуха и д) посевной культуры.

— Через левую цапфу в барабан входит разветвленная на две ветви труба 11, которая предназначена для вывода: пара, и суспензии выращенной культуры.

— На конце одной из ветвей укреплены металлические штифты 3, предназначенные для сообщения вибрации лопастям 4.

Работает данная установка следующим образом:

— ТПС, например пшеничные отруби, загружают через люк в барабан и приводят его во вращение;

— после этого, через паровой вентиль 9 в барабан вводится пар при давлении 0,2 – 0,3 мПа для стерилизации ТПС в течение 60 –70 мин;

— затем ТПС охлаждают за счет теплоотдачи через стенки барабана и ребра охлаждения 2;

— для ускорения охлаждения производят обдув корпуса холодным воздухом с помощью вентилятора, либо орошают барабан снаружи холодной водой;

— после охлаждения ТПС в барабан вводят стерильную воду и суспензию посевной культуры, тем самым, начиная процесс культивирования,

— при этом аэрация растущей культуры производится воздухом, который находится в самом корпусе, что возможно при неполной загрузке барабана из расчета 3 – 5 кг на 1 м 3 объема;

— при большей удельной загрузке выращивание можно вести при подаче воздуха извне барабана или на режиме самовентилирования;

— при самовентиляции на люк загрузки навинчивается кольцо, обтянутое тканью Петрянова;

— далее, при вращении барабана подпружиненные лопасти 4 ударяются о штифты 3 и вибрируют, создавая тем самым волновые колебания воздуха;

— в результате происходит подвод свежего воздуха к культуре и отвод газов, выделяющихся в процессе метаболизма микроорганизмов;

— после окончания культивирования в барабан через водяной вентиль 8 вводится стерильная вода из расчета 1:15 для суспендирования культуры микроорганизмов;

— вывод суспензии из растильного барабана производят по трубе 11 проходящей через левую цапфу путем выдавливания стерильным воздухом или паром;

— после полного окончания цикла выращивания микроорганизмов – продуцентов белка, барабан промывают и стерилизуют паром;

— промывные воды выводятся через пробку 10.

Источник

Аппарат для выращивания бактерий

Ферментер представляет собой готовый комплекс для культивирования микроорганизмов с дозированием питательных веществ в автоматическом режиме.

В процессе выращивания микробиологических культур должны соблюдаться основные требования: климатические факторы внешней среды, параметры давления, скорость и интенсивность перемешивания, должен быть организован отвод побочных продуктов (углекислого/сернистого газа).

Классификация микробиологических процессов с точки зрения технологического оформления

Любой микробиологический процесс может быть классифицирован с точки зрения:

• аэробного и анаэробного выращивания;
• поверхностного/глубинного выращивания;
• периодического (фазного) и непрерывного выращивания.

Широкое распространение в промышленной сфере получил процесс глубинного культивирования микроорганизмов в жидкообразной питательной среде. Такой процесс имеет ряд отличительных особенностей: он протекает в несколько этапов и сводится к преобразованию “газ – жидкость – твердотельный состав (клетки)”.

В качестве подобной твердотельной субстанции может выступать и нерастворимый в жидкости источник углерода (например, н-парафин).

Культивирование микроорганизмов неизбежно связано с выделением теплоты. Это также касается случаев, когда выращивание производится в лабораторных условиях. При небольших объемах культивации и с использованием специальной химической посуды тепловой эффект невелик, однако в больших установках при значительном количестве вещества происходит обильное тепловыделение.

Чрезвычайно важно в процессе выращивания поддерживать одинаковую температурную фазу во всем объеме в течение длительного промежутка времени.

Классификация ферментеров в зависимости от объема вещества

В зависимости от общего объема культивируемого вещества биореакторы классифицируются на ферментеры лабораторные и ферментеры промышленные:

1. Основная область практического применения ферментера лабораторного – воспроизведение и выращивание микробиологических образцов в лабораторных масштабах, а также для разведения инновационных культур, грибов, ферментов и микроорганизмов.

Одна или несколько реакторных ёмкостей и блок обеспечения – основные составляющие лабораторного ферментатора.
Основная функция блока обеспечения – поддержание жизнедеятельности и размножения микроорганизмов. В состав такого модуля могут входить

• насосы для перекачки воздуха и отвода углекислого газа;
• датчики контроля температуры, которые поддерживают и регулируют жизненный цикл микробиологических образцов.

Ферментер, в том числе, лабораторный от компании BioRus имеет ряд преимуществ:

• эргономичность
• компактность
• возможность независимого функционирования нескольких сосудов под одним управлением;
• точность и простота установки параметров культивирования клеток, возможность экспортировать результаты работы, настраивать предупреждения, визуализировать данные и прочее за счет программного обеспечения на основе SCADA, что поставляется с покупкой биореактора, независимо от его комплектации и версии
• наличие съемных сосудов для одного и того же ферментера
• возможность оснащения дополнительным оборудованием (например, ротор-фильтром для выращивания клеток в режиме перфузии)
• объединение до четырех биореакторов (как разных, так и одинаковых размеров) в единую систему с единым подключением энергоснабжения, газа и воды и под управлением одного компьютера с возможностью индивидуальной системы контроля (модульная система).

2. Промышленный ферментер используют в пищевой, фармацевтической и микробиологической промышленности для производства грибов, бактерий и дрожжей, а так же для производства белков, биоактивных веществ, антибиотиков и других препаратов, необходимых человеку в разных сферах жизнедеятельности и медицины.

В качестве контролирующих устройств выступают интегрированные системные модули или лабораторные биореакторы, подключаемые к персональному компьютеру и функционирующие на базе специального программного обеспечения.

Стоимость оборудования данного класса напрямую зависит от объемов культивируемого вещества и мульти функциональности системного блока.

Биореакторы для культуры клеток

Мы ведущая компания предлагаем широкий выбор биореакторов, которые создают идеальные условия для культивирования клеток.

Клеточный биореактор

Устройство напоминает резервуар, оснащенный мешалкой и созданный с целью выращивания клеток животных. Для тщательного перемешивания предусмотрена лопастная мешалка морского типа. Возможно стационарное и непрерывное выращивание. Последнее реализовывается за счет тензодатчиков. Встроенный прибор пробоотбора – гарантия стерильного отбора контагиозных клеток.

Биореактор с взвешенной твердой фазой

Так называют приборы, которые сохраняют состояние суспензии для носителей, имеющих иммобилизованные клетки. В основном в них предусмотрены три фазы – газообразная, жидкая и твердая. Непрерывность культивирования гарантирована специальной системой сепарации. Биомасса перемешивается с помощью продувки. Подобные устройства подходят для клеток, заключенных в капсулу. Также используются для клеток, имеющих высокую чувствительность к раневому стрессу и тех, которые нуждаются в опорной поверхности. Чтобы защитить чувствительные клетки, используют систему безпузырьковой продувки.

Осуществляем поставки оборудования по России и СНГ

Источник