Баллистический дезинтегратор микроорганизмов

 

Использование: прикладная биотехнология и микробиология, дезинтеграция микроорганизмов. Сущность изобретения: дезинтегратор содержит рабочую камеру в виде полого диска с мелющими телами и входным и выходным каналами. Камера выполнена уплощенной формы с расширенной периферийной частью, с образованием таким образом кольцевой полости, канал вывода дезинтеграта расположен в нижней части камеры непосредственно перед кольцевой полостью, при этом отношение объема мелющих тел к объему этой полости составляет 0,9 - 1,2. 1 ил.

Изобретение относится к биотехнологии, а именно к технике дезинтеграции микроорганизмов, и может быть использовано в фармацевтической, микробиологической и пищевой промышленности, а также в научно-исследовательской практике.

Известен дезинтегратор для микроорганизмов ФУГ-1 [1], состоящий из термостатируемой цилиндрической помольной камеры, заполненной мелющими телами, с входным и выходным каналами, а также перемешивающего устройства. Помольная камера выполнена в виде полого диска, входной и выходной каналы расположены соответственно в центре и по периферии камеры. Перемешивающее устройство выполнено в виде ротора с радиальными проточками, концентрично установленного в полом диске.

К недостаткам данного устройства следует отнести снижение эффективности разрушения клеток микроорганизмов в результате снижения производительности из-за активного пенообразования в периферийной зоне дезинтегратора, из которой отвод дезинтеграта становится затрудненным.

Известен дезинтегратор [2] , содержащий цилиндрическую термостатированную камеру с входным и выходным каналами, заполненную мелющими телами, ротор, установленный на валу, проходящем через уплотнение в стенке камеры, при этом вал связан с приводом. Между ротором и цилиндрической стенкой камеры находится сепаратор, отделяющий от мелющих тел кольцевое пространство. Перед выходным каналом размещено устройство для задержки мелющих тел, а входной канал соединен со средством подачи суспензии под давлением.

Основным недостатком известного дезинтегратора является отсутствие собственного побудителя протока, преобразующего энергию вращающегося ротора в гидродинамический напор для вывода дезинтеграта из камеры. Замедление вывода дезинтеграта может стать причиной переизмельчения клеточных фрагментов и тем самым снижение эффекта дезинтеграции.

В основу изобретения положена задача повысить эффективность дезинтеграции и упростить конструкцию дезинтегратора.

Эта задача решается тем, что баллистический дезинтегратор микроорганизмов, содержащий рабочую камеру, выполненную в виде полого диска, размещенные в ней мелющие тела, входной и выходной каналы, расположенные в центре и на периферии камеры, и активатор перемешивания мелющих тел, согласно изобретению, полый диск камеры выполнен уплощенной формы с расширенной периферийной частью, образующей кольцевую полость, а канал вывода дезинтеграта расположен в нижней части камеры непосредственно перед кольцевой полостью, при этом отношение объема мелющих тел в камере к объему кольцевой полости составляет 0,9-1,2.

На чертеже схематично изображен дезинтегратор микроорганизмов.

Дезинтегратор содержит рабочую камеру 1, с образованной в ней кольцевой полостью 2, канал 3 ввода микробной суспензии и ввода мелющих тел, канал 4 вывода дезинтеграта, канал 5 вывода мелющих тел из камеры, приводной вал 6, установленный на валу активатор перемешивания мелющих тел, рубашку охлаждения 8 и мелющие тела 9.

Дезинтегратор работает следующим образом.

Подачу охлаждающей среды осуществляют через рубашку охлаждения 8 и охлаждают камеру 1. Затем через канал 3 в камеру 1 вводят материал, подлежащий дезинтеграции в виде суспензии, которая заполняет ее объем. Затем включают привод и приводят во вращение вал 6, установленный на нем активатор 7 перемешивания мелющих тел. Последний сообщает мелющим телам кинетическую энергию, отбрасывая их центробежными силами на периферию камеры 1. Уже при низкой частоте вращения активатора 7 (до 100 об/мин) мелющие тела концентрируются в кольцевой полости 2, освобождая при этом центральную и уплощенную зоны камеры 1. При оптимальной частоте вращения активатора 7 (например, 1500-2000 об/мин) мелющие тела 9 уплотняются в полости 2 мощным полем центробежных сил и вовлекаются в послойное круговое вращение, а также во вращение относительно друг друга, при которых осуществляется упругий фрикционный контакт мелющих тел при гидродинамическом трении, вследствие чего происходят сдвиговые деформации оболочек клеток, их разрыв и выделение внутриклеточных фрагментов (дезинтеграта клеток). По каналу 3 в камеру 1 непрерывно поступает микробная суспензия, отбрасываемая активатором 7 на периферию в полость 2, вытесняя из нее предшествующий объем жидкой фазы по другую сторону диска активатора 7. Его удаление из камеры происходит через канал 4, чему способствует гидродинамический напор, развиваемый активатором. Его наибольшее значение достигается в полости 2, но поскольку канал 4 вывода дезинтеграта расположен непосредственно перед кольцевой полостью 2, где происходит торможение радиальных потоков жидкости перед уплотненным слоем мелющих тел и благодаря этому, преобразование кинетической энергии потока в статическое давление, который практически соизмерим с напором на периферии камеры 1. Поэтому через канал 4 становится возможным осуществить вывод дезинтеграта из камеры 1, свободного от мелющих тел 9, так как они за счет центробежных сил локализованы в кольцевой полости 2 и не могут выйти из нее через узкую щель в уплощенную зону камеры 1. Этому способствует и определенным образом подобранный объем мелющих тел, согласованный с объемом кольцевой полости 2 с таким расчетом, чтобы канал 4 оказался вне уплотненного слоя мелющих тел. Активатор 7 служит перегородкой, которая направляет поток через кольцевую полость 2. Перед окончанием работы дезинтегратора канал 4 перекрывают краном, чтобы избежать утечку из камеры 1 мелющих тел 9. Промывку мелющих тел проводят проточным стерилизующим раствором в режиме работы дезинтегратора при открытом канале 4.

Изобретение найдет широкое применение для дезинтеграции в жидких средах порошков природных и синтетических сложных органических соединений, например, биологически активных веществ, а также для дезинтеграции растительных, животных и микробных клеток в научно-исследовательской практике, а также в фармацевтической, микробиологической и пищевой промышленности.

Формула изобретения

БАЛЛИСТИЧЕСКИЙ ДЕЗИНТЕГРАТОР МИКРООРГАНИЗМОВ, содержащий рабочую камеру, выполненную в виде полого диска, размещенные в ней мелющие тела, входной и выходной каналы, расположенные в центре и на периферии камеры, и активатор перемешивания мелющих тел, отличающийся тем, что полый диск камеры выполнен уплощенной формы с расширенной периферийной частью, образующей кольцевую полость, а канал вывода дезинтеграта расположен в нижней части камеры непосредственно перед кольцевой полостью, при этом отношение объема мелющих тел в камере к объему кольцевой полости составляет 0,9 - 1,2.

РИСУНКИ

Рисунок 1