CS270665B1

CS270665B1 - Devices for dispensing liquid nutrients depending on their concentration in the culture medium, especially in biotechnology processes

Info

Publication number: CS270665B1
Application number: CS87222A
Authority: CS
Inventors: Jaroslav Ing Jaromersky; Vladimir Spata; Petr Ing Kujan; Vit Ing Mateju; Pavel Ing Csc Seichter; Robert Ing Csc Vagner
Original assignee: Jaromersky Jaroslav; Vladimir Spata; Petr Ing Kujan; Vit Ing Mateju; Seichter Pavel; Robert Ing Csc Vagner
Priority date: 1987-01-13
Filing date: 1987-01-13
Publication date: 1990-07-12
Also published as: CS22287A1

Abstract

V biotechnologických procesech se k základní surovině přidávají zdroje biogenních prvků - živiny, nezbytné pro metabolismus a růst mikroorganismů. Přesné dávkování těchto živin má podstatný vliv na výši produkce, kvalitu produktu a stupeň zužitkování živin v průběhu procesu. Zařízení tvoří odměrná nádoba, potrubí, armatury, směšovací nádoba. Odměrná nádoba je opatřena snímačem horní hladiny a snímačem dolní hladiny, popřípadě je snímač dolní hladiny nahrazen časovým snímačem, přičemž v případě, že odměrná nádoba je opatřena snímači hladin, je popřípadě dále opatřen snímač horní hladiny anebo plnicí armatura a snímač dolní hladiny anebo vypouštěcí armatura časovým snímačem.In biotechnological processes, sources of biogenic elements are added to the basic raw material - nutrients, necessary for the metabolism and growth of microorganisms. The precise dosage of these nutrients has a significant impact on the level of production, product quality and the degree of utilization of nutrients during the process. The equipment consists of a measuring vessel, pipes, fittings, and a mixing vessel. The measuring vessel is equipped with an upper level sensor and a lower level sensor, or the lower level sensor is replaced by a time sensor, and if the measuring vessel is equipped with level sensors, the upper level sensor or the filling fitting and the lower level sensor or the discharge fitting are optionally also equipped with a time sensor.

Description

Vynález řeší zařízení k dávkování tekutých živin v závislosti na jejich koncentraci v kultivačním módili, zejména v biotechnologických procesech,The invention relates to a device for dosing liquid nutrients depending on their concentration in a culture mode, in particular in biotechnological processes,

V biotechnologických procesech, jejichž hlavní fází je kultivační proces probíhající v bioreaktorech, tzv. fermentorech, se k základní surovině přidávají zdroje biogenních prvků - živiny, nezbytné pro metabolismus a růst mikroorganismů. Volba druhů živin je závislá na základní surovině, druhu mikroorganismu a na procesní technologii. Přesné dávkování živin má podstatný vliv na výši produkce, kvalitu produktu a stupeň zužitkování živin v průběhu procesu. S výhodou se používá živin v tekutém stavu, a to jak ve formě roztoků, tak ve formě koncentrátů.In biotechnological processes, the main phase of which is the cultivation process taking place in bioreactors, so-called fermenters, sources of biogenic elements are added to the basic raw material - nutrients necessary for the metabolism and growth of microorganisms. The choice of types of nutrients depends on the basic raw material, the type of microorganism and the process technology. Accurate nutrient dosing has a significant effect on the amount of production, product quality and the degree of nutrient utilization during the process. Preferably, the nutrient is used in the liquid state, both in the form of solutions and in the form of concentrates.

V praxi je známé řešení dávkování tekutých živin pomocí odměrných nádob, jejichž obsah je periodicky přepouštěn do bioreaktoru, a to buď přímo ručně ovládanými ventily, nebo ručně dálkově řízenými ventily. Nevýhodou tohoto řešení je značná nepřesnost velikosti dávek závislá na spolehlivosti obsluhy. Ve svých důsledcích toto řešení negativně ovlivňuje výši produkce zařízení, kvalitu produktu a zvýšení specifické spotřeby živin na výrobu jednotkového množství produktu. Dále jsou známa řešení, při kterých je dávkování tekutých živin prováděno pomoci řízeného průtoku tekutých živin, kde řízení průtoku je provedeno různými druhy průtokoměrů, nejčastěji objemovými. Nevýhodou těchto řešení je nedostatečná přesnost, provozní nespolehlivost měřidel průtoků způsobená zejména korozivními vlastnostmi roztoků, popřípadě zanášení rotujících částí různými druhy usazenin. Ve svých důsledcích tato řešení také negativně ovlivňují výši produkce zařízení, kvalitu produktu a specifickou spotřebu živin na výrobu jednotkového množství produktu.In practice, a solution is known for dosing liquid nutrients by means of metering vessels, the contents of which are periodically transferred to the bioreactor, either directly by manually operated valves or by manually remotely controlled valves. The disadvantage of this solution is the considerable inaccuracy of the dose size depending on the reliability of the operator. As a result, this solution negatively affects the amount of equipment production, product quality and the increase in specific nutrient consumption for the production of a unit amount of product. Furthermore, solutions are known in which the dosing of liquid nutrients is performed by means of a controlled flow of liquid nutrients, where the flow control is performed by various types of flow meters, most often by volume meters. The disadvantage of these solutions is insufficient accuracy, operational unreliability of flow meters caused mainly by the corrosive properties of solutions, or clogging of rotating parts by various types of deposits. As a consequence, these solutions also negatively affect the amount of equipment production, product quality and the specific consumption of nutrients for the production of a unit amount of product.

Známo je i řešení dávkování tekutých živin do kultivačního média objemovými čerpadly, u kterých je velikost dávek ručně nebo automaticky regulována délkou zdvihu pístu nebo frekvencí pohybu pístu. Nevýhodou tohoto řešení jsou vysoké investiční náklady a nedostatečná kontrola průtoku tekutých živin, který může být v průběhu procesu nekontrolovatelně omezován postupným tvořením nánosů usazenin, zejména v sací části potrubí. Nekontrolované omezování průtoku má negativní vliv na výši produkce a kvalitu produkce.It is also known to solve the dosing of liquid nutrients into the culture medium by positive displacement pumps, in which the size of the doses is manually or automatically regulated by the length of the piston stroke or the frequency of the piston movement. The disadvantages of this solution are high investment costs and insufficient control of the flow of liquid nutrients, which can be uncontrollably limited during the process by the gradual formation of deposits, especially in the suction part of the pipeline. Uncontrolled flow restrictions have a negative effect on production and production quality.

Uvedené nevýhody stávajícího stavu techniky se odstraní zařízením k dávkování tekutých živin v závislosti na jejich koncentraci v kultivačním médiu, zejména v biotechnologických procesech, které sestává z odměrné nádoby, potrubí, armatur, směšovací nádoby podle vynálezu, jehož postata spočívá v tom, že odměrná nádoba je opatřena snímačem horní hladiny a snímačem dolní hladiny, popřípadě je snímač dolní hladiny nahrazen časovým snímačem. V případě, že odměrná nádoba je opatřena snímači hladin, je popřípadě dále opatřen snímač horní hladiny anebo plnící armatura a snímač dolní hladiny anebo vypouštěcí armatura časovým snímačem.Said disadvantages of the prior art are eliminated by the device for dosing liquid nutrients depending on their concentration in the culture medium, in particular in biotechnological processes, which consists of a measuring vessel, pipes, fittings, mixing vessel according to the invention. it is equipped with an upper level sensor and a lower level sensor, or the lower level sensor is replaced by a time sensor. If the measuring container is provided with a level sensor, an upper level sensor or a filling valve and a lower level sensor or a discharge valve with a time sensor are optionally further provided.

Výhodou řešení dle vynálezu je, že dávkování živin je přesné, neovlivněné faktory lidské obsluhy, přičemž funkce zařízení je snadno kontrolovatelná. Využitím vynálezu nedochází k poklesu produkce a kvality produktu, zvyšuje se stupeň zužitkování živin. Zařízení je investičně méně náročné, provozně spolehlivé.The advantage of the solution according to the invention is that the dosing of nutrients is accurate, unaffected by human operator factors, while the function of the device is easily controllable. The use of the invention does not reduce the production and quality of the product, the degree of nutrient utilization increases. The device is less investment-intensive, operationally reliable.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je schematicky znázorněn na připojeném výkresu .An exemplary embodiment of the device according to the invention is schematically shown in the attached drawing.

Směšovací nádrž 1 je opatřena potrubím 2 přívodu základní suroviny, jejíž průtok je určen snímačem 3 průtoku a dále potrubím χ přívodu tekutých živin, na které je napojena alespoň jedna odměrná nádoba 2 prostřednictvím výpustního potrubí £ opatřeného vypouštěcí armaturou 2· Odměrná nádoba 2 je opatřena potrubím 2 přívodu tekutých živin, ve kterém je zabudována plnicí armatura 9. Odměrná nádoba 2 je dále opatřena snímačem 10 horní hladiny a snímačem 11 dolní hladiny. Plnicí armatura 9 je spojena se snímačem 10 horní hladiny prostřednictvím pneumatického nebo elektrického signálu a se snímačem 11 spodní hladiny také prostřednictvím pneumatického nebo elektrického signálu. Vypouštěcí armatura 2 je spojena se snímačem 2 průtoku prostřednictvím pneumatického anebo elektrického signálu se zabudovanou vyhodnocovací jednotkou 12 průtoku základní suroviny a prostřednictvím elektrického anebo pneumatického signálu se snímačem 11 dolní hladiny.The mixing tank 1 is provided with a basic raw material supply pipe 2, the flow of which is determined by a flow sensor 3 and further with a liquid nutrient supply pipe χ, to which at least one measuring vessel 2 is connected via an outlet pipe 6 provided with a discharge valve 2. 2 of the liquid nutrient supply, in which the filling fitting 9 is built. The measuring container 2 is further provided with an upper level sensor 10 and a lower level sensor 11. The filling fitting 9 is connected to the upper level sensor 10 by means of a pneumatic or electric signal and to the lower level sensor 11 also by means of a pneumatic or electric signal. The drain fitting 2 is connected to the flow sensor 2 by means of a pneumatic or electric signal with a built-in raw material flow evaluation unit 12 and by means of an electric or pneumatic signal to the lower level sensor 11.

CS 270665 BlCS 270665 Bl

Zařízení podle vynálezu funguje příkladně takto:The device according to the invention works, for example, as follows:

Dávkování tekutých živin do směšovací nádrže J se provede otevřením vypouštěcí armatury J7 impulsem odvozeným od vyhodnocovací jednotky 12 průtoku měřeného snímačem J průtoku při naplnění odměrné nádoby 2 a uzavření plnicí armatury 9. Po dosažení dolní hladiny měřené snímačem 11 dolní hladiny je uzavřena vypouštěcí armatura 2 ^a P° jejím uzavření je otevřena plnicí armatura 2, přes kterou se potrubím J přívodu tekutých živin plní odměrná nádoba 2 novou dávkou tekutých živin.Dosing liquid nutrients into the mixing tank J is performed by opening drain valve J7 pulse derived from the evaluation unit 12 of the flow measured at flow sensor J volumetric filling of the container 2 and closure of the filling valve 9. After reaching the lower level sensor 11 measuring the level of the lower discharge fitting is closed ^{and the} two When it is closed, the filling armature 2 is opened, through which the measuring container 2 is filled with a new dose of liquid nutrients via the liquid nutrient supply line J.

Claims

SUBJECT

OF THE INVENTION

Device for dosing liquid nutrients depending on their concentration in the culture medium, especially in biotechnological processes, consisting of a measuring vessel, pipes, fittings, mixing vessel, characterized in that the measuring vessel (5) is provided with an upper level sensor (10) and a sensor (11) lower level, or the low level sensor (11) is replaced by a time sensor, wherein in case the measuring container (5) is provided with level sensors, an upper level sensor (10) or a filling fitting (9) is optionally further provided, and low level sensor (11) or drain fitting (7) by time sensor.