SU1736558A1 - Концентратор суспензий - Google Patents

Abstract

Использование: промывка и концентрирование биологических суспензий. Сущность изобретени : концентратор содержит сосуд дл  суспензии, на поверхности которой плавает соединенный с насосом фильт- родержатель. Фильтродержатель выполнен в виде стакана с перфорированным дном и снабжен укрепленным снаружи у дна мембранным фильтром. 3 ил.

Description

Изобретение относитс  к устройствам, предназначенным дл  разделени  и очистки биологических суспензий, а именно к лабораторным« фильтрами фильтродержател м, и может быть применено к суспензи м бактерий, спор, протопластов , клеточных органелл, форменных элементов крови или культур клеток.

При изучении указанных биологических объектов часто бывает необходимо промыть и сконцентрировать частицы суспензии. Применение дл  этой цели центрифугировани  малопроизводительно и может травмировать объект за счет ускорени , уплотнени  частиц в осадок и последующего диспергировани  осадка. Этих недостатков лишена фильтраци , однако, если она происходит в нисход щем токе жидкости, то малоприпдна дл  суспензий высокой концентрации , поскольку фильтр быстро забиваетс  осадком. Более эффективна

фильтраци  в восход щем токе-, когда фильтр находитс  не на дне, а в верхней части сосуда, и жидкость отбирают насосом. При этом фильтр меньше забиваетс  осадком , так как последний в основном скапливаетс  на дне сосуда. Дл  удалени  осадка с фильтра может быть использовано кратковременное переключение насоса на обратное направление потока.

Известен концентратор дл  фильтрации в восход щем токе, имеющий фильтровальную трубку, в расширенную часть которой помещают бумажную или мацерированную бумажную массу, котора  служит фильтрующим слоем. Трубку присоедин ют к вакуум- насосу и опускают в сосуд, где находитс  раствор с осадком, подлежащий отфильтро- выванию.

Данный аналог может примен тьс  дл  получени  фильтрата, но не пригоден дл  концентрировани  суспензий. ПримененМ W

О СП

ел

00

ный фильтр задерживает частицы в своей толще, что делает их практически недоступными и не позвол ет без больших потерь вернуть в суспензию путем обращени  потока . Установка нижнего конца фильтрующей трубки на дне сосуда, т.е. в наиболее концентрированном слое, почти не дает преимуществ перед обычной фильтрацией. Наиболее эффективна установка фильтра у поверхности, в самом разр женном слое, но тогда трубку необходимо посто нно перемещать вслед за мен ющимс  уровнем жидкости .

Известен также фильтр дл  очистки воды от взвешенных частиц, представл ющий собой вертикальную трубку, в средней части расширенную и наполненную дренажем {песок или т.п.), который служит фильтрующим материалом.

Данный анализ, как и предыдущий., не пригоден дл  концентрировани  и сбора частиц .

Известен концентратор, в котором фильтродержатель действует как поршень, помещенный в вертикальный цилиндрический сосуд с суспензией. Между поршнем и сосудом имеютс  уплотнительные прокладки , Поршень пустотелый, а его нижн   поверхность представл ет собой неотделимый пористый стекл нный фильтр. При опускании поршн  жидка  фаза проходит сквозь фильтр, скапливаетс  внутри поршн  и может быть удалена через открытую верхнюю часть последнего.

В данном аналоге: применен стекл нный фильтр, т.е. глубинный, не позвол ющий количественно собрать осадок; при работе с различными суспензи ми необходимо иметь столько же фильтродержателей, так как стекл нный фильтр невозможно отмыть быстро; поршнева  конструкци  филь- тродержател  требует герметичной стыковки с сосудом дл  суспензии и поэто- . му сложнее в изготовлении, особенно если необходим набор фильтродержаталей; устройство малопригодно дл  биологических суспензий, поскольку частицы, попавшие под уплотнительные кольца, могут механически повреждатьс  и выдел ть вещества, измен ющие свойства всей суспензии.

Наиболее близким к предлагаемому  вл етс  концентратор, представл ющий собой конус из фильтрующего материала. Верхней широкой частью конус крепитс  к поплавку, а нижней узкой - к патрубку, соединенному шлангом с насосом. Поплавок удерживает фильтр в верхнем, наиболее разр женном слое суспензии, но может быть подобран так, чтобы фильтр находилс  на заданной глубине.

Дл  разделени  биологических суспензий наиболее удобными и надежными  вл ютс  мембранные фильтры. Изготовление фильтрующего конуса из такого материала

требует существенного усложнени  всей конструкции дл  герметичного закреплени  мембранного фильтра, предотвращени  его разрыва и быстрой замены. Изготовление конуса из жестких пористых материалов (например , стекла) технически сложно; такие материалы требуют длительной промывки, что замедл ет работу, если она ведетс  с несколькими суспензи ми naTpy6ok и присоединенный к нему шланг ограничивают

возможное приближение конуса ко дну. Поэтому минимальный обьем, до которого может быть сконцентрирована суспензи , относительно велик. На поверхности шланга и патрубка оседают частицы, которые тер ютс , когда фильтродержатель извлекают из сконцентрированной суспензии.

Целью изобретени   вл етс  создание простого по конструкции устройства, позвол ющего в лабораторных услови х без потери и травмировани  частиц промывать и концентрировать до меньшего (чем в прототипе ) объема биологические суспензии методом фильтрации в восход щем токе с применением мембранных фильтров и позвол ющего быстро замен ть фильтры и промывать все устройство.

На фиг. 1-3 приведена схема устройства .

В состав концентратора вход т фильтродержатель 1, перистальтический насос 2 и сосуд дл  суспензии 3. Пластмассовый корпус 4 фильтродержател  имеет вид стакана и состоит из дна 5 и боковой стенки 6. По внешней поверхности дна нанесены борозды (не показаны), в которых проделаны многочисленные сквозные отверсти . К дну снаружи прилегает мембранный или бумажный фильтр 7, кра  которого прижаты к стенке б обжимным кольцом 8. Внутрь корпуса,

у его дна, плотно вставлена воронка 9, на носик которой надета гибка  трубка 1Ю.

Устройство работает следующим образом .

Фильтр 7 прикладывают к дну 5 корпуса

6 и плотно фиксируют обжимным кольцом 8. Трубку 10 присоедин ют к насосу 1. Суспензию , которую нужно промыть и сконцентрировать , наливают в цилиндрический сосуд 3, в который опускают фильтродержатель. П.оскольку больша  часть внутреннего объема

корпуса б заполнена воздухом, фильтродержатель плавает в воде и лишь незначительно погружен. Включают насос 1 и выкачивают жидкую фазу из суспензии. Дно 5 предохран ет фильтр 7 от прогибани 

внутрь, а борозды увеличивают эффективную фильтрующую площадь. Дл  удалени  спор, скапливающихс  на фильтре 7, насос периодически на 1-2 с переключают на нагнетание . Фильтродержатель встр хивают, Споры отдел ютс  в виде сгустка 11, который опускаетс  на дно сосуда. Фильтрат удал ют из суспензии до тех пор, пока фильтр 7 не опуститс  почти на дно сосуда 3. При необходимости промыть суспензию в нее добавл ют свежую жидкость, и процедуру концентрировани  повтор ют.

В отличие от прототипа предлагаемое устройство позвол ет использовать стандартные круглые мембранные фильтры, которые не задерживают частицы в своей толще. Легка  замена мембранных фильтров и однократное их применение позвол ет быстро промывать устройство, что необходимо при работе с несколькими суспензи ми .

Максимальна  концентраци , до которой можно сгустить суспензию, зависит от минимального ее объема, который при этом достигаетс . В предлагаемом устройстве, в отличие от прототипа, минимальный объем конструктивно ничем не ограничен.

В отличие от прототипа погруженна  часть фмльтродержател  не имеет выступающих деталей, которые могут задерживать частицы суспензии и тем самым вызывать их потерю.

Пример. Объект: споры гриба PyricuJaria oryzae, смытые с 10-дневной культуры на ага- ризованном морковном отваре. Споры имеют продолговатую форму и примерные размеры 10 мкм х 20 мкм. Использован мембранный фильтр диаметром 25 мм и порами 8 мкм. Суспензию (50 мл) концентрировали трижды до конечного объема 5 мл и затем е

добавлением (кроме последнего раза) 50 мл воды. Подсчитывали количество спор в сконцентрированной суспензии. Часть ее разбавл ли до концентрации 35 5 тыс.спор/мл, инкубировали 5 ч при 23°, подсчитывали долю проросших спор и длину их ростковых трубок.

Результаты. Продолжительность процедуры 15 мин. Содержание спор в сконцент0 рированной суспензии 800 тыс/мл. Прорастание спор 66 ± 2%, длина ростковых трубок у проросших спор 8,8 ± 3,8 мкм. Степень концентрировани  и жизнеспособ- ность спор достаточно высоки. Дл  сравне5 ни  следует сказать, что выполнение той же задачи традиционным путем центрифугировани  занимает 90 мин и дает споры, прора- стающие на 47 ±3% с ростковыми трубками 5,7 ± 2,8 мкм, т.е. с худшими по0 казател ми жизнеспособности, чем при фильтрации. Общее количество спор в промытой суспензии, т.е. выход продукта, при центрифугировании примерно вдвое меньше , нем дает предлагаемое устройство.

5 Уменьшение потерь спор путем увеличени  времени и скорости центрифугировани  травмирует их еще сильнее.

Claims (1)

1. Формула изобретени  Концентратор суспензий, включающий

   0 сосуд дл  суспензии, в котором размещен соединенный с насосом поплавковый филь- тродержаге ь, отличающийс  тем, что. с целью расширени  функциональных возможностей за счет промывки и концентриро5 вани  биологических суспензий без потери и травмировани , фильтродержатель выполнен в веде стакана, днище которого перфорировано и снабжено укрепленными снаружи мембранным фильтром с обжимным кольцом,

   0

   J- - : :

   Фиг.1

   Фиг.З

   Редактор Н.Горват

   Составитель В.Лапикова Техред М.Моргентал

   Корректор О.Кравцова