Біореактори (ферментатори) - реферати безкоштовно для вас

Біореактори (ферментатори) складають основу біотехнологічного виробництва. Маса апаратів, що використовуються, наприклад, в мікробної біотехнології, різна, і вимоги тут визначаються здебільшого економічними міркуваннями. Стосовно до ферментаторі розрізняють наступні типи їх: лабораторні місткістю 0,5-100 л, пілотні ємністю 100л-10 м3, промислові ємністю 10-100 м3 і більше.

При масштабуванні домагаються відповідності найважливіших характеристик процесу, а не збереження принципу конструкції.

Що застосовується в біотехнології обладнання повинен вносити певну частку естетичності в інтер'єр цеху або відділення ( "пестити око"). В ході його експлуатації і поза її обладнання повинно бути легко доступним, що містяться і що функціонує в певних рамках вимог гігієни і санітарії.

У разі заміни будь-яких частин або деталей в апараті, мастила і чищення вузлів при поточному ремонті, і т. Д. Забруднення не повинні потрапляти всередину біореакторів, в матеріальні потокові комунікаційні лінії, в кінцеві продукти.

Технічну озброєність біотехнологічних процесів доцільно умовно обмежити апаратурним оформленням виробництв, що базуються на культивуванні: 1) бактерій і грибів, 2) клітин і тканин рослин, 3) клітин і тканин тварин організмів і людини. Такий підрозділ обумовлено тим, що бактерії і гриби в більшості своїй вирощують в однотипних биореакторах, що мають майже однотипну обв'язку, в яку входять: ферментатор, багатокорпусні вентиль стерильний (для подачі живильного середовища, посівного матеріалу, підживлення та ін.), Системи регулювання рН, 1 °, подачі іеногасітеля, система контролю витрати повітря, пробовідбірник, електродвигун.

Рослинні клітини, що мають клітинну стінку (також як бактерії і гриби) ростуть, розмножуються і розвиваються значно довше, ніж більшість бактерій і грибів, а це вносить певні корективи в апаратурнеоформлення відповідних біотехнологічних процесів.

Культури клітин тварин і людини, що не мають клітинних стінок, є більш вразливими і вимогливими до умов свого існування, ніж клітини інших еукаріот і прокаріот. Тому обладнання для них можна віднести до розряду "тихохідного", що забезпечує ніжне поводження з біооб'єктами.

Безсумнівно, в окремих випадках допустимі винятки, наприклад, коли можливо культивування в глибинних умовах деяких рослинних клітин (суспензійна культура женьшеню), використовуючи ферментаційне обладнання, розраховане на вирощування, наприклад, бактерій або грибів.

К. Шюгерль в 1982 році запропонував поділити біореактори на 3 основні групи відповідно до способу споживання енергії для перемішування і диспергування г стерильного повітря (газу):

- в біореакторах I типу енергія витрачається на механічне

внутрішніх пристроїв;

- в біореакторах II типу енергія витрачається на роботу

зовнішнього насоса, що забезпечує рециркуляцію рідини

- в біореакторах III типу енергія витрачається на стиск і подачу газу в культурал'ную рідина.

Біореактори для аеробних процесів: з витратою енергії на механічне рух внутрішніх пристроїв а - 1, 2. 3; з витратою енергії на роботу насоса, що забезпечує рециркуляцію культуральної рідини б - 4; з витратою енергії на стиск і подачу газової фази в - 5 (г - газ. ж - рідка фаза, д - двигун).

Людина з найдавніших часів емпірично застосовував дріжджові організми в примітивних за апаратурним оформлення біотехнологічних процесах (хлібопечення, виноробство і ін.). Розвиток промисловості антибіотиків просунуло далеко вперед проблему створення спеціальної апаратури для культивування мікробів - продуцентів БАР (амінокислот, антибіотиків, полісахаридів, вітамінів, ферментів та інших сполук). Були запропоновані різного типу біореактори для вирощування мікроорганізмів, проте всі конструкції ферментаторів (ферментеров) залишалися в основному подібними за більшістю параметрів і, усереднено, їх можна поділити на 2 типи: без підводки стерильного повітря (для анаеробів) і з підведенням його (для аеробів) . Аеріруемие біореактори можуть бути з мішалками і без них.

Ферментатор періодичної дії (1 - турбінна трсхярусная мешалка, 2 - охолоджуючий змійовик. 3 - секційна сорочка. 4 - відбивна перегородка. 5 - барботер. П-пар); I-XI - матеріальні та допоміжні трубопроводи з запірно-регулюючими пристроями (I - посівна лінія. I подача стерильного стиснутого повітря. III - подача пара, IV - видалення відпрацьованого повітря. V - завантажувальна лінія, VI - лінія введення добавок, VII подача пеногасітсля, VIII - подача миючого розчину. IX - пробовідбірник. X видача продукту, XI - видача в каналізацію через нижній спуск).

В останні роки апробовані мембранні біореактори, біореактори з порожніми волокнами і деякі інші.

При розрахунку і конструюванні біореакторів необхідно враховувати час протікання різних біологічних процесів у представників різних груп організмів.

Деякі технічні характеристики промислового біореактора в порівнянні з пілотним і лабораторним наведені в таблиці:

Схожі статті