Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

Автор Н.С. Егоров, В.Д.Самуилов, А.В. Олескин

ра служит система пеногашения.

Выше рассматривались методы борьбы с контаминацией и нежелательной автоселекцией микробных культур, не связанные со стерилизацией аппарата (см. гл. 1, § 5). Это относится к мероприятиям второго эшелона, на практике стремятся вообще не допустить в биореактор чужеродную микрофлору, создав в нем соответствующие условия. Система стерилизации представляет собой специфический элемент биореактора, не имеющий аналогов в аппаратах химической технологии. Устранение посторонней микрофлоры из реактора до введения в него штамма-продуцента, поддержание чистоты культуры на всем протяжении биотехнологического процесса, надежная стерилизация питательных сред, добавочных компонентов, титрантов, пеногасите-лей, подаваемого в биореактор воздуха — все это рассматривается как принцип асептики биотехнологического производства (В.Е.Матвеев, 1985). Этот принцип выдвинут еще Луи Пасте-ром в 60-е годы XIX в.

Все более широкое применение в биотехнологии находит принцип дифференцированных режимов культивирования: разные этапы одного процесса целесообразно осуществлять при различных условиях, варьируя такие параметры, как температура, рН среды и т. д. Нередко к повышению эффективности биотехнологического процесса ведет разобщение роста культуры и синтеза целевого продукта. Показательный пример — технологический способ стабилизации генноинженерных мутантов. Полученные путем плазмидного переноса сверхпродуценты тех или иных соединений, как правило, отстают в росте от представителей дикого типа, более экономно расходующих материальные и энергетические ресурсы клетки. Чтобы избежать вытеснения сверхпродуцента диким штаммом, плазмиду, отвечающую за сверхпродукцию, ставят под контроль термолабильного репрессора. Генно-инженерный штамм выращивают при пониженной температуре, при которой репрессор подавляет синтез целевого продукта. Плаз-мидный штамм не расходует материал на его синтез и растет с нормальной скоростью. После накопления достаточного количества клеток в биореакторе температуру повышают до уровня, при котором наступает инактивация репрессора, и вся масса клеток с активно функционирующими плазмидами «выстреливает» целевой продукт (R. Siegel, D. D. Ryu, 1985). Таким образом, в согласии с основными принципами реализации биотехнологических процессов современный бирреактор должен обладать системами: а) эффективного перемешивания и гомогенизации питательной среды; б) обеспечения доступа и быстрой диффузии газообразных агентов (наиболее часто речь идет о системе аэрации среды); в) теплообмена, отвечающего за поддержание температуры внутреннего объема биореактора и (или) за ее контролируемые изменения; г) пеногашения; д) стерилизации сред, аппаратуры и воздуха; е) контроля и регулировки процесса.

§ 3. Системы перемешивания и аэрации

Устройство и механизм действия систем перемешивания и аэрации варьируют и составляют важный принцип классификации биореакторов различных типов. Как сложные многопарамет-ровые аппараты, биореакторы могут быть классифицированы и по другим критериям: по размеру и целевому назначению (лабораторные, опытно-промышленные или пилотные и промышленные), по режиму работы (периодические и непрерывно действующие), по условиям культивирования (аэробные и анаэробные, мезофильные и термофильные, для поверхностного и глубинного культивирования, аппараты для жидких питательных сред, твердофазные и газофазные). Эти критерии будут рассмотрены ниже, здесь же речь пойдет о промышленных установках периодического действия, предназначенных для глубинного культивирования - культивирования биообъекта в жидкой питательной среде по всему объему реактора.

По способу перемешивания и аэрации биореакторы подразделяются на аппараты с механическим, пневматическим и циркуляционным перемешиванием (В. Sikyta, 1984, в). Реакторы классифицируют также, как аппараты с подводом энергии к газовой фазе, жидкой фазе и комбинированные (К. Г. Федосеев, 1977; В А. Быков и др., 1985). Эти классификации частично совпадают. С точки зрения конструкции более удобной представляется первая, которая рассматривается в книге.

Аппараты с механическим перемешиванием. Эти аппараты имеют механическую мешалку, состоящую из центрального вала и лопастей (обычно 6, реже 8) различной формы (прямых или изогнутых). Эффективное перемешивание жидкости в больших объемах обеспечивается только в том случае, если мешалки многоярусны, лопасти расположены в несколько этажей.

В систему перемешивания входят также отражательные перегородки — узкие металлические пластины, прикрепленные к внутренним стенкам реактора. Эти перегородки предотвращают возникновение водоворота вокруг вращающейся мешалки, переводя круговое движение жидкости в вихревое, равномерно распределенное по всему объему. Иногда отражательные перегородки неприменимы, поскольку они обрастают микроорганизмами, в част-

ив

ности мицелиальными грибами, что резко ухудшает условия аэрации и перемешивания в аппарате. Для выращивания грибов используют мешалки с плоскими

страница 28
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77

Скачать книгу "Биотехнология. Проблемы и перспективы" (4.22Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [обратная связь]

п»ї
Rambler's Top100 Химический каталог

Copyright © 2009
(29.05.2017)