Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

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

лопастями, не разрывающие мицелий. Очень нежное, медленное перемешивание производится в аппаратах, предназначенных для культивирования клеток животных и растений.

Аэрация может осуществляться путем барботажа — подачи воздуха снизу через барботер, горизонтальную трубку с отверстиями (щелями). Разбрызгиванию воздуха (или другого аэрирующего газа) в виде мелких пузырьков способствует механический вибратор, установленный в непосредственной близости от барботера. Существуют аппараты, в которых вибратор, совершающий вертикальные колебания с амплитудой 0,1—3 мм и частотой 50 Гц, служит единственным устройством для перемешивания жидкости. Такая система обеспечивает высокий уровень асептики, низкие энергозатраты и сравнительно мало травмирует культивируемые клетки (В. Sikyta, 1984 в).

В некоторых аппаратах используется полая мешалка, воздух поступает в среду культивирования через нижний конец ее вала и полые лопасти. Вращение мешалки способствует диспергированию воздуха в жидкости. Хороший газожидкостный контакт в таком биореакторе обеспечивается также спиральной траекторией пузырьков газа. В аппаратах с полой мешалкой (например, в немецких биореакторах Вальдгоф) часто непосредственно над лопастями аэрирующей мешалки устанавливают диффузор — открытый снизу и сверху цилиндр, который делит объем биореактора на два отсека — внутренний и внешний по отношению к стенкам диффузода.

Диффузор усиливает разрежение, создаваемое при вращении мешалки в верхней части аппарата, где поверхность жидкости приобретает вид глубоко вогнутого мениска, и тем самым способствует дополнительному подсосу воздуха сверху (самовсасывающий эффект мешалки) и циркуляции жидкости в вертикальной плоскости аппарата. Аппараты подобного типа широко применяются в производстве кормовых дрожжей, спирта и в других производствах с использованием дрожжей. Диффузор может устанавливаться также в аппаратах с обычной (не полой) мешалкой и барботажной аэрацией, В этом случае диффузор также благоприятствует аэрации и перемешиванию, позволяя ограничиться одним ярусом лопастей мешалки (В. А. Быков и др., 1985).

Аппараты с механическим перемешиванием — наиболее распространенная конструкция в современной микробиологической промышленности. Перспективы их дальнейшего применения связаны с высокой скоростью массопередачи кислорода и значительной экономией мощности (В. А. Быков и др., 1985; I, Adler et al., 1984).

Аппараты с пневматическим перемешиванием. В аппаратах пневматического типа мешалка отсутствует, перемешивание жидкости осуществляется пузырьками газа. Простейший аппарат подобного типа — барботажная камера, в которой распыленный бар-ботером воздух, поднимаясь снизу вверх, перемешивает культивационную среду. Скорость массопередачи между газом и жидкостью в таком аппарате намного ниже, чем в аппаратах с механическим перемешиванием. Для преодоления этого недостатка вводятся модификации. Перемешивание и аэрация усиливаются с помощью вращающихся дисков с отверстиями, установленных вблизи бар-ботера, или с помощью придонных пропеллеров.

Классический так называемый эрлифтный (air lift — подъем воздуха) аппарат дополнен диффузором, нижний обрез которого находится непосредственно над барботером (рис. 7). Столб жидкости внутри диффузора «расталкивается» пузырьками воздуха, плотность ее уменьшается, а объем увеличивается. Жидкость переливается через верхний край диффузора вниз, что приводит к перемешиванию и аэрации объема реактора вне диффузора. Возможен вариант аппарата, где воздух подается не во внутренний, а во внешний по отношению к диффузору объем среды. Существует также вариант с выносным циркуляционным контуром Речь идет о широкой трубе, огибающей биореактор, по которой жидкость перетекает из верхней части биореактора в нижцюю.

На пневматическом перемешивании основаны многие колоночные биореакторы, разделенные горизонтальными перегородками на этажи (некоторые колоночные аппараты относятся к циркуляционному типу). Металлические горизонтальные перегородки имеют узкие отверстия. Основное назначение перегородок — интенсификация аэрации и перемешивания. Перегородки с отверстиями позволяют также бороться с укрупнением газовых пузырьков по мере их продвижения вверх, поэтому они приобретают особое значение для аппаратов большой высоты. Таким путем уменьшается также угроза избыточного пенообразования в реакторе.

Пневматические биореакторы, характеризующиеся плавным перемешиванием жидкости, зарекомендовали себя при культивировании клеток животных и растений. В условиях этих «тихоходных» установок в культурах растительных клеток пробуждаются Рис. 7. Эрлифтный биореак- биосинтетические способности, свой-тор: ственные целым растениям. Клетки

синие стрелки - движение жид Digitalis lanata в эрлифтном биореак-кости; / _ диффузор; 2 - бар- торе образуют р-метилдигоксин, ценное средство для лечения заболеваний сердца (A. W. Aftermann et al., 1985). Пневматические аппараты привлекают также простотой конструкции (полая колонна) и малыми энергоз

страница 29
< 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
(30.04.2017)