Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

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

атратами (В. А. Быков и др., 1985), Барботажные колонны применяют для аэробной обработки промышленных отходов с помощью плесневых грибов (A. R. Webb, 1984). В то же время «тихоходность» становится серьезным недостатком при биотехнологических процессах, требующих интенсивного перемешивания, или в биореакторах с вязкими средами, используемыми для культивирования грибов, актиномицетов.

Преодоление «тихоходности» возможно в соплоконусных реакторах. Мощная струя воздуха врывается ТГТГуЯБТуратвпую среду через отверстия (сопла, форсунки) в центре дна аппарата, имеющего форму конуса. Биосинтез целевого продукта происходит преимущественно в пенном слое.

Аппараты с циркуляционным перемешиванием. Биореакторы циркуляционного (гидродинамического) типа содержат устройства (насосы, эжекторы), создающие направленный ток жидкости по замкнутому контуру. Жидкость увлекает за собой пузырьки газа. Насос для циркуляции культуральной жидкости может соседствовать с барботером (сочетание пневматического и циркуляционного перемешивания), В аппаратах типа «падаю-щейххщи» (рис. 8) культуральная жидкость по трубе, соединяющей дно реактора с его верхней частью, подается с помощью насоса / в сопла на крышке аппарата. Пузырьки воздуха захватываются жидкостью, струящейся сверху вниз, в полости биореактора. В аппаратах типа «погру^кшшднасос перекачивает культуральную жидкость сверху вниз по внешней трубе, и она врывается внутрь реактора через сопло в дне аппарата. Воздух подсасывается через эжекторы в стенках внешней трубы.

Создан циркуляционный реактор, в котором газ подается вместе с жидкостью через специальный эжектор, размещенный наверху аппарата. Газ и жидкость перемещаются вниз по диффузору и далее вверх по простенку между диффузором и стенкой биореактора (Е. N. Na-undorf et al., 1985). В аппарате обеспечивается высокоэффективная массопередача между газом и жидкостью. Его предполагают исполь-

Рис. 8. Циркуляционный биореактор (принцип «падающей струи») с твердой насадкой, предназначенный для получения биогаза:

черные стрелки соответствуют потокам жидкости; серые — потоку биогаза, образуемого культурой: / — насос; 2 ~ частицы твердой насадки зевать для биотехнологических процессов, требующих интенсивной аэрации или подачи различных малорастворимых газов.

Многие циркуляционные биорезкторы, подобно пневматическим, разделены перфорированными перегородками на горизонтальные секции. Такую конструкцию предпочитают также в анаэробных биопроцессах. Перспективность этих аппаратов связана с высокой надежностью и простотой. Поскольку жидкость и воздух (для аэробных процессов) часто подаются независимо в каждый из этажей (секций) аппарата, он по существу эквивалентен целой системе биореакторов, поставленных друг на друга. Это позволяет экономить площадь и обеспечивает возможность проведения многоэтапного процесса, в том числе при дифференцированных режимах культивирования, в рамках одного аппарата (В. А. Быков и др., 1985).

Аппараты циркуляционного типа часто заполняют твердыми частицами (насадкой). Такие частицы улучшают перемешивание в биореакторе, при длительном непрерывном культивировании препятствуют обрастанию его стенок, а также способствуют диспергированию воздуха в жидкости. Клетки растут в виде пленки на поверхности твердых частиц песка (М. Kurt et al., 1985), кусков обожженной глины (W.M. Murray, 1985), гранул полимерных материалов (J. Elkington, 1983). Прикрепление к твердой поверхности стимулирует развитие многих организмов, в частности грибов и актиномицетов. При получении микробной массы на основе сельскохозяйственных отходов используют насадку из упругих полимерных частиц, рыхло заполняющих полость аппарата. Частицы содержат поры и полости (J. Elkington, 1983; R. Samson et al., 1984). По окончании биотехнологического процесса частицы «выжимают», при этом собирают выдавленную биомассу, а частицы вновь загружают в биореактор. Таким же путем можно культивировать растительные клетки, например Capsicum frutensiens (J. Elkington, 1983). От биореакторов с твердой насадкой — один шаг к аппаратам, содержащим иммобилизованные на носителе клетки или их ферменты (гл. 4).

Таким образом, по способам перемешивания и аэрации различают биореакторы трех основных типов, каждый из которых допускает многообразные варианты. Несмотря на то, что определенное предпочтение отдается новейшим конструкциям аппаратов — соплоконусным, колоночным, с твердой насадкой, широкое употребление находят и традиционные варианты, включая простейшую барботажную камеру или аппарат с обычной механической мешалкой и барботером.

В любой биотехнологической разработке, доводимой до этапа инженерного исполнения, неизбежно возникают вопросы: «Можно ли реализовать процесс в биореакторе определенного типа? Какими должны быть детали его конструкции? Каков его предполагаемый объем?» До сих пор биотехнолог не имеет в своем распоряжении стандартных инструкций, годных для любого биотехнологического процесса, хотя существует большое количество

страница 30
< 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
(20.08.2017)