Биологический каталог




Биотехнология. Проблемы и перспективы

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

ходимости в некоторых случаях раздельной стерилизации компонентов питательной среды.

Разложение ряда веществ, например витаминов, вынуждает ограничить время и температуру для термической стерилизации соответствующих сред, а иногда — вовсе отказаться от нее, поэтому применяют химические дезинфицирующие средства или фильтрацию жидкостей (табл. 2). Фильтры, однако, быстро забиваются клетками микрооорганизмов и другими взвешенными частицами, чем обусловлено неудобство фильтрационного метода стерилизации жидких сред.

Иногда химические изменения субстратов в процессе термической стерилизации положительно влияют на качество сред. При стерилизации раствора, содержащего глюкозу, аминокислоты и фосфаты, путем фильтрации или путем раздельной термической обработки растворов перечисленных компонентов получается среда, малоподходящая для роста пропионовых бактерий. Напротив, совместная стерилизация аминокислот, фосфатов и глюкозы путем нагревания способствует росту этих бактерий.

Фильтрация воздуха или другого газа обычно обходится без частой смены фильтров, поскольку в них содержание взвешенных частиц меньше, чем в жидких средах. Из фильтров различных типов наиболее перспективны .мембранные фильтры из тефлона с диаметром пор около 0,2 мкм. Такие фильтры эффективно задерживают частицы с размерами, в 100 раз меньшими указанного диаметра пор. Это связано в основном с броуновским движением частиц в воздухе, отклоняющим их от прямолинейной траектории, что обусловливает высокую вероятность столкновения частиц со стенками пор и их адсорбцию. Вследствие этого фильтрация приводит к освобождению воздуха не только от бактерий и их спор, но и от бактериофагов и других вирусов (R. S. Conway, 1984J Т. Leahy, R. Gabler, 1984). На второй план отступает Применение фильтров других видов, сложенных из гранул активированного угля или волокон стеклянной ваты, вискозы, целлюлозы.

Таким образом, важными составными частями современных биореакторов служат системы теплообмена, пеногашения и стерилизации. Работа этих систем может осуществляться успешно лишь при учете всего комплекса противоречивых факторов, влияющих на их эффективность и экономичность. Системы должны работать в наиболее оптимальной области соответствующих параметров (например, концентрация химического пеногасителя или температура стерилизации). Один из путей к оптимизации режимов их функционирования основан на отработке этих режимов не непосредственно в промышленных аппаратах, а в биореакторах уменьшенного масштаба — лабораторных и пилотных.

3! § 5. Лабораторные, пилотные

и промышленные биореакторы: проблемы масштабирования

Технология производственного процесса отрабатывается поэтапно: в лабораторных, пилотных (опытно-промышленных) и промышленных установках. Чаще встречаются (хотя это не является правилом) следующие объемы аппаратов: 0,5—100 л для лабораторных, 100 л — 5 м3 для пилотных и 5—1000 м3 и более для промышленных биореакторов. На каждом из этапов наращивания масштаба биотехнологического процесса — масштабного перехода, масштабирования процесса — решаются свои задачи налаживания производства и его оптимизации.

Лабораторные аппараты напоминают промышленные по форме и устройству систем аэрации и перемешивания. Они подразделяются на те же типы, что и промышленные биореакторы. Правда, наиболее часто в лабораторных масштабах используют аппараты с механическим перемешиванием и барботажем. Тип лабораторного биореактора не обязательно соответствует типу проектируемого промышленного аппарата для того же процесса. Для успеха масштабирования важно не сохранение принципа конструкции, а соответствие важнейших характеристик процесса.

По принципу теплообмена и стерилизации лабораторные аппараты делятся на две категории. К первой относятся аппараты, лишенные собственных систем теплообмена и стерилизации. Подобные «несамостоятельные» биореакторы помещают в водяные бани с постоянной температурой, их стерилизацию проводят в автоклаве. Аппараты другой категории снабжены системами теплообмена и стерилизации, устройство которых в принципе такое же, как в промышленных аппаратах.

Относительно низкие расходы на установку и эксплуатацию позволяют широко применять лабораторные биореакторы для решения следующих задач: 1) кинетических—измеряют скорость роста клеток, утилизации субстратов и образования целевого продукта; 2) некоторых массообменных — рассчитывают коэффициенты массопередачи, скорость поступления в среду 02 и других газов, скорость освобождения среды от газообразных продуктов жизнедеятельности, в первую очередь С02; 3) стехиометри-ческих — устанавливают коэффициенты в брутто-уравнениях химических реакций, связывающих потребленные субстраты и 02 с получаемыми целевыми и побочными продуктами.

Опытно-промышленные биореакторы обозначают также как пилотные, что подчеркивает характер разработки — пионерский, поисковый, «указывающий путь». На этом этапе масштабирования в общих чертах возможно дублировать конструкционные детали промышленного аппарата

страница 33
< 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
(29.04.2017)