Биореакторы периодического действия

Основное внимание в предыдущей части этой главы было уделено вопросам, связанным с центральным звеном любого биотехнологического процесса — биореактором. Однако, каким бы ни был процесс, это основное звено не может существовать изолированно. При получении высокоценных продуктов тонкого химического синтеза в биореакторах периодического действия иногда удается осуществлять некоторые дополнительные процессы, например приготовление и стерилизация сред, концентрирование и экстрагирование продуктов, хотя и не обязательно в оптимальных условиях. Несмотря на то, что концепция использования одного и того же элемента технологической установки для осуществления нескольких процессов представляет значительную ценность при получении некоторых продуктов, в целом она изжила себя. Исключение составляют приготовление и стерилизация сред. Все чаще, несмотря на возможное увеличение капитальных затрат, для каждой стадии технологического процесса применяется специально созданное оборудование. Это облегчает осуществление процесса в целом и повышает его эффективность. [c.460]

Качественно новым этапом описания процессов, протекающих в ферментационной среде бнореактора, явилось развитие представлений о существовании в аппарате отдельных зон, характеризующихся различным уровнем смешения. В основу моделирования возможных ситуаций в бпореакторе положены модели микросмещения и сегрегации. С физико-химической точки зрения ферментационная среда представляет собой многофазную систему, качественно описываемую двухуровневой иерархической схемой, где на нижнем уровне находятся отдельные составляющие среды — клетки, диспергированные капельки субстрата, а на верхнем— крупномасштабные скопления в виде клеточных агломератов, глобул из клеток, субстрата и пузырьков газа. Размер и количество этих скоплений зависит от степени турбулизацин среды. При этом ферментационную среду, соответствующую смешению уровня агрегатов, можно рассматривать как сегрегированную систему, поведение которой соответствует множеству реакторов периодического действия, в которых происходит рост и развитие микроорганизмов в течение времени ферментации. Размер клеточных агломератов и глобул зависит как от сил, сцепленных между элементами их составляющими, так и от интенсивности перемешивания в биореакторе, количественной характеристикой которой может служить величина диссипации энергии в данной области аппарата и связанная с ней величина внутреннего масштаба турбулентных пульсаций [c.147]

Для осуществления химических процессов с помощью иммобилизованных ферментов применяют колоночные, трубчатые, пластинчатые и танкерные реакторы разного объема и производительности. Иммобилизованные ферментные системы функционируют в биореакторе в виде неподвижной фазы, через которую протекает среда с субстратом, подлежащим химическому превращению (гетерогенный катализ). В таких реакторах наряду с непрерьш-ным режимом используется и периодический. Для эффективного перемешивания и газообмена биореактор снабжают мешалкой. Повреждающее действие мешалки на биокатализатор устраняют, закрепляя определенным образом его гранулы. Например, в биореакторе корзиночного типа мешалка вращается в полом цилиндре из сетчатой структуры (корзина), в ячейках которой закреплен иммобилизованный фермент. Во внутреннем объеме трубчатых реакторов рыхло расположены полые волокна, заполненные биокатализатором. Степень превращения субстрата в продукт (например, фумарата аммония в аспартат) в таких реакторах достигает 90 %. [c.94]

Системы перемешивания являются важным классификационным принципом биореакторов различного типа. Правда, поскольку биореакторы являются многопараметровыми аппаратами, они могут классифицироваться и по другим критериям размерам, целевым назначениям (лабораторные, опытно-промышленные или пилотные, промышленные), режиму работы (периодического и непрерывного действия), условиям культивирования (аэробные и анаэробные, мезофильные и термофильные, ддя поверхностного и глубинного выращивания, для жидьсих и твердых питательных сред, газофазные). [c.37]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология