69. Принцип подбора и конструирования биореактора.

Все формы и виды ферментационных систем создаются, имея основоной целью обеспечение одинаковых условий для всех компонентов содержимого реактора.

Для создания опт. биореакторной системы необходимо точно придерживаться следующей генеральной линии:

1. Биореактор должен быть сконструирован так, чтобы исключить попадание загрязняющих микроорганизмов, а также обеспечить сохранение требуемой микрофлоры.

2. Объем культивируемой смеси должен остаться постоянным, т.е. чтобы не было утечки или испарения содержимого.

3. Уровень растворенного кислорода должен поддерживаться выше критических уровней аэрирования культуры.

4. Параметры внешней среды такие, как температура, рН и т.п., должны постоянно контролироваться.

5. Культура при выращивании должна хорошо перемешиваться.

К материалам, используемым при конструировании сложных работающих ферменторов, предъявляются следующие требования:

А) материалы должны быть нетоксичными и, даже при самой малой растворимости не могли бы ингибировать рост культуры;

Б) все матералы вступающие в контакт с растворами, подающимися в биореактор, соприкасающиеся с культурой микроорганизма, должны быть устойчивы к коррозии, чтобы предотвратить загрязнение металлами даже в следовых количествах;

В) компоненты и материалы биореактора должны выдерживать повторную стерилизацию паром под давлением;

Г) перемешивающая система биореактора и места поступления и выхода материалов и продуктов должны быть легко доступными и достаточно прочными, чтобы не деформироваться или ломаться при механических воздействиях;

Д) необходимо обеспечить визуальное наблюдение за средой и культурой, так что материалы, используемые в процессе, по возможности должны быть прозрачными.

Для оптимизации биотехнологических процессов требуется постоянный и тщательный контроль за изменяющейся картиной ферментации, что обеспечивается наличием в биореакторах соответствующих датчиков, позволяющих осуществлять избирательный анализ определенных параметров ферментационного процесса. Неотъемлимой частью большинства ферментаций является та или иная степень компьютеризации.

За последние десятилетия форма биоректоров существенно изменилась. Первые ферментационные системы представляли собой неглубокие емкости, перемешивание в которых осуществлялось либо путем встряхивания, либо посредством перемешивания содержимого вручную. На основе первичных систем в последующем были созданы аэрируемые башенные конструкции, которые в настоящее время доминируют в промышленном производстве.

70. Основные требования, предъявляемые к биореакторам

Основное требование к биореакторам любого типа сводится к обеспечению оптимальных условий роста продуцента или накоплению синтезируемого им продукта. Для достижения указанных целей необходимо разрабатывать технологию, призванную оптимизировать процесс, а именно: 1.использовать подходящий источник энергии, 2.набор питательных веществ должен соответствовать питательным потребностям организма-продуцента, 3.из ростовой среды должны быть удалены соединения, ингибирующие его жизнедеятельность, 4.должна быть подобрана соответствующая посевная доза и, наконец, 5.обеспечены все остальные требуемые физико-химические условия. Главная задача - получение максимального количества клеток с одинаковыми свойствами при их выращивании в определенных тщательно контролируемых условиях. Фактически один и тот же биореактор (лишь с небольшими изменениями) может быть использован для производства ферментов, антибиотиков, органических кислот или одноклеточного белка.