6-dars. Dars mavzusi

Turbidostatik kultivatsiya rejimi biomassa kontsentratsiyasi va hosil bo'lgan metabolitni to'g'ridan-to'g'ri nazorat qilishga asoslangan.
Uzluksiz etishtirish bir bosqichda yoki ko'p bosqichda amalga oshirilishi mumkin.
Davriy va uzluksiz kultivatsiya usullarining afzalliklari va kamchiliklari: uzluksiz kultivatsiya ko'proq biomassa olish imkonini beradi, lekin vaqti-vaqti bilan kultivatsiya qilishda mahsulot kontsentratsiyasi yuqori bo'ladi, bundan tashqari, uzluksiz usul davriy usulga qaraganda ancha murakkab va qimmatroq uskunalarni talab qiladi. Uzluksiz usulning yana bir kamchiligi-bu rejimda ishlayotganda fermentator quvurlari va devorlarining ifloslanishi va natijada ishlab chiqaruvchilarning shtammlari foydali xususiyatlarini yo'qotishi. Vaqti-vaqti bilan etishtirish bilan qo'shimcha mehnat xarajatlari talab qilinadi.
Har qanday bioreaktor yoki fermentatorda quyidagi asosiy tizimlar mavjud:

1. 
   aralashtirish va shamollatish tizimi;
   
2. 
   issiqlik uzatish tizimi;
   
3. 
   ko'pikni yo'qotish tizimi;
   
4. 
   sterilizatsiya tizimi.
   

Aralashtirish va shamollatish usuliga ko'ra fermentatorlar mexanik, pnevmatik va aylanma aralashtirish moslamalariga bo'linadi.
Mexanik aralashtirish moslamalari:
Ushbu qurilmalarda Markaziy mil va pichoqlardan (6-8) iborat mexanik aralashtirgich mavjud turli shakllar (tekis yoki kavisli). Suyuqlikni katta hajmda samarali aralashtirish faqat aralashtirgichlar ko'p qavatli bo'lsa, pichoqlar bir necha qavatda joylashgan bo'lsa ta'minlanadi. Aralashtirish tizimi, shuningdek, aks ettiruvchi qismlarni – reaktorning ichki devorlariga biriktirilgan tor metall plitalarni o'z ichiga oladi. Ushbu to'siqlar suyuqlikning dumaloq harakatini vorteksga aylantirib, butun hajm bo'ylab teng ravishda tarqalib, aylanadigan aralashtirgich atrofida girdob paydo bo'lishining oldini oladi.
Shamollatish pufakcha bilan amalga oshirilishi mumkin-pastdan pufakcha orqali havo etkazib berish, ya'ni teshiklari bo'lgan gorizontal naycha. Havoning mayda pufakchalar shaklida sepilishi pufakchaga yaqin joyda o'rnatilgan mexanik vibrator yordamida osonlashadi. Amplitudasi 0,1 – 3 mm bo'lgan 50 Gts chastotali vertikal tebranishlarni amalga oshiradigan vibrator suyuqlikni aralashtirish uchun yagona qurilma bo'lib xizmat qiladigan qurilmalar mavjud. Bunday tizim aseptikaning yuqori darajasini, kam energiya sarfini ta'minlaydi va madaniy hujayralarga nisbatan kam shikast etkazadi.
Ba'zi qurilmalarda ichi bo'sh aralashtirgich ishlatiladi, havo kultivatsiya muhitiga uning milining pastki uchi va ichi bo'sh pichoqlar orqali kiradi. Aralashtirgichning aylanishi suyuqlikdagi havoning tarqalishiga yordam beradi. Bunday qurilmalarda diffuzor ko'pincha to'g'ridan – to'g'ri shamollatish aralashtirgichining pichoqlari ustiga o'rnatiladi – yuqori va pastki qismida ochilgan silindr, bu bioreaktor hajmini ikki qismga ajratadi-diffuzor devorlariga nisbatan ichki va tashqi. Diffuzor aralashtirgichni apparatning yuqori qismida aylantirganda hosil bo'ladigan zaryadsizlanishni kuchaytiradi, bu erda suyuqlik yuzasi chuqur konkav meniskus ko'rinishini oladi va shu bilan yuqoridan qo'shimcha havo so'rilishiga va apparatning vertikal tekisligida suyuqlikning aylanishiga yordam beradi.
Mexanik aralashtirish moslamalari zamonaviy mikrobiologiya sanoatida eng keng tarqalgan dizayndir. Ularni keyinchalik qo'llash istiqbollari kislorodning yuqori massa uzatish tezligi va quvvatni sezilarli darajada tejash bilan bog'liq.
Pnevmatik aralashtirish moslamalari.
Ushbu turdagi qurilmalarda aralashtirgich yo'q, suyuqlikni aralashtirish gaz pufakchalari bilan amalga oshiriladi. Ushbu turdagi eng oddiy qurilma pufakchali kamera bo'lib, unda pufakcha bilan püskürtülmüş havo pastdan yuqoriga ko'tarilib, madaniy muhitni aralashtiradi. Bunday qurilmada gaz va suyuqlik o'rtasida massa uzatish tezligi mexanik aralashtirish mashinalariga qaraganda ancha past. Ushbu kamchilikni bartaraf etish uchun turli xil modifikatsiyalar joriy etiladi. Aralashtirish va shamollatish pufakchaga yaqin joyda o'rnatilgan teshiklari bo'lgan aylanadigan disklar yoki pastki pervaneler yordamida kuchaytiriladi.
Gorizontal bo'linmalar bilan qavatlarga bo'lingan ko'plab ustunli bioreaktorlar pnevmatik aralashtirishga asoslangan. Metall gorizontal bo'linmalar tor teshiklarga ega. Bo'limlarning asosiy maqsadi shamollatish va aralashtirish jarayonlarini kuchaytirishdir. Teshiklari bo'lgan bo'linmalar, shuningdek, gaz pufakchalarining yuqoriga qarab kengayishi bilan kurashishga imkon beradi, shuning uchun ular yuqori balandlikdagi qurilmalar uchun alohida ahamiyatga ega bo'ladi. Shu tarzda reaktorda ortiqcha ko'piklanish xavfi ham kamayadi.
Suyuqlikni silliq aralashtirish bilan tavsiflangan pnevmatik bioreaktorlar hayvonlar va o'simlik hujayralarini etishtirishda o'zlarini isbotladilar. Ushbu" past tezlikda " o'simliklar sharoitida o'simlik hujayralari madaniyatida butun o'simliklarga xos bo'lgan biosintetik qobiliyatlar uyg'onadi.
Pnevmatik qurilmalar dizayni soddaligi va kam energiya sarfi bilan ham o'ziga jalb qiladi. Shu bilan birga, intensiv aralashtirishni talab qiladigan biotexnologik jarayonlarda yoki yopishqoq muhitga ega bioreaktorlarda" sekinlik " jiddiy kamchilikka aylanadi. Konus shaklidagi apparatning pastki markazidagi teshiklar (nozullar, nozullar) orqali kuchli havo oqimi madaniyat muhitiga kiradigan nozulli konusli reaktorlarda "sekinlik" ni engib o'tish mumkin. Maqsadli mahsulotning biosintezi asosan ko'pik qatlamida sodir bo'ladi.
Sirkulyatsion aralashtirish moslamalari.
Sirkulyatsiya tipidagi bioreaktorlar yopiq tsiklda suyuqlikning yo'naltirilgan oqimini yaratadigan qurilmalarni (nasoslar, ejektorlar) o'z ichiga oladi. Suyuqlik gaz pufakchalarini olib yuradi. Madaniyat suyuqligini aylantirish uchun nasos pufakchaga qo'shni bo'lishi mumkin.
"Hodisa oqimi" tipidagi qurilmalarda reaktorning pastki qismini uning yuqori qismi bilan bog'laydigan quvur orqali madaniy suyuqlik nasos yordamida qurilma qopqog'idagi nozullarga beriladi. Havo pufakchalari yuqoridan pastgacha, bioreaktor bo'shlig'ida oqadigan suyuqlik tomonidan ushlanadi.
"Suv osti oqimi" tipidagi qurilmalarda nasos madaniyat suyuqligini tashqi trubadan yuqoridan pastgacha pompalaydi, u reaktor ichiga apparatning pastki qismidagi nozul orqali kiradi. Havo tashqi trubaning devorlaridagi ejektorlar orqali so'riladi.
Ko'pgina aylanma bioreaktorlar, pnevmatik bioreaktorlar singari, teshilgan qismlar bilan gorizontal qismlarga bo'linadi. Ushbu dizayn anaerob bioprotsesslarda ham afzaldir. Ushbu qurilmalarning istiqbollari ularning yuqori ishonchliligi va soddaligi bilan bog'liq. Suyuqlik va havo ko'pincha qurilmaning har bir qismiga mustaqil ravishda etkazib berilganligi sababli, u asosan bir-birining ustiga qo'yilgan bioreaktorlarning butun tizimiga teng bo'lib, bu maydonni tejashga imkon beradi va ko'p bosqichli jarayonni amalga oshirish imkoniyatini beradi.
Bioreaktorda aralashtirishni yaxshilash uchun sirkulyatsiya tipidagi qurilmalar ko'pincha qattiq zarralar (nozul) bilan to'ldiriladi va uzoq muddatli uzluksiz etishtirish bilan ular uning devorlarining ifloslanishiga to'sqinlik qiladi va suyuqlikda havo tarqalishiga yordam beradi.
Shamollatish:
Hozirgi vaqtda shamollatishning yangi usullari ishlab chiqilmoqda. Havo maxsus polipropilen membranalar orqali etkazib beriladi. Ushbu usul ko'pikni oldini oladi va eukaryotik hujayralarni etishtirish uchun bioreaktorlarda, xususan interferon polini sanoat ishlab chiqarishda sinovdan o'tdi.
Aeratsiya samaradorligini hujayra o'sadigan muhitga qo'shilgan kislorod tashuvchilar yordamida oshirish mumkin. Bunday tashuvchilarning turli xil ta'sir mexanizmlari mavjud:
a) tashuvchi gaz fazasi bilan aloqa qilganda kislorodni oladi va uni suyuq fazaga beradi;
b) tashuvchi gaz fazasidan kislorod oladi va uni to'g'ridan-to'g'ri hujayraga beradi;
C) tashuvchi suyuq fazada kislorod oladi va hujayra bilan aloqa qilganda uni beradi.