Системы теплообмена, пеногашения и стерилизации..97 3.1.3. Проблемы масштабирования

Эти системы нужны в реакторах всех типов.

Теплообмен. Теплообмен достигается с помощью труб с нагревающим или охлаждающим агентом, которые пропускают через полость реактора или оплетают его снаружи, образуя «рубашку».

При конструировании биореакторов стремятся к увеличению площади теплопередачи и к увеличению коэффициента теплопередачи. В качестве охлаждающего агента применяют холодную воду (артезианскую или охлажденную), а также специальные теплоносители — этиленгликоль, жидкий аммиак и др. Для нагрева используют горячую воду и пар.

Пеногашение. Борьбу с пенообразованием ведут химическим, механическим и акустическим методами.

Наиболее распространенные — химические методы с применением поверхностно-активных веществ (ПАВ). Эти вещества внедряются в стенки пузырьков и делают их неустойчивыми. Но полное пеногашение и невозможно и нецелесообразно, так как в пене хорошо «приживаются» некоторые м.о. Эффективными пеногасителями являются жиры — растительные и животные, а также силиконовые масла, полиэфиры и спирты.

Разработаны различные механические устройства, сбивающие пену: лопасти, диски, барабаны.

Применяют и комбинированные методы.

Стерилизация. Наибольшее значение имеет термический метод для стерилизации оборудования и сред и фильтрационный для стерилизации воздуха или другого газа, подаваемого в реактор.

Для оборудования и сред лучший эффект дает влаготермический способ — пар или горячая вода. Высокая температура и давление обеспечивают быструю гибель бактериальных спор, которые часто попадают в островки теплоизоляции — глыбки субстратов, густые суспензии. Но сильное повышение температуры требует значительных финансовых затрат и может привести к порче сред (особенно, их белковых компонентов). При повышенной температуре карбонильные группы сахаров реагируют с другими веществами, и переходят в неусваиваемую микроорганизмами форму. Кроме того, разлагаются витамины.

Поэтому при стерилизации сред используют раздельную стерилизацию компонентов либо химические методы и механическую фильтрацию. Здесь нужно иметь в виду, что фильтры быстро забиваются микроорганизмами.

Иногда химические изменения субстратов при термообработке положительно влияют на развитие м.о.

Из фильтров для воздуха (с низким содержанием м.о.) хорошо зарекомендовали себя фильтры из тефлона (диаметр пар —0,2 мкм, но задерживающие частицы даже в 100 раз меньше вследствие физической адсорбции).

На втором месте — фильтры других видов: активированный уголь, стекловата, вискоза, целлюлоза.

Таким образом, эффективность систем теплообмена, пено- гашения и стерилизации зависит от ряда факторов, рассмотренных выше — технологических (состав среды, особенности продуцента, температура, pH) и конструктивных (размеры аппарата, требуемая интенсивность перемешивания и барботажа, необходимость использования тех или иных средств контроля и автоматизации). Для оптимизации условий культивирования режим отрабатывается последовательно в реакторах меньшего масштаба — лабораторных и пилотных, и только затем — в промышленных аппаратах.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >