Тезисы
апрель 2017

Ферментери та їхні особливості перемішування культурального середовища


Жук А. І.
Химия и современные технологии
Abstract / Full Text

В роботі проаналізовано апарати для культивування мікроорганізмів та клітин, за типом перемішуючого пристрою. Показано можливість удосконалення перемішування культурального середовища із збереженням цілісності клітин і зниженням піноутворення. Для зниження піноутворення повітря може подаватися через спеціальну поліпропіленову мембрану або спеціальний тип мішалок, це дозволить  розширити можливості вирощування клітин та мікроорганізмів.

Ключові слова: ферментер, біореактор, біологічно активні речовини, мікроорганізми, клітини, мішалки, перемішувальний пристрій.

Вступ. Біореактор(ферментер) – закрита система, в яку вводять біологічні агенти поряд з іншою сировиною таким чином, що це призводить до їх розмноження або до продукування ними інших речовин шляхом взаємодії з іншою сировиною. Біореактори зазвичай укомплектовані регулюючими та контролюючими приладами, а також пристроями для з`єднання, додавання і видалення речовин. Біореактори мають достатньо широку галузь застосування, вони застосовуються в біотехнологічній промисловості при виробництві лікарських і ветеринарних препаратів та вакцин [3].

Загалом біореактори за перемішуючим пристроєм поділяються на три типи. Перший тип з механічним перемішуванням, другий – пневматичний та третій – циркулярний. У даних тезах розглядається біореактор з механічним типом перемішування. Актуальним залишається питання перемішування культурального середовища. Слід дотримуватися балансу між необхідністю ретельного перемішування середовища і цілісністю клітин, так як при надмірному перемішуванні в середовищі можуть виникнути гідромеханічні ефекти, згубні для  клітин [1].

Мета дослідження: аналіз перемішуючих пристроїв та їх типів для культивування клітин та  мікроорганізмів.

Матеріали і методи: системи культивування мікроогранізмів, ферментери та їхні особливості перемішування культурального середовища, перемішуючі пристрої ферменторів.

Результати дослідження.

З розвитком промисловості антибіотиків просунуло далеко вперед проблему створення спеціальної апаратури для культивування мікробів – продуцентів біологічно активних речовин. З розвитком фармацевтики постала потреба у модифікації обладнання для культивування. Були запропоновані різного типу біореактори для вирощування мікроорганізмів, проте всі конструкції ферментаторів залишалися в основному подібними за більшістю параметрів і, усереднено, їх можна поділити на 2 типи:

1)       без підводки стерильного повітря (для анаеробів);

2)       з підведенням його (для аеробів) .

Перемішування забезпечується мішалками, які є швидкі та повільні. Швидкі мішалки використовують у апаратах з перетинками – відбійника-ми, їх відсутність призводить до утворення воронки.

Повільні мішалки використовуються для перемішування середньов’язких та високов’язких рідин.

В останні роки опробовані мембранні біореактори, біореактори з порож-німи волокнами і деякі інші.

Перемішування забезпечує: вирівнювання концентрації, вирівнювання температури, розподілення дисперсних часток, тепло та масообмін з частками дисперсної фази, тепловіддачу від стінок апарата, тепловіддачу від внутрішніх пристроїв, подріблення крапель, подріблення пухирців, змішування на макрорівні [2].

Ефективність роботи ферментатора визначається перш за все необхідною інтенсивністю перемішування. Перемішуючі пристрої служать для збереження рівномірного температурного поля по всьому об'єму апарату, своєчасного підведення продуктів харчування до клітин і відводу від них продуктів метаболізму, а також інтенсифікації массопередачі кисню. Для створення в ферментаторі умов "повного відображення", щоб уникнути утворення обертального контуру, який різко знижує інтенсивність перемішування, в апараті встановлюють відбивні перегородки (відбійники). Ширина їх складає 0,1-0,12 дм. Зазвичай рекомендують встановлювати 4 відбивних перегородки, кілька відступаючих від стінок ферментатора.

Таким чином, доцільним є створення удосконаленого ферментора з безпечним типом механічного перемішування для культивування клітин.

References
  1. Сидоров Ю. І., Чуєшов В. І., Новіков В. П. Процеси і апарати хіміко-фармацевтичної промисловості. – Вінниця: Нова книга, 2009. – 818 с.
  2. Сидоров Ю.І. Лабораторні ферментори ємністного типу. – Львівська політехніка, 2011. – 9 с.
  3. Біотехнологія. Підручник / В.Г. Герасименко, М.О. Герасименко, М.І. Цвіліховський та ін.; За ред. В.Г. Герасименко. – К.:„Інкос”, 2006. -647с.