Микробы

Для выращивания микроорганизмов были предложены типы биореакторов: конструкции у них в основном были сходны. Их можно подразделить на 2 типа: без подводки стерильного воздуха (для анаэробов) и с подводкой его (для аэробов).

Аэрируемые биореакторы могут быть с мешалками и без них. При конструировании биореакторов учитывается время протекания различных биологических процессов у представителей различных групп организмов.

Размеры ферментаторов определяются соотношением внешнего диаметра к высоте и составляет 1:2 до 1:6. Универсальными являются ферментаторы для анаэробных и аэробных процессов. Эти ферментаторы классифицируют по способу ввода в аппарат энергии для перемешивания:

• газовой фазой (ФГ)

• жидкой фазой (ФЖ)

• газовой и жидкой фазами (ФЖГ)

Примером аппарата группы газовой фазой может быть ферментатор с эрлифтом

В аппарате отсутствует механическое перемешивание, здесь проще поддерживать асептические условия. Воздух для аэрации подается по трубе который расположен вертикально в ферментаторе. Аэратор, который обеспечивает движение выходящего воздуха, расположен в нижней части диффузора и насыщает питательную среду воздухом. Газожидкостная смесь поднимается по диффузору и перемешивается через верхние края. Часть воздуха уходит из аппарата, а более плотная среда опускается вниз в кольцевом пространстве между корпусами ферментатора и диффузором.Так происходит многократная циркуляция среды в ферментаторе. Для отвода биологического тепла внутри ферментатора установлен змеевик, аппарат также снабжен секционной рубашкой. В производстве кормового белка  широкое  распространение  получили  ферментаторы  с самовосстанавливающими мешалками из группы ФЖ - жидкой фазой. Ферментатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, снабженный циркуляционными,  теплообменными  и  аэрирующими  устройствами. Теплообменные устройства выполняют в виде трубок, которые установлены в трубных решетках.

Ферментаторы периодического действия из групп (ФЖГ) - газовой и жидкой фазы применяются для получения антибиотиков, витаминов. Конструкция этого ферментатора обеспечивает стерильность ферментации длительное время. Это цилиндрический вертикальный аппарат со сферическим днищем, имеющий аэрирующий, перемешивающий и теплопередающий устройства. Воздух для аэрации поступает в ферментатор через барботер. Отверстия в барботере направлены вниз, барботер должен соответствовать диаметру мешалки. Эффективность  работы  ферментатора  определяется  интенсивностью перемешивания. Перемешивающие устройства служат для сохранения температуры во всем объеме аппарата, своевременному подводу продуктов питания к клеткам и вывода продуктов метаболизма. Для культуральных жидкостей с высокой степенью вязкости эффективными являются открытые турбинные мешалки с шестью лопастями.

Важным элементом в ферментаторах являются теплообменные устройства. Применение концентрированных питательных сред, высокий удельный расход мощности на перемешивание - все это сказывается на возрастании тепловыделений и для отвода тепла в ферментаторе устанавливают наружные и внутренние теплообменные устройства. Промышленные ферментаторы имеют секционные рубашки снаружи, а внутри аппарата - четыре змеевика. Общая продуктивность процесса в биореакторе определяется количеством целевого продукта в ЕД активности или в кг, получаемого с 1м3 ферментационной емкости в час. Расчет ведут отдельно - для периодического и непрерывного процесса. Общую продуктивность для непрерывных процессов определяют в установившемся режиме, а для периодических процессов и полунепрерывных - с учетом времени на подготовку ферментатора к работе.

Объемная продуктивность процесса - это количество целевого продукта в ЕД активности или в кг, получаемое с 1м3 питательной среды в час.

Выход продукта от субстрата - это количество целевого продукта в ЕД активности или в кг, полученное из 1 кг компонента ферментационной среды, являющегося энергоносителем.