Аппаратурное оформление процессов биотехнологии

Особенности биообъектов обусловливают следующие принципы технического оснащения биопроизводств:

1-конструкционное совершенство и относительная универсальность биореакторов;

2-инертность, или коррозионная стойкость материалов биореакторов и другого технологического оборудования, вмещающих биообъект или контактирующих с ним или продуктами его метаболизма;

3-эксплуатационная надежность технологического оборудования;

4-доступность, эстетичность и легкость обслуживания, замены, смазки, чистки, обработки антисептиками или дезинфектантами узлов и соответствующих частей оборудования.

Согласно первому принципу желательно конструировать такие биореакторы, которые можно использовать для реализации биотехнологических процессов, основанных на использовании разных биообъектов (бактерий, грибов, клеток растений и млекопитающих). Под совершенством и относительной универсальностью следует понимать возможность создания оптимальных условий культивирования разных биообъектов в одном и том же биореакторе с автоматическим регулированием заданных параметров.

Второй принцип технического оснащения касается инертности материалов, используемых для изготовления биореакторов и другого технологического оборудования. Это означает, что в процессе культивирования биообъекта как будто не будет происходить его взаимодействия (равно как и продуктов метаболизма) с металлическими и неметаллическими конструкциями, постоянно или временно находящимися в контакте с ним.

Реально при выборе конструкционных материалов ферментаторов необходимо учитывать тот факт, что эти аппараты в процессе работы подвергаются механическим, химическим и физическим (тепловым) воздействиям. Весьма существенно также влияние на стенки аппарата интенсивных газожидкостных потоков, кавитации, вибрации; содержание в среде абразивных примесей -- частиц масла и муки -- создает дополнительный истирающий эффект. Для обеспечения стерильности необходима систематическая обработка аппарата моющими средствами и антисептиками (растворами триполифосфата, хлорамина, формалина). Материалы, идущие на изготовление ферментационного оборудования, должны быть химически стойкими и не подвергаться коррозии в течение длительного времени эксплуатации.

Третий принцип технического оснащения биопроизводств касается эксплуатационной надежности технологического оборудования. Эта надежность обеспечивается соответствием аппаратов, приборов и другого оборудования целевому назначению, в частности, по конструкционному совершенству, полностью обеспечивающему оптимальные условия для протекания технологического процесса и контроля за ним (в том числе, с учетом требований по технике безопасности). Лишь в подобных случаях достигают максимально возможной интенсивности работы оборудования, то есть его производительности, отнесенной к выбранной основной единице, например, количество упаренной воды в расчете на 1 час и на 1 м² поверхности нагрева: критерием оптимальности работы аппарата выступает себестоимость продукции.

Рассмотренный третий принцип напрямую связан с экономикой биотехнологического процесса. Оборудование с высокими конструктивными и эксплуатационными показателями обеспечивает, как правило, и высокие экономические показатели.

Четвертый принцип технического оснащения биопроизводств касается эстетичности, легкости и удобства обслуживания, замены, смазки, чистки, обработки антисептиками или дезинфектантами узлов и соответствующих частей оборудования. Любой прибор или аппарат, легко доступный для сборки и разборки, загрузки материалами, питательными средами и выгрузки, для чистки, мойки, смазки, ремонта и пр., оценивается выше, чем оборудование с усложненным доступом к его частям.

Масса аппаратов, используемых, например, в микробной биотехнологии, различна, и требования здесь определяются большей частью экономическими соображениями. Применительно к ферментаторам различают следующие типы их: лабораторные емкостью 0,5-100 л, пилотные емкостью 100л-10 м³, промышленные емкостью 10-100 м³ и более.