24
6. Өздігінен соратын араластырғышы бар ферментаторлар.
7. Газды-құйынды биореактор.
№5-дəріс. Биотехнологиялық процестердің қондырғыларына қойылатын
талаптар жəне оларды жетілдіру.
Микроорганизмдерді культивациялау
процестері өнімді өту үшін қажетті ережелер. Биотехнологиялық процестердің
құрал-жабдықтарына қойылатын талаптар. Биотехнологиялық процестердің
автоматтандырылған линиялары. Биопрепараттар өндірісіне қойылатын
санитарлық жəне экологиялық талаптар. Биотехнологиялық процестерге
арналған қазіргі заманғы жабдықтарды жасаудың перспективті бағыттары.
Биотехнологияда қолданылатын процестер саны өте көп. Процестің
түріне, қолданылатын шикізатқа жəне микроорганизмдердің культурасына
сəйкес əр түрлі қондырғылар (аппараттарға қойылатын талаптарға
байланысты) қолданылады. Анаэробты биотехнологиялық процестерді жүргізу
үшін (этанол, органикалық қышқылдар, кейбір вакциналар өндірісінде)
аппаратқа ауа берудің қажеті жоқ, ортаны интенсивті араластырып отырудың
да қажеті жоқ, ал кейбір жағдайларда культивациялаудың асептикалық
жағдайларын жасаудың да қажеттілігі жоқ.
Биологиялық активті заттар өндірісінде (антибиотиктер, амин
қышқылдары, ферменттер, антигендер, кейбір вакциналық препараттар),
керісінше, интенсивті аэрация жəне араластыруды қамтамасыз ету керек,
асептикалық жағдайларды қатал сақтау керек, көбік түзілудің күрделі мəселесін
шешу қажет. Сондықтан биокəсіпорынға жəне аппараттарға кіретін ауаны
стерилизациялау қажетттігі туады, приборлар мен аппараттарды, помещениені
стерилдеу керек.
Микроорганизмдерді культивация жасау процесі өнімді жүру үшін келесі
ережелерді сақтау қажет:
1.Клеткаларға оттекті жеткізуді жəне түзілген көміртек диоксидін
культуралық сұйықтықтан (аэробтар) шығарып отыруды қамтамасыз ету
қажет.
2.Культуралық сұйықтықты гомогендеу үшін қарқынды араластырып
отыру керек, сұйық жəне газ түріндегі субстраттар барлық клеткаларға
жеткізілетіндей болуы керек.
3.Биореакторды жəне онымен байланысты басқа да қондырғыларды
стерилизациялау қажет, культивация процесін жүргізуге асептикалық
жағдайлар жасау керек.
4.Культивация процесінің жүруін бақылап отыратын, ферментация
процесін іске асыруға қажетті (үнемі проба алып отыру, микробтық
синтез үшін қажетті микроорганизмдердің концентрациясын анықтау)
бақылау жүйесі болуы керек.
Осы ережелерді, сондай-ақ нақты процестердің ерекшеліктерін ескере
отырып культивациялауға арналған аппараттардың көптеген конструкциялары
жасалған.
Биотехнологиялық өндірістердің қондырғыларын тот баспайтын
болаттың жоғары легирленген маркаларынан жасайды.
25
Микроорганизмдерді стерильді жағдайда терең культивация жасау үшін
қолданылатын биореакторлардың ішкі қабырғалары, мұқият полировать етілуі
керек, айнадай жылтырап тұруы қажет. Дұрыс өңделмеген қабырғалардың
əсерінен культура, əсіресе үздіксіз культивация жасау жағдайларында (30
немесе одан да көп тəуліктерге созылатын) басқа микрофлорамен ластануы
мүмкін. Биореакторларға жəне онымен технологиялық байланысқан басқа да
аппараттарға жалғанған құбырлар белгілі бір жүйемен орналсуы қажет жəне
оларды бөлек стерилизациялау мүмкіндігі болуы керек.
Биореакторды конструкциялық жабдықтау, оған жылу берудің таңдап
алынған əдісіне де байланысты. Микроорганизмнің табиғатына жəне оның даму
стадияларына байланысты бөлінентін жылу мөлшері де əртүрлі.
Биореакторлар қолданылатын мақсатына қарай таңдап алынады жəне
жасалады. Зерттеу жұмыстары үшін универсальды араластыру жүйесі бар
биореакторлар таңдап алынады, ал өнеркəсіп үшін специализацияланған
биореакторлар қажет. Зерттеу жұмыстарына арналған биореакторларды
биотехнология дамыған əрбір елде шығарады. Əдебиетте (қос.6) ең күрделі
аэробты культивациялауға арналған ферментерлердің негізгі топтары жəне
олардың сипаттамалары берілген, оның негізінде қолданылатын биологиялық
агенттің қасиеттерін байланысты аппаратты алдын ала таңдап алуға болады.
Ферментаторлардың ажырамайтын бөлігі – көбікті реттеу жүйесі болып
табылады.
Аппараттың принципиальды конструкциясын алдын ала таңдап алған
соң,
биотехнологиялық синтездің, биотехнологиялық процестердің
ерекшеліктеріне, өндірістік тəжірибелерге, тіпті традицияларға негіздей
отырып,
механикалық
тұрақтылығын,
жылу
беру
бетін,
аэрация
қондырғыларын, өнімділігін есептейді. Жобаланып отырған процеске
биореакторларды практика жүзінде таңдап алу үшін аэрация жəне араластыру
жағдайларын идентификация жасау жəне оларды аппараттың ішкі
конструкциясын таңдау арқылы конструктивтік қамтамасыз ету (жобалау)
күрделі мəселелердің бірі болып табылады.
Биореактордың типін жəне конструкциясын таңдау ортаның көбік түзу
қасиетіне жəне көбікті басу əдістеріне байланысты болады. Майлардың жəне
басқа да химиялық көбік басқыштардың əсерімен цитоплазмалық мембрананың
өткізгіштігі өзгереді, зат алмасу процесі нашарлайды, бұл биосинтездің
ингибирленуіне
əкеледі.
Сондықтан
химиялық
көбік
басқыштарды
механикалық көбік басқыштармен түгелдей немесе ішінара алмастыру,
аппараттың конструктивтік өзгерісіне алып келеді.
Механикалық көбік басудың тиімді əдістерін химиялық көбік
басқыштарды қоспай пайдалану аппараттың конструкциясын күрделілендіреді,
бірақ бұл жағдайда дефицит майлардың шығыны азаяды жəне биосинтез
жылдамдайды.
Культуралық сұйықтық аэрациялау процесінің маңызы тек қана
клекаларға оттек жеткізумен шектелмейді. Соңғы кезде барлық зерттеулердің
үлкен назары метаболизмнің газ тəрізді өнімдерінің ең алдымен, көміртек
диоксидінің десорбциясы мəселелеріне аударылып жүр. Культивация жасау
