Арнайы биотехнологиялық үрдістер жоғарғы деңгейде биообъектілердің ерекшелігімен байланысты.
Барлық арнайы биотехнологиялық үрдістер микробиологиялық, фито- және зообиотехнологиялық. Басқа сөзбен айтқанда, біз микробты биотехнологияны, фитобиотехнологияны және зообиотехнологияны қарастырамыз.
Үрдістер мен биообъектілердің өзара байланысы. Биообъектілер мынандай көрсеткіштермен сипатталады, құрылымды бірлік деңгейі ретінде, көбеюге қабілетті (немесе репродукцияға), белгілі шарттармен дақылдауда тиісті метаболизмнің болуы немесе болмауы. Биообъектілердің сипаттайтын болсақ, онда оның құрылым бірлігін түсіну қажет. Сол себепті биообъектілер молекула (ферменттер, иммуномодуляторлар, нуклеозидтер, олиго – және полипептидтер, және т.б.) ретінде көрсетілуі мүмкін, бөліктерден (вирустар, фагтар, вироидтар), бір жасушалы (бактерия, ашытқы) және көп жасушалы особьтардан (жоғарғы саңырауқұлақтар, өсімдікті каллустар, сүтқоректілердің жасушаларының бірқабатты дақылдары), тұтас өсімдіктер мен жануарлар организмдерінен құрылған.
Біржасушалы түрлері прокариот және эукариот биотехнологиялық үрдістерде монокультур немесе ассоциация түрінде пайдалануы мүмкін. Салыстыру үшін қандайда бір антибиотиктің (пенициллин, рифамицин және басқалары) өндірісін айтуға болады тиісті продуценттің таза дақылдау көмегімен, сонымен бірге айран өндірісінде айранды «зерен» көмегімен, құрамында лактобактерия және ашытқылар кіретін. Сәйкесінше, соңғы жағдайда табиғи микооргазимдердің ассоциациясын қолданады, және айран аралас ашу өнімі болып табылады – сүтқышқылды және спиртті. Пирожүзім қышқыл негізгі өнім ретінде, лактоза гидролизінен кейін моносахаридтен (моноз) туындайтын, лактобактериямен сүтқышқылына дейін тасымалданады, ал ашықтылар «жеткізеді» приуваттан этанолға дейін.
Осындай байланыстар болуы микробтар арасында ғана емес- микробиоценоздар, сонымен бірге басқа ағзаларда – микробтар мен өсімдіктер, микробтар мен жануарлар, өсімдіктер арасында, және т.б; бұл жағдайда биоценозды айтады. Егер ағзалар тірі қалса, бірақ берілген нақты шарттарда көбеймейді, онда олардың анабиоза жағдайында тұрғаны анықталады. Егер де ағзалар тіршілік ортасында өсіп, дамыса және көбейсе, онда олардың метаболизм жағдайында тұрғанын біледі. Байланыста немесе одан тыс жағдайда ағзаларың өлуі абиоз түсінігімен сипатталады.
Биотехнологияда метабиоз, абиоз және анабиоз түсініктерін жиі кездестіруге болады. Анабиоз, метабиоз, абиоз және жыртқыштық ағзаларың тіршілік деңгейін түсіну қатарына жатады. Метабиоз кезінде әрқашан серіктес ағзалардың болуы жорамалданады, өзарабайланысқа түсетін немесе түскен . Өзарабайланыс шындығында олар екеу – симбиоз және антибиоз.
Симбиотикалық өзарабайланыс түріне комменсализм тән, мысалы, саңырауқұлаққа пенцилл, пенициллин түзетін, және ішек таяқшасында, пенициллиназа ферментін өндіретін, антибиотикті пенициллді қышқылға дейін гидролиздейді – ол активті емес болады.
Ашық табиғи симбиотикалық өзара байланыс түрі мутуализм қыналар болып табылады, серіктестікке цианобактериялар (немесе жасыл балдырлар) мен саңырауқұлақтар түседі; адам ішегінің кәдімгі микрофлорасының жеке өкілі; Сирек жағдайда – нейтрализмде серіктестер – өзара байланыстар –өзерін осы сияқты ұстайы, егер олары жеке дақылдаса – өсу жылдамдығы екі жағдайдада бірдей. Мысалы, сүтқышқылды бактериялар мен сүтқышқылды стрептококкалар қышқыл сүтті өнімдерді (йогурт) ашытуда оқшауланған жағдайдағы культурамен салыстырғанда өсу жылдамдығы ауытқуды көрсетпейді. Паразитизмдік жағдайда ассоциаттардың (өзара байланыстылар) біреуі үнемі басқасына зиян келтіреді. Микробтардың ішінде прокаритттық түрлердің фагтармен жұқтырылуы жақсы белгілі; өсімдіктер, жылуқанды жануарлар мен адамдар – вируспен, патогенді бактериялармен және саңырауқұлақтармен.
Антибиоз көптеген микро- және макроорганизмдер түрлеріне тән. Ассоциацияда (өзара байланыс) серіктестік басылымдығына маңызды рольді негізгі антибиоз бен тағам қайнарына бәсекелестік алу мүмкін. Негізгі антибиоз көбінесе біріншілік (ферменттер) есебінде немесе екіншілік метаболиттермен қамтамасыз етіледі, мысалы, токсиндер, антибиотиктер. Ол біржақты және екіжақты болу мүмкін. Бәсекелесті антибиоз жағдайында түрлер арасында антагонизм байқалады қоректік заттарға қажеттіліктен; мұнда артықшылықты қабілеттілеу түрі алады; қабілетсіздер қысылады немесе өледі. Аутоантибиозда ингибирлену немесе ағзаның өлімін өзінің метаболиттерінің әрекеттерінен деп түсіну қажет. Мысалы, сүтқышқылды коккалар мен бактериялар, қоректік ортада сүт қышқылын жинақтап, өсы метаболиттің әрекетінің нәтижесінде жойылады. Басқа мысал ашықтылармен – сахаромицетпен, этил спиртінің өндірісінде қолданылады. Ашу үрдісі кезінде тек олардың жеке бастамасы этанолды 15%ға дейін жинақтай алады. Жоғарғы концентрация Сахаромукес церефизияға терең әсер етеді.
Үрдісті жүргізу шартымен стерильденбеген (ашытқы өндірісінде) және стерильді өндіріс (антибиотиктер, витаминдер, моноклонды антидене және т.б.) деп бөледі; аэробты, немесе ауа беру) және анаэробты (ауасыз беру) – сәйкесінше лимон қышқылы мен полисахарид декстрана өндірісі.
Үрдістерді жүзеге асыруда оларды үш режимнің бірінде жүргізуге тырысады: пероиодты, үзілмейтінде, үзіліссіз. Бірінші жағдайда биотехнологиялық үрдіс басынан аяғына дейін регламент бойынша жүргізіледі, және барлық операциялар аяқталғаннан кейін оны қайталайды. Екінші жағдайда Құйып алу – құю үрдісі орындалады, мысалы, қандайда бір антибиотиктің «үдемелі» биосинтезінен 25-75% дақылдық сұйықтықты бөліп алады және бірдей сондай мөлшерде жаңа қоректік ортаны қосады. Үзіліссіз үрдістер дақылдық сұйықтықты үзіліссіз жинақтауға негізделген және бірдей мөлшерде жаңа қоректік орта үзіліссіз түседі. Үзіліссіз режим ашытқы өндірісінде древесинаны гидролиздеуде, сыра, бутанол және ацетон және т.б. өндірісінде қолданылады.
Биотехнология өндірісінде құрамалардың фазалы қалыпта қолданылуы қатты фазалы үрдісте ажыратылады, мысалы, дөрекі жемдердің флуидизация немесе протеинизация дақылды өсімдіктердің қамыстары негізінде кейбір саңырауқұлақтардың қатысуымен, тығыз ортада дәрілік өсімдіктерден терілік культураларды алу, сосын оған әсер етуші заттарды қосады, сыра өндірісі нәруызды сүттен және басқалары.; газофазды үрдістер газды (мысалы, метан) қолданып, метилтрофты бактериялардың өзарабайланысы арқылы микробты нәруызды алуға қолданылады.
Соңында, үрдісті жүрзігу шартымен бірсатылы, екісатылы және көпсатылыларды ерекшелеп алады.
Екісатылы үрдістер әртүрлі фазалы жағдайда болатын жасушаларды қолдануға негізделген (трофофазада және идофазада). Сонымен, мысалы, екіқатарлы үрдіс полисахаридті курдаланы алудан болуы мүмкін – бірінші сатысында қоректік ортада продуцент тегістеледі, оны трофофазада қолдап; екінші сатысында культураны басқа биореакторға ауыстырады, қоректік орта жоққа, бірақ глюкоза болатын, одан курдлан синтезделеді.
Көпсатылы үрдістер генетикалық инженерияға және рДНҚ биотехнологиясына тән. Биохимиялық технология үрдістері өндірістің технологиялық сызбасының жүзеге асыру деңгейімен жіктеледі: құралдарды және қоректік ортаны ддайындау, оларды стерилдеу, биообъектіні және ферментацияны отырғызу, бөліп алу, тазалау, кептіру, қаптау. Негізгі өнімге байланысты үрдістің деңгейінің саны не көп, не аз болуы мүмкін. Салыстырма ретінде жемісті ашытқылар мен стрептомицин антибиотигін айтуға болады. Бірінші жағдайда негізгі өнім ашытқы жасушалары болып табылады, екіншісінде- екіншілік метаболит, сырқат адам мен жануарға парентералді енгізу үшін арналған. Антибиотикті алу деңгейі, ашытқы жасушаларын алу деңгейінен қарағанда көп.
Ферментацияларды аяқтағаннан кейін не бізге керекті заттардан тұратын жасушаны (жасуша массасын), не соңғы өнім жиналған сұйықтықты бөліп алады. Бірінші жағдайда артықшылық дақылдық «бульонның» сұйық бөлігі бөлып табылады, ал екіншісінде-тығыз бөлік (жасуша). Дақылдық сұйықтық биообъектіден тұрады, қоректік ортаның қолданыла бітпен компоненттері, метаболизм өнімдері, күткен соңғы өнімді қосып алып. Негізгі өнімнің сапасына байланысты жасушаны сепарирлеу әдісінің таңдалуына байланысты.
Кейбір антибиотиктер өндірісінде ротационды вакуум-барабанды фильтрлер үзіліссіз әрекетте қолданады. Егер биообъектілер бактерия немесе ашытқы болса, онда суспензияны консентрлеу мақсатында және жасушалық биомассаны бөліп алуда центрифугирлеуді қолдануға болады. Центрифугаларды үзіліссіз немесе отырғызылған әрекетте қолданады. Бірінші жағдайда жасушалар шүмекпен енгізіледі, екіншісінде-бұрама (шнек) көмегімен.
Жасушаның массасын коагулянттарды (мысалы, поликатионды заттар) қолданып, отырғызу (седминтация) әдісімен бөліп алуға болады. Сыра қайнатуда қолданылатын ашытқылардың кейбір штаммдары, берілген фоликурлеу қабілеті бар, сол себепті олар осындай әдіспен оңай бөліне алады.
Жасушаларды концентирлеу мақсатымен пайдалы флотация болуы мүмкін, фаза бөлігінің шекарасында «ауа-сұйықтық» жиналады, мысалы, жасушалар бактериялары, нәруыздың продуценті ретінде ұсынылған.
Соңғы өнімдерді ерекшелеу мақсатында культуралды сұйықтықтан жасушаларды сепарилдеуден кейін отырғызуға жүгінеді, экстаркция, сорбция, ультрафильтрациялар немесе олардың бірігуі.
Механизмге соңғы өнімдердің құрылуын қолданып, биосинтез бен биотрансформациялар үрістерін айтуға болады.
Биотрансформация шығындарды компостирлеуде, биогазды алуда, жемдерді кептіруде және т.б орын алады.
Сонымен бірге, биохимиялық технология үрдістердің бөлімдері биосинтез бен биотрансформация негізінен нәтижелі әсерлермен байланысты, биохимиялық реакциялармен ағатын механизмдерге қарағанда.
Биотехнологиялық поцесстердің басқарылатын және басқарылмайтын бөлімдері тереңдікке және бақылау көлеміне сүйенеді, автоматика және ЭВМ тәсілін қолданып жүзеге асыраы. Басқарылмайтын үрістер қатарына мал шаруашылығында және фермада тығыз шығындарды залалсыздандыруының лезде ағуын жатқызуға болады. Басқарылатынға барлық өндірістік үрдістер жатады, микрағзаның, өсімдіктің және жануарлардың жасушаларын қолдануға негізделген. Бұл деңгейде екі басқару болуы мүмкін-операторлық және автоматикалық. Кейбір авторлар биотехнологиялық үрістерді қарапайым, бірлескен, жүйелі, сатылы түрлеріне бөледі. Қарапайымды қоректік заттарды метаболизм өніміне интермедиаторларды жинақтамай субстрант утилизациясында (немесе жасушалық өсуде) және метаболит түзілуінде қатаң анықталған стехиометриялар негізінде тасымалдау деп түсіндіріледі.
Бірлескен үрдістер деп интермедиаторлары жинақтамай, бірақ стехиометрия үрдістерінің өзгеру мүмкіндігімен қореккік заттарды метаболизм өніміне айналдыру орынның бар болуы саналады.
Биохимиялық технологияның жүйелі үрдістері қоректік заттардың негізгі өнімге тасымалдау кезінде интермедиаторлардың жинақталуымен сипатталады.
Биологиялық технологияның сатылы үрдістерінде қоректік заттар алғашында тұтасымен интермедиатқа көшіріледі де, осыдан кейін соңғы өнім түзіледі. Мысалы-лимон қышқылының биосинтезі.
Биотехнологиялық үрдістерде асептиканың мәні.
Биотехнологиялық үрдістер, асептикалық жағдайда жүргізеді, алайда кейбіреулеріне шектеу болуы мүмкін. Мысалы, жекеленген эукариотты (ашытқылар) культивирлегенде герментизирленген ферментаторларда (стерильденбеген үрдіс) рН ортаның төмендеуі анық байқалады, ашытқылардың доминирленген жағдайы контаминирлейтін бактериялар (латын т. –ластану, жұқтыру, шешім) түскенде өзгермейді – олар негізгі түріне бәсекелестік тудырмайды.
Асептика- бұл бөтен микроорганизмдердің ортаға түсуін алдын алуға бағытталған әдістердің жиынтығы.
Асептика бөлмені құрғақ тазалау, ультракүлгін сәулесімен оларды залалсыздандыру, антисептикалық әдістермен, стерильді құралдарды қолдану, технологиялық киімдер, стерильді ауаны жіберу жатады. Кезегінше қолдану жиынтығы, биотехнологиялық үрдістерді асептиклақы қамтамасыз ету тұрады: биообъектінің механикалық, физикалық және химиялық қорғанысы және оның тіршілік ортасы, қажет болған жағдайда – соңғы өнімдіде. Механикалық қорғанысына жатады: механикалық қосапысн жою, мысалы ауадан, культиватордан, герметизация құралынан тізбектер мен байланыстары оңашалу (изоляция); физикалық – ауаны және құралар мен аппараттардың жоғарғы бөлігін ультракүлгін сәулемен залалсыздандыру, қайнату, қысым арқылы бумен стерилдеу, ультрадыбыспен залалсыздандыру; химиялық – жоғарғы бөліктерді химиялық антисептиктармен залалсыздандыру.
Өндірістік жағдайда миркоағзаларың негізі – контаминаттар топырақ, су, қоршаған ауа, адамдар болуы мүмкін. Топырақтан биотехнологиялық үрдістер кеңістігіне спора түзетін таяқша-бациллалар, саңырауқұлақтар конидийлері, актомицеттер түседі; бұл микроорганизмдер шаңмен ауаға түсуі мүмкін, сол арқылы олар биообъектілерді өсіретін ортаға немесе соңғы өнім өндірісіне еніп кетуі мүмкін.
Дәріс № 9. Биореактордың қолдану принципі және құрылымы.
Биореакторлар (ферментерлер) деп - биосинтетикалықүдерістер жүргізуге арналған сиымдылығы қолданылу аясына байланысты әртүрлі (зертханалық 10 л, пилотты 150 л немесе өндірістік 100 м3 және т.б.) болып келетін ыдыс қондырғылары айтылады. Биореакторларда микроорганизмдер өсіpiлiп, биомасса көлемі белгілібірмөлшерге дейін жинақталған соң, қажеттіөнім синтезделеді.
Биореакторларды өте жоғары сапалы болаттардан немесе кейбір кездері титаннан жасайды. Биореактордыңішкi жағы жылтырланған тегісті болуы қажет.
Биореакторларда көптеген мөлшердегітіріжасушалар немесе реагенттер мен ферменттердіңқосындылары сақталуы мүмкін.
Биокаталикалықүдерістердің көпшілігі сулы ортада жүреді. Мұндағы басты мақсат, жасушаларды немесе реагенттерді адамдарға кажетті ақырғы өнімін алуға бағыттап индукциялау. Қондырғыда өтетінүдеріс аяқталып біткеннен кейін, дайын өнімдері жиналып алынады.
Биореакторлардағы басты артықшылық, үдерістер тоқтатылмай, ұдайы жалғасын тауып жатқанда, мұндағы түзілетінөнімдері белгілібip мерзімдер аралықтарында бірнеше қайталана жинап алынады. Ферментацияның көпқолданылатын қарапайым тәсілінде кажетті жасушалар, құрамында суы, қоректі заттары, азот көздері және ауасы бар ортаға салынады. Жасушалардыңқоректі ортадағы белгілі бip тығыздыққа дейін өсіп-көбеюіне мүмкіндік беріледі. Мұндағы жүретінүдерістердің жақсы өтуiүшін, қоректік ортаныңқұрамында жасушаға қажетті барлық химиялық элементтер болуы қажет. Сондықтан, жасушалардың өсірілу ортасының жағдайы әрдайым қадағаланылып, басқарылып отырылуы тиіс. Қоректік ортадағы қоректік заттардың жасушаның айналасындағы айналымын қамтамасыз ету және зат алмасуы нәтижесінде пайда болатын көмірқышкыл газы мен басқа да қажетсіз заттардан арылту мақсатында, төмендеп шаралар жасалынып тұруы қажет:
Деміл-деміл араластырылып тұруы.
Циркуляцияланатын ортада микроорганизмдер суспензиясын пайдалану.
Қоректік ортадағы ерітілген оттегінің жасушаларға әрдайым жеткізіліп тұрылуын естен шығармау қажет. Жасушалар қоректік орта құрамындағы алғашкы заттардан, адамдарға кажетті заттарды синтездейді. Кейіннен, жасуша шырыны (секреті) ретінде бөлініп шыққан қажетті заттар тазартылып немесе химиялық жолмен өндіріліп алынады.
Өсірілетін дақылдар мен ондағы алынатын өнім түрлеріне байланысты, биотехнологиялық үдерістер өтуге арналған қондырғыларды:
бактериялар мен микроскопиялык санырауқұлақтарды өндіруге арналған;
өсімдіктер жасушалары мен ұлпаларын өcipyre арналған;
хайуандар мен адамдардын жасушалары мен ұлпаларын өcipyгe арналған типтерге бөлуге болады.
Қондырғыларды бұлайша бөлу, бактериялар мен микроскопиялық саңырауқұлақтарды көбінесе өз құрылымында ферментатор, әртүрлі заттарды (қоректік орта, себепші материялдар, сулы заттар және т.б.) жеткізуге арналған көп корпусты стерильді бұрандалы тұтқалар (вентил), pH ортасын реттейтін жүйе, ауа жеткізушіқамтамасыз етуші жүйе, ионбасушы, электрліқоздырғышы бар бip типті биореакторларын қолдану мүмкіндігінен туындаған.
Жасушалыққабаты бар өсімдік жасушалары болса (бактериялар мен микроскопиялық саңыраукұлақтарындағы сияқты), бактериялар мен микроскопиялық саңыраукұлақтарға қарағанда көбейіп, өcyi мен дамуына ұзағырақ уақытты талап eтyi себепті, бұларда өтетін биотехнологиялық үдерістердің өзгешелеу жүруі және қондырғы құрылымының да бipшамa басқаша жасалуын қажет етеді.
Ал, хайуандар мен адамдардың жасушалары мен ұлпаларында жасуша қабаты болмағандықтан, басқа да эукариот және прокариот жасушаларымен салыстырғанда, өте бүлінгіш және өздерініңтіpшiлікету жағдайына аса сезімтал келеді. Сондықтан осындай биозаттардың баппен қаралып-күтілуіне жағдай жасау үшін, бұларғa арналған қондырғылар «баяу козғалатын» болып келуіқажет. Keйбip жағдайларда, мысалы, өсімдік жасушаларын тереңдете өcipy үшін (мысалы, адамтамыр өсімдігінің суспензиясын алуда), бактериялар мен микроскопиялық саңырауқұлақтарды өcipyre арналған қондырғылар да пайдаланылуы мүмкін.
Периодты әсермен жұмыс атқаратын ГСФ тобындағы ферментерді өндіріске 1944 жылдардан бастап антибиотиктер, дәрумендер өндіру мақсаттарында қолданысқа енгізді.
Негізінен, ферментаторлардың құрылысы мен атқаратын қызмeттepi бip-бipіне ұксас болғандықтан, оларды жалпылай алғанда - стеридті, яғни ауасыз жұмыс істейтін (анаэробты) және ауа жеткізіліп тұрылатын (аэробты) деп екіге бөліп те атайды.
Аэрацияланатын (аэробты) биореакторлар өз кезегінде араластырғыштары (қозғағыш) бар және жоқ болып бөлінеді.
Соңғы кездері мембраналы биореакторлар, жалпақпішінділері және т. б сынақтан өткізіле бастады.
Биореакторларды құрастыру кезінде, әртурлі микроорганизмдер өкілдерінің биологиялық үдерістерініңөту мерзімі есепке алынады.
Ферментаторлардың көлемі, оның сыртқы диаметрінің биіктiгінe қатынасымен анықталады және бұл қатынас көбінесе 1:2 ден 1:6 дейін аралықта болады.
Әржақты және көп қолданылатын ферментаторлар қатарына, анаэробты және аэробты түрлер жатады. Бұл ферментаторларды өз кезегінде араластыру үшінқажетті энергия көздерінің жеткізілуіне байланысты:
газды фазалы (ГФ);
сұйыктық фазалы (СФ),
газды және сұйықтық фазалы (ГСФ) деп бөледі.
Келтірілген классификация арқылы ферментерлердің конструктивті бөлшектеріне лайықты инженерлік есептеулер мен олардың жұмыс режимдерінің бipтeктi әдістерін қалыптастыру мүмкін болады.
Осы үш типті ферментерлердің көптеген элементтерінде жалпылай ұқсастық бар. Мұндағы негізгі айырмашылықтар - аэрациялайтын және араластыратын белгілерінде ғана.
ГФ тобындағы ферментаторлардың iшіндегі конструктивті сипаты түрінде сыйымдылыгы 63 м3 келетін эрлифтіпішінін айтуға болады. Бұл қондырғыда механикалық араластырғыштың болмауы себепті, асептикалық жағдайды ұстап тұру оңай. Ортаныңаэрациясына қажетті ауа ферментатордыңішінен вертикалды орналасқан түтік арқылы беріледі. Диффузордың төменгі жағында орналасқан және конструкциясы шығатын ауаныңұйытқуын тудыратын аэратор арқылы, қоректік орта ауамен камтамасыз етіледі. Газды-сұйықтық диффузор арқылы жоғары көтеріліп, оның шеті арқылы араластырылады. Дәл осы аймақта ауаның бip бөлігі қондырғыдан шығарылса, бұдан тығыз орта ферментатор мен диффузор аралықтарындағы дөңгелек алаңқайларға араластырғыштар, аэрациялық және жылудан босатуға арналған кұрылғылары болады.
Осындай жолмен ферментатордағы ортаныңқайталанатын циркуляциясы жүзеге асып отырылады. Ферментатор ішінде биологиялық үдерістер нәтижесінде пайда болатын ыстық ауаны шығаруға арналған арнаулы түтік (змеевик) болады, және қондырғы секциялық бөлімдер арқылы қорғалады. Казіргі кезде мұндай ферментаторлардың сыйымдылығы 25, 49, 63 және 200 м3 арналған түрлері бар.
Микробиологиялық өндірістерде, сұйық парафинде ашытқыларды өсіруде, арнайы сору қабілетті араластырғышы бар ферментатор пайдаланылады. Оның сыйымдылығы 800 м3 (жұмыс сыйымдылығы 320 м3) және олар 12 секцияға бөлінген. Ферментациялық орта осы секциялардың барлығынан кезеңмен өткізіліп, ең соңғысында құрамында парафин мөлшері аз, ал биомассаға өте байболып келетін культуралды сұйықтығы алынады.
Дәріс № 10. Араластыру жүйесі және аэрациясы.
Араластырғыш қондырғының функциясы культуралды сұйықтықтың тоқтап қалған аумағын болдырмау, сонымен қатар аппараттың барлық көлеміндегі культуралды сұйықтықтың барлық жеріндегі температураның біркелкі болуын қамтамасыз ету, жасушаға өнімді қоректендіруге өз уақытысында жеткізу және метаболит өнімінің шығарылуын қамтамасыз ету болып саналады.
Культуралды сұйықтықты араластыру үшін кеңінен таралған механикалық бұлғағыш. Бұлғағыштың қозғалуы сұйықтыққа беріледі, нәтижесінде құйындаған ағым пайда болады. Бұлғағыштың жоғары жылдамдықпен айналуының нәтижесінде ортасында иірім пайда болады. Орта мен бұлғағыш бірдей жылдамдықпен өсіріледі және жеткіліксіз араластырады. Аппарат ішіндегі жылдамдықта турбуленттілікті құру үшін шағылыстырғыш қоршаулар орнатылады. Олар тат баспайтын болаттан жасалған, радиальды тігіннен күрекшелер, ферментер қабырғасынан кішірек саңылау қалдырылып орналастырылады. Қоршау шағылыстырғыштың саны 4-тен 6-ға дейін болады. Ферментердегі жылуды шығару үшін, салқындататын суды циркуляциялауға ферментер сыртында жейде, ішінде жыланша жылу алмастырғыш орнатылған. Ферментердің кемшілігі механикалық араластырғыш бқлғағышты айналдыратын бөлшектердің көп болуы, сондай-ақ бұлғағыш орнатылған білік арқылы бөгде микрофлораның түсуі.
Құйылып ағып тұратын қабықша ферментер. Аппараттың құрылысында сұйық және газды фаза комбинирленген энергияны қолданады. Аппарат цилиндрлі ыдыс ішінде тігінен құбырлар толтырылған (1-сурет). Культуралды сұйықтық насостың көмегімен аппараттың жоғарғы жағынан беріледі және тік каналдармен жұқа қабықша тәрізді культуралды сұйықтық ағып өтеді. Ауа төменнен қысыммен беріледі. Берілген ауаның жылдамдығын культуралды сұйықтықтағы қаныққан оттегінің жылдамдығымен реттеуге болады.
Аэрациялауға арналған ауа ферментаторға олардың төменгі жағында орналасқан араластырғыштың астында бекітілген бароботер арқылы жеткізіледі. Барометрдің тесігі, биозаттармен бітеліп қалмау үшін төмен қаратылады. Тесіктің жалпы аумағы ауа алып келетін түтіктің көлденең қиындысынан 25% артық болуы керек. Барометрден шығатын ауа араластырғыштың аумағына ілінуі үшін, оның диаметрі араластырғыш диаметріне сай келуі қажет.
Ферментатордың тиімді жұмыс істеуі,оның жиі араластырылып тұруына байланысты. Араластырылудың мақсаты, қондырғының өн бойындағы температураның бірқалыпты сақталуы, жасушаларға қоректік заттарды дер кезінде жеткізіп, зат алмасу үдерісі барысында ыдырайтын метаболизм өнімдерін шығару мен оттегімен белсенді қамтамасыз ету болып табылады. Сонымен қатар, биологиялық үдеріс нәтижесінде бөлініп шығатын артық энергия көздерін дер кезінде шығарып тұру да, микроағзалардың қалыпты өмір сүруіне өз әсерін тигізеді.
Достарыңызбен бөлісу: |