Масштабирование процессов глубинного культивирования микроорганизмов в биореакторах

• Автор: Карпов, Антон Александрович
• Шифр специальности: 03.00.23
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Щёлково
• Количество страниц: 122 с.

Содержание
Введение.

1. Обзор литературы

1.1. Общие предпосылки.

1.2. Классификация и выбор биореакторов.

1.2.1. Гомогенность культуральной среды в биореакторе.

1.2.2. Механическое перемешивание в биореакторах

1.2.3. Аэрация

1.3. Гидродинамика биореакторов

1.3.1. Физикохимические особенности культуральной среды

1.3.2. Модели структуры потоков в биореакторах.

1.4. Массообмен в биореакторах с механическим перемешиванием и аэрацией.
1.5. Критерии масштабирования биореакторов с механическим пе
ремешиванием и аэрацией.
2. Собственные исследования
2.1. Материалы и методы
2.2. Теоретический анализ
2.3. Результаты исследований.
2.3.1. Характеристики биореакторов использованных для масшта бирования .
2.3.2. Гидродинамика биореакторов с механическим перемешива ни ем и аэрацией.
2.3.3. Структура потоков и время перемешивания в биореакторах .
2.3.4. Объемный коэффициент массопереноса Ки.
2.3.5. Примеры масштабирования процессов культивирования микроорганизмов в биореакторах с механическим перемешиванием и аэрацией.
2.3.5.1. Масштабирование процесса культивирования Е.соП
2.3.5.2. Масштабирование культивирования ЕгуэфеЫпх гИивюрайиае шт. ВР2.
3. Обсуждение результатов исследований.
4. Выводы
5. Практические предложения
Литература


Показана адекватность выбранных критериев масштабирования полученным экспериментальным данным на лабораторных и промышленных биореакторах. Практическая значимость работы. На основании модели биореактора с механическим перемешиванием и аэрацией выбраны критерии и разработана методика его масштабирования при переносе данных, полученных на лабораторных установках в промышленные биореакторы. Апробация работы. Представленные в диссертации результаты доложены и обсуждены на научнопрактической конференции, посвященной летию образования ФГУП Щелковский биокомбинат Щелково, сентябрь г. Научные основы производства ветеринарных биологических препаратов Щелково, октябрь г. Основные положения диссертации, выносимые на защиту. Теоретическое обоснование и экспериментальная проверка выбранных методов моделирования и масштабирования процесса глубинного культивирования микроорганизмов в биореакгорах с механическим перемешиванием и аэрацией с использованием современных методов анализа. Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 0 страницах машинописного текста и включает введение, обзор литер туры, собственные исследования, обсуждение результатов, выводы, практические предложения и приложения. Список литературы включает 7 наименование, в том числе зарубежных. Материалы диссертации иллюстрированы 7 таблицами и рисунком. При исследовании процессов культивирования микроорганизмов в био реакторах особое место занимает масштабирование, т. Исследования в области производства биопрепаратов име. Необходимо стараться поддерживать оптимальные условия окружающей среды осуществления конкретного микробиологического процесса на всех уровнях масштаба его проведения. Однако добиться этого сложно. Если постоянства химических факторов можно достичь посредством обычных операций контроля и регулирования, то физические факторы в значительной ст пени зависят от размеров аппаратуры и изменяются с изменением ее масштабов. Теория масштабирования процессов культивирования отражена в работах Л. М.Батунера , В. В.Бирюкова , Е. С.Былинкиной , У. Э.Виестура , В. В.Кафарова , , , Е. А.Я. Самуйленко , Л. А.Самохвалова , К. Г.Федосеева , . i, . . i, . . i , . ., . vi , . , . I.x , . i , . i , . . , . vi . Анализируя накопленный за последние годы теоретический и практический материалы по изучению условий аэрации и перемешивания в процессах культивирования микроорганизмов, становится очевидным их значительное влияние на течение биосинтеза и соответственно выход целевых продуктов. Многообразие факторов, определяющих эффективность этих условий, и зачастую невозможность однозначного их решения подчеркивает необходимость в каждом конкретном случае детального решения их изучения. От этого зависит не только выбор режима биосинтеза, но и выбор, в первую очередь, конструкции биореактора , . В настоящее время имеются достаточно достоверные методы экспериментальных исследований и теоретических расчетов эффективности перемешивания и условий массообмена газ жидкость. В тех случаях, когда вязкость культуральных жидкостей низка, например при культивировании микроорганизмов, решающую роль играют условия массообмена газ жидкость, предварительное изучение этих условий позволяет затем с наименьшими затратами отработать режимы биосинтеза и осуществить масштабный переход ,,. При выборе и разработке критериев масштабирования биореакторов с механическим перемешиванием и аэрацией для глубинного культивирования микроорганизмов необходимо рассмотреть целый комплекс задач, связанных с конструктивным и технологическим оснащением биореакторов, их гидродинамикой, массообменными характеристиками и способа моделирования , . Основным оборудованием для глубинного культивирования микроорганизмов является биореактор. Основной функцией биореакторов является обеспечение оптимальных условий для роста микроорганизмов в заданных условиях 2. Классификация биореакторов для глубинного культивирования по данным 4, , приведена на рис.