Процессов. Технология производственного процесса отрабатывается поэтапно: в

Технология производственного процесса отрабатывается поэтапно: в

лабораторных, пилотных (опытно-промышленных) и промышленных

установках. Чаще встречаются аппараты с объемами ферменторной

камеры: 0, 5–100 л (лабораторные), 100-5000 л (пилотные) и 5000–1000000

л и более (промышленные). На каждом этапе увеличения масштаба

ферментации (процесса) – масштабном переходе (масштабировании

биотехнологического процесса) – решаются конкретные задачи отработки

(налаживания) производства и его оптимизации.

Лабораторные ферменторы по устройству и форме напоминают

промышленные и подразделяются на те же типы. Правда, в лабораторных

масштабах наиболее часто применяются аппараты с механическим

перемешиванием По принципу теплообмена и стерилизации они делятся

на две категории. К первой относятся лишенные собственных систем

теплообмена и стерилизации. Такие аппараты, по сути дела, представляют

собой камеры для культивирования, помещаемые в водяные бани и

стерилизуемые в автоклавах. Аппараты второй категории снабжены

системами теплообмена и стерилизации, принципиально не

отличающимися от таковых промышленных установок.

С помощью лабораторных биореакторов решаются следующие

задачи:

1) кинетические – определение скорости роста клеток, эффективность

утилизации субстратов и образования целевого продукта;

2)

некоторые

массообменные –

расчет коэффициентов

массопередачи, скорость поступления в среду О₂и других газов, скорость

освобождения от газообразных продуктов, образующихся при

культивировании продуцентов (в первую очередь СО₂);

3) определение коэффициентов реакций, связывающих

утилизируемые субстраты и О₂с получаемыми целевым и побочными

продуктами.

Пилотные установки используют для поиска (отсюда и название)

наиболее целесообразных технологий и в общих чертах моделирование

промышленного процесса. Поэтому на данном этапе стараются применять

тот тип аппарата, который предполагается использовать в промышленном

масштабе. Иными словами, отрабатываются все аспекты производства,

вплоть до штатных вопросов. При масштабных переходах следует

постоянно иметь в виду, что при соблюдении одинаковых условий (среда,

тип аппарата, температура и рН, скорость перемешивания) уровень и

скорость синтеза целевого продукта могут существенно различаться

ситуация, очень четко прослеженная еще в 1940–1950 гг. при организации

крупномасштабных производств антибиотиков.

Вследствие сказанного при переходе от лабораторных к пилотным, а

затем от пилотных к промышленным установкам, приходится наряду с

объемом изменять и конструкцию, и режимы работы аппаратов.

Центральной проблемой при этом является подбор надежных критериев

масштабирования, обеспечивающих разработку высокоэффективных и

экономичных технологий промышленного производства целевого

продукта.