Внимание! diplom-mania.ru не продает дипломы, аттестаты об образовании и иные документы об образовании. Все услуги на сайте предоставляются исключительно в рамках законодательства РФ.
Маленький Петр играл на коленях Толстого, когда его отец гостил в Ясной Поляне. Они не могли знать, что станут идейными врагами. Начало образования Столыпин получил в Виленской гимназии, где в основн
Постройки в Отраде «были так значительны и массивны, что заготовка материалов и работы не могли не занять нескольких лет». [4] В 1777 г. В.Г. Орлов получил разрешение на строительство церкви в усадьбе
Ваучерная приватизация вывела администрацию предприятий из-под контроля собственника. В ходе ее произошла передача государственной собственности физическим лицамруководителям предприятий без установле
Иногда такой обмен частушками превращается в настоящее соревнование. Один го лос утверждает: На столе стоит Каша манная, А любовь наша Обманная... Другой возражает: На столе стоит Каша гречная, А любо
Включало 3 вида вымерших в 17-18 веках птиц, обитавших на Маскаренских о-вах — Маврикий, Родригес и Реюньон (Индийский океан) до открытия их европейцами. Дронты были крупными птицами, размером с инде
Значение. Введение Существует раздел науки с очень красивым именем – бионика. Родилась она в результате слияния физики, биологии и инженерии в одну отрасль. Причем сделано это было не случайно. Мож
Содержание работы ВВЕДЕНИЕ - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ГЛАВА 1. Психологическая теория Зигмунда Фрейда. 1.1. Структура личности .- - - - - - - - - - - - - - - - - - 1.2.Защитные ме
Инвестиционная деятельность – это стержень всего процесса расширенного воспроизводства и быстрая ликвидация многих диспропорций в развитии народного хозяйства. Объект исследования – инвестиционная си
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. При масштабировании добиваются соответствия важнейших характеристик процесса, а не сохранения принципа конструкции.
Применяемое в биотехнологии оборудование должно вносить определенную долю эстетичности в интерьер цеха или отделения ('ласкать глаз'). В ходе его эксплуатации и вне ее оборудование должно быть легко доступным, содержащимся и функционирующим в определенных рамках требований гигиены и санитарии. В случае замены каких-либо частей или деталей в аппарате, смазки и чистки узлов при текущем ремонте, и т. д., загрязнения не должны попадать внутрь биореакторов, в материальные поточные коммуникационные линии, в конечные продукты.
Техническую вооруженность биотехнологических процессов целесообразно условно ограничить аппаратурным оформлением производств, базирующихся на культивировании: 1) бактерий и грибов, 2) клеток и тканей растений, 3) клеток и тканей животных организмов и человека. Такое подразделение обусловлено тем, что бактерии и грибы в большинстве своем выращивают в однотипных биореакторах, имеющих почти однотипную обвязку, в которую входят: ферментатор, многокорпусный вентиль стерильный (для подачи питательной среды, посевного материала, подпитки и пр.), системы регулирования рН, 1°, подачи иеногасителя, система контроля расхода воздуха, пробоотборник, электродвигатель.
Растительные клетки, имеющие клеточную стенку (также как бактерии и грибы) растут, размножаются и развиваются значительно дольше, чем большинство бактерий и грибов, а это вносит определенные коррективы в аппаратурное оформление соответствующих биотехнологических процессов.
Культуры клеток животных и человека, не имеющие клеточных стенок, являются более ранимыми и требовательными к условиям своего существования, чем клетки других эукариот и прокариот.
Поэтому оборудование для них можно отнести к разряду 'тихоходного', обеспечивающего нежное обращение с биообъектами.
Несомненно, в отдельных случаях допустимы исключения, например, когда возможно культивирование в глубинных условиях некоторых растительных клеток (суспензионная культура женьшеня), используя ферментационное оборудование, рассчитанное на выращивание, например, бактерий или грибов. К. Шюгерль в 1982 г. предложил подразделить биореакторы на 3 основные группы согласно способу потребления энергии для перемешивания и диспергирования г стерильного воздуха (газа): - в биореакторах I типа энергия расходуется на механическое движение внутренних устройств; - в биореакторах II типа энергия расходуется на работу внешнего насоса, обеспечивающего рециркуляцию жидкости и/или газа; - в биореакторах III типа энергия расходуется на сжатие и подачу газа в культуралъную жидкость. Биореакторы для аэробных процессов: с расходом энергии на механическое движение внутренних устройств а — 1, 2. 3; с расходом энергии на работу насоса, обеспечивающего рециркуляцию культуральной жидкости б — 4; с расходом энергии на сжатие и подачу газовой фазы в — 5 (г — газ. ж — жидкая фаза, д — двигатель). Человек с древнейших времен эмпирически применял дрожжевые организмы в примитивных по аппаратурному оформлению биотехнологических процессах (хлебопечение, виноделие и пр.). Развитие промышленности антибиотиков продвинуло далеко вперед проблему создания специальной аппаратуры для культивирования микробов — продуцентов БАВ (аминокислот, антибиотиков, полисахаридов, витаминов, ферментов и других соединений). Были предложены различного типа биореакторы для выращивания микроорганизмов, однако все конструкции ферментаторов (ферментеров) оставались в основном сходными по большинству параметров и, усредненно, их можно подразделить на 2 типа: без подводки стерильного воздуха (для анаэробов) и с подводкой его (для аэробов). Аэрируемые биореакторы могут быть с мешалками и без них. В последние годы апробированы мембранные биореакторы, биореакторы с полыми волокнами и некоторые другие. При расчете и конструировании биореакторов необходимо учитывать время протекания различных биологических процессов у представителей различных групп организмов.
Некоторые технические характеристики промышленного биореактора в сравнении с пилотным и лабораторным приведены в таблице:
Характеристика | Показатели для аппаратов | ||
промышленного на 100 м 3 | пилотного на 150 л | лабораторного на 10 л | |
Внутренний диаметр, мм | 3600 | 420 | |
Высота, мм | 15715 | 1140 | |
Рабочий объем, л | 1 | 100 | 2-6 |
Диаметр турбин, мм | 900 | 140 | |
Число турбин | 1-2 (диаметр | 3 | 2 |
рабочего колеса | |||
960 мм) | |||
Число отбойников | 4 | 4 | ± |
Частота вращения вала мешалки, об/мин | 173 | 125-990 | 200-1500 |
Мощность | |||
электродвигателя | |||
мешалки, кВт | 160 | 2,2 | Не более 2 |
Мощность | |||
электродвигателя | |||
пеногасителя, кВт | 4 | 0,73 | |
Максимальное | |||
количество | |||
отработанного | |||
пеногасителем газа. | |||
м 3 /мин | 100-110 | 0,3 | |
Частота вращения вала | |||
пеногасителя. об/мин | 725 | 3000 |
Ферментаторы | Характеристика конструкции аппарата | Тип аппарата |
ФГ с подводом энергии газовой фазой | Простота конструктивного осрормления и высокая надежность в связи с отсутствием движущихся узлов и деталей | Барботажный. барботажноэрлифтный. колоночный (колонный), форсуночный |
ФЖ с подводом энергии жидкой фазой | Обычно энергия передастся жидкой фазе самовсасынающсй мешалкой или насосом | Эжекционный. с циркуляционным контуром, с нсасывающей мешалкой |
ФЖГ (комбинированные) | Основным конструктивным элементом является перемешивающее устройство, обеспечивающее высокую интенсивность растворения кислорода и высокую степень диспергирования газа. В то же время энергия газовой фазой выводится обычным способом | Барботажный с механическим перемешиванием |
Ферментаторы указанных трех групп имеют большое количество общих элементов.
Различие же состоит в конструкциях аэрирующих и перемешивающих устройств.
Примером конструктивного оформления ферментатора группы ФГ может быть аппарат с эрлифтом вместимостью 63 м3. В аппарате отсутствует механическое перемешивание, поэтому проще поддерживать асептические условия.
Воздух для аэрации среды подастся по трубе, расположенной вертикально в ферментаторе.
Аэратор, конструкция которого обеспечивает вихревое движение выходящего воздуха, расположен в нижней части диффузора и насыщает питательную среду воздухом.
Газожидкостная смесь поднимается по диффузору и перемешивается через его верхние края. В этой же зоне часть воздуха уходит из аппарата, и более плотная среда опускается вниз в кольцевом пространстве между корпусом ферментатора и диффузором. Так происходит многократная циркуляция среды в ферментаторе. Для отвода биологического тепла внутри ферментатора установлен змеевик, а также аппарат снабжен секционной рубашкой.
Недостатком этих аппаратов является низкая интенсивность массообмсна по кислороду.
Известны ферментаторы этого типа объемом 25, 49, 63 и 200м3. Ферментатор с эрлифтом: 1 — штуцер для слива, 2 — аэратор, 3 — змеевик, 4 — штуцер для загрузки. 5 — люк, 6 — корпус аппарата, 7 — диффузор, 8 — рубашка, 9 — труба передавливания.
Широкое распространение в производстве кормового белка получили ферментаторы с самовсасывающими мешалками (рис. 91). Это ферментаторы из группы ФЖ. Для выращивания чистой культуры дрожжей созданы ферментаторы вместимостью 0.32, 3.2 и 50 м3. Ферментатор представляет собой вертикальный цилиндрический аппарат, снабженный циркуляционными, теплообменными и аэрирующими устройствами. В качестве циркуляционных устройств использованы системы направляющих диффузоров, разграничивающих восходящие и нисходящие потоки.
Теплообменные устройства выполнены в виде трубок, установленных в трубных решетках диффузоров. Ферментатор с самовсасывающей мешалкой непрерывного действия: 1 — корпус, 2 — диффузор, 3 — самовсасывающая мешалка. 4 — теплообменник, 5 — фильтр. На предприятиях микробиологической промышленности при выращивании дрожжей в средах с жидкими парафинами также применяют ферментаторы с самовсасывающими мешалками непрерывного действия.
Емкость его 800 м3 (рабочий объем 320 м3) разделена на 12 секций.
Ферментационная среда последовательно проходит все секции, и из последней выходит культуралъпая жидкость с минимальным содержанием н-парафинов и максимальной концентрацией биомассы. В каждой секции установлено перемешивающее и аэрирующее устройство и змеевики для отвода тепла.
Ферментаторы периодического действия из групп ФЖГ применяют с 1944 г. в промышленности для получения антибиотиков, витаминов и других биологически активных веществ (см. рис. 88). Его конструкция обеспечивает стерильность ферментации в течение длительного времени (нескольких суток) при оптимальных условиях для роста и жизнедеятельности продуцента.
Ферментаторы такой конструкции изготавливают на 1,25; 2,0; 2,5; 3,2; 4,0; 5,0; 6,3; 10,0; 16,0; 20,0; 32,0; 50,0; 63,0; 100,0 и 160,0 м3. Как видно из рисунка, это цилиндрический вертикальный аппарат со сферическим днищем, снабженный аэрирующим, перемешивающим и теплопередающим устройствами.
Воздух для аэрации поступает в ферментатор через барботер, установленный под нижним ярусом мешалки. С точки зрения эффективности диспергирования воздуха конструкция барботера принципиальной роли не играет при наличии мешалки, однако, с точки зрения эксплуатации, наиболее удобным является квадратный барботер, который получил наибольшее распространение.
Отверстия в барботере направлены вниз, во избежание засорения биообъектами. Общая площадь отверстий должна быть на 25% больше площади поперечного сечения трубопровода, подводящего воздух.
Барботер по своим размерам должен соответствовать диаметру мешалки, чтобы выходящий из него воздух попадал в зону ее действия.
Эффективность работы ферментатора определяется прежде всего необходимой интенсивностью перемешивания.
Перемешивающие устройства служат для сохранения равномерного температурного поля по всему объему аппарата, своевременного подвода продуктов питания к клеткам и отвода от них продуктов метаболизма, а также интенсификации массопередачи кислорода. Для создания в ферментаторе условий 'полного отражения', во избежание образования вращательного контура, который резко снижает интенсивность перемешивания, в аппарате устанавливают отражательные перегородки (отбойники). Ширина их составляет (0,1—0,12) dM. Обычно рекомендуют устанавливать 4 отражательных перегородки, несколько отступая от стенок ферментатора.
Важным элементом в конструкции ферментатора являются теплообменные устройства.
Применение высокопродуктивных штаммов биообъектов, концентрированных питательных сред, высокий удельный расход мощности на перемешивание — все эти факторы сказываются на существенном возрастании тепловыделений, и для отвода тепла в ферментаторе устанавливают наружные и внутренние теплообменные устройства.
независимая оценка дома в Калуге