Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Методика лабораторного культивирования аэробных микроорганизмов и определение энергетических параметров микробного роста. Учебное пособие
.pdf
В целях обеспечения корректного расчета материального
баланса технические характеристики измерительноаналитического биореакторного комплекса должны
соответствовать следующим требованиям:
1) Точность стабилизации объема (массы) жидкой
фазы в биореакторе – в пределах ± 2 %.
2) Время распределения вещества дозы входного
потока по реакционному объему – не более 6 секунд.
3) Время пребывания потока культуральной жидкости
в контуре циркуляции (выносной измерительной ячейке с
датчиками рН и рО2, фильтре или сепараторе, если они
предусматриваются на линии отъема КЖ) – не более 6 секунд.
4) Применение измерительных средств класса не
хуже, чем 1 (Р
изб.
, T, ра
сход газа) и класса не хуже, чем 2 (рН,
pO2, концентрации О2 и СО2 в газовой фазе).
5) Тарировка расходомеров и иных средств измерения
с использованием поверочных приборов класса 0,4.
6) Тарировка газоанализаторов с использованием
эталонных газовых смесей класса не хуже 1.
7) Оснащение пробоотборного устройства продувкой
стерильным воздухом для наиболее полного вытеснения пробы
и датчиком массы приемной емкости (для автоматической
фиксации времени отбора пробы). Точность фиксации времени
операции пробоотбора – не хуже 6 секунд.
Не обязательно автоматизировать все операции, но
обеспечить автоматическую фиксацию времени выполнения
операций отъема и долива жидких компонентов, если ставится
задача анализа и расчета динамических режимов, совершенно
необходимо.
10
Обозначения: Ф1, Ф2 и Ф3 – ф
оздушный компрессор; С1 – ресивер; Р1 – биореактор; Т1 – конденсатор;
К1 – в
ильтры (входного воздуха и стерилизующие);
Б1 – баллон с индикаторным газом; R1, R2 – редукторы газовые; В1, В2 и В3 –
вентили; И1 – к
онтактный манометр, И2 и И
- ротаметры, И3 - термометр.
4
Рис. 1.1 Схема аэрации
Обозначения: Р2 – о
давления, R4 – стабилизатор абсолютного давления; К2 – побудитель расхода;
В4, В5 – вентили; И5, И6 – манометры; И12 – барометр; И7 – термометр; И8 –
расходомер; И9 – ротаметр; И10, И11 – газоанализаторы; Т2 – воздушный
термостат (термостатируемые средства КИПиА и технологическая обвязка
обведены пунктиром).
сушитель газа с фильтром на выходе; R3 - стабилизатор
Рис.1.2
Схема выходного газового тракта и газового
анализа
12
Обозначения: Ф4 – с
сред и растворов титрантов;
И13 – И18 – уровнемеры дозирующей системы; В6 – В11 – клапаны; М1 – М6 –
мерники жидких сред; Ф5 – Ф10 – и
Н6 – перистальтические насосы.
Рис.1.3
Схема канала дозирования жидкого компонента
терилизующий фильтр воздуха; С2 – С7 – сборники для
ндивидуальные фильтры мерников; Н1 –
13
Обозначения: ЭД1 – Э
Д2 – электроприводы перемешивающего и
пеногасящего устройств биореактора;
С8 – измерительная ячейка; С9 – сборник КЖ; С
Н7 – Н8 – насосы отъема культуральной жидкости; В
фильтр; И
И
– и
21
И
и И
23
Рис. 1.4
– ваттметр; И
19
– регулятор скорости вращения электроприводов;
20
змеритель концентрации растворенного кислорода; И
– весы электронные.
24
Схема отъема культуральной жидкости и
– пробоотборный стакан;
10
– В14 – вентили; Ф
12
– регулятор рН;
22
11
–
измерения ее параметров
14
Обозначения: Т3 – о
хладоагентом; Н8 – ц
нагреваемая микроячейка; Т5 – ультратермостат; И
измеритель и регулятор температуры; И
Рис. 1.5
Схема термостабилизации биореактора
хлаждаемая в морозильной камере ячейка с
ентробежный или перистальтический насос; Т4 –
– двухканальный
– ротаметр; В
26
25
– вентиль.
15
15
Таблица 3.1
Обработка экспериментальных данных газового анализа
процесса периодического роста дрожжей Candida lambica ВСБ-
579 на среде с этанолом
16
Таблица 1.1
Возможные источники погрешностей и способы обеспечения
корректности измерений [1]
№
п/п
1 2 3 4
1. Неравномер-
2. Пенообразо-
3. Неконтроли-
4. Нестабиль-
Источник
погрешности
ность (неидеальность)
перемешивания жидкой
фазы.
вание с
эффектом
флотации и
застоя
биомассы в
пенном слое.
руемое
влияние
посторонних
примесей.
ность
количества
культуральной жидкости
в аппарате.
Способ устранения
Применение многоярусной
мешалки, оптимизация
конструктивных пара-
метров мешалки (например,
соотношение длины,
высоты, углов наклона
лопастей) и выбор режима
перемешивания.
Установка дополнительно-
го яруса мешалки на уровне
пенного слоя, создание
эффекта «воронки» с
всасыванием пены в зону
активного перемешивания.
Предварительная оценка
качества природной воды,
входной контроль субстра-
тов и компонентов питания.
Применение весовых
систем контроля входных и
выходных потоков с целью
обеспечения постоянного
расчета количества КЖ в
биореакторе, применение
тензометрии для контроля
массы биореактора.
Тип
процесса
Все типы
процессов
Все типы
процессов
Все типы
процессов
Непрерывные и
отъемнодоливные
процессы
Продолжение табл.1.1.
1 2 3 4
5. Неконтроли-
руемый унос
влаги и
летучих метаболитов из
биореактора.
6. Нестабильность измерения
входных и
выходных
газовых
Установка конденсатора
влаги на выходе из
биореактора и возврат
конденсата в аппарат.
Применение захоложенного
теплоносителя.
Термостабилизация каналов
подачи, пробоотбора и
анализа газообразных
веществ. Стабилизация
избыточного давления в
биореакторе.
Все типы
процессов
Все типы
процессов
потоков.
7. Неточность в
расчетном
определении
количества
потребленного
субстрата
(выделенного
экзометаболита и т.п.).
Причина – неучет динамики внутриклеточной
концентрации вещества –
может быть устранена
выбором индикатора
(показателя) торможения
процесса биосинтеза.
(Имеет значение только при
очень плотных культурах –
когда концентрация
биомассы продуцента выше
70-80 кг АСБ/куб.м). Например, в качестве надежного показателя исчерпывания субстрата в среде при
проведении аэробных
Неустранима в
классическом
периодическом
процессе,
не имеет
значения
в стационарном
режиме
при
непрерывном
процессе.
процессов с дробным
дозированием субстрата
служит смена знака
производной концентрации
растворенного кислорода.
18
Окончание табл.1.1.
1 2 3 4
8. Неконтролиру-
емые колебания давления,
влияющие на
Установка стабилизатора
абсолютного давления на
линии сброса отработанного газового потока.
Все типы
процессов
растворимость
газообразных
веществ и
измерение их
концентраций.
9. Колебания
внешней
Помещение биореактора в
термостатируемый бокс.
Все типы
процессов
температуры,
искажающие
расчет величины теплопродукции.
10. Нарушение
асептики.
Обеспечение герметичности оборудования,
Все типы
процессов
стерилизации сред и
газовых потоков,
продувка паром или
стерильным воздухом
пробоотборных устройств.
12. Дрейф
характеристик
усилителей
сигналов в
системе
КИПиА.
Термостабилизация
электронных блоков, а не
только датчиков (опыт
применения
отечественных приборов
показывает, что эта мера
Все типы
процессов
необходима даже в случае
наличия электронных
устройств термокомпенсации в приборах).
19
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]