12. Основные параметры контроля и регулирования производства биопрепаратов.

Важнейшими элементами любого биотехнологического процесса являются автоматическое измерение , контроль и регулирование основных параметров. Чем больше количество измеряемых параметров, тем обширнее информация об процессе.

Чаще всего контролируются следующие параметры; температура, давление, скорость вращения мешалки, расход воздуха на аэрацию, вязкость жидкости, концентрация целевого продукта, углеводы, аммонийный и аммиачный азот, фосфор и др.

При температуре ниже или выше оптимальной, скорость роста и образования целевого продукта снижается. Температура культивирования должна поддерживаться с точностью 0,5 С, для этого используют датчики температуры.

Расход воздуха поддерживается в зависимости от требуемого оптимального значения парциального давления кислорода углекислого газа. Для этого используются расходомеры.

Для повышения растворимости кислорода в культуральной жидкости и обеспечения сохранения стерильности в аппаратах создается избыточное давление. Контроль ведут по манометру.

Для контроля вязкости культуральной жидкости, количества биомассы, концентрации целевого продукта, содержания углеводов, азота, фосфора и т.д. используют соответствующие лабораторные методики.

13. Влияние растворимого кислорода и углекислого газа в культуральной жидкости на жизнедеятельность микроорганизмов.

При лимитации кислородом аэробных микроорганизмов и при избытки его концентрации наблюдается угнетающие действие на рост и биосинтез. Растворенный кислород влияет на плотность популяции, количество биомассы, содержание в клетках белка, РНК, ДНК, количество углеводов, дыхательной активности, удельной скорости роста и т.д.

Следовательно, при культивировании микроорганизмам необходим контроль и регулирование растворенного кислорода в зависимости от фаз роста. Минимальная концентрация на стадии приспособления, максимальная в экспоненциальной фазе и снижения в при подходе к стационарной фазе в зависимости от вида аэробных культур.

Факторами , влияющими на концентрацию растворенного кислорода, являются: скорость перемешивания, скорость аэрации, и парциальное давление кислорода в газовой фазе.

При увеличении концентрации микроорганизмов потребление кислорода увеличивается и концентрация растворенного кислорода может стать лимитирующим фактором. Слишком большая концентрация может ингибировать рост м/орг.

Контроль осуществляется с использованием датчиков полярографического или потенциометрического типа.

Растворенный углекислый газ оказывает влияние на процессы метаболизма. Оптимальная концентрация углекислого газа в культуральной жидкости находится в узком диапазоне (5 – 7%), ниже этого предела наблюдается лимитирование роста, а при превышении 10% - ингибирование. Измерение углекислого газа проводят с помощью диффузионных датчиков.

Снижение содержания растворенного углекислого газа можно добиться отливом части культуральной жидкости и заменой ее свежей питательной средой, или разбавлением водой. Если оптимальным для процесса является большое значение углекислого газа, то достичь этого можно уменьшением расхода воздуха и скорости вращения мешалки, при условии, что при этом не происходит снижение парциального давления растворенного кислорода ниже критического уровня.