БІОРЕАКТОР

БІОРЕАКТОР (ферментатор)апарат для культивування мікроорганізмів, рослинних і тваринних клітин, в якому відбуваються біохімічні реакції. Б. виготовляються зі скла (лабораторні) та нержавіючої сталі (пілотні та промислові). Б. можна підрозділити на Б. для культивування бактерій та грибів, клітин і тканин рослин, а також клітин і тканин тварин. Б. — це герметичні циліндричні ємності, об’ємом 0,05–200 м3. Розміри ферментаторів визначаються співвідношенням зовнішнього діаметра до висоти, яке варіює зазвичай у межах від 1:2 до 1:6. У Б. встановлюють мішалки турбінного, пропелерного або іншого типів. Для підтримки температури в Б. є подвійний кожух або теплообмінник за типом змійовика. Крім того, Б. має трубопроводи для підводу поживного середовища, води, пари, повітря, піногасників та інших речовин. Для контролю та регулювання процесів біосинтезу Б. обладнані вимірювальними та регулюючими пристроями: вимірювання температури, рН, обертів мішалки, рівня піни, концентрації біомаси та ін. Б. використовують для проведення анаеробних та аеробних процесів ферментації. Під час аерації та перемішування поживного середовища у процесі ферментації утворюється піна, яка може порушити стерильність процесу та викликати втрату культуральної рідини. У зв’язку з цим робочий об’єм Б. не має перевищувати 7/10 загального об’єму. Для піногасіння використовують як хімічні речовини, так і механічні методи.

Розрізняють установки для поверхневого та глибинного культивування. Для поверхневого культивування мікроорганізмів на твердих поживних середовищах використовують ростильні установки різних конструкцій. Апарати періодичної дії зазвичай мають вигляд горизонтальних барабанів, а апарати безперервної дії — колон, розділених на певну кількість секцій залежно від потужності виробництва та технології культивування. Установки для глибинного культивування, у свою чергу, підрозділяють на 3 групи: 1) з підводом енергії до газової фази; 2) до рідкої фази; 3) до газової та рідкої фаз. Б. зазначених груп мають велику кількість загальних елементів. Різниця полягає в конструкціях перемішувальних пристроїв і таких, через які здійснюється аерація. До ферментаторів 1-ї групи належать барботажні, барботажно-ерліфтні, колонні та ін. Серед апаратів 2-ї групи можна виділити три основні групи: ферментатори із самовсмоктуючими мішалками, струменеві та ежекційні. У Б. 3-ї групи енергія підводиться до рідкої фази за допомогою перемішувального пристрою, а до газової фази — шляхом примусової подачі повітря.

К. Шюгерль (1982) запропонував підрозділяти Б. на 3 основні групи за способом споживання енергії для перемішування та диспергування стерильного повітря: 1) енергія використовується на механічний рух внутрішніх елементів; 2) енергія використовується на роботу зовнішнього насосу, який забезпечує рециркуляцію рідини і/або газу; 3) енергія використовується на стискання та подачу газу в культуральну рідину.

Однією з головних вимог до Б. є збереження стерильності під час процесу культивування, тому вони повинні бути герметичними. Стерилізацію Б. та системи трубопроводів здійснюють термічним шляхом: «гострою» парою, або парою, яка регенерується у самому Б. за допомогою електронагрівачів. У деяких випадках використовують попередню обробку Б. хімічними речовинами.

Біотехнологія. В 8 кн. /Под ред. Н.С. Егорова, В.Д. Самуилова. Кн. 1: Проблемы и перспективы / Н.С. Егоров, А.В. Олескин, В.Д. Самуилов. — М., 1987; Глик Б., Пастернак Дж. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. — М., 2002.; Елинов Н.П. Основы биотехнологии. — СПб, 1995.