Це потрібно для:

Ø Правильного вимірювання фізико-хімічних параметрів культивування у місті ,де розміщений датчик.

Ø Оптимальні умови росту мікроорганізмів можна створити лише у гомогенному стані.

Ø Збільшення поверхні контакту системи газ-рідина, що сприяє кращому переходу кисню у культуральне середовище.

Перемішування забезпечує:

Ø Вирівнювання концентрації.

Ø Вирівнювання температури.

Ø Розподілення дисперсних часток.

Ø Тепло- та масообмін з частками дисперсної фази.

Ø Тепловіддачу від стінок апарата.

Ø Тепловіддачу від внутрішніх пристроїв.

Ø Подріблення крапель.

Ø Подріблення пухирців.

Ø Змішування на макрорівні.

Перемішування забезпечується мішалками, які єшвидкі та повільні.

Швидкі мішалки:

Ø Пропелерні

Ø Турбінні

Ø Лопасні

Ø дискові

Швидкі мішалки використовують у апаратах з перетинками – відбійниками, їх відсутність призводе до утворення воронки.

Повільні:

Ø Лопасні

Ø Якірні

Ø Рамні

Ø Стрічкові

Ø Вібраційні

Ø Скребкові

Повільні мішалки використовуються для перемішування середньовязких та високов’язких рідин.

Управління біотехнологічним процесом.

Масообмін – інтенсивність перенесення розчинених у водному середовищі субстратів у біореакторах з механічним перемішуванням та інтенсивною аерацією. Під час культивування аеробів масообмін кисню є визначним.

Процеси, що впливають на масообмін кисню:

Ø Перенос кисню через межу розділу фаз газ-рідина

Ø Дифузія розчиненого газу через газо-рідинну фазу

Ø Перенос кисню через рідку фазу до фази рідина-клітина

Ø Перенос кисню через шар рідина-клітина до клітинної мембрани

Ø Транспортування кисню через клітинну мембрану.

Слід враховувати, що розчинність кисню зменшується зі збільшенням в’язкості та присутності солей.

Масштабування – визначення умов, за якими можливе безпосереднє перенесення даних, отриманих для системи глибинного культивування з одного біореактору на інший. Виконується у 4 етапи:

1. Вибір кращого штаму посівного матеріалу та середовища за основними біотехнологічними показниками

2. Порівняльна оцінка ростових властивостей поживного середовища і штаму у лабораторному посуді

3. Оцінка термодинамічних, гідродинамічних параметрів процесу культивування і їх оптимізації в умовах лабораторного пілотного біореактору, якій має систему контролю та управління.

4. Перенесення отриманого оптимального режиму культивування у промислові об’єми.

Основні параметри біотехнологічних процесів, що контролюються:

1. Фізичні

1.1Температура

1.2Тиск

1.3Вакуум

1.4Потужність

1.5Швидкість обертання мішалки

1.6Швидкість використання газу

1.7Швидкість використання рідини

1.8Швидкість використання твердої речовини

1.9В’язкість рідини

1.10 Щільність рідини

1.11 Об’єм біореактору

1.12 Висота рідини у апараті

1.13 Оптична щільність рідини

1.14 Відносна вологість

2. Біофізичні параметри

2.1рН

2.2еН

2.3рО₂

_2.4 рСО₂

2.5Концентрація вуглеводів (глюкоза)

2.6Вміст загального азоту

2.7Вміст амінного азоту

2.8Вміст амінокислот

2.9Концентрація мікроорганізмів

2.10 Інтенсивність піноутворення

Піноутворення та піногасіння.

Піноутворення під час глибинного культивування мікроорганізмів та клітин тварин пов’язано з:

Ø Гідродинамічними умовами культивування

Ø Введенням газової фази

Ø Вмістом поживних субстратів, солей, продуктів метаболізму

Ø ПАР, що стабілізують плівки пухирців піни.

Піна призводить:

Ø Утворення великої поверхні масообміну - це позитив.

Ø Ускладнює максимальне використання ємкості біореактору і може призвести до викиду з реактора надмірної піни з вмістимим – це негатив.

Стадії утворення піни:

При введенні у культуральну рідину пухирців газу на поверхні розділу з культуральною рідиною починається адсорбція ПАР Кожен пухирець піднімається на поверхню розчину, при цьому утворюється напівсферичний купол, якій є рідкою плівкою з двох адсорбційних шарів ПАР і внутрішнього прошарку розчину. Адсорбційні шари ПАР забезпечують тривале існування плівок. Збільшення числа пухирців на поверхні розчину призводить до їх зближення і деформації. На поверхні розчину утворюється моно шар газових пухирців, потім полі шар, що призводить до утворення обємної піни. Утворюється так звана поліедрична піна.