Биотехнология. принципы и применение - Бич Г.
ISBN 5-03-000058-5
Скачать (прямая ссылка):
быстрого охлаждения, где стерилизованную среду сначала охлаждают вновь
поступающей средой, а затем - охлаждающей водой. Можно применять плоские
теплообменники либо змеевики, однако предпочтение часто отдается первым:
у них легче очищать поверхности теплообмена, которые быстро загрязняются
при стерилизации многих сред.
При проведении непрерывной стерилизации следует помнить, что в среде,
протекающей через теплообменники, всегда существуют градиенты скорости, и
режим полного вытеснения не достигается. Поэтому при оценке вероятности
выживания клеток и спор необходимо учитывать зависимость распределения
времени пребывания среды в теплообменниках от режима потока в них.
Стерилизация среды имеет ключевое значение во многих биотехнологических
процессах; не менее важна и стерилизация воздуха, используемого для
аэрации. При этом из огромных объемов воздуха, часто необходимых для
осуществления аэробных процессов, следует удалить микроорганизмы размером
до 0,5 мкм. Хотя выделяющееся при сжатии воздуха тепло способствует
эффективному уничтожению содержащихся в нем ¦микробов, воздух обычно
необходимо также фильтровать через волокнистые спеченные или
ацетилированные плоские фильтры из поливинилового спирта (ПВС). Удаление
микроорганизмов с помощью воздушных фильтров (кроме фильтров из ПВС)
происходит не благодаря малому размеру пор, а вследствие того, что воздух
проходит через фильтр очень сложным путем, из-за чего увеличивается
вероятность соударения увлекаемых им микроорганизмов с фильтром. В
подобных системах часто происходит значительное падение давления.
Материал, из которого изготавливают фильтры и подводящие устройства, не
должны разрушаться при стерилизации. Для обеспечения высокой
производительности фильтры следует держать сухими.
10.4.2. Выделение продукта и завершающие операции
В биотехнологической промышленности применяют множество способов
выделения конечного продукта и его завершающей обработки. Те же способы,
за исключением предназначенных для разрушения клеток, широко используются
и в других отраслях промышленности, поэтому здесь мы не будем
рассматривать отдельные элементарные технологические приемы. Обсуждая
464
Глава 10
применение этих методов в биотехнологических производственных процессах,
всегда следует помнить два момента: во-первых, необходимо предотвратить
денатурацию продукта, которая может происходить из-за недостаточного
охлаждения в ходе процесса, химического или биологического загрязнения, а
также из-за разного рода биологических воздействий, если продукт получен
в нестабильном состоянии. Во-вторых, всегда нужно учитывать потенциальную
взрывоопасность и опасность для здоровья пыли белковой природы, которая
скапливается после высушивания биологических продуктов. Обе эти проблемы
должны учитываться при разработке эффективной технологии.
10.5. Перспективы развития промышленных биотехнологических процессов
В предыдущих разделах данной главы относительно подробно обсуждались
ключевые аспекты применения химической технологии к биотехнологическим,
преимущественно микробиологическим, процессам, а также теория и экономика
промышленных технологических систем. К сожалению, данных, необходимых для
дальнейшего развития биотехнологии, удручающе мало. Так, нам практически
ничего не известно о физических свойствах микроорганизмов. Вместе с тем
за последние сто лет огромных успехов достигли гидродинамика, химия
поверхностей и процессов на границе раздела фаз, а также молекулярная
биология, имеющие решающее значение для разработки биотехнологических
процессов. Такое несоответствие совершенно недопустимо, особенно если
учесть, что существует много методов, позволяющих получить необходимые
физические данные о микроорганизмах, но ими просто не пользуются.
Напротив, кинетика биотехнологических процессов в большинстве случаев
хорошо изучена и в последние годы широко использовалась для развития
технологии. Но даже в этом случае еще не решены проблемы, возникающие при
использовании полученных в лаборатории данных для анализа промышленных
процессов и создания технологических схем. Остаются спорными вопросы,
связанные с вариабельностью данных и с теми предельными значениями
величин, которые можно использовать для систем, отличных от тех, для
которых эти величины были получены. Например, вариация в коэффициентах
выхода или конверсии в 15% может привести как к значительным'
коммерческим выгодам, так и к полному краху. Однако лишь немногие
микробиологи, занимающиеся биотехнологией, могут дать более точные оценки
этих коэффициентов, особенно если анализ процесса или разработка
технологии должны быть осуществлены за короткие сроки. Другие типичные
примеры того"
Химическая технология и биотехнология
465
же рода - это влияние давления и количества растворенного углекислого
газа, а также условий роста на размер микробов.
Что касается таксономических аспектов, то слишком многие
микробиологические данные получены при условиях, весьма далеких от тех,
