Современные тенденции совершенствования конструкций пленочных аппаратов для фотоавтотрофного биосинтеза светозависимых микроорганизмов

Современные тенденции совершенствования конструкции пленочных аппаратов для фотоавтотрофного биосинтеза светозависимых микроорганизмов направлены на значительное увеличение производительности ценных продуктов из биомассы микроскопических водорослей и получение на их основе отдельных полезных веществ (препаратов), используемых в различных отраслях народного хозяйства и медицине. В пленочных аппаратах эффективно протекают процессы тепло- и массообмена при контакте газа с культуральной жидкостью, стекающей в виде пленки по прозрачной пленкообразующей поверхности при ее интенсивном освещении, а автотрофный биосинтез развивается только в присутствии смеси воздуха с углекислым газом. При этом полностью исключается накапливание продуктов метаболизма за счет их непрерывного отвода из пленки культуральной жидкости с отходящим газом, что не характерно для аппаратов других типов. Небольшие габариты пленочных биореакторов позволяют увеличить степень насыщения жидкости углекислым газом с возможностью изменения концентрации газа в культуральной жидкости и обеспечить культивирование микроорганизмов с заданным выходом биомассы. В настоящее время разработано значительное количество способов обеспечения контакта газа с жидкостью (барботажный, газлифтный, механическое перемешивание, струйный, пленочный и др.), на основе которых созданы промышленные биореакторы, обладающие различным «стрессовым» эффектом. Считается, что для проведения культивирования наиболее оптимальными являются биореакторы с механическим перемешиванием жидкости, которые позволяют обеспечить наибольшую производительность по биомассе. Однако применяемые в них типовые механические перемешивающие устройства создают в рабочей полости биореактора хаотичное, неорганизованное перемешивание, что способствует к возникновению слабого массообмена, недостаточного для жизнеобеспечения клеток культур и микроорганизмов. Анализ способов взаимодействия газа с жидкостью в пленочных аппаратах показал необходимость создания биореакторов нового поколения с интенсивным массопереносом без вероятности лимитирования продуктивности биотехнологических систем. В работе показано последовательное изменение конструктивных элементов пленочных биореакторов, направленные на повышение эффективности их эксплуатации.