В этом разделе будут освещены различные биореакторы и ферментационные комплексы, в которых применялась система управления QUADRUS и её прототипы. Вкратце будут изложены основные технические характеристики и особенности.

КФ-104

Ферментационный комплекс КФ-104

Изготовитель данного комплекса фирма «Проинтех». Четырёх процессорный комплекс создан:

• для проведения скрининга одновременно до четырех штаммов-продуцентов в одинаковых условиях (температура, pH, pO2) или для проверки одного продуцента в разных условиях ферментации;
• для быстрой и эффективной оптимизации состава среды и, особенно, условий культивирования ;
• для культивирования бактерий, дрожжей и мицелиальных грибов, используя различные субстраты, включая нерастворимые растительные отходы (свекловичный жом, пшеничные отруби, солодовые ростки и пр.);
• для проведения культивирования практически всеми известными способами, включая периодическое, непрерывное, в режиме хемостата и fed-batch.

Нижний фланец

В состав КФ-104 входят следующие устройства:

• набор емкостей для стерильных растворов реагентов и субстратов;
• система подачи стерильных растворов реагентов и субстратов;
• система распределения потоков;
• блок из 4 ферментеров объемом 3,0 л;
• распределитель потоков газа;
• система управления QUADRUS.

ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ:

• контроль и поддержание pH, pO2, температуры в каждом ферментере независимо;
• мешалка с прямым приводом, регулируемое число оборотов, специальная форма для перемешивания вязких сред;
• пробоотбор специально для взятия проб с высокой вязкостью;
• оригинальная система уплотнения датчиков, входы совместимы с датчиками фирмы Metler-Toledo (Ingold Standart);

Водяной клапан

ОСОБЕННОСТИ КОМПЛЕКСА:

• Крепление всех основных элементов комплекса на едином шасси общей длиной 1.5 метра;
• Термостатирование обеспечивается нагревом нижнего фланца биореактора и водяным охлаждением через клапана .
• pH – статирование обеспечивается подачей кислоты и щелочи по силиконовому шлангу через пережимной электромагнитный нормально замкнутый клапан. Для обеспечения этого процесса ёмкости с жидкостями должны располагаться выше биореактора и в них должно быть выровнено давление с общим давлением в системе. Такой подход реализован в базовой комплектации и не исключает других технических решений с перистальтическими насосами.
• Подача воздуха через воздушные клапана позволяет поддерживать заданное значение растворенного кислорода.

КФ-104 может применяться в фармакологической, микробиологической промышленностях, а также в научно-исследовательских работах, связанных с культивированием микроорганизмов.

КФ-104 модифицированный

КФ-104 модифицированный

Создатели комплекса сотрудники сектора биосинтеза и получения ферментов ИБФМ РАН Аверин Олег и Кошелев Анатолий. Тел. 8-27-73-25-87 (г. Пущино Московской обл.), e-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript Заведующий сектором: к.б.н. Олег Николаевич Окунев.

Технические характеристики этого комплекса аналогичны прототипу, описанному выше, поэтому интерес представляет только некоторые особенности.

• Стойка крепления всех основных элементов комплекса выполнена подвижной, максимальная длина стойки 1.7 метра;
• Для обеспечения мощности перемешивающего устройства двигатель постоянного тока имеет дополнительный радиатор.
• Подача питательного субстрата осуществляется перистальтическими насосами фирмы MasterFlex.
• Подача кислоты и щелочи осуществляется самотёком через клапана. Здесь в полной мере осуществлена особенность этого технического решения, которая поддерживается ещё и программными возможностями управлять клапанами и тем самым достигать плавности регулирования.

Газо-вихревой биореактор

Изготовитель комплекса: Закрытое акционерное общество "САЯНЫ".
Адрес :630090 Россия, г. Новосибирск, ул. Николаева, 8
Телефон/факс +7 (383) 333-33-69, 333-26-01, 330-92-31
E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript , Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
http://www.bioreactor.ru/
Генеральный директор: Рамазанов Юрий Ахметович

При производстве различных биотехнологических продуктов ( субстанции лекарственных препаратов, ферментов, факторов роста, средств защиты растений и т.д.) используют биореакторы различных типов.

Газо-вихревой биореактор

Каждый из этих типов имеет свои достоинства и недостатки. Недостатки в основном связаны с травмируемостью клеток, микроорганизмов при перемешивании, недостаточностью массообмена, наличием турбулентных и застойных зон, высоким энергопотреблением, сложностью конструкции, высокой ценой. Все это серьезно отражается на себестоимости выпускаемого продукта. Биореактор нового типа создан группой ученых из Академгородка, всемирно известного научного центра Новосибирска. Принцип "управляемого торнадо", впервые осуществленный в биореакторе позволяет избежать этих недостатков.

Газо-вихревой биореактор - биореактор нового поколения, не имеющий близких по принципу перемешивания аналогов. Перемешивание культуральной среды в биореакторе осуществляется путем создания в жидкой среде трехмерного движения типа "вращающегося вихревого кольца" за счет перепада давления над поверхностью и силы трения воздушного потока о поверхность суспензии. Аэрирующий газовый вихрь формируется установленным над поверхностью суспензии центробежным активатором.

Газо-вихревой безградиентный биореактор стал победителем "Конкурса русских инноваций" и признан экспертами одной из наиболее перспективных разработок в области высоких технологий в России.

Аппарат награжден золотой медалью международной выставки «МИР БИОТЕХНОЛОГИИ’2005» г. Москва. Газо-вихревой безградиентный биореактор запатентован в РФ, США, Японии и 6 Европейских странах.

Более подробная информация изложена на сайте ЗАО "САЯНЫ":http://www.bioreactor.ru/

ОСОБЕННОСТИ БИОРЕАКТОРА:

Газо-вихревой биореактор является уникальным аппаратом нового поколения и не имеет аналогов в мире. По своим характеристиками, он значительно превосходит все известные типы биореакторов, он отличается от традиционных аппаратов тем, что в нем используется принципиально новый способ перемешивания позволяющий:

• осуществлять самое мягкое, но эффективное перемешивание без образования пены, гидроударов, кавитации, высокотурбулентных и застойных зон;
• иметь высокую скорость массообмена по кислороду КL 6- 8 1/час;
• работать, не меняя своих характеристик при заполнении на 10-90% объема, что позволяет при промышленном производстве убрать промежуточные "запускные" биореакторы.
• обладать малым энергопотреблением - 0,3вт/л, что в 10-12 раз меньше, чем у биореакторов с механической мешалкой;
• обеспечивать хорошее перемешивание вязких жидкостей (1,27 Пуаз)
• указанные выше свойства газо-вихревого биореактора обеспечивают высокую экономичность и создание наиболее оптимальных условий для промышленного биотехнологического синтеза.

Фотобиореактор

Изготовитель программно-управляемого фотобиореактора: Институт фундаментальных проблем биологии РАН. Лаборатория биотехнологии и физиологии фототрофных организмов
Адрес :142290, Россия, Московская обл., Институтская, 2
Телефон: +8-(27)-732791 (из Москвы; код из других регионов –(0967)) Факс: 8-(27) 330532
E-mail: Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript
Заведующий лабораторией: д.б.н. Цыганков А.А,

Фотобиореактор

При выращивании фотосинтезирующих микроорганизмов необходимо равномерное освещение культур. С этой целью их целесообразно культивировать в тонком (5-20 мм) освещаемом слое. Фотобиореактор создан с учетом этого требования и состоит из трех соосных цилиндров, закрытых снизу днищем, а сверху крышкой. Внутри цилиндров на их оси расположен источник света, который можно менять в зависимости от требуемой интенсивности и качества света.

Между внутренним и средним цилиндром расположен теплообменник. Культура расположена между средним и внешним цилиндром. В этом же пространстве расположено и перемешивающее устройоство, выполненное на основе кольцеобразного многополюсного магнита. Перемешивающее устройство приводится в устройство внешним магнитным полем, форма которого задается от системы управления. Магнит закрыт инертным кожухом и на нем установлены лопасти для перемешивания. Чтобы при перемешивании не возникало «теневых» зон, каждые 3 минуты направления вращения изменяется на противоположное.

В фотобиореакторе имеется 4 отверстия для установки датчиков. В большинстве случаев лаборатория использует датчики температуры, рН, Eh, рО₂. Обычно используются стерилизуемые датчики диаметром 12 мм. Кроме того, фотореактор оснащен внешней петлей, в которой установлена кювета. С ее помощью производится измерение оптической плотности (665 или 560 нм). Этот показатель характеризует рост культур, а также используется в режиме турбидостата для сигнала управления подачей среды. Используемые насосы перистальтического типа (созданные в лаборатории, а также Watson Marlow или Masterflex).

В лаборатории имеются реакторы объемом 1.25 л (рабочий объем 0.3-1.0 л), 8 л (рабочий объем 0.5-8 л).

Технические характеристики определяются точностью используемых датчиков, насосов и программным обеспечением. В лаборатории указанные фотобиореакторы используются в научных целях (изучение метаболизма водорода, азотфиксации, возможности синтеза ряда практически важных соединений фототрофами).