еволюция Есе photobioreactors

В най-ранните етапи от развитието на съвременната микробиология, когато натуралисти започнаха да се работи с чисти култури от микроорганизми, те обърна внимание на външния - фенотипните - промяна на колониите учи обекти, свързани с промени в условията на културата. Например, цветът на някои отделни колонии от бактерии и гъбички променя ако микроорганизми се отглеждат (или инкубират след отглеждането) не е термостатът на тъмно и светлина.

Тъй като развитието на микробиология към промишлено ниво натрупали много данни, да доведе до по-интензивно покритие в полза на експериментаторите и производители. Двете основни мотивацията на използване осветление чрез култивиране на микроорганизми могат да бъдат формулирани като:

а) сумиране клетки допълнително енергийни култури, и / или

б) стимулиране на специфични метаболитни биосинтетични процеси светлинна зависими.

Във всеки случай, този човек започна да се създаде достъпна и може би по-ефективна система за осветление биотехнологична съоръжение в хардуерните условия.

Как еволюцията на принципите и методите на осветление култивирани микроорганизми?

В първия (по-специално на нивото на изследователски лаборатории), това е само - до петриево блюдо, епруветка или колба се поставя лампи с и ги включва в мрежата. Разбира се, има също така са установили, че има доза ефект - при нееднородни осветление на отделни обекти на сравнението на резултатите не могат да бъдат взети под внимание.

Проблемите се повече остри с преминаването към полупромишлени и промишлени нива се получат желаните продукти в процесите светлинна зависими. Ерата на развитието на устройства за култивиране на фотосинтезиращи микроорганизми, които са получили горд името на photobioreactors триетажната (ФБР).

Заливат с патенти, статии, наредби ... Но досега развитието на photobioreactors за аВтотрофична и хетеротрофична култура на фоточувствителни организми остава неотложен проблем.

Тя трябва да дадат отговор на три основни цели:

а) за да се постигне необходимото ниво на осветяване на култивираните клетки на микроорганизма,

б) да се постигне необходимото ниво на аерация култура,

в) да се гарантира максимална степен на еднаквост да се гарантира, всяка клетъчна култура от тези два параметъра.

Най-традиционният метод на конструктивни решения на тези проблеми е при използване на работното машини резервоари от прозрачни материали с устройството от желания брой източници на светлина отвън. В такива случаи, смесване и аериране на културата произведен чрез конвенционални методи.

Досега пъстър плосък дизайн (фигура 2) е много популярен в лаборатории, ангажирани в научните изследвания, например, halobacteria.

Специален случай на такива структури са тръбни устройства, включително използване на слънчевата осветление (Фигура 3).

Имаше дори и "мобилна ФБР", монтиран на камиона и пригодена за движение по земя пространства за идентифициране на местата в осигуряването на най-добрия режим на изолация, а оттам и на максимален биологичен производителността.

Този клас photobioreactors включват метален блок, оборудван с фотоклетка - външен прозрачен осветен обем, който непрекъснато се изпомпва през културалната течност от клетки, култивирани микроорганизъм.

Появата на източници, лазерна светлина в края на миналия век е довело до редица проучвания, насочени към определяне на перспективите за използване на съгласуван радиация в областта на биотехнологиите. От гледна точка на таксономия photobioreactors. машини, оборудвани с лазери, могат да бъдат отнесени към едни и същи първи тип - ФБР с външен източник.

Същинският напредък в дизайна е развитието на photobioreactors и домашното апарат - най-SU 1828660 A3 (1981), първоначално предназначени за отглеждане на водорасли с меки клетъчни стени - спирулина.

Основната разлика между устройството, разработен под ръководството на V.A.Zhavoronkova е използването на гъвкави миксери, залегнали между две хоризонтално разположени диск (Фигура 5).

Въртенето на смесителното устройство осигурява образуването на въздушна кухина в центъра на устройството на резервоара поради центробежната изместване усилване среда. В тази кухина намира лампи, поставени в прозрачен двустенен корпус. В кухината между двойните стени циркулира охлаждаща течност служи за захранване натриеви лампи. Понастоящем photobioreactors с гъвкави бъркалки успешно използвани за култивиране микроводорасли и различни леки чувствителни бактерии. Въпреки това, макар че такава конструкция кухинна ФБР и счита най-икономичен, следва да се отбележи относителната сложност на конструкцията на осветителни лампи и охладителни системи, както и ограничаване на обема на работа при използване на култивирането с висока плътност.

На следващия скок в еволюцията на ФБР се свързва с появата на светодиоди и широкия си потенциал. Очевидно е, че светодиодите са реална алтернатива на традиционните източници на светлина, включително и за прехвърляне на светлинна енергия за клетките на микроорганизмите, по време на тяхното отглеждане. Осветителни устройства, базирани на светодиоди имат уникални технологични предимства. Техният размер е само на няколко милиметра; Типичен LED консумира 15-20mA ток при работно напрежение от няколко волта DC.

Всички тези забележителни качества на светодиоди дойде в най-подходящото за използване в областта на биотехнологиите. Понастоящем полу-промишлен photobioreactor е конструиран с смесително устройство, на базата на модифициран дизайн Zhavoronkova - два успоредни диска, между които опъната гъвкава прозрачна пластмасова тръба, съдържаща верига светодиоди (светлинни снопове), свързани към захранващ DC.

Чрез въртене на бъркалката светлинни снопове са постоянно в дебелината на течност култура. Използването на светлина позволява пакети сума изисква осветление директно към клетките отгледани култура. Броят на светлинни снопове, броя и вида на светодиоди са избрани в съответствие с желанията "" на обекта на отглеждане и други необходими технологични условия. Допълнителни леки влека могат също да бъдат разположени върху вътрешната повърхност на ФБР на работната камера. В този вертикално подреждане на множество пакети от светлина подобрява смесването на течност култура поради центробежната амплификация със заместване на част кръгъл поток. Важно предимство на този проект е необходимо да се използва сложна и крехка структура в прозрачни защитни обвивки като предшествениците си.

А освен това, "... тя е красива ...".