Основы биохимической инженерии Часть 1 - Бейли Дж., Оллис Д. 1989

Процессы переноса в биотехнологических системах
Определение скорости переноса кислорода

В идеальном варианте скорость переноса кислорода должна измеряться непосредственно в биологическом реакторе, содержащем как питательную среду, так и изучаемую популяцию (или популяции) клеток. Такой эксперимент, однако, возможен только при соблюдении всех требований, предъявляемых к работе со средой и посевным материалом, и всех предосторожностей, необходимых для предотвращения случайного заражения и загрязнения среды и культуры; поэтому для изучения эффектов массообмена такой подход слишком сложен и трудоемок. В связи с этим скорость переноса кислорода обычно изучают на синтетических системах, не содержащих живых организмов; свойства таких систем должны примерно соответствовать свойствам системы в биологическом реакторе. Основной целью этих экспериментов является выяснение зависимости kla' от гидродинамики системы.

Для того чтобы синтетическая среда достаточно точно соответствовала изучаемой культуре клеток, необходимо, чтобы у них были идентичными:

1. Вязкость и другие реологические характеристики (см. разд. 8.8).

2. Сопротивление массообмену на границе раздела газ — жидкость.

3. Коалесценция пузырьков.

4. Растворимость кислорода и его коэффициент диффузии.

В общем случае пригодность синтетической (бесклеточной) системы для изучения и приближенного описания биологического процесса зависит от степени выполнения указанных условий. Эксперименты по изучению поглощения кислорода чистой водой, например, не удовлетворяют практически ни одному из этих условий. Ниже мы вкратце рассмотрим влияние вязкости жидкой среды, поверхностно-активных веществ и характеристик перемешивания на скорость переноса кислорода.