Как делают биореакторы⁠⁠

Для таких сфер как пищевая и химическая промышленность, фармацевтика и косметика большое значение имеет не только то, из чего произведен продукт, но и как он сделан. Я не случайно упомянул эти сферы производства. Во всех этих областях используется предмет сегодняшнего рассказа. Это реактор или биореактор. Наверняка многие из вас не знают, что это такое. Я сам имел довольно смутные представления о том, что такое биореактор, до того, как меня пригласили на производство, где они создаются.
Благодарю за донаты @ir.meshch @LarjonokM @Rgoda и таинственного пикабушника

Если грубо описать этот аппарат, то «реактор» – это высокотехнологичная «кастрюля», в которой смешиваются различные ингредиенты для создания продукта, или, если это именно «биореактор», то в нем выращиваются микроорганизмы или культуры клеток, используемые в разных сферах промышленности.

В химической промышленности и косметике реакторы нужны для смешивания различных ингредиентов для получения определенного продукта, таких как моющие средства, шампуни, губная помада и других средств. Вот например как выглядит изнутри реактор, в котором делают зубную пасту. Об этом я рассказывал в одном из роликов на канале "Как это сделано" - Как делают зубную пасту.

У аппарата для выращивания живых культур два названия – биореактор и ферментёр. В разных странах их называют по-разному, и специалисты различают их по функциям, которые выполняют эти аппараты. Если ферментёр используется для культивирования бактерий, то биореактор нужен для выращивания культур клеток. Кстати, они используются для создания не только различных лекарств, но и многого другого, но об этом чуть позже.

В пищевой промышленности в ферментерах большого объема – десятки и сотни тонн – идет собственно процесс ферментации – изготовление вина, и молочнокислых продуктов. В фармацевтике используются аппараты меньшего объема – от 100 литров до нескольких тонн.
На фото резервуары с шампанским, снимал фоторепортаж несколько лет назад

Это пузырится шампанское, мои репортажи об этом можно глянуть тут - раз, два, три, четыре, пять, шесть. Посмотрите кто не видел, это интересно.

А теперь я расскажу вам поподробнее о разницу между ферментёром и биореактором. У ферментёра соотношение высоты к диаметру составляет три к одному и больше, у биореактора – полтора или два к одному. Это требуется для создания оптимальных условий культивирования.

Также эти аппараты различаются устройством импеллера. Импеллер – это, другими словами, перемешивающее устройство. Если в ферментёре обычно ставится турбина Раштона (так она выглядит), которая обеспечивает высокую скорость перемешивания,

то в биореакторе – «морской винт» или импеллер с наклонными лопастями. Этот импеллер более бережно перемешивает хрупкие клетки.

Различия также касаются барботёра, который находится внутри аппарата. Барботёр – это устройство для пропускания через слой жидкости пузырьков газа. Он нужен для насыщения жидкости кислородом или другими газами при интенсивном перемешивании.

В ферментёре целесообразнее использовать кольцевой барботёр с достаточно крупными отверстиями ввиду его простой конструкции. А в биореакторе используются микропористые барботеры из спечённого металла, т.к. на выходе при относительно невысокой степени аэрации они дают очень маленькие пузырьки, что обеспечивает хорошую растворимость газа в культуральной жидкости.

А теперь немного расскажу про компанию "Биотехно", где я снимал эти кадры. Она создает биореакторы и ферментёры, и работает на этом рынке с 1998 года. У создателей компании был опыт работы на реальных биотехнологических производствах, поэтому они хорошо знакомы с этой темой.

После создания фирмы, они поставляли для продажи иностранное оборудование различных производителей. Имея необходимый опыт и знания, основатели компании поняли, что могут сами создавать любые по сложности аппараты и по цене ниже европейских аналогов. Между прочим, зарубежное оборудование для фармацевтических производств стоит сотни тысяч евро.

В компании собрали команду квалифицированных специалистов и стали производить биореакторы для российского рынка, который испытывал дефицит в подобном оборудовании. Если кто-то в России ранее производил такие аппараты, то они были в основном полукустарного производства, или собирались как побочный продукт на больших заводах, которые делают различное оборудование.

В этой компании решили сосредоточить свои усилия на создании именно биореакторов и ферментёров. Собственное производство открылось в 2011 году. На данный момент компания производит аппараты из нержавеющей стали, в том числе стали марки 316L, которая отличается инертностью в химическом плане и даёт очень прочные сварные швы.

В зависимости от заказа, здесь собираются различные биореакторы – от достаточно простых, бюджетных вариантов, и до сложных конструкций. Каждый аппарат проектируется под конкретного заказчика. Объемы аппаратов составляют от 10 литров до 20 000 литров. В состав аппарата входит сам сосуд с системой перемешивания, про которую я рассказывал ранее, блок управления (электрический шкаф, контроллеры, а также компьютер) и трубная обвязка – она может быть как минимальной, так и весьма сложной, включающей в себя систему термостатирования, систему подачи газов, систему выхода газов, систему ввода подпиток, систему отбора проб, систему мойки и стерилизации аппарата на месте. Срок производства и поставки биореактора составляет обычно 6-7 месяцев.

После сборки аппарата на заводе, по заранее подготовленному плану, согласованному с заказчиком, проводятся приемочные испытания, в которые входит проверка всех параметров оборудования. Если в ходе тестирования биореактора обнаруживается несоответствие техническим характеристикам, принимается решение об исправлении этих недочетов.

Подобные испытания оборудование проходит и после доставки к своему заказчику. Аппарат тестируется после монтажа и пусконаладочных работ. Для того, чтобы заказчик удостоверился в качестве оборудования, проверяются абсолютно все системы.

Для того, чтобы биореактор или ферментёр работал долго и качественно, необходимо регулярное обслуживание – своевременная замена быстроизнашиваемых частей, смазка – то есть примерно как уход за автомобилем. Если в течении срока эксплуатации аппарата с ним что-то случится, понадобятся расходники или сервис, то компания решает проблемы своих заказчиков.

Снимал фото на производстве я, текст помогали писать специалисты компании.

Поддержать познавательные репортажи в "Как это сделано":
https://pay.cloudtips.ru/p/19c62f42

Познавательные посты и ролики о том как устроены вещи, как работают и как сделаны публикуются в сообществе Как это сделано, присоединяйтесь, там много интересного!

Кому интересен видеоформат, мой ролик на эту тему с производства.