scan0176

290

22.2.5. Zasada umiaru technologicznego

W wielu przypadkach nie jest możliwe znalezienie efektywnego rozwiązania technologicznego zgodnie z pojedynczą zasadą technologiczną, gdyż występuje sprzeczność między wskazaniami wynikającymi z różnych zasad technologicznych. W takich przypadkach należy poszukiwać rozwiązań kompromisowych, pośrednich. Zasada umiaru technologicznego kładzie nacisk na konieczność poszukiwania „złotego środka”.

Sprzeczności między poszczególnymi zasadami technologicznymi mogą mieć charakter fizykochemiczny, biochemiczno-fizjologiczny lub ekonomiczny. W wielu przypadkach znalezienie optymalnych warunków prowadzenia procesu wymaga odpowiedniego ujęcia ilościowego tzw. modelu matematycznego procesu. Tworzenie modeli matematycznych procesów biochemicznych, z uwagi na ich dużą złożoność, jest zagadnieniem trudnym i często rozwiązywanym w dużym przybliżeniu i cząstkowo.

Przykładem konieczności stosowania zasady umiaru technologicznego może być hodowla drożdży piekarnianych. Zgodnie z zasadą najlepszego wykorzystania aparatury należałoby hodowle prowadzić przy wysokich stężeniach cukrów. Zapewnia to wysoką szybkość przyrostu biomasy. Jednak przy wysokich stężeniach cukrów występuje efekt fermentacji tlenowej, powodujący znaczne obniżenie wartości współczynnika wydajności biomasy (patrz rozdz. 10.4). Zgodnie zatem z zasadą najlepszego wykorzystania surowców należałoby proces prowadzić przy niskich stężeniach cukrów. Realizowana w praktyce technika hodowli okresowej z ciągłym dozowaniem pożywki pozwala na automatyczną kontrolę stężenia cukrów w reaktorze i osiąganie największych możliwych szybkości przyrostu biomasy przy wysokich wartościach współczynnika wydajności biomasy.

W procesach suszenia materiałów biologicznych jest bardzo ważne takie dobranie warunków, aby możliwe było zachowanie aktywności produktu. Z tego względu procesy te nie przebiegają z największą szybkością, którą można uzyskać, stosując powietrze o wysokiej temperaturze w układzie przeciwprą-dowym. Suszenie współprądowe, mimo że daje mniejsze szybkości suszenia, może zapewnić zachowanie własności biologicznych suszonego materiału.

Mieszanie mechaniczne w biorektorach do hodowli tlenowych ma na celu intensyfikowanie szybkości absorpcji tlenu w płynie hodowlanym. Nie można jednak stosować zbyt dużych szybkości obrotowych mieszadła z uwagi na możliwość mechanicznego uszkodzenia drobnoustrojów. Ma to szczególne znaczenie w hodowlach komórek roślinnych i zwierzęcych bardzo wrażliwych na naprężenia ścinające oraz w hodowli wgłębnej grzybów mikroskopowych.

Stosowana w praktyce szybkość obrotów mieszadła musi wynikać z kompromisu między wymaganiami obniżania oporów ruchu masy a ochroną komórek przed uszkodzeniami mechanicznymi.

Ekonomiczne sprzeczności występują np. między zasadą ograniczania nakładów inwestycyjnych a zasadą maksymalnego wykorzystania potencjału biologicznego. Układy automatyki zwiększają koszty inwestycyjne, ale pozwalają na uzyskanie większych wydajności procesów, stabilniejszych warunków hodowli, a także zmniejszenie kosztów robocizny.

Literatura uzupełniająca

1.    J.F. Bailey, D.F. Ollis: Biochctnical Enginccring Fundamenials. McGraw-Hill, New York 1977.

2.    S. Bretsznajder, W. Kawecki, J. l.cyko, R. Marcinkowski: Podstawy ogólne technologii chemicznej. WNT, Warszawa 1973.

3.    P. Pravc, U. Faust. W. Siltig, D.A. Sukatsch: Fundamenials of Biotcchnology. Chapt. 18. VCH, Wcinhcim, 1987.

4.    B. Kristiansen: Proccss cconomics; w Basic Biotechnology, C. Ratlcdgc, B. Krisiianscn (eds). Cambridge University Press, Cambridge 2001, 239-252.