2. Глибинне культивування продуцентів ферментів

Цей спосіб має ряд переваг перед поверхневим, оскільки дозволяє значно зменшити виробничі площі, виключити важку ручну працю, дає можливість механізувати і автоматизувати виробництво.

Стерилізацію рідких поживних середовищ здійснюють періодичним або безперервним способами. При періодичному способі процес ведуть в кілька етапів:

1) стерилізація ферментатора і комунікацій;

2) заповнення апарату середовищем;

3) нагрівання до 110-120°С і витримка протягом 1,5-2 годин;

4) охолодження середовища у цьому ж ферментаторі.

Недоліками цього способу є те, що апарат тривалий час зайнято непродуктивними операціями, мають місце високі питомі витрати теплоти і води, розклад і зміни в складі деяких компонентів середовища в результаті меланоїдиноутворення тощо.

Більш перспективні безперервні способи стерилізації при температурі 140-145 С і тривалості перебування середовища в окремій установці 1 – 10 хвилин.

На рис. 10.1 представлено апаратурно-технологічну схему культивування мікроорганізмів глибинним способом.

Компоненти середовища за допомогою різних транспортних засобів (циклони-розвантажувачі, шнеки, транспортери) подають в бункери добового запасу. Звідси їх направляють в апарат-змішувач для приготування рідкого середовища і далі в установку безперервної дії для стерилізації.

Паралельно, починаючи з лабораторії і закінчуючи інокуляторами, постадійно розмножують засівну культуру. Стерильне середовище охолоджують до температури культивування, передають в чистий стерильний ферментатор, вносять необхідну кількість засівної культури, яка може бути у вигляді вегетативного або конідіального матеріалу.

Рис. 10.1. Апаратурно-технологічна схема культивування продуцентів ферментів глибинним методом: 1- бункери; 2,4-шнеки; 3-автоматичні ваги; 5-норія; 6-змішувач; 7-головний фільтр; 8-стерилізатор для піногасника; 9-мірник для пінегасника; 10,11,12-індивідуальні фільтри; 13-насоси; 14-інокулятори; 15-фільтри для очистки відпрацьованого повітря; 16 – стерилізатор середовища; 17-охолоджувач; 18-ферментатор; 19-проміжна ємність; 20-збірник культуральної рідини

Кожен ферментатор оснащено індивідуальними фільтрами для поступаючого і відпрацьованого повітря. Ферментатори по способу підводу енергії на аерування і перемішування середовища ділять на три групи:

1) барботажні;

2) з барботажем і механічним перемішуванням (комбіновані);

3) ежекційні.

Виробниче культивування продуцентів здійснюють періодичним або безперервним способами. Останній більш ефективний, але вимагає кращої захищеності основної культури від інфікування сторонніми.

Безперервне культивування можна здійснювати одноступеневим способом (кожен ферментатор працює самостійно) і багатоступеневим - в батареї послідовно з’єднаних між собою апаратів. Батарейний спосіб стосовно синтезу ферментів має певні переваги, які полягають в наступному. Процеси накопичення біомаси і синтезу ферментів носять двохфазний характер і вони плавно розподіляються по апаратам батареї, крім того, для мікроорганізмів характерним є явище поліауксії, тобто послідовного споживання різних джерел вуглецевого живлення - від легко - до важкозасвоюваних. І батарейний спосіб культивування зведе до мінімуму можливий "проскок" невикористаних субстратів.

Тривалість перебування середовища в окремому ферментаторі чи їх батареї - від 16 до 60 год. Швидкість розведення середовища при безперервному культивуванні не повинна перевищувати питому швидкість розмноження мікроорганізмів (принцип хемостату).

Готова культурна рідина охолоджується в теплообміннику і направляється в проміжний збірник. Це викликано тим, що відразу всю культуральну рідину обробити неможливо, а при тривалому її зберіганні інактивуються ферменти. Звідси вона направляється для безпосереднього використання, або на концентрування і одержання препаратів різного ступеню очищення.