Апаратурно-технологічна схема

На процес біосинтезу ферментів впливають концентрація поживних речовин, їх збалансованість в середовищі, його вологість і температура, ступінь аерування, вік і стан культури та інші фактори. Залежно від способу культивування і фізіологічних особливостей продуценту значимість цих факторів і ступінь їх впливу на процес біосинтезу різні, однак і при цьому деякі загальні закономірності можна виділити.

Вологість поживного середовища при поверхневому культивуванні. Оптимальна вологість залежить від особливостей продуценту, складу і сипучості середовища, інтенсивності аерування і тривалості культивування.

Вологість 40-45% вважається несприятливою, оскільки при ній відбувається сильне спороутворення культури. При вологості 60-68% спостерігається зниження бюсинтетичної активності культури, погіршується проникливість середовища для повітря внаслідок злипання його часток. Для більшості продуцентів найбільше накопичення ферментів відбувається при вологості середовища 53-60%. При цьому тривалість культивування залежно від складу середовища і виду продуценту може бути в межах від 36 до 100 годин.

Аерування поверхневої культури. Аерування культури має чотири мети: забезпечення мікроорганізмів необхідним для їх розмноження киснем; видалення продуктів обміну; відведення теплоти дихання; підтримання вологості середовища на заданому рівні завдяки зволоженню повітря в кондиціонерах.

Найбільшу увагу приділяють відведенню теплоти. Оскільки при поверхневому культивуванні в основному використовують мікроскопічні гриби, необхідно розглянути фази їх розмноження.

Перша фаза –це набухання конідій (спор) і їх проростання, вона триває 10-12 годин. Значного виділення теплоти в цей період не відбувається і аерування культури незначне – 4-5 об'ємів повітря на об'єм камери за годину.

Друга фаза – стадія активного росту міцелію, яка триває 12-40 год. і супроводжується активним споживанням поживних речовин середовища, виділенням теплоти, діоксиду вуглецю і води. Кондиціоноване повітря з відносною вологістю 95-100% і температурою на 2-3°С нижчою від тієї, яку повинна мати культура, нагнітають із розрахунку 35-40 м³ на 1 т культури за годину.

Третя фаза - конідієутворення і накопичення вторинних метаболітів, в тому числі і ферментів. Температуру знижують на 3-4°С, обмін повітря зменшують в 3-5 разів. Коли накопичення ферментів досягає максимуму, в ростильну камеру подають сухе, підігріте до 38-40°С повітря. Культура за 2-3 год. підсихає до 10-15% вологості, що полегшує її подальшу обробку і відділення від перфорованої поверхні кювет.

Вплив температури і рН середовища. Для мікроскопічних грибів як мезофільних мікроорганізмів - оптимальна температура - 28-32°С. Серед бактеріальних продуцентів часто зустрічаються термотолерантні і термофільні мікроорганізми, оптимальна температура культивування яких 35-55°С.

При поверхневому культивуванні рН середовища мало змінюється проти встановленого через високу буферність і низьку вологість середовища. Оптимальне вихідне значення рН залежить від особливостей продуцентів. Гриби і дріжджеподібні організми добре розмножуються і синтезують ферменти в середовищах з рН від 3,8 до 6,0, а бактерії при рН, що близький до нейтрального.

На рис.9.1 представлено апаратурно-технологічну схему отримання ферментів поверхневим способом з роз'ясненням відповідних позицій технологічного обладнання.

Необхідні компоненти середовища через дозатори подають в стерилізатор у вигляді горизонтального циліндра з перемішуючими лопатками на валу; їх зволожують до 35-40% і стерилізують парою при 105-110°С протягом 1,5-2 год. Ефект стерилізації підсилюють внесенням антибіотику фурациліну із розрахунку 1,5 г на 100 кг сухого середовища.

Простерилізоване середовище охолоджують до температури культивування, подаючи в стерилізатор стерильне повітря, доводять його вологість до оптимальної для даного процесу стерильною водою. Засів середовища чистою культурою мікроорганізмів в кількості 0,2-1,0% до маси сировини проводять при перемішуванні безпосередньо в стерилізаторі.

Засіяне середовище шаром в 20-25 мм поміщають в стерильні кювети прямокутної форми 500 х 250 мм і висотою 4-5 мм. їх виготовляють із оцинкованого заліза, днища їх перфоровані для проходження кондиційонованого повітря. Кювети розміщують в ростильних камерах на стелажах-етажерках в 15-18 ярусів з відстанню між кожними 10-12 см для забезпечення достатнього обміну повітря.

Ростильні камери різних типів працюють за таким орієнтовним графіком: завантаження; культивування (20-72 год.); підсушування культури в кюветах сухим, підігрітим до 40-45°С повітрям протягом 3-4 год.; вивантаження; прибирання і миття камер; обробка їх антисептиком і парою (3 год.) і провітрювання (3 год.). Повний технологічний цикл залежно від продуцента триває 36-90 год.

Рис. 9.1. Апаратурно-технологічна схема одержання ферментів поверхневим способом на твердому середовищі: 1 – бункери; 2 – шнек; 3 – автоматичний дозатор;

4 – збірник-мірник стерильної води; 5 – мірник концентрованої кислоти; 6 – мірник для розчину соляної кислоти; 7 – стерилізатор сипучих компонентів; 8 – мірник для засівної культури; 9 – фільтри попередньої очистки повітря; 10 – фільтри тонкої очистки повітря; 11 – вентилятор; 12 – камера кондиціювання повітря; 13 – стіл для завантаження кювет; 14 – кювета; 15 – пересувна етажерка з кюветами;

16 – ростильна камера; 17 – етажерка з готовою культурою; 18 – кювета, яку розвантажують; 19 дробарка; 20 – камера для миття етажерок; 21 – камера для стерилізації етажерок; 22 – брудна кювета; 23 – камера для миття кювет;

24 – чиста кювета; 25 – камера для стерилізації кювет

Кюветний спосіб вимагає значних витрат ручної праці. Тому вчені і виробничники працюють в напрямі механізації даного виробництва. Для заводів малої потужності розроблено ростильні камери з роз'ємними вертикальними кюветами і автоматизованим вивантаженням культури.

В Росії розроблено механізовану установку для вирощування мікроорганізмів у товстому шарі (30-50 см) у вигляді вертикального циліндро-конічного апарату, розділеного горизонтальними перфорованими перегородками на ряд секцій. Кожну секцію оснащено мішалками для перемішування середовища і кращого проникнення повітря. Стерильне повітря подається в кожну секцію під перфоровані перегородки. Теплота, що-виділяється, відводиться з повітрям і за допомогою охолоджуючих сорочок. Перевантаження середовища з верхніх секцій на нижні здійснюється автоматично - пластини повертають на 90°.

Поверхнева культура має високу вологість, це нестабільний продукт, який треба відразу ж направляти у виробництво, на очистку і концентрування або сушити до рівноважної вологості 10-12% як технічний препарат. Для інтенсифікації сушіння культуру подрібнюють до часток розмірами 2-3 мм. Для сушіння використовують барабанні сушарки безперервної дії. Температура теплоносія на вході в сушарку становить 80-85°С, на виході – 60-65°С, препарат має температуру близько 40°С, оскільки внаслідок випаровування великої кількості води частки культури нагріваються мало і втрата її активності не перевищує 3-10%. Суху культуру розфасовують в різну сучасну упаковку.

Питання для самоперевірки

1. Які вимоги пред’являють до повноцінного поживного середовища?

2. Основні види сировини для поверхневого культивування продуцентів ферментів.

3. Що таке індуцибельний характер синтезу ферментів?

4. Способи очистки і стерилізації повітря.

5. Режими стерилізації твердих поживних середовищ.

6. Фактори, що впливають на рівень накопичення ферментів.

7. Практика культивування продуцентів ФП кюветним способом.

Система охраняемых территорий в США Изучение особо охраняемых природных территорий(ООПТ) США представляет особый интерес по многим причинам...

Что способствует осуществлению желаний? Стопроцентная, непоколебимая уверенность в своем...

Что будет с Землей, если ось ее сместится на 6666 км? Что будет с Землей? - задался я вопросом...

Что делать, если нет взаимности? А теперь спустимся с небес на землю. Приземлились? Продолжаем разговор...

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском гугл на сайте: