Получение посевного материала

СТАДИИ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА

Технологический процесс – это совокупность взаимосвязанных технологических операций, обеспечивающих переработку исходных материалов в готовые продукты. Для каждого процесса существует своя технология, но все стадии обычно приблизительно одинаковы:

- получение посевного материала;

- приготовление и стерилизация питательной среды;

- подготовка и стерилизация воздуха;

- ферментация и культивирование;

- отделение биомассы и выделение целевого продукта;

- очистка сточных вод и газовых выбросов.

Посевной материал – это чистая культура, размноженная до такого количества, чтобы ею можно было засеять промышленный ферментер.

Приготовление посевного материала в зависимости от вида продукта, его физиолого – биохимических особенностей состоит из нескольких последовательных этапов: исходная культура (в пробирке) → выращивание на скошенной агаризованной среде (в пробирках) → выращивание в колбах на качалке на жидкой среде (одна - две стадии) → выращивание в посевном аппарате (инокуляторе) → накопление культуры микроорганизмов в малом ферментере → посевной материал.

Выращивание посевного материала производится по следующим стадиям:

- получение культуры микроорганизма в микробиологической лаборатории завода;

- выращивание посевного материала в малом посевном аппарате (вместимостью 300 л);

- выращивание дрожжей в большом посевном аппарате (вместимостью 3200 л);

- накопление культуры дрожжей в малом ферментаторе (вместимостью 50м³).

Первая стадия выращивания посевного материала осуществляется в заводской лаборатории. Исходную культуру размножают на скошенной агаризованной среде в пробирке в стерильных условиях при оптимальных составе питательной среды и режиме выращивания (рН_, температура, длительность).

Выращенную культуру стерильно смывают водой с поверхности агаризованной среды в колбы Эрленмейера вместимостью 750 мл, содержащие 50 - 100 мл жидкой питательной среды. Колбы с культурой помещают на качалку, которая находится в термостатируемом помещении (28 - 30°С). Перемешивание культуры, которое осуществляется встряхиванием качалки (120 - 210 об/мин), увеличивает скорость роста культуры благодаря интенсификации

массообмена. Продолжительность выращивания культуры в колбах на качалке составляет 18 - 36 ч. Эту стадию выращивания необходимо контролировать по морфологическим показателями микроорганизма. Наилучшие результаты дает культура, которая находится в стадии физиологической зрелости в конце логарифмической фазы роста.

На второй стадии выращивания посевного материала готовую культуру из колб стерильно переносят в посевной аппарат (инокулятор), в который предварительно вносят питательную среду и минеральные соли в определенных количествах. Посевной аппарат оснащен мешалкой, аэрирующим устройством, а также контрольно-измерительной аппаратурой для регулирования температуры, рН, уровня пены и т. д. Объем питательной среды в аппарате не должен превышать 60 % общего объема. Важное значение имеет количество внесенного в аппарат посевного материала. При малом количестве посевного материла требуется более длительный период инокуляции. Поэтому в посевной аппарат вносят обычно посевного материала 10 - 12 % от объема питательной среды.

Во время приготовления посевного материала в аппаратах необходимо поддерживать оптимальный режим культивирования. Для контроля регулярно отбирают пробы и проводят их микробиологический и биохимический анализ.

Культивирование продолжают до тех пор, пока в среде не накопится дрожжей или других микроорганизмов 14 - 20 г/л (в расчете на сухую массу). Обычно процесс длится 12 - 14 ч.

Третья стадия культивирования посевного материала осуществляется в посевном аппарате объемом 3,2 м³. Для этого все содержимое малого инокулятора перекачивается в аппарат большего объема, в котором находится простерилизованная питательная среда. Коэффициент перехода от одного аппарата к другому зависит от конкретных условий выращивания каждой культуры микроорганизмов. Если этот переход осуществляется в фазе экспоненциального роста, то коэффициент перехода по отношению к объему следующего аппарата равен обычно 10. Процесс выращивания длится 12 - 14 ч.

Четвертая стадия процесса осуществляется в аппарате объемом 50 м³. Перед приемом дрожжевой суспензии с предыдущей стадии в аппарате готовят питательную среду путем подачи питательной среды, растворов питательных солей и микроэлементов. Среду доводят до оптимальных значений рН и температуры, перекачивают засевные дрожжи с предыдущей стадии и начинают процесс выращивания при непрерывной аэрации и перемешивании. Процесс накопления дрожжей длится 10 - 12 ч. Когда концентрация абсолютно сухих дрожжей в среде составит 14 - 17 г/л, дрожжевую суспензию можно подавать в производственные ферментеры. Полученный посевной материал подвергают тщательному микробиологическому и биохимическому контролю, так как от его активности и чистоты зависит дальнейший производственный цикл.

В микробиологической технологии требуются большие количества сжатого воздуха или инертного газа как для собственно биосинтеза, так и для вспомогательных операций. По технологическим признакам системы подготовки воздуха можно разделить на 4 группы:

- подготовка и подача воздуха на ферментацию при аэробном культивировании;

- подготовка и подача инертных газов для отвода газообразных продуктов из культуральной жидкости при анаэробном культивировании;

- подготовка и подача транспортного сжатого воздуха для перекачивания суспензий микроорганизмов из одного аппарата в другой и для пневмотранспорта сыпучих продуктов;

- очистка воздуха или смеси газов, отводимых от всех видов технологического оборудования.

Каждая из этих систем имеет свои особенности, но процессы стерилизации связаны общей теоретической основой.

При выращивании аэробных микроорганизмов в глубинных условиях требуется непрерывная подача воздуха в ферментеры. Воздух, подаваемый в ферментер, выполняет несколько функций:

- снабжает микроорганизмы кислородом;

- отводит газообразные продукты обмена;

- отводит теплоту, выделяемую микроорганизмами;

- создает однородность суспензии массы микроорганизмов;

- увеличивает скорость массопередачи и перемешивания жидкой среды.

Дата добавления: 2014-01-04