Кінетика термічної стерилізації рідких поживних середовищ.

Теплова стерилізація рідких поживних середовищ здійснюється циклічним чи безперервним способами. Циклічна теплова обробка звичайно проводиться безпосередньо в культиваторі, але може застосовуватися і з використанням спеціальної ємності. При циклічному методі одночасно нагрівається весь обсяг середовища. Після цього середовище витримується протягом визначеного часу, а потім охолоджується до температури культивування.

Ефект стерилізації визначається за сумою критеріїв стерилізації:

SÑ5Ñ_н1Ñ_в1Ñ_ох

Біологічно активні речовини отримують або при поверхневому способі культивування на сипких твердих поживних середовищах, або глибинним на рідких поживних середовищах.

Для стерилізації твердих сипких середовищ можуть застосовуватися теплові і холодні способи стерилізації . Теплова стерилізація здійснюється парою (під вакуумом, при атмосферному або під надмірним тиском), інфрачервоними променями, електронагрівом, за допомогою високочастотного і надвисокочастотного нагріву. До способів холодної стерилізації відносяться: іонізуюче випромінювання, хімічна стерилізація окислом етилену, ультразвукова, радіаційна дія і фільтрація через стерилізуючі фільтри.

За принципом дії розрізняють стерилізацію безперервну і періодичну. По конструктивному оформленню стерилізатори періодичної дії для стерилізації сипких поживних середовищ діляться на горизонтальні одноступінчаті і двохступеневі, суміщені двохступеневі з одним вертикальним ступенем, а інший — горизонтальною і безперервної дії — горизонтально вібраційні.

Як теплоносій для всіх перерахованих стерилізаторів застосовується насичена водяна пара. Перевагами теплової обробки парою є її легке транспортування, здатність проникнення в труднодоступні вузли стерилізаторів, трубопроводів і арматури, велика тепловіддача при конденсації, нетоксичність. Конденсат водяної пари не змінює складу середовища і, зволожуючи спори, сприяє збільшенню швидкості їх загибелі в 10— 1 000 разів.

При стерилізації окислом етилену застосовуються газові стерилізатори шафового типу періодичної дії з рециркуляцією окису етилену. Для стерилізації сипких середовищ іонізуючим випромінюванням застосовується пучок наведених прискорених електронів до 5 МЕВ, що отримують від сильноточних прискорювачів.

Рідкі середовища також стерилізують шляхом теплової обробки водяною парою, проте конструктивно установка відрізняється від стерилізаторів для твердих середовищ.

Процеси періодичної стерилізації рідких середовищ здійснюються або в спеціальних апаратах, або безпосередньо у ферментерах після їх завантаження.

У промисловості для стерилізації рідких середовищ широко застосовуються установки стерилізації УНС-5. УНС-20 і УНС-50 продуктивністю відповідно 5, 20, 50 м3/ч, а також зарубіжні установки фірми «Де-лаваль» і роторного типу.

Стерилізація рідких розчинів може бути здійснена також шляхом видалення мікроорганізмів при їх фільтрації через асбестоцелюлозні мембранні фільтри типів МФАЗ і -4.

Стерилізатор горизонтального типу для стерилізації твердих поживних середовищ.

В біотехнології для стерилізації сипких поживних середовищ парою широко застосовуються циліндрові стерилізатори горизонтального типу, забезпечені пароводяною сорочкою. Усередині стерилізатора розташовано два вали із закріпленими на них лопатями, кут повороту яких по відношенню до валу легко регулюється. Це дозволяє встановити оптимальний радіальний зазор між лопатями і стінками апарату залежно від фізико-хімічних властивостей компонентів і складу середовища. Вали обертаються в різні боки, при цьому середовище безперервно перемішується в протилежних напрямах, рухаючись від одного торця апарату до іншого по складній траєкторії. Таке конструктивне рішення забезпечує інтенсивне перемішування середовища, значне зниження комкообразования і однорідність середовища різнокомпонентного складу, що істотно впливає на процес культивування.

Для прискорення нагріву середовища призначена пароводяна сорочка, в яку подається пара під тиском до 0,2 МПа. Середовище витримують при заданій температурі стерилізації з періодичним включенням перемішуючих пристроїв.

Об’єм апарату і потужність встановленого електродвигуна передбачає одночасну стерилізацію до 400 кг сухих компонентів середовища і до 600 л води для отримання середовища з вологістю 58—60 %.

Вивантаження стерильного поживного середовища проводять через нижній розвантажувальний люк, забезпечений внутрішньою і зовнішньою кришками, щільно прилеглими за допомогою гвинтового ущільнювача до апарату. Стерилізатор, окрім цього, забезпечений завантажувальними люками, численними штуцерами для підведення пари і відведення конденсату, підведення і відведення охолоджуючої води, засобів

Біохімічний та мікробіологічний контроль стадій підготовки поживного середовища

Кожну партію сировини (висівки, макуха, паростки, буряковий жом та ін.), що поступила, піддають мікробіологічному контролю на мікробну забрудненість. На МПА й сусло - агарі проводять посіви з сировини після відповідного розведення. Через 24—72 год проводять підрахунок колоній й визначають ступінь мікробної забрудненості даної сировини мікроорганізмами.

Залежно від мікробіологічної забрудненості призначається режим стерилізації.

Кожна партія сировини, що поступає, може значно відрізнятися від раніше прийнятою, тому при кожному нових постачанні проводять біохімічний контроль сировини.

Сировину аналізують на вміст тієї поживної речовини, джерелом якої воно є. Так, у висівках, борошні визначають вміст крохмалю, в буряковому жомі, вижимках плодів й овочів — пектину. Визначають також вміст в сировині азоту, фосфору й інших з'єднань. Проводять пробне вирощування, особливо ретельно ведуть дослідження складу кукурудзяного екстракту, оскільки це не стабільний продукт. Тільки після всебічного вивчення партії сировини, що поступила, остаточно коректується й встановлюється дозування компонентів й порядок приготувань середовища.