5. Обгрунтування вибору ферментаційного обладнання

Існуючі промислові ферментери за способом підводу енергії на аерування і перемішування можна розділити на три групи: апарати з механічним перемішуванням і барботажем (комбіновані); з ежекційною системою аерування (підвід енергії до рідкої фази) і барботажні (підвід енергії до газової фази). Промисловість найбільш зацікавлена в першій групі апаратів, що призначені для асептичних процесів. Ці апарати переважно мають циліндричну форму і вирізняються за обсягом, конструкцією відбійників, перемішуючих пристроїв, ущільнень обертового валу і теплообмінним пристроєм. Максимальний обсяг ферментаторів з механічним перемішуванням і піногасінням становить 2000 м³. З вітчизняних апаратів найширше використовуються герметизовані ферментатори місткістю 50 м³ та 100 м³ з механічним перемішуванням і барботажем повітря. Крім цих двох ферментерів на багатьох підприємствах працюють апарати місткістю 63 м³ [20, 33].

Апарати розраховані до роботи під надлишковим тиском 0,25 МПа і стерилізації за нормальної температури 130–140 °С. Щоб уникнути інфікування культури передбачені торцеві ущільнення валу перемішуючого пристрою з паровим захистом. Вони дозволяють практично цілком запобігти відпливу середовища чи потраплянню повітря на порожнину апарату на місці виходу потім із нього валу, що дуже важливо задля забезпечення асептичних умов процесу.

У процесі культивування ведеться постійний контроль рівня піни, накопичення вітамінів, стану біомаси продуцента, рН середовища, споживання деяких складових середовища культивування і т. д. Після закінчення культивування культуральна рідина подається або на виробництво, де використовується для спиртового виробництва, пивоваріння, виробництва глюкози тощо, або на відділення рідкої фази від біомаси і твердих нерозчинних частинок середовища з використанням фільтрату культуральної рідини. У окремих випадках біомаса продуцента надходить на отримання вітамінних препаратів різного ступеня очищення [33].

Обладнання для культивування Ферментери для глибинного культивування мікроорганізмів на рідких живильних середовищах

Глибинне культивування мікроорганізмів – продуцентів біологічно активних речовин – є найбільш складним і тонким процесом одержання продуктів мікробного синтезу. Біосинтез синтезованих мікроорганізмом біологічно активних речовин залежить від таких факторів, як температура, рН середовища, концентрація розчиненого кисню, тривалість культививування, конструкція й матеріал устаткування, у якому відбувається процес та ін.

Залежно від методів оцінки роботи ферментери для глибинного вирощування мікроорганізмів поділяють на групи за наступними ознаками:

• за способом культивування: апарати безперервної й періодичної дії;

• за стерильністю: герметичні й ті, що не потребують строгої герметичності;

• за конструктивними ознаками: ферментатори з дифузором і турбіною, з обертаючими аераторами, з механічними мішалками, із зовнішнім циркуляційним контуром, колонні ферментатори, з ежекційною системою аерації;

• за способом введення енергії, організації перемішування й аерації: на апарати з підведенням енергії до газової фази, до рідкої фази й комбіновані [20, 33].

У мікробіологічній промисловості практично всі процеси культивування продуцентів біологічно активних речовин проводяться періодичним способом у стерильних умовах.

Ферментатори для стерильного культивування мікроорганізмів [33]

Ферментатори з механічним перемішуванням барботажного типу. Даний тип ферментатора широко застосовується для стерильних процесів вирощування мікроорганізмів – продуцентів біологічно активних речовин.

Ферментатори конструкції Гіпромедпрома. Це циліндричний апарат вертикального типу з верхнім приводним пристроєм, що перемішує. Геометричний обсяг ферментатора коливається в межах 1–50 м³. Апарати обсягом 50 м³ обладнані пристроєм, що дозволяє змінювати частоту обертання приводу пристрою, що перемішує, від 60 до 140 хв^-1.

Ферментатор фірми «Нордон». Конструкція цього ферментатора відрізняється від вищенаведених тим, що в нижній частині вала розташований пристрій, що перемішує, із шести регульованих лопат прямокутного розтину, а на верхній – механічний пристрій для піногасіння із двох лопат прямокутного розтину з ребрами жорсткості, спрямованими убік обертання [33].