Қоректік ортаны дайындау технологиясы

Өндірісте қолданылатын көміртегі көзіне байланысты, әрбір нақтылы

биотехнологиялық процестерде қоректік ортаны дайындау сатысының ерекшеліктері бар. 17-суретте қоректік ортаны дайындаудың жалпы технологиялық сызба нұсқасы келтірілген.

Еріген көміртегін (мысалы қантты) алдын ала суда ерітіп, ертінді белгілі қажет концентрацияға жеткізіліп, кішірек арластырғыш бұлғағышы бар ашық реакторда дайындайды, содан соң түбі жалпақ жабық реактор – араластырғышқа жіберіледі, буды беру барботаж қондырғымен қамтамасыз етіледі.

Ерімеген көміртегі араластырғыш бұлғағышы бар реакторда суда мұқият суспензия жасалады және суспензияны реактор – аралсатырғышқа ауыстырады.Құрамында крахмалы бар шикізатты алдын ала клейстерлейді. Минералды тұз бұлғағышы бар реакторда ерітіліп, реактор - араластырғышқа жіберер алдында құрамындағы шламды ( гипс және басқа ерімейтін тұнбаны) жою үшін фильтрлейді.

Микроэлемент ертіндісі бөлек дайындалады.Реактор – араластырғышта барлық қажетті компонент мөлшері мұқият араластырылады, ортаның рН мәнін қажет мәнге жеткізу үшін аммиакты су немесе қышқыл қосылады.

Қоректік ортаны дайындау үшін реактор берік орнатылған бұлғағышпен қамтамасыз етіледі,сондай-ақ қозғалып айналуда ортаның тәртіпсіз құйындауын болдырмайтын қоршау бөлгіш – шағылыстырғышпен қамтамасыз етіледі.

17 сурет- Қоректік ортаны дайындаудың сызба нұсқасы:

1-3 – реакторлар; 4- фильтр; 5- араластырғыш-реактор.

Қоректік ортаның құрамына қарай қолданылатын араластырғыш қондырғылардың түрі таңдалады. Қоректік ортаны дайындайтын реактор –араластырғыштың өзінде аппаратта әр түрлі көміртегі көзі (қант ертіндісінің мелассамен араласқан крахмал клейстеризациясы) дайындалды.

18-суретте кейбір түтікше бұлғағыштың түрлері келтірілген. Дайындалған қоректік орта реактор – араластырғышта зарарасыздандырылуы керек. Қоректік ортаны зарарсыздау үшін екі әдіс қолданылады: периодты культивирлеуде – циклді және үздіксіз культивирлеуде - үздіксіз әдістер қолданылады.

Қоректік ортаны циклдік әдісте зарарсыздау өте қарапайым. Бұл операция ферментерде жүргізіледі. Мұндай орта мен құрал – жабдық бір мезгілде зарарсыздандырылады. 19-суретте қоректік ортаны зарарсыздауда ферментерді салқындату және қыздыру келтірілген. Көбінесе комбинирленген өткір бу мен бу қолданылады. Өткір бу қоректік ортаға беріледі, ал бу – жейдеге (немесе жыланшаға) жылу алмастырғышқа беріледі.

18сурет-Құбырлы бұлғағыштар:

а-түзу күрекшелі;б-ашық түзу күрекшелі;

в-ашық иілген күрекшелі;г- қарлығаштың құйрығы

сияқты айыр құырықты күрекшелі; д-жабық;

Өткір бу ферментерге егіс материалын, ауаны беру үшін және сынаманы алу үшін қолданылатын штуцер арқылы келіп түседі.Сондықтан ферментермен байланысқан барлық арматуралар өткір бумен зарарсыздандырылады.

Қоректік ортаны өткір бумен өңдеуде конденсат пайда болады. Осыған байланысты ортаның конденсатпен араласуын ертерек ескеріп және қоректік ортаның рецептеріне өзгерістер енгізіп қоректік ортаны дұрыстап дайындау керек. Қоректік ортаны зарарсыздаудың соңында барлық қоректік компоненттің қажетті концентрациясы ортада болу керек.Циклді зарарсыздауда 121°С температураны ұстап тұру керек, қаныққан будың қысымы 100 кПа тең. .

19 сурет-Қоректік ортаны зарарсыздаудағы, қыздырудағы

және салқындатудағы ферментердің сызба нұсқасы:

1- ферментердің корпусы; 2-жейде; 3-бұлғағыш; 4-барбатер;

Қоректік ортаны осындай температурада 30-40 минуттай ұстайды. Ферментерде үлкен көлемде салқындату, ұстау, қыздырудың толық циклі бірнеше сағатқа созылады. Ыстықпен ұзақ уақыт зарарсыздауда қоректік ортаның құрамы белгілі химиялық өзгеріске ұшырайды.

20 сурет- (І)Үздіксіз және (ІІ) периодты зарарсыздауда элементарлы

сұйықтың көлеміндегі температураның өзгеруі:

І-қыздыру; ІІ-ұстау; ІІІ-салқындату;

Микроорганизмнің, қоректік заттың кейбіреулері ыстыққа төзімсіз қосылыстары бұзылады және шығынға ұшырайды. Басқа қосылыстар бір – бірімен байланысып, микроорганизмнің өсуін ингибирлеуші өнім пайда болады. Көбінесе қоректік ортадағы химиялық компоненттің құрамының өзгеруі температураның зарарасыздау температурасынан жоғары болуымен анықталады.

Ортаны тез салқындатқанда және қыздырғанда, қоректік ортаның минимум өзгеруі, эффективті зарарсыздауда болады.Сондықтан қазіргі кезде көлемі кішірек аппаратта қоректік ортаны зарарсыздау үшін циклдік әдіс қабылданған.

Жоғары температурада үздіксіз зарарсыздау әдісі зауыттарда қолданылады, қоректік ортаның сапасының минимум нашарлауына мүмкіндік береді, зарарсыздаудың эффективтілігін төмендетпейді.

20-суретте периодты және үздіксіз зарарсыздауда зарарсыздау ұзақтығына байланысты сұйықтықтың көлеміндегі температурасының өзгеруі келтірілген.Суреттен көрініп тұрғандай үздіксіз зарарсыздаудың зарарсыздау уақытын шамалап қысқартуға болады, сондықтан будың шығыны төмендейді.Одан басқа үздіксіз зарарсыздауды автоматты жүйеде орындау оңай болады.

21-суретте ағымда үздіксіз зарарсыздандырудың сызба нұсқасы келтірілген.Қоректік орта бөлек ыдыстарда дайындалып, насос арқылы үздіксіз зарарсыздау қондырғысымен алдын ала зарарсыздалып дайындалған ферментерге жіберіледі.Циклдік зарарсыздауға қарағанда жоғары температурада зарарсыздауды қолдану,қоректік ортаны ұстау ұзақтығы тез арада қысқартылуына мүмкіндік жасайды, максимальды температурада периодты қыздыру және салқындату бірнеше секундқа созылады (20-сурет).

21сурет-Қоректік ортаны зарарсыздауға арналған қондырғының

сызба нұсқасы.

1 – сиымдылық ыдыс; 2 – насос; 3 – қыздырғыш;

4 – ұстағыш; 5 – тоңазытқыш.

Егер қоректік ортада суспензирленген бөлшектер болмаса, онда 150-160°С температурада ортаны көп рет зарарсыздайды.

Ортада суспензирленген бөлшек болса,онда ортаның оптимальды зарарсыздау темпертурасынан төмен болуы керек,демек бөлшектерді қыздыру уақыты ұзақтау болады.Мұндай жағдайда зарарсыздау температурасы 135°С құрайды, ұстау уақытысы 5-15 минутқа жетеді.

Зарарсыздандыруға арналған аппаратура. Үздіксіз зарарсыздандыру қондырғысы тізбектеле қосылған аппараттан тұрады: қыздырғыш, ұстағыш, тоңазытқыш.

Қыздырғыш аппарат будың аз жұмсалып, коректік ортаны зарарсыздау температурасына дейін тез қыздыру үшін қажет. Қыздырғыш аппарат конструкциясы жұмыс істеу режіміне байланысты, әртүрлі режимде болуы мүмкін. Кеңінен таралған қыздырғыштың түрі бағаналы бу инжекторлы, екі құбырлы (құбырдағы құбыр)және пластикалы. 22-суретте қоректік ортаны зарарсыздауға арналған бағаналы қыздырғыштың сызба нұсқасы келтірілген.

22 сурет-Қоректік ортаны зарарсыздауға арналған бағаналы қыздырғыш .

1 – буды беру құбыры; 2 – қыздырылған қоректік ортаны

шығаруға арналған штуцер; 3 – бағыттаушы бұранда;

4 – қоректік ортаны беруге арналған штуцер;

Бағананың сыртында құбыр қорабы болып келеді,құбыр ішінде саңылауы бар кескіндер орналасқан. Бу ішкі құбырдың жоғары жағынан беріліп және саңылау кескін арқылы қоректік ортаға түседі.Қоректік орта төменнен жоғары қарай беріледі және бұрандалы бағыттауыштың арқасында иректеліп жоғары қарай жылжиды. Қоректік ортаны қыздыру уақыты 10-25 секундты құрайды.Аппарат қарапайым, размері кішкентай болып келеді, бірақ будың конденсациясы кезінде оның жұмыс жасауы гидравликалық соққымен жүргізіледі.

Ұстағыш -аппарат қоректік ортаны белгілі бір температурада зарарсыздап ұстайды, әрбір қоректік орта белгілі бір уақытта ұстағышта болса, онда аппарат толық ығыстыру принципімен жұмыс жасайды.23-суретте құбырлы ұстағыш зарарсыздағыш келтірілген. Үш құбырдан тұрады, тізбектеле штуцермен бекітілген.Құбырдың қоректік орта шығарылатын жерінде зарарсыздау температурасына сәйкес қысымын автоматты түрде реттеуші орнатылған.Ұстағыш манометрмен және термометрмен жабдықталған.

Тоңазытқыш-аппарат, қоректік ортаны зарарсыздағаннан кейін салқындатады.Қабырғасы арқылы, су құбыры арқылы салқындатылады, жейдеде циркуляцияланады.

23 сурет-Ұстағыш:

1- ортаны кіргізуге арналған штуцер;

2-құбыр;3- жалғаушы штуцер; 4-манометр;

5-қысымды автоматты түрде реттеуіш.

24 сурет-Құбырдағы құбыр типті жылуалмастырғыш.

Пластинка типті салқындатқыш және қос құбырлы жылу алмастырғыш (құбырдағы құбыр) 24-суретте құбырдағы құбыр типті жылу алмастырғыш келтірілген. Қоректік орта ішкі құбырға беріледі, салқындатқыш су қарама қарсы жейдеде жылжиды.

Жылу алмастырғыш ауа кірмейтіндей герметикалық тығыз жабық болуы қажет,зарарсызданған ортаға судың түсуі инфицирлендіруді болдыруы мүмкін.Тоңазытқыш бағасы қымбат үздіксіз зарарсыздағыш аппараттар.

Кейбір микроорганизмдерді культивирлеу кезінде ыстықпен зарарсыздағанда бұзылуға ұшырамайтын, қыздыруға шыдамды компоненттерді қоректік ортаның құрамына қосуды қажет етеді. Бұл компоненттер жеке зарарсыздандырылады, содан соң зарарсызданған қоректік ортаға асептикалық күйде қосылады.Оларды зарарсыздау үшін арнайы фильтрлер арқылы шағылыстыру немесе фильтрлеу қабылданады.