противлением последней часто пренебрегают. Скорость абсорбции кислорода культуральной жидкостью равна

dCs = KDa(Cs − C) , dt

где Сs – концентрация кислорода на границе с жидкой плёнкой; кг/м3; KD – кон-

станта скорости диффузии, м/с; С – концентрация кислорода в жидкой среде.

Изменение содержания кислорода в культуральной жидкости при его по-

треблении клеткой определяется как

dC = KDa(Cs − C)qO2 x , dt

где qO2 – скорость потребления кислорода на 1 кг сухой биомассы кг/(кг с); x – концентрация биомассы, кг/м3.

Скорость потребления кислорода пропорциональна удельной скорости роста микроорганизмов µ концентрации биомассы в ферментаторе х:

qO2 = d O2 μx ,

где d O2 – расходный коэффициент по кислороду (табличный).

Для многих промышленных процессов рабочее содержание кислорода в среде принимается на 10…15% меньше, чем при насыщении. При культивиро-

вании микроорганизмов в промышленных условиях выделяется большое коли-

чество тепла. Это тепло складывается из тепла, выделяемого микроорганизма-

ми (физиологическое тепло), и тепла диссипации механической энергии при перемешивании. Кроме того, тепло вносится в среду с воздухом и с питатель-

ной средой. Для обеспечения благоприятных условий для жизнедеятельности микроорганизмов всё избыточное тепло должно быть отведено.

3.1. РАСТИЛЬНЫЕ АППАРАТЫ И УСТАНОВКИ

Устройства для выращивания микроорганизмов на твёрдых питательных средах называются растильными установками. В промышленности применяют-

ся разнообразные растильные установки, которые принято отличать друг от

52

друга по конструктивным признакам. Однако в зависимости от комплекса кон-

структивных признаков в растильных аппаратах обеспечиваются различные условия контакта твёрдого (питательной среды) и газообразного субстратов,

а, следовательно, и различные режимы выращивания, что позволяет определить их в качестве ещё одного классификационного признака.

В зависимости от режима выращивания различают растильные установки: 1) для статического выращивания (камерные с горизонтальными и вер-

тикальными кюветами); 2) для статико-динамического выращивания (шахтные, конвейерные,

ленточные); 3) для динамического выращивания (вибрационные, барабанные, колон-

ные).

При статическом выращивании частицы субстрата остаются неподвиж-

ными относительно друг друга, в то время как в динамическом режиме они по-

стоянно перемещаются. В аппаратах статико-динамического типа осуществля-

ется периодическое перемешивание неподвижных частиц твёрдого субстрата.

В настоящее время в промышленности используются, в основном, меха-

низированные с вертикальными кюветами, колонные и барабанные растильные установки, и только на отдельных производствах сохранились ещё растильные установки камерного типа.

В сельском хозяйстве образуется большое количество отходов, таких как солома, хлопковая и подсолнечная шелуха, кукурузная кочерыжка, отходы пе-

реработки картофеля, свёклы и другие отходы, которые целесообразно исполь-

зовать в качестве сырья для крупнотоннажного производства кормового белка.

В этом случае использование растильных установок общего назначения оказы-

вается нерациональным по причине недостаточной толщины слоя питательной среды (до 50 мм). В настоящее время с этой целью применяются аппараты не-

прерывного и периодического действия. Аппараты периодического действия выполняются обычно в виде горизонтальных барабанов, в которых, помимо культивирования, можно проводить экстракцию биоактивных веществ из био-

массы. Аппарат непрерывного действия обычно представляет собой аппарат колонного типа, разделённый на секции, количество которых определяется тех-

нологией культивирования и производительностью.

53

3.1.1. РАСТИЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ ДЛЯ СТАТИЧЕСКОГО ВЫРАЩИВАНИЯ КУЛЬТУРЫ

Камерные растильные установки с горизонтальными кюветами. В про-

изводственных условиях используются для поверхностного выращивания куль-

тур грибов. Установки характеризуются существенными недостатками, такими,

как малая производительность, деформация кассет и затруднительная выгрузка продукта, плохая герметизация камеры при выгрузке и большой расход воздуха на отвод физиологического тепла, и их использование в промышленности огра-

ничено.

Растильная камера с разъёмными кюветами и автоматической выгруз-

кой. Эти камеры являются улучшенной модификацией камер растильной уста-

новки конструкции Соловьёва. Они предназначены для работы в составе меха-

низированных линий по выращиванию культур грибов. Растильная камера с ав-

томатической разгрузкой представляет собой металлический прямоугольный короб размеры 1600×1300×1000, внутри которого установлены вертикальные разъёмные кюветы. Камера смонтирована на раме с колёсами и может переме-

щаться по рельсам. Для фиксирования камеры в определённом положении она снабжена фиксатором. Кюветы состоят из двух полукювет и снизу закрыты шиберами, управляемыми рычагами. Стыковка полукювет осуществляется вручную. Внутри кювет имеются каналы для аэрирования культуры.

Выгрузка продукта осуществляется специальным автоматическим уст-

ройством. Устройство представляет собой платформу, смонтированную на П-образной раме. Рама устанавливается над рельсовым путём, по которому пе-

ремещаются растильные камеры. Разгрузочная платформа имеет электропри-

вод, который автоматически перемещает платформу от одной кюветы к другой вдоль рельсового пути и приводит в действие механизм выгрузки, смонтиро-

ванный на платформе.

Механизм выгрузки выращенной культуры из кювет, таким образом, рас-

полагается над растильной камерой. Механизм выгрузки состоит из приспособ-

лений для фиксации кювет, открывания кювет и выталкивания продукта.

Растильная камера с выращенной культурой закатывается по рельсовому пути под платформу механизма выгрузки и фиксируется в положении на раз-

54

грузку. С помощью рычага открываются шиберы кювет, а рукояткой раскрыва-

ется первая по ходу разгрузки кювета. Затем включается привод механизма раз-

грузки, который отодвигает нижнюю часть кюветы. После этого срабатывает приспособление для выталкивания продукта, которое представляет собой про-

дольно установленную вдоль кюветы планку, закреплённую на двух штоках.

Штоки совершают возвратно-поступательное перемещение в вертикальном на-

правлении. При опускании планки выращенная культура выталкивается из кю-

веты. При обратном ходе штока при подъёме планки выше кюветы платформа перемещается по раме к следующей кювете.

Растильные камеры изготовляют из алюминиевого сплава и имеют вме-

стимость 500 кг. Производительность камеры около 150 кг культуры гриба в сутки.

Механизированная линия для выращивания культур грибов разработана на базе растильных камер с разъёмными кюветами. Линия предназначена для ме-

ханизированного получения очищенных ферментов мощностью до 300 т/год.

Линия состоит из отделений подготовки питательной среды, культивирования,

экстракции, осаждения, выделения и сушки, стандартизации и фасовки препара-

та. Наиболее важными стадиями являются стадии подготовки питательной среды и выращивания культуры, которые осуществляются двумя независимыми техно-

логическими потоками (нитками). Каждый поток имеет стерилизатор, смеситель и девять растильных камер, которые друг за другом проходят по рельсовому пу-

ти, включает ряд последовательных операций, начиная с мойки и стерилизации к загрузке, выращивания культуры и заканчивая разгрузкой камер.

Технологическая линия работает следующим образом. Отруби и свекло-

вичный жом подаются со склада в приёмный бункер, откуда шнековым транс-

портёром подаются в один из стерилизаторов. После загрузки в стерилизатор воды и сульфата аммония среда стерилизуется при перемешивании в автомати-

ческом режиме. Затем среда передаётся в стерильный смеситель. В смесителе происходит смешение среды со стерильной водой и посевной культурой, пода-

ваемой в количестве 0,1…0,8% от массы питательной среды. Среда перемеши-

вается в течение 3…5 мин и автоматически выгружается в стерильную расти-

тельную камеру, установленную на столе загрузки под смесителем (рис. 3.3).

55