Главная Обратная связь

Дисциплины:






Поверхневе культивування мікроорганізмів



Процес культивування продуцента починається з моменту засівання охолодженого стерильного поживного середовища посівним матеріалом. Засівання середовища при періодичній стерилізації звичайно проводиться безпосередньо в стерилізаторі в охолоджене середовище при постійному перемішуванні. При безперервній стерилізації середовище засівають у відсіку стерилізатора, де воно охолоджується, а засіяне середовище передають у цех вирощування.

Поверхневе культивування мікроорганізмів може проводитися різними способами. Традиційним є кюветний спосіб, що вимагає застосування ручної праці й величезних виробничих площ. Більш новим методом є вирощування продуцентів у механізованих установках.

Кюветний спосіб вирощування. Елементарною ланкою для вирощування є кювету — ємність чотирикутної форми площею 0,25-0,50 м2 і висотою 20-50 мм. Вона виготовляється з листа металу з перфорованим дном і рідше - із суцільного листа. Кювети бувають відкриті й із кришками. Найбільше поширення одержали відкриті кювети з оцинкованого заліза з перфорованим днищем. Перфорація виконується у вигляді довгастих вузьких щілин довжиною 20 мм і шириною 1,5-2 мм, розташованих або в шаховому порядку, або підряд із зазором між отворами 3-5 мм і відстанню між рядами 10 мм.

Кювети заповнюють зволоженим засіяним поживним середовищем шаром 2-2,5 см і транспортують у ростові камери, де кювети розташовуються на багатоярусних рухливих етажерках або стаціонарних стелажах з відстанню між ярусами 10-11 см. Звичайно в стелажах й етажерках улаштовано 18 ярусів при загальній висоті не більше 2 м. Перша кювета встановлюється на висоті 20-25 см від підлоги. Етажерки й стелажі повинні виконуватися з металу з антикорозійним покриттям. Перед завантаженням кювет камеру миють і дезінфікують формаліном, який потім видаляється з камери при аерації й обробці аміаком. Камери бувають різного типу й форми. Вони можуть використатися з максимальним заповненням простору й мати висоту 2,2 м, або з більш вільним заповненням, коли висота стель може бути 3 м і більше. Камера може заповнюватися кюветами суцільно, наприклад, на пересувних стелажах-етажерках, або кювети можуть розташовуватися на стаціонарних стелажах, коли між стелажами передбачається вільний прохід. Найчастіше камера має форму довгого вузького коридору із дверима в торцях. Безпосередньо над камерою розташовується відділення кондиціонування й очищення повітря.

Камери всіх типів працюють за графіком: завантаження; культивування (звичайно становить від 20 до 72 год); підсушування культури на кюветах сухим, підігрітим до 40-45 °С (φ =25-30%) повітрям протягом 3-4 год; вивантаження; збирання й мийка камери; обробка формаліном, аміаком і парою (3 год) і провітрювання камери (близько 3 год). Повний технологічний цикл у камері з урахуванням тривалості росту продуцента звичайно становить від 36 до 90 год і залежить від виду продуцента.



Ростові камери розташовують так, щоб у них можна було вести вирощування культури з дотриманням всіх правил асептики. Кожна камера має два виходи. З однієї сторони камера з'єднана зі стерильним коридором, з якого в камери завантажують кювети з тільки що засіяним середовищем, а з іншої примикає до розвантажувального коридору, по якому з камер транспортують кювети з готовою культурою. Використання кювет у виробництві ферментів пов'язане з витратою великої кількості ручної праці, тому що майже всі операції на стадії культивування виконуються вручну. І хоча одержання культури продуцента технологічно порівняно просто, її собівартість досить висока.

Вирощування в механізованих установках.Основні труднощі при створенні механізованих ліній полягають у тім, що шар поживного середовища повинен добре аерируватися, не спресовуватися й не підсушуватися. Механізована установка повинна бути влаштована так, щоб можна було без зупинки лінії у випадку виникнення інфекції провести стерилізацію й негайне вивантаження зараженого середовища. До механізованих ростових установок відносяться лінії Джеффриса, Христенсена, Андеркофлера, установки фірми «Валерштейн», конструкції ВНДІФСа, ВНДІбіотехніки й ряд інших.

В установці Джеффриса здійснюється механізоване завантаження засіяного середовища в кювети, які переміщаються по транспортері й за допомогою спеціального пристрою передаються на підвісну етажерку. Завантажена етажерка по монорейці входить у ростовий коридор, де створюються необхідні умови, і зі швидкістю залежно від тривалості культивування продуцента переміщається до іншого кінця коридору. Готова культура при виході з ростового коридору автоматично розвантажується, і цикл повторюється. В установці Христенсена процес вирощування здійснюється безупинно з допомогою скребкового транспортера, культивація завершується в ростовій камері барабанного типу. Але ці установки мають істотний недолік: у випадку інфікування необхідна повна зупинка процесу й стерилізація всієї лінії.

Більш надійні механізована установка, напівмеханізована установка Андеркофлера й установка фірми «Валерштейн», де передбачається циклічна робота апаратів з обов'язковою стерилізацією всього встаткування після кожного циклу вирощування. Механізована установка для вирощування поверхневої культури, володіє порівняно невеликою продуктивністю (0,4 т/добу), являє собою камеру, у якій розміщений багатоярусний ланцюговий транспортер з підвішеними до нього лотками. При русі транспортера лотки заповнюються доти, поки перший заповнений лоток не дійде до останньої позиції нижньої стрічки транспортера. Потім камера підключається до кондиціонера, рух транспортера припиняється до кінця культивування. Коли ріст закінчений, включають транспортер, лотки по черзі перекидаються, культура потрапляє в бункер. Після розвантаження камера й лотки миються, стерилізуються, і цикл повторюється.

Механізована установка Андеркофлера має більшу продуктивність - до 10 т/добу. Ростова камера являє собою вузький довгий коридор, до стін якого від стелі до підлоги прикріплені відкидні полки. Стіни камери із зовнішньої сторони безпосередньо контактують із повітроводами кондиціонера. Повітря надходить через перфорації уздовж коридору по всій висоті камери з однієї сторони й забирається з іншої. Полки, починаючи знизу, по черзі повертаються горизонтально й автоматично завантажуються. По закінченні росту культури вона розвантажується з полиць при їхньому послідовному опусканні, починаючи з нижньої. Культура накопичується на дні камери, звідки транспортується в сушарку. Після закінчення циклу передбачаються мийка й стерилізація камери.

Інтерес представляє механізована ростильна установка фірми «Валерштейн» (США) барабанного типу діаметром 2,1 мі довжиною 5,2 м. Усередині барабана розташована рама для розподілу середовища. У барабан завантажується середовище (до 200 кг), і він обертається зі швидкістю 100 хв-1. Повітря вводиться по осі барабана (до 20 000 м3/год) з високою відносною вологістю. Обертання барабана сприяє перемішуванню, аерації середовища, покращенню тепло- і масообміну, завдяки чому можливо культивувати продуцент у шарі середовища до 200 мм і більше.

Установка конструкції ВНДІФСа для вирощування культури у вертикальних кюветах має продуктивність 1,5 т/добу. Простерилізована засіяна дерть за допомогою спеціального розподільного пристрою завантажується на вібраційному столі в ростильну камеру й по рейковому шляху подаються в ростове відділення. На спеціальних траверсних візках ростильні камери підводять до повітряних дифузорів. Останні підключені до кондиціонерів, які можуть подавати повітря до зростаючої культури по різних режимах залежно від фази росту культури. Аерацію культури здійснюють через вертикальні канали між кюветами, через перфоровані стінки кювет. Повітря переміщається уздовж кювет. Кондиціонери працюють із рециркуляцією повітря, підсмоктування свіжого повітря становить 10%. Відпрацьоване повітря перед видаленням очищається від мікрофлори й пилу. Культура в ростильній камері практично не підсихає, навіть спостерігається її додаткове зволоження вологою, виділюваної мікроорганізмом у процесі росту. Схематично растильна камера являє собою ящик прямокутної форми з алюмінієвого сплаву. Перфоровані перегородки із круглими отворами діаметром 3 мм і кроком 40 мм утворять усередині ящика вертикальні кювети. Просвіти між кюветами виконують роль повітряних щілинних каналів. Кювети можуть відкриватися знизу й зверху. При росту культури міцелій найбільше інтенсивно розвивається біля отворів у стінках кювет і вростає в них. Корж готової культури при розвантаженні дуже важко відокремлюється від кювети, тому вертикальну стінку кювети по закінченні культивування відсувають, корж звільняється й легко віддаляється з камери на вібраційному столі для розвантаження. Коржі, що виходять із ростильної камери, розріжуться ножем, що переміщається в горизонтальній площині під дном ростильної камери. Частково здрібнена культура потрапляє в бункер, на дні якого встановлені горизонтальні транспортуючі шнеки, що подають культуру до поперечного шнека. Із приймача культура надходить по похилому редлеру в сушарку, де висушується до вологості 10-12 %, потім на фасування й у склад.

Звільнена від культури ростова камера по рейковому шляху подається в мийну камеру, постачену форсунками, які подають потужні струмені води. Ростильна камера миється й потім стерилізується в спеціальної стерилізаційній камері. Чиста простерилізована ростова камера подається в стерилізаційне відділення на вібраційний завантажувальний стіл, і цикл повторюється. Місткість кожної камери становить 500 кг по сухій дерті.

Переваги цієї установки полягають у повній механізації процесу вирощування, в ізолюванні ростових камер, що дозволяє якщо буде потреба ізолювати вогнище інфекції й провести повну послідовну стерилізацію всіх камер, що не можна зробити в безперервно діючих установках.

Механізована установка для вирощування культури мікроорганізму в товстому шарі середовища конструкції ВНДІбіотехніки. Складність вирощування в товстому шарі пов'язана з тим, що відбувається перегрів внутрішніх шарів у результаті інтенсивного тепловиділення й аерація культури сильно утруднена. При вирощуванні культур у закритому герметичному апараті рух газу відбувається не уздовж поверхні шару середовища, а поширюється на весь об’єм. Виникає режим об'ємної аерації, здатний забезпечити конвективний і дифузійний тепломасообмін по всій висоті шару зростаючої культури, що дозволяє в 10 і більше раз збільшувати висоту шару середовища (до 300 мм). Апарат являє собою вертикальний циліндр, розділений на секції перфорованими пластинами, укріпленими консольно на поворотних осях. Усередині апарата розташовані пристрої, що перемішують, для періодичного перемішування, що забезпечують рівномірність висоти шару й виключають утворення застійних зон середовища усередині кожної секції. Таким чином, у шарі підтримується задане повітророзділення. Верхня частина апарата герметично з'єднана зі стерилізатором. Стерильне повітря для аерації надходить у кожну секцію під перфоровані пластини із заданими температурою й об’ємом і перед виходом в атмосферу піддається бактеріальному очищенню.

Відвід біологічного тепла, виділюваного в процесі активного росту, здійснюється повітрям. Для цієї ж мети встановлені сорочки. Інтенсивність перемішування усередині кожної секції може бути різної відповідно до заданого режиму, розробленим для кожної культури. Переміщення середовища з вищележачої секції на нижчележачу виробляється при автоматичному повороті пластини на 90°. Вирощена культура надходить у нижню конічну частину апарата й стерильно вивантажується в прийомний бункер сушарки або екстрактора.

 

 

а – загальна схема: 1 – поворотне коло; 2 – вібраційний стіл для завантаження; 3 – стерилізатор камер; 4 – штовхач; 5 – пристрій для миття камер; 6 – стіл для розвантаження; 7 – коридор з кондиціонерами для вирощування; 8 – транспортер; 9 – ростова камера; 10 – рельсовий шлях; б – ростильна камера; в – кювета.

Рисунок 13.1 – Установка з вертикальними кюветами

1 – люк для вивантаження; 2 – валик секції; 3 – опора; 4 – колектор підводу стерильного повітря; 5 – охолоджуючі змієвики; 6 – лопасть вала; 7 – колектор відводу відпрацьованого повітря; 8 – кришка; 9 – бобика манометра; 10 – штуцер; 11 – повітряник; 12 – шестерня приводу вала; 13 – вал; 14 – люк для завантаження; 15 – корпус.

Рисунок 13.2 – Апарат для механізованого вирощування мікроорганізмів у шарі середовища

 





sdamzavas.net - 2019 год. Все права принадлежат их авторам! В случае нарушение авторского права, обращайтесь по форме обратной связи...