Дизайн на ферментер
Основната цел на ферментатора е да осигури оптимални условия за развитието на инокулума и образуването на целевия продукт. Ако разгледаме общата структура на този апарат, то като правило изглежда като вертикален стоманен цилиндър с полукръгло дъно. Основните елементи на ферментатора са двойни стени, празнината между които се запълва с охлаждаща или нагряваща течност, входове за газове и течни потоци, система за наблюдение на състава на хранителната среда и условията вътре в реактора. В горната част има капак с отвори за въвеждане на хранителната среда, а културната течност се източва от долната част. Дизайнът на апарата ви позволява да създадете най-добрите условия за производство: той е оборудван с бъркалки, тръби за подаване и отстраняване на въздух, устройства, които осигуряват еднаква концентрация на разтворими вещества и колоидни частици в средата (фиг. 3). Основното изискване към устройствата е да поддържат стерилност, така че те трябва да са плътни, всички тръбопроводи трябва да бъдат достъпни за обработка с гореща пара. Работният обем на ферментатора (биореактора) обикновено не надвишава 7/10 от общия обем.
Фигура: 3. Устройство за ферментация
Дизайн на ферментатор (биореактори)
В микробиологичните индустрии в зависимост от характеристиките на процеса се използват различни ферментатори или биореактори.
Машините за аеробна повърхностна ферментация се използват широко за производството на органични киселини. Повърхностната течнофазна ферментация се осъществява в така наречените вентилирани ферментационни камери, в които върху стелажи са поставени плоски метални кювети. Течна хранителна среда се излива в кюветите (височината на слоя е 80–150 mm), след което средата се инокулира със спорите на производителя с потока на подавания въздух. Камерата стабилизира влажността, температурата и дебита на въздуха. След приключване на процеса културната течност се източва от кюветите през фитингите, монтирани на дъното и отива за преработка.
По време на твърдофазната ферментация процесът протича и във проветриви камери, но вместо кювети върху стелажите се поставят тави, в които се излива свободно течаща твърда среда със слой от 10-15 мм. За по-добра аерация на средата, подаваният в камерата въздух преминава през перфорираното дъно на тавите.
Апаратите за аеробна дълбока ферментация са най-сложни както структурно, така и по отношение на тяхната работа. Основната задача е да се осигури висока интензивност на обмен на маса и енергия на клетките с околната среда.
По структурата на потоците ферментаторите (биореакторите) могат да бъдат устройства за пълно смесване или пълно изместване.
Проектните разлики във ферментаторите се определят главно от методите за енергийно снабдяване и аерация на средата:
• ферментатори (биореактори) с енергийно захранване на газовата фаза;
• ферментатори (биореактори) с подаване на енергия към течната фаза;
• ферментатори (биореактори) с комбинирано енергоснабдяване.