Классификация процессов ферментации

По признаку целевого продукта процесса ферментация может быть следующих типов:
1) ферментация, в которой целевым продуктом является сама биомасса микроорганизмов; именно такие процессы часто обозначают словами «культивирование», «выращивание»;
2) целевым продуктом является не сама биомасса, а продукты метаболизма — внеклеточные или внутриклеточные; такие процессы часто называют процессами биосинтеза;
3) задачей ферментации является угилизация определенных компонентов исходной среды; к таким процессам относятся биоокясление, метановое брожение, биокомпостирование и биодегралация.
Исходную среду в процессах ферментации или ее основной компонент часто обозначают словом субстрат.
По основной- фазе, в которой протекает процесс ферментации, различаются:
1) поверхностная (твердофазная) ферментация (культивирование на агаровых средах, на зерне, производство сыра и колбас, биокомпостирование и др.);
2) глубинная (жидкофазная) ферментация, где бтiомасса микроорганизмов суспендирована в жидкой питательной среде, через которую при необходимости продувается воздух или другие газы;
3) газофазная ферментация, в которой процесс протекает на твердом носителе, где закрепляются микроорганизмы, но сами частицы носителя взвешеньт в потоке газа, насыщенном аэрозолем питательной среды. Надо сказать, что подобный способ ферментации используется довольно редко, в основном при очистке газов от вредных и одорирующих примесей.
По отношению к кислороду- различают аэробнуто, анаэробную и факультативно-анаэробную ферментацию по аналогии с классификапией самих микрооргаiизмов.
По отношению к свету — световая (фототрофная) и темновая (хемотрофная) ферментация.
По степени защищенности от посторонней микрофлоры — асептическая, условно асептическая и неасептическая ферментация. Иногда асептическую ферментацию называют стерильной, что не- верно: в среде есть целевые микроорганизмы, но нет чужеродньтх.
В условно асептической ферментации допускается некоторый уровень попадания посторонней микрофлоры, которая способна сосуществовать с основной или по содержанию не превышает определенного предела.
По числу видов микроорганизмов - различают ферментации на основе монокультуры (или чистой культуры) и смешанное культивировацие, в котором осуществляется совместное развитие ассоциации двух или более культур.
По способу организации - процессы ферментации могут быть:
периодические;
непрерывные;
многопиклические;
отьемно-доливные;
периодические с подпиткой субстрата;
полунепрерывные с подпиткой субстрата.
Все эти виды ферментации (по способу их организации) легко идентифицировать но способу

 

 

загрузки сырья и выгрузки продукта.

В периодических процессах загрузка сырья и посевного материала в аппарат производится единовременно, затем в аппарате в течение определенного времени идет процесс, а после его завершения полученная ферментапионная жидкость выгружается из аппарата.
В непрерывных процессах загрузка и выгрузка среды протекают непрерывно и одновременно, причем скорость подачи в аппарат свежей питательной среды равна скорости отбора из аппарата ферментационной жидкости. В итоге объем среды в аппарате сохраняется постоянным в течение длительного времени (рис. 4.2), теоретически —бесконечно, а практически — до какой-нибудь неполадки.
Многоциклические процессы в основном напоминают периодические, но при выгрузке в аппарате оставляется часть ферментационной жидкости, которая служит посевньтм материалом для следующей ферментации (цикла), и только после этого добавляется свежая питательная среда. Такая организация процесса позволяет обойтись без специальной стадии приготовления посевного материала.
В отьемно-доливных процессах ферментация в промежугках между загрузкой и разгрузкой аппарата протекает как периодическая, но после некоторого времени, определяемого по состоянию
процесса, часть ферментативной ной среды вьггружают и заменяю свежей средой.
В сравнении с многоциклическим процессом здесь меньше отбираемая часть жидкости,
но зато и интервалы между отборам меньше и число отбор гораздо больше. Процесс
при таких частых отборах и добавления среды протекает по-
другому, чем в строго периодическом процессе, и часто имеет
лучшие характеристики, а не только обеспечивает экономию
на посевном материале.

В периодическом процессе с подпиткой субстрата часть среды загружается в начале ферментаии, а другая часть добавляется Непрерывно по мере протекания процесса (рис. 4.5). Естественным завершением процесса является переполнение аппарата, поэтому необходимо переходить на строго периодический процесс с максимальным объемом среды и быстро завершать его.
Полунепрерывные процессы с подпиткой субстрата являются сочетанием оггьемно-доливных и подпиточньгх. В рассмотренном процессе с подпиткой после достижения определенного состояния происходит отбор части ферментационной жидкости из аппарата, а затем постепенное добавление субстрата до нового заполнения аппарата.
В результате удается снять с одного аппарата во много раз больше культуральной жидкости, да и процесс при этом протекает значительно интенсивнее.
Следует отметить, что во всех случаях здесь имеется в виду основной материальный поток жидкости. Воздух, например, для аэробной ферментации добавляется непрерывно даже и в периодических процессах, то же часто бывает при добавлении щелочи для регулирования величины рН или жидкого пеногасителя.