Системы идеального смешения

По количеству ферментеров системы идеального смешения могут быть одностадийными, двухстадийньши и многостадийными.

Для получения высоких концентраций используются одностадийные системы с возвратом клеток, в которых клетки, отделенные от культуральной жидкости с помощью насоса, возвращают обратно в ферментер. Возврат клеток (рециркуляция) имеет важное значение в тех процессах, в которых за время пребывания в ферментере клетки не успевают реализовать свои потенциальные возможности в отношении синтеза целевого продукта.

Многостадийные системы состоят из ряда последовательно соединенных ферментеров (батареи). Многостадийное культивирование применяется при получении молочной кислоты, этилового спирта.

Основным аппаратом непрерывной системы является ферментер идеального смешения с устройством для поступления среды и слива культуры, поддерживающим постоянный уровень среды

Процесс непрерывного культивирования может быть гомо- или гетерогенно непрерывным. Способ проточного культивирования, при котором во всех точках ферментера благодаря интенсивному перемешиванию поддерживаются одинаковые параметры среды и содержание микробной биомассы в единице объема жидкости остается все время постоянным, называют гомогенно-непрерывным. Применение такого способа обеспечивает постоянство состава среды в ферментаторе.

Когда культивирование проводят в одном ферментаторе, непрерывность процесса создается благодаря подвижному равновесию между приростом микробной биомассы и ее снижением за счет разбавления культуры свежей средой.

В бродильном производстве распространен гетерогенно-непрерывный метод, при котором процесс ведется в батарее последовательно соединенных ферментаторов. Состав жидкости, протекающей через аппараты, постепенно изменяется согласно некоторому градиенту. Поэтому этот способ называют также градиентно-непрерывным. Питательная среда поступает в первый ферментатор, а культуральная жидкость вытекает из последнего ферментатора.

Реакторы непрерывно-проточного действия с интенсивным перемешиванием могут контролироваться по двум принципам.

Турбидостат контролируется по принципу обратной связи: скорость потока зависит от требуемой концентрации биомассы клеток на выходе.

Хемостат контролируется напрямую: задается скорость потока и к ней подстраивается концентрация биомассы.