Стерилизация жидких питательных сред

На выбор оптимального режима стерилизации оказывают влияние гетерогенность жидкой среды, ее физико-химические свойства, качественный и количественный состав. Если среда не со­держит твердых частиц и представляет собой гомогенный раствор питательных веществ, то дли­тельность стерилизации при прочих равных условиях может быть меньше, чем для сред, содержа­щих твердые частицы, так как для их прогревания требуется больше времени.

Рис. 4. Аппараты непрерывной стерилизации жидкой питательной среды а - нагревательные колонки (1 — тарельчатый тип, 2-е турбулизатором); б — выдерживателъ колонного типа; в - выдерживателъ спи­рального типа.

Стерилизацию питательных сред можно вести двумя способами: периодическим и неп­рерывным.

Периодический, способ используется при работе с небольшими объемами, например, в лабора­торных ферментаторах и при стерилизации среды для посевных аппаратов. В этом случае процесс ведут в несколько этапов:

1) стерилизация ферментатора и всех подводящих коммуникаций острым или глухим паром;

2) залив прогретой гомогенизированной среды;

3) нагревание среды до температуры стерилизации;

4) выдерживание при этой температуре в течение времени, необходимого для гибели всех микроорганизмов;

5) охлаждение стерильной среды в используемой емкости.

Этот способ стерилизации довольно длителен, и потому во избежание существенных изменений в составе среды процесс ведут при избыточном давлении 0,05-0,1 МПа, при температуре 110-120 °С в течение 1-1,5 ч с момента достижения предельной температуры.

При непрерывной стерилизации используют более высокие температуры (140-145 °С) и мень­шую длительность выдерживания (1-10 мин) при этой температуре. Предложено несколько кон­струкций непрерывных стерилизаторов. Общим для всех аппаратов этого типа являются расчлене­ние процесса на три этапа и проведение каждого из них в потоке в отдельном аппарате.

Первый аппарат, в котором среда нагревается до температуры стерилизации, называется стери­лизатором, нагревательной колонкой или колонкой для стерилизации питательной среды (рис. 4, а). Второй аппарат, где стерилизуемую массу выдерживают при определенной температу­ре стерилизации, называется выдерживателем. Он предназначен для продления времени стерили­зации и достижения максимальной гибели микрофлоры, (рис. 4, в). Третий аппарат — это тепло­обменник, предназначенный для охлаждения стерильной питательной среды до оптимальной для засева температуры.

Рис. 5. Установка непрерывной стерилизации УНС-20 1 - приемная емкость; 2 - насос; 3 - нагреватель-стерилизатор: 4 - выдерживатпели; 5 - пробоотборник; 6 - теплообменник—рекуператор; 7 - теплообменник-охладитель; 8 т- ферментатор.

В настоящее время в нашей стране широко применяются установки непрерывной стерилизации (УНС), в которых стерилизация ведется при 140 °С в течение нескольких минут. Они имеют произ­водительность от 5 до 50 м³ стерильной среды в час. Такие установки состоят из емкости для несте­рильной питательной среды, насосов, нагревателя-стерилизатора, выдерживателя, охладителя и системы автоматического управления. На рис. 5 приведена принципиальная схема установки для непрерывной стерилизации производительностью 20 м³/ч.

Положительной оценки заслуживают также установки непрерывной стерилизации для жид­ких питательных сред, выпускаемые во Франции фирмой «Де Лаваль». Принципиальная схема установки для стерилизации жидких питательных сред представлена на рис. 6.

Работа установки предусматривает как бы три этапа: стерилизация оборудования, стерилиза­ция питательной среды, промывка и очистка. Исходная среда, приготовленная в смесителе, пере­качивается на установку подогревается до 140 °С и находится в 7 (рис. 6) — 1-2 мин, затем направ­ляется в выдерживатель 8. После выдерживателя часть тепла среды рекуперируется в теплообмен­нике. Среда перед поступлением в ферментатор еще расхолаживается и с температурой около 40 °С поступает в стерильный ферментатор. Используются также роторные стерилизаторы непрерывно­го действия и ряд других установок.

Рис. 6. Установка непрерывной стерилизации жидких сред фирмы «Де Лаваль»

I — ротаметр; 2 — регулирующий клапан; 3 - уравнительный бак; 4 - гребенка;

5 - насос; 6 - теплообменник и рекуператор теплоты; 7 - смеситель-нагреватель; 8 - выдерживатель.

1.3.3.