Егіс материалын алу сатысы
Егіс материалы деп – микроорганизм - продуцентінің таза культурасын өндіріс аппаратына егуге қажет көлемге дейін «көбейтіп» дайындап алуды айтамыз.
Егіс материалын алу үшін зауыттың орталық зертханасында (ЗОЛ) сақталған бастапқы культура продуценті қолданылады.
Әрбір өндірілген культураның өзінің құжаты болады, онда оның аты (тұқымы, түрі) коллекциялық нөмері, сериясы және дайындалған мерзімі,орташа активтік деңгейі,жарамды сақтау мерзімі көрсетіледі. Құжатта культураны өсіру және культураны сақтау туралы мағлұматтар жазылған.Продуцент – культурасының қасиетті өзгермей қалу үшін, оны қолайлы ортада сақтау қажет.
Ұзақ уақыт сақтауда, әсіресе культураны жиі-жиі қайта егуде культураның физиологиялық белгілері оңай өзгереді, ол дайын өнімді алу үшін үлкен қызығушылық тудырады.
Продуцент – культурасының қасиеті сақталу мерзімін ескере отырып, қазіргі заманға сай сақтау әдістерімен жұмыс жүргізуде. Олардың кейбіреулері биотехнологиялық өндірістердің зауыттарында қолданылады.
Цехтағы таза культурадан егіс материалын алу технологиясы
Егіс материалын дайындау микроорганизм - продуцентінің түріне байланысты, оның физиологиялық-биохимиялық ерекшеліктері бірнеше тізбектелген сатылардан тұрады: (пробиркада) бастапқы культура(пробиркада) қисық агарланған қоректік ортада өсірілген колбада сұйық қоректік ортада тербелмелі шайқағышта (бір-екі сатылы) (бір немесе бірнеше инокуляторда) егіс аппаратында өсірілген кіші ферментерде микроорганизм культурасының жиналуы егіс материалы.
Мұнайдың н-парафиннің нормально көмірсутекті құрылысы қолданылған ашытқы өндірісіне арналған егіс материалын дайындаудың сызба нұсқасы 9-суретте келтірілген.
9 сурет-Егіс материалын дайындаудың технологиялық сызба нұсқасы.
Егіс материалын өсіру келесі сатыларда жүргізіледі
1- микроорганизм культурасын зауыттың микробиологиялық лабораториясында алу;
2 - егіс материалын кіші егіс аппаратында өсіру(сыйымдылығы 300 литрлік ;
3 - ашытқыны үлкен егіс аппаратында өсіру (сыйымдылығы 3200 литрлік);
4- кіші ферментерде ашытқы культурасының жиналуы(сыйымдылығы 50м3).
Егіс материалын өсірудің бірінші сатысы зауыттың лабораториясында жүргізіледі. Бастапқы культура залалсызданған жолмен қисық агарланған ортада оптимальды қоректік ортада, режимде (рН, t , процесс ұзақтығы) өсіріледі.
Агарланған қоректік ортаның бетінде өсірілген микроорганизмнің культурасын залалсызданған сумен шайып оны cыйымдылығы 750мл Эрленмейер колбасының ішіндегі 50-100 мл сұйық қоректік ортаға құяды. Культурасы бар колбаны (28-30°С) бөлме температурасымен тербелмелі шайқағышқа қояды, культураны араластыру тербелгіштің айналу жылдамдығы (120-240 айн/мин) орындалады, культураның қарқынды өсу жылдамдығының арқасында масса алмасу жоғарылайды.
Тербелмелі шайқағышта колбаның ішіндегі культураның өсу мерзімі 18-36 сағатқа созылады. Бұл сатыда микроорганизмнің морфологиясы бойынша микроорганизмнің өсіруін бақылайды. Логарифмдік өсу фазасының соңында культураның физиологиясы жағынан жетілген сатысы нәтижелі болады. Екінші сатыда егіс материалының дайын культурасын өсіру, колбадан егіс аппаратына (инокуляторға) залалсызданған күйде ауыстыруды айтады, осыған қайта–қайта минерал тұздарды белгілі мөлшерде қосып отырады. Егіс аппараты араластырғышпен, аэрирлеуші қондырғымен, сонымен қатар температурасын, рН-ын, бақылаушы - өлшегіш аспаппен, көбік деңгейін реттегішпен және тағы басқада қондырғылармен жабдықталады. Аппараттағы қоректік орта көлемінің деңгейі жалпы аппарат көлемнің 60%-нен аспауы керек. Егіс материалының аппаратқа салынған мөлшері жоғарғы мәнге ие. Аппараттағы аз мөлшердегі егіс материалы, инокуляцияның ұзақ уақыт жүруін болдырады. Сондықтан егілетін аппаратқа егіс материалының қоректік орта көлемінің 10-12% ғана салады. Егіс материалын дайындау кезінде аппаратта культивирлеу режимін оптимальды ұстау қажет. Процесті бақылау жасау үшін, қайта – қайта сынамалар алынып оған микробиологиялық және биохимиялық анализдер жасалынады. Ашытқы қоректік ортада 14-20 г/л (есеп бойынша құрғақ массада) жиналғанша культивирлеу процесі жалғаса береді, культивирлеу процесі 12-14 сағатта аяқталады.
Үшінші саты көлемі 3,2м3 болатын егіс аппаратында егіс материалын культивирлеу процесі жүргізіледі. Ол үшін кіші инокулятордағы массаның барлық құрам бөлігін үлкен көлемді аппаратқа айдап жібереді, ол жерде залалсызданған қоректік орта бар. Ауысу коэффициенті, бір аппараттан басқа аппаратқа ауысуы, микроорганизмнің әрбір культурасын өсірудің нақтылы шартына байланысты. Егерде бұл ауысу экспоненциальды өсу фазасында іске асырылса, онда ауысу коэффициенті келесі аппараттың көлеміне қарағанда 10-ға тең. Микроорганизм культурасын культивирлеу процесі 12-14 сағатқа созылады.
Төртінші саты көлемі 50м3 болатын аппаратта жүргізіледі. Ашытқы суспензияларын алдынғы сатыдан қабылдап алар алдында, қоректік ортаны аппаратта дайындау үшін парафинді, қоректік тұздардың ерітіндісін және микроэлементтерді аппаратқа жібіреді. Ортаның оптимальды рН мәнін, қажет температурасын жеткізеді, егістік ашытқыларды келесі сатыға жібереді және үздіксіз аэрациялау мен арастырудың арқасында микроорганизмді өсіру процесі жүргізіледі. Ашытқының жиналу процесі 10-12 сағатқа созылады. Абсолютті құрғақ ашытқының концентрациясы ортада 14-17 г/л құралғанда, ашытқы суспензиясы өндіріс ферментерлеріне жіберіледі. Алынған егіс материалына микробиологиялық және биохимиялық бақылау жасалынады, демек келесі сатыдағы өнімділігінің жоғары болуы, циклдің тазалығы мен активтілігіне байланысты.
Ауаны залалсыздау және тазарту сатысы
Биотехнологиялық технологияда және биосинтезде көмекші операциялар үшін мол мөлшерде сығылған ауа немесе инертті газ қажет болады. Ауаны дайындау жүйесі технологиялық белгісі бойынша төрт топқа бөлінеді:
1) аэробты культивирлеу кезінде ферментацияға ауаны дайындау және беру;
2) анаэробты культивирлеу кезінде культуральды сұйықтықтан газ тәрізді өнімді шығару үшін инертті газды дайындау және беру;
3) пневматикалық тасымалдағышта сусымалы өнімді тасмалдауда және микроорганизм суспензиясын бір аппараттан екінші аппаратқа айдау үшін тасымалдағышқа сығылған ауаны дайындау және беру;
4) технологиялық құрал-жабдықтың барлық түрлерінен шығарылатын газ қоспасын немесе ауаны тазарту;
Залалсыздау процесі бойынша жалпы теориялық негіздеріне байланысты бұл жүйелердің өзіне тән ерекшелігі бар. Түптік культивирлеуде микроорганизмдерді аэробты өсіруде ферментерге ауа үздіксіз беруі қажет.Ферментерге берілетін ауа бірнеше функцияны орындайды:
1)микроорганизмдерді оттегімен қамтамасыз етіледі;
2)газ тәрізді өнім алмасқанда шығарылады;
3)микроорганизмнен бөлінген жылу шығарылады;
4)микроорганизм массасының суспензиясы біркелкі болуын құрайды;
5)Массаны беру жылдамдығы мен сұйық ортаны араластыру
жылдамдығын күшейтеді.
Ауадағы микроорганизмнен тазартылған ауаны, сығылған ауаны алу күрделі технологиялық мақсатта арнайы жүйеде іске асырылады. Ауаны залалсыздаудың және тазартудың принципиальды технологиялық сызба нұсқасы 10-суретте келтірілген.
10 сурет-Ауаны залалсыздаудың және тазартудың технологиялық сызба нұсқасы.
1-алдын – ала тазарту фильтрі; 2-құбырлы компрессор;
3-жылу алмастырғыш-салқындатқыш; 4-ылғал бөлгіш; 5-жылу алмастырғыш-қыздырғыш; 6-басты фильтр; 7- жеке фильтр.
Атмосфералық ауаны шаңнан және оны сығылған ауадан тазарту бірінші сатыда тұр. Атмосферадағы ауаны алдын ала тазарту 1 - фильтрі арқылы 2 - компрессорға келіп түседі, онда қажет қысымға дейін (350-500 кПа) сығылады. Биотехнологиялық өндірістерде ауаны сығуда көбінесе құбырлы компрессор немесе поршенді компрессор қолданылады.
Сығылған ауаны екінші сатыда оптимальды термодинамикалық жағдайда ұстауы қажет.Сығылған ауа 100-2000С –температураға дейін қыздырылады, сондықтан оны жылу алмастырғышта 3-тен 25-300С темперптураға дейін салқындатады. Сығылған ауаны салқындатқанда атмосферадағы ылғал ауа конденсирленіп 4 - ылғал бөлгіште бөлінеді. Су бөлінгеннен кейін 5 - қыздырғыш – жылу алмастырғышта қыздырылады. Одан әрмен қарай ауа 6 - басты фильтрге келіп түседі, оның оптимальды ылғалдылығын және температурасын ұстап тұрады. Осы фильтрде ауаны салқын залалсыздайды. Микроорганизмнің жасушалары және шаңның бөлшектері бөлінеді.Үшінші сатыда 7- жеке фильтрде ауаны соңына дейін тазалау және залалсыздау іске асырылады.
Ауаны тазартудың бақылау процесі.Ауаны тазарту және залалсыздандыру жүйесінде бақылау және реттеу процесі үшін арнайы қондырғы орнатылады(25 сурет). Ауаның температурасы 3 тоңазытқыштан шыққанда, кіргенде бақыланады, 5 қыздырғаннан кейінгі ауаның ылғалдылығы мен температурасы анықталады. Автоматты бақылау және ауаның параметрлерін реттеу және жұмыс істеу принциптері келесідей, 6 басты фильтрге кіретін жерде температураның көрсеткішін тіркейтін аспап, ал арнайы реттегіш 5 қыздырғышта будың берілуін өзгертеді,олай болса ауаның температурасы регламент бойынша сәйкес келеді. Фильтрдің жұмыс істеу принципін бақылау тиімді, АЗ-3 және АЗ-5 түрлері шаңданған ауаның тазарғанын анализ жасап жазып отырады. Аспап жоғары сезімділікке ие ( өлшемі 0,3 мкм болатын 1м3-те 2-3 мың бөлшектер).
Фильтрлермен ауа өткізгіш құбырларды залалсыздау үшін өткір бу қолданылады. Фильтрлеуші элементке будың қысымын төмендету үшін, фильтрге екі жағынан шығатын және кіретін ауа өткізгіш құбырға бу беріледі. 1200С температурада таза және құрғақ бу берілуі керек, қысымын тұрақты ұстап отыру керек.
Бақылау сұрақтар
1. Аэробты микроорганизмдерді өсіретін аппаратқа қандай мақсатпен ауаны жібереді?
2. Ауаны тазалау мен залалсыздаудың технологиялық сызба - нұсқасы қандай бөлімдерден тұрады?
3. Ауаны қатаң тазалайтын фильтрдің негізгі міндеті және оның құрылысы және жұмыс істеу принципі?
4. Басты фильтрде қандай фильтрлеуші материалдар қолданылады?
Тест сұрақтар
1. Ауаны дайындау жүйесі биотехнологияда бөлінеді:
А) Төрт группаға;
В) Екі группаға;
С) Гомогенді және гетерогенді;
Д) Аэробты және анаэробты;
Е) Транспортты және газды;
4-сабақ. Өндірістік ферментация. Өндірісті басқару,бақылау
және оптимизациялау
Сабақ жүргізу формасы:Проблемалық
Проблемалы жағдайлар
1.Биотехнология процестерін оптимизациялау қандай мақсатпен жүреді?
2.Техника - экономикалық параметрлері процестің ферментерлерінің
құрылысын таңдауға қалай әсер етеді?
3.Дайын өнімді бөліп алу әдісін таңдауда қандай факторлар әсер етеді?
Жоспары:
1.Ферментация процесінің технологиялық ерекшеліктері
2.Ферментердің құрылысы
3.Бақылау және басқару жүйесі
4.Культуралды сұйықтықтан биомассаны бөліп алу және
концентрлеу сатысы
5. Микробиологиялық синтездің дайын өнімін бөліп алу сатысы
Ферментация процесінің технологиялық ерекшеліктері
“Ферментация” термині ертеректе ашу процесінде қолданылған, қазіргі кезде кеңінен қолданылуда. Ферментация процесінің арқасында микроорганизмдерді әр түрлі мақсатта өсіруде. Микроорганизмдерді культивирлеу процесі әр түрлі. Микроорганизм – продуцентінің қасиеті әр түрлілігімен түсіндіріледі, бірінші кезекте оны өсіру технологиясын құруда ескеріледі.
Технологиялық өрнектеу бойынша келесі биотехнологиялық процестер анықталады:
1) аэробты және анаэробты культивирлеу;
2) беттік және түптік культивирлеу;
3) периодты және үздіксіз культивирлеу;
Өндірісте сұйық қоректік ортада аэробты микроорганизмді түптік культивирлеу процесі кеңінен таралған. Аэробты микроорганизмді түптік культивирлеуде бірқатар ерекшеліктер бар. Культивирлеу процесі күрделі көп фазалы жүйеде жүреді: газ – сұйық – қатты дене (жасушалар). Қатты фаза күйінде және суда ерімейтін көміртегі көзі түрінде болады (мысалы, н-парафиндер).
Тіршілік ететін микроорганизмдерден жылу бөлінеді және егер лабороториялық жағдайда көлемі үлкен емес сосудта ыдыста микроорганизмдер өсірілсе жылу бөліну процесі сезілмейді, ал үлкен көлемдегі аппаратта микроорганизмдерді культивирлеу процесінде жылудың бөлінгені сезіледі. Сондықтан культивирлеу процесінде
культуральды сұйықтықтың барлық бөлігінде температураны барлық уақытта ұзақ ұстап тұру керек. Олай болса, микроорганизмді өсіру процесінде мол мөлшерде оттегі қажет, ал ол культуральды сұйықтықтың төмен еруін, үлкен көлемде ауаның аппараттан үздіксіз берілуін және шығарылуын қамтамасыз етеді.
Ферментация процесінде көбік пайда болады, процесте көбіктің болмағаны дұрыс және оны жою керек. Көп жағдайда ферментация процесі кезінде аппаратқа бөгде микрофлора түспеуі қажет, демек залалсыздау процесін ұзақ уақыт ұстау керек. Биотехнологиялық процестің жалпы ерекшеліктері, сондай-ақ кейбір басқа да микроорганизмнің нақты культурасы үшін ферментация процесінің ферментерінің арнайы құрылысын қайта өңдеуде ескеріледі.
Ферментердің құрылысы
Ферментердің құрылысы микроорганизмнің тіршілік етуіне, өсуіне қолайлы орта жасау үшін жылуды және зат алмасуды қамтамасыз етуде қажет.
Ферментерлер жабық цилиндрлі сосуд ыдыс, арнайы қондырғымен жабдықталған:
1) ауаны беру үшін және диспергирлеу үшін;
2) ортаны гомогенизациялау үшін;
3) көбікті сөндіру үшін;
4) қыздыру және салқындату үшін;
5) бақылау - өлшегіш аспаптар үшін.
Ферментердің құрылысын таңдауда микроорганизм - продуцентінің түрлерін және биосинтездің соңғы өнімін қолдану ескеріледі. Ферментердің атқаратын қызметіне қарай лабораториялық, жартылай өндірістік және өндірістік болып бөлінеді. Ферментердің принципиальды құрылысын бөлуге болмайды, бірақ ферментердің атқаратын қызметіне қарай әр түрлі сыйымдылықта болады 0,001м3-тан бірнеше жүз куб метрге жетеді.
Ферментер негізгі материал – тот баспайтын болаттан дайындалған. Лабораториялық аппарат шыныдан жасалған. Негізінде энергия жүргізу әдісімен және қоректік ортаны аэрациялаумен ферментердің құрылысы анықталады. Осы принципі бойынша ферментерді үш топқа бөлуге болады:
1. газды фазаға энергия жүргізілген ферментерлер;
2. сұйық фазаға энергия жүргізілген ферментерлер;.
3. комбинирленген энергия жүргізілген ферментерлер.
Газды фазаға энергия жүргізілген ферментерлер. Аппаратта культуральды сұйықтықты сығылған ауамен аэрациялаумен және араластырудың бұл түрі ферментерге белгілі бір қысымның берілуімен іске асырылады. Компрессордың жұмыс істеуіне энергия жұмсалады. Ферментерлердің құрылысы ауаны беру әдісімен және барбатердің, аэратордың құрылысымен ажыратылады (11 сурет). Барботердегі саңылаудың жалпы ауданы өткізгіш құбырдың көлденең ауданынан кем болмауы керек, сол жерден ауа жүргізіледі.
11 сурет-Барботердің негізгі түрлері:
а-тік бұрышты; б-ай тәрізді; в-сақиналы;
Барботажды ферментердің құрылысы жағынан қарапайым. Формасы цилиндрлі темір ыдыс болып келеді. Аппараттың түбінде ай тәрізді барботер орнатылған, одан сығылған ауа беріліп отырады.
Аппарат резервуар түрінде болуы мүмкін, түбінде барботер орналастырылған, тік бұрышты перфорирленген қақпағы бар ауа таратқыш қорап (тесіктің диаметрі 0,3-0,5 мм). Аэрациялаудың тиімділігі қораптың тесігінен шыққан газдың жылдамдығының жоғарылау есебінен болады. Аппаратта салқындатқыш қондырғы орнатылған, ол канал түрінде мұздай су жүретін коллектормен қосылған.
Қазіргі кезде елімізде бұл аппараттар ВДА – 30 және ВДА – 100 маркалы болып шығарылады (цифрлары аппараттың сыйымдылығын көрсетеді м3). Ферментерлер ашытқы өсіру үшін қолданылады, ашытқы өсіргіш аппарат деп аталады.
Диффузорымен аппарат (эрливті аэратормен) жабдықталған. Ол аппараттардың ішіндегі кеңінен таралғаны. Ашытқы өсіруші аппарат Лефрансуа аппаратының құрылысы (12 сурет) келтірілген. Ферментердің ішінде шашыратқыш аппарат цилиндрлі – диффузор болады, ол сұйықтықты айналдырады. Сақиналы аэратор саңылауы арқылы ауа жібергіштен жіберіледі, қоректік орта аэратордың астында орналасқан кюветаға келіп түседі. Сұйықтықтың қабықшасы кюветаның шеттері арқылы асып төгіліп аэратордың саңылауынан шыққан ауамен кездеседі. Нәтижесінде сұйықтық тығыздығынан тығыздығы аз көбікті эмульсия пайда болады және ол шашыратқыш-диффузор бойымен жоғары көтеріледі. Көбік эмульсиясының бетінен ауа бөлініп және аппараттан шығарылады. Сұйықтық қалған көбікпен бірге диффузор мен аппарат корпусының арасынан төмен қарай жылжиды. Жылуды шығару сыртқы қабырғаның салқындауымен іске асырылады, сондай – ақ мұздай су диффузор мен қабырғасының арасымен беріледі. Аппараттың құрылысының артықшылығы, механикалық араластырғыш пен механикалық көбік сөндіргіштің болмауы. Кемшілігі ауаның мол мөлшерде жұмсалуы.
12 сурет- Лефрансуа жүйелі ферментер:
1-аппарат корпусы; 2-ауа үрлегіш;
3-диффузор; 4-кювета.
Аппараттың бұл тобы ашытқы өндірісінде сонымен қатар амин қышқылы мен антибиотик өндірісінде кеңінен қолданылады.
Түтікшелі ферментерлер (газлифті) түтікше типті реактордан және сепаратордан тұрады және циркуляциялық құбыр бір-бірімен жалғасқан. Реактордың төменгі бөлігінде ауа камерасы бар, содан сығылған ауа жіберіледі (13 сурет). Ауа камерасынан ауа диаметрі 4 мм барботер -құбырына келіп түседі және жоғары жылдамдықпен диаметрі 56 мм құбырмен сұйықтық жоғары жылжиды. Реактордың жоғарғы камерасында ауаның жарты бөлігі сұйықтықтан бөлініп реактордан шығарылады, ал сұйықтық ауа төменнен жоғары қарай жүрмейтін құбырға келіп түседі.
13 сурет - Газлифті ферментер:
1-құбырлы реактор; 2-сепаратор;
3-механикалық көбік сөндіргіш;
4-циркуляциялы түтік; 5-ауа камерасы.
Реактордың жоғары жағындағы көбік ортадан тебетін күш арқылы көбік сөндіргіш сепараторға келіп түседі, көбік сөндіргішпен сөндіріледі.Көбік сөндіргенде пайда болған сұйықтық айналдырғыш түтік арқылы реактордың астыңғы жағына қайтып оралады және ауа жоғары көтеріледі. Нәтижесінде ферментерде айналдырғыш ішкі және сыртқы екі пішіні пайда болады.
Реактордың құбырының арасынан салқындату үшін су беріледі. Ауа таратқышы мен форсункалы ферментатер. Аппараттың негізгі құрылысының ерекшелігі – ол сығылған ауаны беретін форсунка.
Форсунка аппараттың түбіне бекітілген, ал форсунканың астында диффузор шашыратқыш орнатылған (14 сурет). Белгілі жылдамдықпен форсункадан ауа шығарылады, ал культуральды сұйықтық диспергирленеді.
14 сурет - Ауа таратқышы мен форсункалы ферментер:
1-аппараттың корпусы; 2-диффузор; 3-форсунка.
Жеңіл ауалы-сұйықтық эмульсиясы диффузормен жоғары көтеріледі, сонда ауаның бір бөлігі сұйықтықтан бөлініп тығыздығы жоғары болса диффузор мен корпустың қабырғасының арасынан жіберіледі.
Форсунканың саңылауынан ауаның құйылып келуінің есебінен культуральды ортаның жаңадан жасалған (порциясын) үлесін қамтамасыз етеді.Мұндай аппараттың әр түрлілігі ферментердің түбінде конусты бір немесе бірнеше тесігі бар ол форсунка орнатуға арналған (15 сурет).
ауа
15 сурет- Түбіндегі тұмсығымен ауа таратқыш ферменатер.
Бұл ферментерлер конус - тұмсықты, сығылған ауа тұмсығы арқылы беріледі және культуральды сұйықтық диспергирленеді. Биосинтез осындай аппаратта көбік қабаты негізінде жүргізіледі.
Микроорганизмді культивирлеуге арналған конус - тұмсықты ФС-5 және ФУ-6 маркалы фементерлерге комплексті лабораториялық қондырғылар жатады.Бағана тәрізді ферментер, цилиндр тәрізді бағана, көлденең секцияларға бөлінген (16 сурет).
16 сурет-Бағаналы ферментер.
Әрбір секцияда өздігінен салқындататын, бақылайтын жүйе болады. Ферментерлердің мұндай түрінің негізгі құрылысындағы айырмашылығы секциялы қоршаулар оны табақша деп атайды. Табақтар жалпақ немесе сегментті, торлы, қалпақты болып бөлінеді. Ауа бағананың төменгі жағынан беріледі, әр табақтың астына жиналады және сұйықтықтың қабаты арқылы табақта барботирленеді. Культуральды сұйықтық сақиналы саңылау арқылы аппарат корпусымен табақша жиегімен шетімен төмен қарай ағады. Мұндай кезде ауамен сұйықтық қарама-қарсы жылжиды. Әрбір табақша бетіндегі контактілі фаза жаңарып отырады. Бағаналы аппарат үздіксіз культивирлеу процесінде кеңінен қолданылады.
Түйіршік қосылған ферментер. Цилиндрлі ыдыс, размері белгілі, қатты түйіршік бөлшектермен толтырылған болып келеді (17 сурет).
Ауа қысыммен дөңгелек барботер арқылы төменнен беріледі. Қоректік орта мен культуральды сұйықтық циркуляциялауға аппаратқа төменнен беріледі. Ауа барботерден сұйықтық пен түйіршік бөлшектермен шығарылады. Ауа көпіршіктері қатты түйіршік бөлшектермен соқтығысып, ыдырайды, нәтижесінде осы микроаумақта сұйықтықтың ағу жылдамдығы төмендейді, микроорганизмді құрайтындар барлық уақытта жаңа қоректік ерітіндімен байланыста болады.
17 сурет-Түйіршік қосылған ферментер
Түйіршіктерге үлкен талап қойылады: ол химиялық инертті, белгілі тығыздықпен, соқтығысқанда берік болуы керек. Түйіршіктер қосылмаған ферментерге қарағанда, түйіршік қосылған ферментерде көп биомасса жиналады.
Сұйық фазаға энергия жүргізілген ферментер. Аппараттың бұл түрі өсімдік шикізаты гидролизатынан алынатын азықтық ашытқы өндірісіндегі өнімділігі азырақ қондырғы ретінде бұрыннан қолданылады. Көп тонналы өндіріс, демек өнімділігі жоғары өндіріске өздігінен сорғыш құбырдың құрылысын жаңартуда, мұнай парафинінен азықтық ашытқыны алу үшін аппараттарды құруға болады.
Өздігінен сорғыш түтікшелі аппарат. Фементерлердің бұл түрі құрылысы жағынан қарапайым және қолдануға қолайлы. Аппарат корпусына цилиндрлі диффузор орнатылған, ол оның астынғы жағында жабық түтік түрінде тарамдалған кішірек саңылауы бар табанша араластырғыш бұлғағыш орнатылған (18 сурет). Түтік жартылай түтік білікке орнатылған, ферментердің жоғарғы жағында ауа атмосферамен байланысқан. Ішкі табанша араластыратын бұлғағыштың айналуының арқасында ауа сұйылтылып аппаратың жоғарғы бөлігінен немесе сыртынан жартылай білік арқылы ауаны сорып алады. Өздігінен соратын ауаның мөлшері 1,5-2 м аспайтын сұйықтықтың түбіне жетеді. Өздігінен соратын аэратор культуральды сұйықтықты да бір уақытта араластырады. Сұйықтық көбікпен бірге қабырға шеттеріне шашырап және аппаратпен диффузор қабырғасының арасымен жоғары көтеріліп және жоғарғы жағынан асып төгіліп құйылады. Жылу аппаратта орнатылған жыланша демек, ирек түтікше арқылы жүргізілген жылы сумен бірге шығарылады.
18 сурет - Аэрация жүйесімен өздігінен сорғыш ферментер:
1-жартылай табаншалы аэратор; 2-диффузор;
3-аппараттың корпусы; 4-ауа үрлегіш;
5-субстрат беретін құбыр; 6-бұлғағыштың жетегі;
Егер де өндіріс аппаратында сұйықтықтың биіктігі аппараттан 2 м көп болса, онда желдеткішпен немесе компрессормен ауа берілуі керек. Бұл топтағы ескі және бұрыннан белгілі аппарат азықтық ашытқы зауытында қолданылатын аппарат «Вальдгоф» деп аталады. Құбырэжекторлы араластырғыш қондырғысымен жабдықталған ферментер. Аппарат тік он екі бөлік секцияға бөлінген болып келеді (19 сурет). Аппараттың диаметрі 17 м. Бірінші тоғыз секциясында ашытқы өсіріледі, ал соңғыларында ашытқы өсіріліп жетіледі.
Культуральды сұйықтықты араластыруға және ауаны беріп отыруға әр секция бөліктеріне эжектор орнатылған, ферментер қақпағында орнатылған двигательдің көмегімен айналдырылады. Айналмалы эжектор екі сатылы өздігінен ауаны сорғыш түтікше типті араластырғыш бұлғағышы бар сұйықтық жоғарғы және төменгі мойнынан шығарылып және кіргізіліп отырады.
Құбыр нығыздалып жабылып, құбыр бойынша эжектормен ауа сорылады. Культуральды сұйықтықты циркуляциялау үшін әр секцияға диффузор орнатылған. Культуральды сұйықтықты салқындату үшін диффузорда жылу алмастырғыш орнатылған. Секцияның жоғарғы қақпағына механикалық көбік сөндіргіш орнатылған. Құбырдың айналуының арқасында атмосферадан ауа сорылады және құбыр өткізгіш арқылы сұйықтықпен араласуға эжекторға келіп түседі.
Сұйықтық құбыр эжектордан жоғары қарай жылжиды, жыланша типті жылу алмастырғыш қондырғы шайылып одан кейін екіге бөлінеді, сұйықтықтың біреуі циркуляциялы қондырғының орталық бөлігіне және құбыр эжектордың жоғарғы мойнынан, ал екінші бөлігі циркуляциялайтын қондырғының шет шетімен түбіне қарай түсіп құбыр эжектордың төменгі мойнынан шығарылады.
19 сурет –Құбырэжекторлы араластырғыш қондырғысы бар ферментер:
1- эжекциялы қондырғы ; 2-ауа үрлегіш;
3-көбік сөндіргіш; 4-сепаратор; 5- құбырэжектор жетегі;
6-жылуалмастырғыш; 7-диффузор;
Секциямен тігінен бөлгіш қоршаудың арасындағы тереземен культуральды сұйықтық белгілі жылдамдықпен ағып өтеді.
Сұйық мұнай парафинінде азықтық ашытқыны алу өндірісінде құбыр эжекторлы жүйеде аэрациялау және араластырғышы бар ферментерлер кеңінен қолданылады.
Культуралды сұйықтық төгіліп құйылып тұратын ферментер ГДР-да патенттелген,сұйық фазаға энергия жүргізілетін аппаратқа жатады, демек аппаратқа сұйықтықты жоғарыдан беруге насостың жұмыс істеуіне энергия жұмсалады.
Ферментердің корпусында бір ғана бағана бар, секциялар бірінің астында бірі орналасқан, культуральды сұйықтық төгіліп құйылып тұратын түтікпен қосылған (20 сурет). Культуральды сұйықтықты циркуляциялайтын насостың көмегімен бағананың жоғары секциясына береді және культуральды сұйықтық құйылып тұратын құбырмен төменгі секцияға культуральды сұйықтық ағады.
20 сурет-Культуральды сұйықтық төгіліп құйылып тұратынферментер:
1-циркуляциялы насос; 2-газ құбыры;3-төгуге арналған түтік; 4-ауа шығарылатын патрубка; 5-секция; 6-бағананың корпусы;
Сұйықтық жылжып құйылғанда газ өтетін құбыр арқылы түсетін ауаның есебінен сұйылтылады. Ауа ағып өтетін сұйықтықпен төменгі секцияға түседі, культуральды сұйықтықтың құйылу импульсі, культуральды сұйықтықтың құйылу саны аппараттың түбіне дейін келіп жетуімен есептеледі. Соның арқасында жоғарғы турбуленттікке жетеді, газдың жұқа дисперсиясы, газдың ортаға ұзақ уақыт бойы келуі. Ферментердің мұндай құрылысы үлкен көлемді болуы керек.
Комбинирленген энергия жүргізілген ферментелер. Бұл аппаратта энергия комбинирленіп жүргізу іске асырылған: газды фаза – аэрациялау үшін және сұйық фаза араластыру үшін.
Ферментердің мұндай түрі микроорганизм – продуценті көлемі ірі колонна түзетін және одан басқа қоректік ортада жоғарғы тұтқырлықта өсетін антибиотик өндірісінде кеңінен қолданылады.
Ферментер цилиндрлі ыдыс түбі сфера тәрізді механикалық араластырғыш бұлғағышы бар, ферментерге барботер орнатылған (21 сурет). Барботерлер араластырғыш бұлғағыштың төменгі ярусының астында орнатылған және құрылысы әр түрлі болуы мүмкін.
Араластырғыш қондырғының функциясы культуральды сұйықтықтың тоқтап қалған аумағын болдырмау, сонымен қатар аппараттың барлық көлеміндегі культуральды сұйықтықтың барлық жеріндегі температураның біркелкі болуын қаматасыз ету, жасушаға өнімді қоректендіруге өз уақытысында жеткізу және метаболит өнімінің шығарылуын қамтамасыз ету болып саналады.
Культуральды сұйықтықты араластыру үшін кеңінен таралған механикалық бұлғағыш. Бұлғағыштың қозғалуы сұйықтыққа беріледі, нәтижесінде құйындаған ағым пайда болады. Бұлғағыштың жоғары жылдамдықпен айналуының нәтижесінде ортасында иірім пайда болады. Орта мен бұлғағыш бірдей жылдамдықпен өсіріледі және жеткіліксіз араластырады. Аппарат ішіндегі жылдамдықта турбуленттілікті құру үшін шағылыстырылғыш қоршаулар орнатылады. Олар тот баспайтын болаттан жасалған, радиальды тігінен күрекшелер, ферментер қабырғасынан кішірек саңылау қалдырылып орналастырылады. Қоршау шағылыстырғыштың саны 4-тен 6-ға дейін болады. Ферментердегі жылуды шығару үшін, салқындататын суды циркуляциялауға ферментер сыртында жейде, ішінде жыланша жылу алмастырғыш орнатылған. Ферментердің кемшілігі механикалық араластырғыш бұлғағышты айналдыратын бөлшектердің көп болуы, сондай–ақ бұлғағыш орнатылған білік арқылы бөгде микрофлораның түсуі.
| 21 сурет-Механикалық араластырғышы бар ферментер: 1-барботер; 2-шағылыстыратын қоршау; 3-бұлғағыш; 4-жейде; 5-көбік сөндіргіш; | 22 сурет-Құйылып ағып тұратын қабықша мен ферментер: |
Құйылып ағып тұратын қабықша ферментер. Аппараттың құрлысында сұйық және газды фаза комбинирленген энергияны қолданады. Аппарат цилиндрлі ыдыс ішінде тігінен құбырлар толтырылған (22 сурет). Культуральды сұйықтық насостың көмегімен аппараттың жоғарғы жағынан беріледі және тік каналдармен жұқа қабықша тәрізді культуральды сұйықтық ағып өтеді. Ауа төменнен қысыммен беріледі. Берілген ауаның жылдамдығын культуральды сұйықтықтағы қаныққан оттегінің жылдамдығымен реттеуге болады.
Өндірісті басқару және бақылау
Ферментация процесі оператордың басқаруымен биологиялық агенттің дамуы туралы және культивирлеу ортасының динамикасы туралы ақпарат алуға болады. Ферментация процесін сипаттаудың негізгі көрсеткіші келесідей. Физикалық: температура, қысым, берілген көлемі, араластырғыш бұлғағыштың айнау жиілігі, көбіктің пайда болуы, газдың ағымының жылдамдығы (ауа) ортаның ағымының жылдамдығы, тұтқырлығы, турбуленттілігі.Химиялық: рН ортасы,тотығу –тотықсыздану потенциалы,О2, СО2 еруінің құрамы, газдағы О2, СО құрамы, көміртегі құрамы,(предшествениктің) молекула құрамына кіріп құрайтын бүтіндей бір молекуланы құрайды, құрамы, азот,фосфор,Mg2-, K+, Ca 2+, Na+, Fe2+, SO2-және т. б.
Ферментация процесінің маңызды көрсеткіші болып биомасса, субстрат өнімінің құрамы саналады және бөгде микрофлорамен ластануды болдырмауы саналады.
23 сурет- ЭЕМ көмегімен ферментация процесін басқару жүйесі
Продуценттің физикалық жағдайын сипаттайтын биомассаның өсуінің меншікті жылдамдығы, оның морфологиялық жағдайы, (жасушаның көлемі жасушаның бөлінуінің саны), сондай-ақ бірқатар биохимиялық көрсеткіштер (РНК, ДНК, құрамы, НАД, НАДФ, АТФ,қосылатын ферменттің активтілігі).
Көбінесе жоғарыда келтірілген химиялық көрсеткіштер периоды түрінде алынған сынамамен анықталады, ол физикалық көрсеткіштері –үздіксіз ферментердегі датчикті құрастыру көмегімен анықталады. Биотехнологиялық процесс үшін ортаның температурасы, рН мәні, сондай-ақ еріген оттегінің құрамы жоғары мәнге ие. рН мәнін анықтау үшін еріген оттегіне ферментерге құрастырып бекітілген залалсыздалған электрод қолданылады. Еріген оттегін анықтау үшін, көбінесе амперметрлік қорғасын –күміс немесе алтын күміс электродтар қолданылады.
Ферментация процесі жүруде субстратың көбіктенуі, көбіктің пайда болуы үлкен әсер етеді. Күшті көбіктенген субстрат үшін автоматты жүйедегі көбік сөндіргіш қолданылады, химиялық әдісті қосқанда сондай-ақ механикалық заттармен де көбік сөндіргіш қолданылады. Қазіргі жаңа заманғы биотехнологиялық процесс ферментация процесін басқару үшін ЭЕМ қолданбаса мәні болмайды: рН мәнін қалыпты ұстауда, температураны қалыпты ұстауда, көбік пайда болады, араластырғыштың бұлғағышының айналу жылдамдығы, еріген оттегінің мөлшері, субстраты беру жылдамдығы және т.б.
Культуральды сұйықтықтан биомассаны бөліп алу
және концентрлеу сатысы
Ферментация процесі аяқталғаннан кейін культуральды сұйықтықтың құрамында микроорганизмдердің тіршілік етуіне қажетті заттар, қоректік ортаның қалдықтары, көбік сөндіргіш, еріген және ерімеген заттар болады.
Биосинтез процесінің дайын өнімі болып, культуральды сұйықтықта еріген зат немесе микроорганизм жасушасының ішіндегі микроорганизмнің өзі, әлде оның метаболиттері саналады. Барлық жағдайда дайын өнімді бөліп алу үшін, культуральды сұйықтықтан микроорганизмдер массасының өлшенген фазасын бөліп алу қажет.
Культуральды сұйықтықтағы микроорганизмдердің құрамы төмен. 1л культуральды сұйықтықтың құрамында 5-10г ҚБ (құрғақ биомасса) болады. Фазаның мұндай мөлшерін бөліп алуда күрделі технологиялық процесс жүреді, әр түрлі әдістер қолданылады, барлық уақытта биомассаны концентрлеумен шешіледі (флотирлеу, сепарирлеу, буландыру). Өндірістік жағдайда үлкен көлемде қиын фильтрленуші суспензияны өңдеуде көп мөлшерде энергияның жұмсалуына әкеліп соқтырады.
Культуральды сұйықтықтан микроорганизм жасушасының биомассасын бөліп алу әдістерін механикалық (центрифугирлеу, фильтрлеу, тұндыру) және жылу техникалық (кептіру) бөлімдеріне бөлуге болады. Соңғы өнімге байланысты осы әдістің сәйкес келетінін таңдауға болады. Культуральды сұйықтықтағы микроорганизм концентрациясын, биопрепараттың тауарлы формасын ескеріп, концентрлеудің және биомассаны бөліп алудың сызба нұсқасы таңдап алынып, экономика жағынан бағасы беріледі.
Флотирлеу
Азықтық ақуыз өндірісінде ашытқы жасушасын концентрлеу үшін флотирлеу әдісі қолданылады. Орындалу мақсаты культуральды сұйықтық көбіктенгенде ашытқының негізгі массасы ауамен бірге көбікке ауысады, оны культуральды сұйықтықтан бөліп алады. Флотирлеу процесі арнайы аппаратта – құрылысы әр түрлі флотаторда жүргізеді. Биотехнологиялық өндірісте флотатор аппараты қолданылады, бірнеше вариантта орындалады: көлденең конусты, тігінен цилиндрлі, бір сатылы және екі сатылы ішінде стаканы бар болып келеді. 24 суретте қарапайым бір сатылы флотатордың жалпы түрі келтірілген. Флотатор түбі тегіс цилиндрлі корпустан тұрады және ішкі жағында көбік жинағыш стаканы бар болады. Корпус пен көбік жинағыштың арасындағы сақиналы кеңістік (1-V) тігінен секциялы бөліктерге бөлінген. Бөлгіш қоршаулар бірінші мен соңғы секциядан басқасының түбіне жетпей тұрады. ІІ-V секцияда аэратор орнатылған.
Ашытқы суспензиясы, ашытқы өсіруші аппараттан бірінші ұзындығы бойынша ең үлкен флотатордың секциясына келеді, осы жерде ашытқының негізгі массасы газ суспензиясы құрамының есебінен флотирлеу іске асырылады. Пайда болған көбік ішкі стаканның жоғарғы жағынан асып ағып түсіп, көбік жинағышқа келеді. Культуральды сұйықтықта қалған ашытқы, флотирлеудің қалған секциясында, аэратор арқылы берілген ауаның көмегімен іске асырылады. Пайда болған көбік, көбік жинағышқа келіп түседі. Көбік жинағыштағы көбікті механикалық көбік сөндіргішпен сөндіреді. Көбік жинағыштан ашытқы концентраты сепарацияға беріледі.
44 сурет - Бірсатылы флотатор:
1- ашытқы суспензиясын құюға арналған патрубка;2-корпус;
3-ішкі стакан;4-бірігіп тұратын қалта; 5-механикалық көбік сөндіргіш;
6-аэраторлар.
Өңделген культуральды сұйықтық соңғы секциядағы гидрозатордың қызметін атқаратын қалтасынан шығарылады. Флотатордың өнімділігі бастапқы ашытқы суспензиясы бойынша 40-70 м3/сағ құрайды. Флотирлеу әдісі тек қана ашытқыны концентрлеу үшін қолданылады.
Сепарирлеу
Микроорганизмнің биомассасын концентрлеу, сепарирлеу әдісімен жүргізіледі, үлкен көлемдегі қиын фильтрленетін суспензияны жоғарғы жылдамдықта өңдеуге мүмкіндік жасалады.
Сепарирлеу процесі флотирлеу процесімен салыстырғанда энергия көлемі көлемді жұмсалады, сондықтан алдын ала флотирлеуге мүмкіндік жасайды, ол сепарирлеу сатысының санын қысқартады.
Культуральды сұйықтықты сепарирлеу алдында сұйылтуға немесе газдан тазарту үшін деэмульгирлейді. Культуральды сұйықтықты сепарирлеу үшін және культуральды сұйықтықтың бір қалыпты құйылуына мүмкіндік жасайды.
Деэмульгирлеу әр түрлі әдіспен іске асырылады: механикалық (флотаторда механикалық көбік сөндіру немесе флотирлеу сатысы болмаған кезде механикалық көбік сөндіру), химиялық (көбік сөндіруге химиялық заттарды қолдану) немесе табиғи (арнайы деэмульгаторлар) заттарды қолданады.
Сепарирлеу процесі ықшамдалған және өнімділігі жоғары сепаратор аппаратында жүргізіледі.
Биомассаны бөліп алу сепараторда ортадан тепкіш күштің әсерінен жүргізіледі. Сепаратордың жұмысшы құралы барабан болып табылады, оның ішінде табақты ұстағыш конусты табаққа бекітіледі. Табақтың сырт жағында қабырғасы бар, осының арасында 0,8 мм саңылау пайда болады. Барабан ұршық – білікке кигізілген. Сепаратордың осы құрылысының кемшілігі табақтардың арасындағы бос жерлеріне биомасса қалдығының тез толып қалатындығы. Сепаратордың жұмыс істеу ұзақтығы 12 - 24 сағатқа дейін созылады, содан соң барабанды ажыратып алып жуады.
Ыстықпен өңдеу және булау
Биотехнологиялық өндірісте дайын өнімді алдын ала концентрлеу әдісінде булау процесі кеңінен таралған. Кұрғақ затты концентрлеуде культуральды сұйықтықты булау 20-40 % жетеді. Негізінде биосинтездің дайын өнімін қыздырғанда (термолабильді) шыдамайды және 5-15 минутта 50-600С температурада белгілі бір дәрежеде инактивтеледі. Сондықтан буландыру процесі соңғы өнімінің биологиялық активтілігінің минимальді жоғалуын қамтамасыз ететін режимде жүргізіледі.
Әрбір өнімге сәйкес температурада буландыру аппаратына өнімнің келуі тәжірибелі жүйеде анықталады. Культуральды сұйықтықты буландыру үшін 70-800С температура қабылданады. Буландыру аппаратында сұйылуда мұндай температура қайнау температурасына жетеді. Буландыру көп корпусты немесе бір корпусты вакуум - буландырғыш қондырғыда жүргізіледі.
25сурет - Ағатын қабықпен буландыру аппараты
Көп корпусты вакуум-буландырғыш қондырғыда культуральды сұйықтық бір аппарттан басқа аппаратқа тізбектеліп келіп, культуральды сұйықтық көп рет буландырылады. Буландыру аппараты 25 суретте көрсетілген, төменгі ағымдағы принциппен жұмыс істеледі. Культуральды сұйықтық қабылдағыш бактан насоспен буландырғыштың жоғарғы бөлігіне беріледі, құбырдың жоғарғы жағында тордың бетінде біркелкі таратылады және құбырдың ішкі жағында жоғарыдан төмен қарай жұқа қабықша түрінде ағады.
26 сурет -Үш корпусты буландырғыш қондырғы:
І-бір сатылы буландырғыш; 2-шашыратып бөлгіш;
3-екіншілік буға арналған құбыр; 4-екі сатылы буландырғыш;
5-үш сатылы буландырғыш; 6-бетіндегі конденсатор;
7- насостар; 8-су сақиналы вакуум – насос.
Құбыр аралық бос жердегі бірінші буландырғышқа ыстық бу беріледі. Культуральды сұйықтықты буландырғанда пайда болған буды екіншілік бу деп атайды, құбыр бойымен сұйықтық қабықша ағады, содан соң сұйықтық бөлгішке келіп түседі. Мұнда екіншілік будан буландырғыш сұйықтықты бөлу жүргізіледі. Екіншілік бу 80-870С температурада, құбыр аралық бөлгішке екіншілік буландырғышқа жіберіледі.
Қоюланған культуральды сұйықтық бірінші буландырғыштың төменгі бөлігінен және бөлгіштен насостың көмегімен буландырғыштың екінші сатысына, содан соң үшіншісіне жіберіледі (26 сурет). Үшінші сатыдағы буландырғышта культуральды сұйықтықтағы биомассаның концентрациясының шығымы 18-22 % дейін жетеді (құрғақ зат бойынша есептегенде).
Фильтрлеу
Өндірісте кейбір биологиялық активті затты көбінесе антибиотикті, культуральды сұйықтықтан микроорганизм массасын бөліп алу үшін фильтрлеу әдісі қолданылады. Формасы жіпше тәрізді, бұтақша тәрізді болып келетін микроорганизм – продуцентін бөліп алу үшін осы әдіс қолданылады. Фильтрлеудің мақсаты культуральды сұйықтықта қатты және сұйық фазаны кеуек бөлгіш арқылы бөлу болып табылады. Фильтрлеудің қозғалушы күші болып қоршаудың екі жақтағы қысымның айырмашылығы болып табылады. Фильтрлеу процесінің негізгі сипаттамасының бірі болып жылдамдығы саналады, демек бір мезгілде W, м3/ ( м2 ▪ с ) фильтрлеуші бетте алынған фильтраттың бірлік саны:
,
мұндағы: V-фильтраттың көлемі, м3,
F –фильтрлеуші беттің ауданы, м2,
τ– уақыт, с.
Фильтрлеудің жылдамдығы қысымына, тұнба қабатының қалыңдығына, оның құрылысына, сұйық фазаның тұтқырлығына және басқада факторларға байланысты.
Фильтрленуші сұйықтық екі кеуек қабат арқылы өтеді: тұнба қабат (ауыспалы қалыңдық) және фильтрлеуші қоршау. Фильтрлеу процесінің есебін білу үшін суспензияның сипатталуына байланысты және фильтрлеуші ұлпаны және тұнбаны білу қажет. Тұнбаның меншікті кедергісінің мәні және фильтрлеуші бөлгіш тәжірибелі жолмен анықталады.
Культуральды сұйықтықтың фильтрленуі микроорганизм – продуцентіне, қоректік ортаның сандық және сапалық құрамына, ферментация жағдайына байланысты. Продуценттер көлеміне және жасушаның пайда болу құрылысына қарай ажыратылады. Мысалы, пенициллин продуценті ұзынша талшықты мицелий «толық» жіпше диаметрі 5-50 мкм, сұйық фазадан бөліп алуда қиындық болмайды. Мицелий актиномицет жіңішке (0,2-1мкм) бұтақ жіпше көп санды бір-бірімен байланысқан болып сипатталады.
Ферментация процесінің соңында сілекейлі жасуша байқалады, нәтижесінде сұйықтықта мицелиялы жасуша үзінді бөлігінен жұқа дисперсиялы фракция пайда болады. Мицелия аморфты, сілекейлі, жабысқақ тәрізді, фильтрлеуші материал саңылауы тез бекітіледі. Тұнбаның меншікті кедергісі күшті. Культуральды сұйықтықтың фильтрленуіне ферментация процесінің жүргізілу жағдайы үлкен әсер етеді: шикізат саны, сапасы және құрамы, қоректік затты тұтынатын сұйықтықтың құрамы, май мөлшері, ферментация процесінің ұзақтығы. Мысалы, жүгері экстрактінің орнына соя ұнын қолданғанда, тұндыруда кедергіні кемітеді, фильтрлеу жылдамдығын жоғарылатады. Егер культуральды сұйықтыққа қоректік зат тұтынбайтын зат қатысса, фильтрлеу баяулайды. Көбік сөндіруде май қолданылса ферментация соңында фильтрлеу нашарлайды. Ферментация процесінің ұзақтығы да фильтрлеу процесіне кері әсерін тигізеді. Культуральды сұйықтағы көптеген антибиотиктердегі фильтрлеуді жақсарту үшін мицелияны бөлу үшін арнайы өңдеулер жасалынады.
Культуральды сұйықтықты фильтрлеуді жақсарту әдісіне жылы коагуляция, қышқыл коагуляция, электролитпен өңдеу және фильтрлеуші ұнтақты қолдану жатады.
Ыстық коагуляция негізінде антибиотиктерді алғанда қолданылады, сулы ортада қыздырғанда бұзылмайды. Ол ақуыз денатурациясы жоғары температураға негізделген. Бұл жағдайда фильтрлеу жылдамдығы ақуыз коагуляциясына және ыдырау есебінен жоғарылайды. Тұнба мұндай кезде аз жабысатын, оңай сусызданатын болады. Одан басқада (70-750С) жоғары температурада культуральды сұйықтықтың тұтқырлығы төмендейді. Бірақ жылумен өңдеу дайын өнімнің сапасына кері әсерін тигізеді.
Қышқыл коагуляция антибиотик өндірісінде кеңінен қолданылады, ерітіндінің рН мәні төмен берік болып келеді. рН мәнін төмендету, қышқылды таңдау антибиотикті келесідей химиялық тазарту талабымен анықталады.
Бірақ қышқыл коагуляциядан жақсы фильтрлеу процесі барлық культуральды сұйықтықты қамтамасыз етпейді. Кейбір жағдайда қышқыл – жылы коагуляция бірлескенде жақсы эффект береді.
Культуральды сұйықтықты фильтрлеуді жылдамдату үшін фильтрлеуші ұнтақ кеңінен қолданылады. Көбінесе силикат ұнтақ (перлит, диатомит және т.б.) немесе ағаш ұны қолданылады. Ұнтақ сулы суспензия түрінде фильтрге беріледі, фильтр бетіне 1-2мм қалыңдықта (шайынды) топырақ қабаты төселеді, содан соң сол арқылы культуральды сұйықтық фильтрленеді. Фильтрлеуші қабат топырақ қабаттың енгізгіштігі жоғары болғандықтан фильтрлеу жылдамдығын жоғарылатады. Кейде ұнтақты тікелей фильтрлеу алдында культуральды сұйықтыққа қосады, мұндай жағдайда фильтрлеу процесінің жылдамдығы бар жоғы 15-20 % ұлғаяды, ал бұл кезде топырақ қабатпен 1,5-2 есе жоғары болады.
Жоғарыда айтылған әдістердің барынша тиімділігі жеткілікті емес. Олар тұнбаның құрылысын өзгертпейді, қабатты жумай-ақ фильтрді бөлуге қолдануға болады.
Тиімді әдіс коагуляция, ол тұнбаның түрін жақсартады және фильтрлеу жылдамдығын жоғарылатады, культуральды сұйықтыққа реагентті қосқанда ерімейтін тұнба пайда болады, қор жиналушының пайда болу әдісі болып саналады. Мұндай реагенттер болып Ca, Ba, Fe, Al және т.б. тұздар атқарады, сулы ортада тұнба фосфор, қымызды