7 Стадия ферментации.Турбидостат. Особенности

Турбидостат представляет собой самую простую из всех хорошо перемешиваемых систем непрерывного культивировани. Концентрация клеток в ней регулируется постоянной подстройкой определенной скорости поступления питательных компонентов.концентрацию биомассы в турбидостате выбирает оператор, а скорость разбавления и концентрация субстратов поддерживается таким образом, чтобы сохранялся заданный уровень биомассы.следовательно,если нет необходимости в лимитирующих количествах субстрата, то он добавляется в избытке. Поэтому работа системы (для используемой среды) наиболее стабильна при удельной скорости роста культуры, близкой к максимальной.Пока концентрация всех компонентов среды избыточна, система работает в широких интервалах концентраций биомассы при скорости разбавления, близкой к критической. Именно в этих условиях хемостат наименее стабилен. В отличие от того, что мы имеем в случае хемостата, скорость разбавления в турбидостате при тщательном регулировании биомассы всегда равна удельной скорости роста, независимо от того, находится система в состоянии равновесия или нет.

Наиболее уязвимым местом культивирования в турбидостате является точность регулирования биомассы. Большинство старых методов регулирования плотности популяции основано на оптическом измерении (в рассеянном или проходящем свете) с помощью фотоэлектрического датчика. Недостатком этих методов являются помехи, вызываемые пеной и пузырьками, которые образуются при аэрации, а также ростом клеток на стенках ферментера и, что более важно, на оптическом измерительном устройстве. Если от помех, вызываемых пузырьками, можно избавиться, используя внешнюю проточную кювету, то пена создает серьезные проблемы. Зарастание бактериями оптических поверхностей можно частично преодолеть их протиранием, однако это малоэффективный прием. Возлагаются надежды на новые методы волоконной оптики, однако они еще не апробированы

Термин «турбидостат» относится к любому методу, при котором плотность клеток поддерживается на постоянном уровне. Он включает в себя методы, основанные на изменении метаболизма.Поскольку основные метаболические функции (такие, как поглощение бактериями кислорода, выделение двуокиси углерода и в некоторых случаях изменение рН) тесно связаны со скоростью роста клеток и в конечном счете с удельной скоростью роста культуры, их можно использовать как показательные переменные при регулировке потока среды.

Теоретически в качестве регулируемого параметра при культивировании в турбидостате может быть использован любой параметр, который поддается измерению. На практике же в этом качестве используют только те параметры, которые тесно связаны с ростом клеток. Введение сложных комплексов ферментер — ЭВМ обеспечит более высокий уровень использования турбидостатиой теории, но эти комплексы требуют дальнейших разработок.

1 – поступление среды, 2 – мешалка, 3 – сток культуры, 4 – насос, 5 – фотоэлемент, 6 – источник света.