2. Стерилізація повітря
Всі продуценти ФП дуже чутливі до присутності сторонніх мікроорганізмів – інфекції. Це зумовлює необхідність стерилізації поживних середовищ, обладнання, а також повітря, оскільки переважна більшість продуцентів є аеробами.
Характеристикою процесу стерилізації є питома швидкість відмирання мікроорганізмів (К) під дією високих температур:
де N - кількість клітин в мікробній популяції, шт.;
τ - тривалість стерилізації, хв.
Після інтегрування, вважаючи, що при τ = 0, N = N0, одержимо:
і
Ефективність стерилізації залежить від багатьох факторів: температури, тривалості, виду мікроорганізмів, складу середовища, конструкції апаратів тощо. Розглянемо спільні способи знезараження повітря для вирощування мікроорганізмів поверхневим і глибинним способами.
Способи очистки і стерилізації повітря основані на двох різних принципах. Перший передбачає пропускання повітря через 10 %-й розчин лугу або 15-20 %-й розчин кислоти, застосування ультрафіолетового або іонізуючого опромінювання, дію високих температур та ін.
Найбільш поширеним є другий принцип, за якого повітря стерилізують, пропускаючи його через волокнисті або пористі фільтруючі матеріали. При цьому розрізняють три послідовних стадії очистки повітря: попередньої, грубої і остаточної.
На стадії попередньої очистки із повітря виділяють основну масу крупних часточок пилу розміром 5-10 мкм. Для цього використовують масляні або вісцинові (з промасленими металевими сітками) фільтри. Масло сприяє утриманню часток пилу на фільтрі. Як фільтруючі матеріали застосовують ущільнені грубі мінеральні і синтетичні волокна, різні полімери, зокрема модифікований пінополіуретан. Ефективність затримування пилу на цих фільтрах становить 50-85 %.
Стадію грубої очистки здійснюють в фільтрах, які називають головними. Ефективність очистки повітря в них від часток діаметром 1 - 1,5 мкм досягає 98 %, завдяки використанню різних волокнистих матеріалів. Найкращим матеріалом є базальтове волокно, яке не піддається горінню і гниттю, витримує багаторазову дію гострої пари під тиском 0,2 МПа. Для очистки великих об'ємів повітря застосовують неткані фільтруючі матеріали із різних волокон: поліамідних, віскозних, металевих тощо. Матеріали першого ступеню очистки достатньо дешеві і не регенеруються (крім нетканих).
До стадії остаточної очистки ("тонкої" очистки) повітря висувають більш жорсткі вимоги. Для такої очистки перед кожним ферментером встановлюють індивідуальні фільтри, які повинні забезпечувати очистку повітря від часточок діаметром 0,3 мкм на 99,999 %. Фільтруючі матеріали для цього ділять на кілька груп: тонковолокнисті матеріали (їх використовують найчастіше); пористі фільтруючі перегородки (керамічні, металокерамічні, із полімерних матеріалів) і мембранні фільтри. Ці матеріали повинні витримувати періодичну стерилізацію гострою парою.
На підприємствах ферментної промисловості як індивідуальні використовують фільтри тонкої очистки типу ФТО. В Японії виготовляють фільтри "Еко", які витримують до 50 стерилізацій і забезпечують затримання більше, ніж 99,9999 % мікрочасток з повітря.
З ферментерів і ростильних камер з відпрацьованим повітрям виносяться тисячі спор і клітин мікроорганізмів в м3 і з точки зору охорони навколишнього середовища викидати його безпосередньо в атмосферу недопустимо. Для очистки відпрацьованого повітря можна використовувати волого - і термостійкі фільтри фірм "Палл" (Германія) і "Балстон" (Великобританія).
Виробничі приміщення аерують стерильним повітрям, підготовка якого не відрізняється від підготовки повітря для аерування середовищ. Забезпечують лише інші параметри кондиціювання його (температуру і вологість) для створення комфортних умов для персоналу.