Стерилизация питательных сред.

Производство таких продуктов, как лекарственные препараты, ферменты, аминокислоты, бактериальные удобрения, органические кислоты, методами биотехнологии требует обеспечения на отдельных стадиях (приготовление ПМ, культивирование) или на протяжении всего жизненного цикла асептических условий или стерильности.

Термин «асептика» позаимствован из медицины и имеет более частное значение, чем стерильность, и применяется для характеристики условий, гарантированно предполагающих отсутствие в рассматриваемой среде вредных м/о. Т.е. асептические условия – условия, препятствующие попаданию посторонней микрофлоры (м/о – загрязнители называют термином «контаминанты»).

Под стерилизацией понимается полное освобождение любого из материальных потоков, а также оборудования и коммуникаций от жизнеспособных м/о. Следовательно, с позиции этого термина стерилизацией являются как очистка воздуха и жидкостей от м/о методом фильтрации (метод задержания), так и уничтожение м/о с помощью любого из используемых на практике летальных факторов (тепло, ионизирующая радиация и т. д.).

Необходимость обеспечения асептических (стерильных) условий в биотехнологических процессах обусловлена следующими причинами:

1. Посторонние м/о-контаминанты потребляют питательные вещества и выделяют метаболиты, тормозящие рост основной культуры. Самые распространенные контаминанты Bacillus subtilis, Bacillus megaterium, Bacillus Stearothermophilus характеризуются высокими скоростями роста (до 2-3 ч^-1) по сравнению с основной культурой;

2. Развитие контаминантов неконтролируемо изменяет оптимальный режим роста и развития основной культуры;

3. Наличие в к. ж. посторонней микрофлоры и продуктов ее жизнедеятельности сильно затрудняет выделение целевого продукта и снижает его качество.

Методы, применяемые для исключения возможности попадания в культуру посторонней микрофлоры, основаны либо на задержке, либо на уничтожении м/о. К первым можно отнести стерилизующую фильтрацию воздуха и жидкостей, а также герметизацию оборудования и коммуникаций. К методам, основанным на уничтожении м/о относятся термическая, химическая и радиационная стерилизации. В биотехнологии наиболее распространена термическая стерилизация насыщенным паром при различном давлении и температуре.

Стерилизация оборудования и коммуникаций

Чтобы обеспечить асептические условия биосинтеза широко используется стерилизация внутренней части ферментаторов, коммуникаций, арматуры, фильтров грубой и тонкой очистки воздуха, КИП, поверхность которых находится в контакте со стерильными питательными и ферментационными средами, стерильными добавками, ПМ и воздухом.

Применяют термическую и химическую стерилизации. Термическая стерилизация внутренней части ферментатора проводится следующим образом: закрывают вентиль на линии подачи воздуха в ферментатор и отводят воздух в атмосферу. Затем подают в ферментатор пар через все трубопроводы в крышке аппарата и отводят конденсат, пар и воздух через нижний спуск, поддерживая давление 0,2 МПа. С момента установления t=120-130^оС продолжают подавать пар через штуцера в крышке и дополнительно через барботер в течение 1-1,5 ч. При таком режиме Δ=90-1000, что соответствует высокой надежности процесса стерилизации аппарата (надежная стерилизация в больших аппаратах обеспечивается при Δ=40-45), но эти значения Δ должны быть обеспечены в наименее прогреваемых точках стерилизуемого объекта. В которых t может быть ниже на 10-50^оС, чем t_ст. поэтому расчет Δ по показаниям термопары, установленной в средней части аппарата, является слишком приблизительным и может привести к выбору неправильного режима стерилизации.

При химической стерилизации для обеззараживания и одновременной промывки ферментаторов, трубопроводов, арматуры, фильтров глубокой и тонкой очистки воздуха применяют промывку 0,5-3% раствором NaOH и KOH, 0,1-0,5% хлорной извести, парами и 2-5% растворами формальдегида, фенола.

Для герметизации оборудования применяют различные устройства: прокладки, торцевые уплотнения, сильфоны и т. д. Контроль герметизации оборудования осуществляется различными методами: пневматические испытания по контролю падения давления, с использованием мыльной эмульсии, применение галоидных течеискателей (CCl₄ или фреон, t=80^oC, p=0,2 МПа, щуп-утечки до 0,5 г/год.)