Биотехнология ответственный редактор академик И. И. Гительзон

Непрерывный процесс культивирования микроорганизмов обладает 
существенными преимуществами перед периодическим. Непрерывная 
Х
S
0
0
+ 
Рис. 1.2. Схема биореактора периодического действия. 

---

19 
ферментация осуществляется в условиях установившегося режима, когда 
микробная популяция и ее продукты наиболее однородны. Применение 
непрерывных процессов ферментации создает условия для эффективного 
регулирования и управления процессами биосинтеза. Системы непрерыв-
ной ферментации могут быть организованы по принципу полного вытес-
нения или полного смешения. Первый пример – так называемая тубуляр-
ная культура (рис. 1.3).
Процесс ферментации осуществляется в длинной трубе, в которую с 
одного конца непрерывно поступают питательные компоненты и иноку-
лят, а с другой с той же скоростью вытекает культуральная жидкость. 
Данная система проточной ферментации является гетерогенной. 
При непрерывной ферментации в ферментах полного смешения (гомо-
генно-проточный способ) во всей массе ферментационного аппарата созда-
ются одинаковые условия. Применение таких систем ферментации позволя-
ет эффективно управлять отдельными стадиями, а также всем биотехноло-
гическим процессом и стабилизировать продуцент в практически любом, 
требуемом экспериментатору или биотехнологу состоянии. Управление по-
добными установками осуществляется двумя способами (рис. 1.4). 
Х
0
Х
S
0
0
+ + P
S
0
Рис. 1.3. Схема тубулярного биореактора полного вытеснения. 
1
1
2
2
5
6
3
3
A
Б
4
Рис. 1.4. Схемы биореакторов для проточного культивирования микроорганизмов.
А – хемостат; Б – турбидостат с автоматической регуляцией оптической плотности.
1 – поступление среды, 2 – мешалка, 3 – сток культуры, 4 – насос, 5 – фотоэлемент, 6 – источник света. 

---

20 
Турбидостатный способ базируется на измерении мутности выходя-
щего потока. Измерение мутности микробной суспензии, вызванное рос-
том клеток, является мерой скорости роста, с которой микроорганизмы 
выходят из биореактора. Это позволяет регулировать скорость поступле-
ния в ферментер свежей питательной среды. Второй метод контроля, – 
хемостатный, проще. Управление процессом в хемостате осуществляется 
измерением не выходящего, а входящего потока. При этом концентрацию 
одного из компонентов питательной среды (углерод, кислород, азот), по-
ступающего в ферментер, устанавливают на таком уровне, при котором 
другие питательные компоненты находятся в избытке, то есть лимити-
рующая концентрация задающегося биогенного элемента ограничивает 
скорость размножения клеток в культуре.
Обеспечение процесса ферментации, с точки зрения инженерной реа-
лизации, сводится к дозированному поступлению в ферментер потоков 
(инокулята, воздуха (или газовых смесей), питательных биогенов, пенога-
сителей) и отвода из него тепла, отработанного воздуха, культуральной 
жидкости, а также измерению и стабилизации основных параметров про-
цесса на уровне, требуемом для оптимального развития продуцента и об-
разования целевого продукта. В ходе ферментации образуются сложные 
смеси, содержащие клетки, внеклеточные метаболиты, остаточные кон-
центрации исходного субстрата. При этом целевые продукты, как прави-
ло, находятся в этой смеси в небольших концентрациях, а многие из них 
легко разрушаются. Все это накладывает существенные ограничения на 
методы выделения и сушки биологических препаратов.