Обладнання для культивування мікроорганізмів на твердих поживних середовищах

Відділ  вирощування оснащений двома аераційними дев’ятимісними камерами вирощування 10, розміщеними паралельно, двома вузлами завантаження 3 і 4, вузлом розвантаження 9, подрібненням культури, мийки 8 та стерилізації камер 6. Всі вузли з’єднані між собою рельсовими шляхами 15 з поворотними кругами 1 та транспортуючими системами: п’ятьма цепними транспортерами та гідравлічними штовхачами 2. Транспортування камер від одного вузла до іншого виконується автоматично.

Тунель  камери вирощування розділено на три ділянки: перша розрахована  на розміщення шести послідовно розміщених ростильних камер 13, друга – на дві камери і третя – на одну. Ділянки камери вирощування герметизують пневматичними отворами з резиновим ущільненням. Кожна ділянка оснащена двома протилежно розміщеними дифузорами, калориферами та вентиляторами по замкнутій циркуляційній схемі. Кожні 3 години в тунель потрапляє завантажена ростильна камера, а попередня автоматично зсувається на наступну ділянку. Таким чином в тунель камери вирощування подається дев’ять ростильних камер.

На перших ділянках в період лаг-фази, коли відбувається проростання спор (тривалість 16-18 год.), в камерах підтримується температура  
33-35˚С, в період активного росту (тривалість 16 годин) інтенсивність повітряного потоку збільшується, що забезпечує відведення тепла та газоподібних продуктів метаболізму при збереженні температури середовища 35 - 36˚С. На третій ділянці вирощування в стадії накопичення ферментів система аерації розрахована на підтримку оптимальної температури на рівні 32-34˚С. Температура повітря на кожній ділянці регулюється автоматично по заданій програмі.

По закінченню циклу вирощування ростильна камера 13 виводиться гідроштовхачем 7 з тунелю та подається до столу вивантаження 9. Вмикається механізм переміщення камери на столі вивантаження та відбувається переміщення камери на один крок, рівний ширині касети. Важелі дна касети та важелі роз’єму касети при цьому повертаються, і штовхач виштовхує вирощену культуру з касети на першу ступінь подрібнення. Після вивантаження ростильна камера рухається по рельсовому шляху на вузол мийки, де відбувається її механічна очистка сильним струменем води, та потрапляє до стерилізатора камер, що являє собою горизонтальний циліндр з двома кришками, які протилежно відкриваються. Кришки загерметизовані за допомогою гідрозатискачів.

Після стерилізації ростильна камера охолоджується, підсушується стерильним повітрям та автоматично подається на стіл вивантаження, після чого технологічний цикл повторюється.

Механізована  технологічна лінія підвищує технічний  рівень та культуру виробництва, знижує споро- та пиловиділення. Однак вона займає велику площу для встановлення транспортних систем та ростильних камер, має малу продуктивність, використовує багато металу та енергії.[1]

 

1.4 Установки для статично-динамічного вирощування культур

  В умовах великотоннажного виробництва одинична потужність обладнання повинна бути суттєво збільшена. Крім того, необхідно створювати стаціонарні установки з метою забезпечення герметизації всіх технологічних операцій, зниження питомих площ та об’ємів.

Метод статично-динамічного поверхневого вирощування культур грибів полягає в тому, що середовище певний заданий час перебуває в нерухомому (статичному) стані, а потім періодично підлягає примусовому рухові, розпушуванню та перемішуванню (динамічні умови). При цьому способі необхідність застосування кювет повністю відпадає.

Стерильне поживне середовище, змішане з  посівною культурою, завантажується на першу поличку стрічки секційної  камери вирощування. В камеру подається  повітря, попередньо змішане з насиченою  водяною парою або конденсоване. Кількість повітря та водяної  пари встановлюється з таким розрахунком, щоб в статистичній зоні температура  пароповітряної суміші, що подається, дорівнювала 32-35˚С, а відносна вологість – 96-98%. Тривалість витримування засіяного середовища на поличці встановлюється в залежності від кількості полиць у камері. При цьому загальна тривалість перебування культури, яка росте, на всіх поличках повинна бути рівною тривалості процесу вирощування культури (від 24 до 48 годин). Через рівні проміжки часу продукт механічно висипається з полички на поличку. Верхні полички використовуються для першої фази вирощування, середні – для другої та нижні – для третьої. Таким чином, засіяне поживне середовище, пересипаючись з полички на поличку, проходить усі етапи росту.

Завантаження  нових порцій поживного середовища на верхню поличку камери виконується  з інтервалом, рівним тривалості перебування  середовища на кожній поличці камери. Такий спосіб дозволяє максимально  використовувати корисний об’єм камери, інтенсифікувати процес та облегшити умови праці. При пересипанні з полички на поличку середовище розрихлюється, що інтенсифікує процеси аерації, відводу газоподібних продуктів метаболізму та отримання культури високої активності. Покращуються також умови теплообміну, що дозволяє зменшити витрати повітря для відводу фізіологічного тепла, яке виділяється культурою.

Вирощування культур мікроорганізмів статично-динамічним способом можливо здійснювати в установках поличного, стрічкового та інших типів. [5]

До установок для статично-динамічного вирощування культур відносяться:

– ростильна установка типу ВИС-42-Д;

– конвеєрна ростильна установка типу 4Г-КСК.

1.4.1 Конвеєрна ростильна установка типу 4Г-КСК.

Обладнання  парових конвеєрних сушок КСК, як і сушок ВИС, дозволяє без суттєвих конструктивних змін пристосувати їх до періодичного або безперервного поверхневого вирощування грибних культур.

Установка типу КСК (мал. 2) являє собою металеву шафу, всередині якої розміщені 4-5 гілки стрічок сітчастого транспортера, виконаних з нержавіючої сталі з комірками 2 × 1,5 мм та натягнутих на два барабани. Розміри транспортерних  стрічок залежать від типу сушки. Кожна стрічка має або індивідуальний, або загальний привід з варіатором швидкості, який змінює швидкість стрічки від 0,14 до 1,0 м/хв.

Над транспортерними  стрічками встановлюються зрівнюючі планки, які дозволяють розподілити поживне середовище рівним шаром висотою від 30 до 100 мм. Для розпушування середовища над верхніми стрічками встановлені вали з лопатками у вигляді голок, які обертаються по напрямку руху стрічок. Розпушування виконують при перевантаженні середовища з верхньої стрічки на нижню. Під холостими гілками транспортерних стрічок розміщені очищувачі – вали з лопатками, до яких прикріплені резинові стрічки, що обертаються протилежно до руху стрічок. У проміжку між гілками транспортерних стрічок встановлені парові калорифери.

1 – вентилятор; 2 – фільтр Рекка; 3 – бактеріальний фільтр; 4 – кондиціонер; 5 – ростильна камера; 6 – сітчаста стрічка; 7 – розпушувач; 8 – калорифери; 9 – повітропровід для підсосу повітря; 10 – стерилізатор; 11 – тічка; 12 – транспортер.

Мал. 2. Ростильна стрічково-конвеєрна установка типу 4Г-КСК;

 

Гаряча  вода для кожного ярусу калориферів  першої та другої зон вирощування  готується у спеціальних баках, які повинні бути оснащені пристроями для регулювання та контролю температури. Температура води, що подається в  калорифери під першою (верхньою) та другою гілками стрічок, повинна бути 35-40˚С, під третьою та четвертою – 26-30˚С. Калорифери п’ятої гілки стрічок можуть обігріватися відпрацьованою гарячою водою з верхніх ярусів. Калорифери також мають штуцери для підводу пари, необхідної для нагрівання установки при мийці, сушці та стерилізації. У ростильній камері утворюються три зони: верхня (перша) зона, з температурою середовища 32 - 35˚С, середня (друга) зона з температурою 30˚С, де здійснюється відведення фізіологічного тепла, що виділяється культурою, та нижня (третя) зона з температурою до 28˚С.

Установка повинна бути повністю герметизована та змонтована в уособленому герметичному та стерильному приміщенні. Над установкою монтують витяжний зонт з витяжною трубою висотою 5-10 м для подачі та видалення повітря. На подавальній та витяжній лініях повітря встановлюють фільтри для його бактеріальної очистки.

Стерильне поживне середовище подається на верхню стрічку нахиленим транспортером, що герметично закривається, або самопливом із стерилізатора, розміщеного над  стерильною установкою. Кількість повітря  складає до 1000 м³ на 1т культури гриба. Після завантаження засіяного поживного середовища на верхню гілку транспортера привід стрічки вимикається та середовище витримують протягом 9 годин. Потім вона транспортується на наступну гілку стрічки при одночасному розпушуванні маси і також витримується 9 годин. В цей час на верхню гілку подається нова порція середовища. Таким чином, кожні 9 годин середовище перевантажується на нижчу гілку транспортера та через 36 годин вивантажується у вигляді готової культури гриба.

По закінченню циклу вирощування ростильний агрегат миють гарячою водою та стерилізують гарячим повітрям при температурі 120-130˚С протягом 2-3 години, після чого технологічний цикл повторюється.

При висоті шару середовища 50 мм на одну гілку транспортера сушки 4Г- КСК- 90 можна завантажити 600-700 кг поживного середовища (270-300 кг в перерахунку на повітряно-сухі висівки).[6]

1.5 Вібраційні ростильні установки

В промисловості  використовуються установки, основані на динамічному методі вирощування  культур грибів у безперервно  рухомому вібраційному шарі. Сутність способу полягає в тому, що стерильне  поживне середовище, змішане з  посівною культурою, в процесі вирощування  підлягає вібраційним коливанням з  одночасним переміщенням у безперервному  потоці. Під дією високочастотних коливань у межах 10-17,5 Гц поживне середовище, що знаходиться на органі, який транспортується, набуває специфічних властивостей: стає більш рухомим, зменшується коефіцієнт внутрішнього тертя, та знижується опір переміщенню. Коливальні імпульси передаються шару середовища, яке транспортується, і воно переходить у зважений стан.

Режим вібраційного транспортування характеризується безперервними відновленнями поверхневого шару: частину шляху середовище здійснює в контакті з поверхнею органу, що несе вантаж, потім відділяється від неї, а через деякий час знову падає. В результаті середовище інтенсивно перемішується. Кожна частинка середовища знаходиться у безперервному русі протягом 36 годин, при цьому окремі дрібні частинки середовища піддаються інтенсивній аерації, що в тисячу раз збільшує активну поверхню середовища порівняно зі статичним кюветним способом вирощування.

Фізіологічне  тепло, яке виділяється культурою  в процесі активного росту, відводиться  водою, в результаті чого витрати  конденсованого повітря скорочуються з 20000 до 500 м³ на 1 т культури.

Застосування  вібрацій дозволяє інтенсифікувати  процеси масо – та теплообміну  мікробіологічного синтезу, механізувати всі технологічні операції, підвищити  активність культури та організувати високоефективний процес.

Вібраційна  установка може бути як горизонтальною, так і вертикальною.

Вібраційна  установка гвинтового типу безперервної дії продуктивністю 3,5 т/добу (мал. 3) складається з вібростерилізатора та чотирьох послідовно з’єднаних герметизованих вертикальних вібраційних конвеєрів лоткового  
типу 7. Ростильною частиною установки є перші три конвеєра, які складають відповідно першу, другу та третю зони росту; четвертий призначений для сушки культури. Кожний віброконвеєр оснащений індивідуальним приводом з дебалансовими вібраторами.

Стерильне засіяне середовище з вібростерилізатора 3 потрапляє в приймальний лоток 6 першого віброконвеєра та під впливом віброімпульсів переміщується знизу вверх. Швидкість руху середовища по лоткам віброконвеєрів складає 2-3 мм/с, а діаметр та число витків всіх віброконвеєрів розраховані таким чином, щоб середовище знаходилося у безперервному русі протягом всього процесу росту. З верхнього лотка першого віброконвеєра середовище по трубі потрапляє до нижнього приймального лотка другого віброконтейнера. Конструктивно другий віброконтейнер відрізняється від першого лише тим, що його лотки оснащені водяною сорочкою для відводу тепла, яке виділяється у період активного росту культури. Для відводу продуктів життєдіяльності мікроорганізмів у другий віброконтейнер подається

Мал.3.Установка ростильна автоматизована гвинтового типу безперервної дії

 

конденсоване  повітря. З верхнього лотка другого  віброконтейнера середовище потрапляє по трубі у нижній приймальний лоток третього віброконтейнера.

З верхнього  лотка третього віброконвеєра вирощена культура гриба по трубі потрапляє у нижній приймальний лоток четвертого конвеєра на сушіння. У сорочку лотків подають воду температурою 70˚С та додатково підводиться повітря температурою 70-80˚С. Вирощена та висушена культура гриба вивантажується, а повітря після бактеріальної очистки видаляється.

Стерильне конденсоване повітря, необхідне для  аерації у кількості  
500-1800 м³ на 1 т культури, подається кондиціонером.[8]

 

1.6 Установки колонного типу:

– механізована установка для отримання посівної культури;

– установка для безперервного вирощування грибних культур;

– апарат для вирощування мікроорганізмів конструкції ВНИИбіотехніки;