При безперервному культивуванні мікроорганізмів необхідно відрегулювати таку швидкість притоку живильного середовища і витікання культуральної рідини, щоб запобігти вимиванню культури з системи, тобто концентрація клітин повинна бути постійною. У стерильних умовах безперервний, або проточний, метод забезпечує збереження культури в фізіологічно активному стані тривалий час.
У промисловості ацетонобутилове бродіння ведуть по безперервному методу або напівбезперервна методу.
3. Технології отримання ацетону і бутанолу, включаючи: характеристику мікроорганізмів - продуцентів, джерел живлення, що входять до складу поживних середовищ, умови проведення процесу, апаратурне оформлення
.1 Особливості ацетоно-бутилового бродіння
Бактерії, що утворюють у процесі своєї життєдіяльності в значній кількості ацетон і бутиловий спирт, широко поширені в природі. Вони знаходяться в основному в грунті, звідки можуть бути досить легко виділені у вигляді чистих культур. Ставляться до роду Clostridium, який включає велику кількість видів. З різних клостридиев, здатних до утворення в процесі бродіння бутанолу та ацетону, найбільш активним їх продуцентом визнаний Clostridium acetobutyllcum, застосовуваний для виробництва цих розчинників.
Клітини С. acetobutylicum (малюнок 1) є палички (0,6 - 0,9 х 2,4 - 4,7 мкм) з перитрихиально жгутикования. Утворюють овальні суперечки, розташовані субтермінально. Спори витримують нагрівання при 80 ° С протягом 10 - 30 хв, при 100 ° С - близько 4 хв. Зростання культур відбувається тільки в анаеробних умовах на досить простих середовищах, що містять різні вуглеводи. Крім вуглеводів С. acetobutyllcum може сбраживать гліцерин, маніт, глюконат, піруват і деякі інші речовини. Потребує таких вітамінах, як біотин і параамінобензойна кислота. Бактерія здатна до фіксації молекулярного азоту. Оптимальна температура для росту 37 - 38 ° С, оптимальне значення рН середовища 5,1 - 6,9.
Завдяки наявності амилолитических ферментів бактерія використовує крохмаль. Виділяє в середовище протеїнази, в результаті чого здатна розкладати білки. Тому С. acetobutyUcutn відносять до групи протеолітичних клостридиев.
Зброджування цією бактерією вуглеводів, як і іншими клостридиями, відбувається по фруктозобісфосфатному шляху, тобто по шляху Ембдена-Мейергрфа-Парнасу. Продуктами бродіння є оцтова і масляна кислоти, ацетон, бутанол, етанол, а також СО 2 і Н 2. Але склад продуктів та їх кількості в процесі бродіння, а також залежно від умов, в яких воно відбувається, може змінюватися.
В результаті детального вивчення ацетоно-бутилового бродіння Шапошников (1939) виявив, що воно має двофазний характер.
Протягом першої фази відбувається активне зростання культур і накопичення в середовищі переважно органічних кислот. У другу фазу рН середовища знижується, ріст культур сповільнюється, Переважає освіту нейтральних продуктів, а саме ацетону, бутанолу та етанолу. У той же час кількість органічних кислот в середовищі може навіть зменшуватися (малюнок 2).
Рисунок 2 - Динаміка ацетоно-бутилового бродіння (по Шапошников...
