Рассмотрим теперь более подробно периодическую ферментацию.

Основные параметры процесса. После того как в аппарат загрузили среду, создали необходимую температуру, добавили посевной материал и стали подавать воздух для аэрации, собственно говоря, и начался процесс ферментации. Как следить за протеканием этого процесса? Для этого необходимо время от времени или непрерывно определять, какие изменения происходят в ферментационной среде.

Обычно состояние процесса характеризуется следующими основными параметрами:

• концентрация биомассы микроорганизмов Х;
• концентрация питательной среды – субстрата (или его основного компонента) S;
• концентрация продукта Р.

Все эти концентрации приведены к единице объема среды. Фазы периодической ферментации. Рассмотрим, как изменяется концентрация биомассы в процессе периодической ферментации (фазы ферментации) (рис. 4.7).

Рис. 4.7. Определение фаз ферментации по кривой роста биомассы во времени в периодическом процессе:
I – лаг-фаза; II – фаза ускорения роста;
III – фаза экспоненциального роста;
IV – фаза замедления роста;
V – стационарная фаза;
VI – фаза отмирания

В начале ферментации некоторое время микроорганизмы как бы приспосабливаются к новой среде, их концентрация не меняется. Этот период называется лаг-фаза. Далее начинается рост – это фаза ускорения роста. Третья фаза – фаза наиболее интенсивного роста, происходит наибольший относительный прирост биомассы. Это фаза экспоненциального роста. Затем скорость роста (относительная) начинает уменьшаться – это фаза замедления роста. Достигнув некоторой максимальной величины, концентрация биомассы далее перестает возрастать. В этой фазе – стационарной – в среде истощаются питательные вещества и накапливаются продукты обмена, тормозящие рост. Биомасса растет и одновременно происходит гибель части клеток (автолиз), так что общая концентрация сохраняется постоянной. И наконец, в фазе отмирания автолиз начинает преобладать над ростом, и концентрация биомассы микроорганизмов снижается.

Эту кривую лучше изображать в полулогарифмических координатах IgX- t (рис. 4.8).

Рис. 4.8. Фазы ферментации в полулогарифмической системе координат (обозначения фаз I-VI соответствуют рис. 4.7)

Здесь участок роста, имеющий постоянный наклон, сразу выделяет фазу экспоненциального роста. Остальные фазы также легко определяются.