- Nuôi cấy bề mặt (surface cultivation): Thường vi sinh vật phát triển trên bề mặt mơi trường Ví dụ, vi sinh vật phát triển trên bề mặt môi trường thạch trong hộp Petri hay phát
1. Bể hiếu khí khuấy trộn hồn tồn thơng thường.
4.3.3.3. Khử trùng và làm sạch khơng khí
Trong q trình ni cấy các chủng vi sinh vật hiếu khí việc cung cấp khơng khí vơ trùng là một việc làm phức tạp và khó khăn. Trong khơng khí ln ln có một lượng tương đối lớn các vi sinh vật từ khoảng vài trăm đến vài ngàn, thậm chí vài vạn tế bào hoặc hơn nữa trong một lít. Trong đó có bào tử nấm mốc, xạ khuẩn theo gió bay, bào tử vi khuẩn cùng với bụi bẩn. Thông thường mùa rét số lượng vi sinh vật ít hơn mùa hè, ở trên cao ít hơn ở gần mặt đất và trời lặng ít hơn khi trời gió bụi. Vì vậy, khơng khí trước khi đưa vào lên men cần phải làm sạch để đạt độ vô khuẩn gần như tuyệt đối.
Cung cấp khí sạch cho ni cấy bề mặt là một bộ phận đặt những máy điều hoà và làm sạch khơng khí thường ở trên và bên cạnh phịng ni cấy. Q trình làm sạch qua các giai đoạn: khơng khí qua lọc sơ bộ để loại các bụi bẩn cơ học và phần lớn các vi sinh vật; vào điều hồ tổng có điều chỉnh nhiệt (nếu cần) vào qua quạt chung; học vi sinh vật và cuối cùng cấp cho các máy điều hồ riêng. Cũng có thể bố trí hệ thống cấp và lọc khí như sau: khơng khí từ cột hút qua phin lọc sơ bộ vào quạt hút, qua lọc vào máy điều hồ, rồi cấp cho buồng ni cấy.
Cung cấp khí sạch cho ni cấy chìm là cả một hệ thống tương đối phức tạp. Trọng tâm của hệ thống này là các máy nén khí và phin lọc. Ngồi ra cịn có các bộ phận khác, như lọc sơ bộ, làm nguội khí, tách dầu nước, thùng chứa khí. Hệ thống nén và làm sạch khơng khí theo sơ đồ sau:
Khơng khí→qua cột hút→lọc sơ bộ→nén khí→làm nguội→tách dầu nước→lọc chung (tổng lọc)→ lọc riêng→ (1) nồi lên men (hoặc nồi nhân giống, nồi tiếp dầu, nồi tiếp dịch cơ chất dinh dưỡng)
Lọc sơ bộ được cấu tạo bởi hai lớp lưới thép inox đặt ở mặt trước và mặt sau hộp chữ nhật có vỏ tơn, ở giữa xếp các chuỗi vịng kim loại chồng khít với nhau và được đặt khít vào hộp tơn, đầu kia của hộp tôn được làm nhỏ lại để sao cho lắp vừa cửa vào máy nén, còn đầu lưới và đầu kim loại được nối với ống hút gió, ống hút gió có thể có chiều cao tới 10m hoặc hơn nữa để tránh đưa khơng khí gần mặt đất có nhiều tạp khuẩn và bụi vào máy nén.
Phin lọc khơng khí là những bình làm bằng thép thường, hình trụ có hai vỏ, bên trong được xếp vật liệu lọc (bông mỡ, bông thuỷ tinh, vải, amiăng, tấm lọc từ các loại sợi đặc biệt …). những phin đầu tiên được dùng cho lọc khơng khí để ni cấy chìm thường dùng bơng mỡ. Bơng phải tơi và sợi càng dài càng tốt. Bơng được xếp chặt bên trong phin và có thể xếp giữa cột bông theo chiều cao một lớp than hoạt tính dầy.
Khơng khí sạch vơ trùng được đưa vào nồi lên men qua các bộ phận phun tia kết hợp với khuấy đảo hoặc ống hồi lưu để tăng thêm độ hoà tan của oxy vào dịch, nhằm cung cấp tối đa nhu cầu oxy của chủng nuôi cấy để đạt được năng suất lên men cũng như hiệu suất chuyển hóa cao.
Đối với lên men hiếu khí cần cung cấp khơng khí liên tục. Tốc độ sục khí đặc trưng cho lên men hiếu khí khoảng 0,5-1,0 vvm (thể tích khí/thể tích chất lỏng/phút). Điều này địi hỏi một lượng lớn khơng khí. Vì thế, khơng chỉ mơi trường mà khơng khí cũng phải vơ trùng. Tất cả những kỹ thuật vô trùng dùng cho mơi trường cũng có thể áp dụng cho khơng khí. Tuy nhiên, khử trùng theo phương thức nhiệt khơng thực tế về mặt kinh tế và cũng không hiệu quả do hiệu suất truyền nhiệt thấp của khơng khí so với chất lỏng. Kỹ thuật khử trùng có hiệu quả
nhất cho khơng khí là phương pháp lọc bằng cách dùng bộ lọc màng (membrane filter) hoặc bộ lọc sợi (fibrous filter).
Nút bông, thường được dùng như là nắp đậy cho ống nghiệm hoặc bình tam giác đựng dung dịch vơ trùng, là một ví dụ tốt để loại vi sinh vật ra khỏi khơng khí bằng sợi lọc. Một bộ lọc đơn giản được làm bằng cách nhồi bông trong cột. Tuy nhiên, với các bộ lọc làm bằng bơng thì sự giảm áp lớn và sự ẩm ướt có thể là điều kiện thuận lợi cho sự nhiễm bẩn. Vì thế, các sợi thủy tinh thích hợp khi lọc mơi trường do chúng tạo ra một sự giảm áp thấp hơn và ít có khả năng ẩm ướt hoặc cháy. Hệ thống lọc hiện đại bằng sợi là các ống hình trụ làm từ các vi sợi borosilicate liên kết, chúng được bao bọc trong mạng lưới đã gia cố polypropylene. Loại thiết kế này có thể phân phối hơn 3 m3/s khơng khí vơ trùng ở sự giảm áp suất 0,1 bar.