Биотехнологические процессы основаны на законах биохимии и биофизики. Такие процессы возникают при определенных условиях, обеспечивающих необходимые соотношения между энергией активации и энергией теплового движения молекул или их отдельных звеньев, вызывающей разрыв связей, существующих между отдельными звеньями молекул и их переориентацию. В зависимости от видов воздействий биотехнологические процессы можно разделить на биохимические и микробиологические. Биохимические процессы основаны на использовании биологических катализаторов (ферментов), в присутствии которых возникают биохимические превращения биологических материалов. Аппараты для проведения ферментативных операций, называют ферментаторами. Ферментер – это аппарат для глубинного выращивания микроорганизмов в питательной среде в условиях стерильности, интенсивного перемешивания, непрерывного продувания стерильным воздухом и постоянной температуры. Ферментер представляет собой герметичный цилиндрический сосуд – корпус, снабженный барботером для подачи стерильного воздуха и мешалкой с электроприводом. Внутри ферментера вдоль его корпуса и перпендикулярно к нему закрепляют узкие металлические полосы – отбойники для повышения эффективности и перемешивания. Ферментеры, как правило, оборудуются устройствами для измерения и регулирования температуры, количества продуваемого воздуха и давления внутри ферментера. В случае необходимости ферментер снабжается устройствами для измерения и регулирования ph среды, концентрации растворенного кислорода в культуральной жидкости, углекислого газа в выходящем воздухе, сигнализатором уровня пены и приспособлениями для механического или химического пеногашения. Классифицируют ферментеры на:
1. Вибрационные растительные установки основаны на динамическом методе выращивания культур грибов в непрерывно движущемся вибрационном слое;
2. Ферментаторы с механическим перемешиванием барботажного типа широко применяют для стерильных процессов выращивания микроорганизмов — продуцентов биологически активных веществ.
3. Ферментатор с пневматическим перемешиванием и внутренним циркуляционным контуром. Пена в таких ферментаторах гасится под тяжестью столба жидкости при ее циркуляции.
4. Цилиндрический эрлифтный ферментатор предназначен для непрерывного выращивания дрожжей на сусле, которое является отходом гидролизно-дрожжевого производства.