В биотехнологической промышленности традиционно используется культивация биомассы с целью получения клеток микроорганизмов или продуктов микробного синтеза. Причем целевой продукт может находиться как вне клеток микроорганизмов, так и внутри них. Для получения требуемого продукта на практике используются различные технологические приемы. Получаемые продукты микробного синтеза нашли широкое применение в пищевой, фармацевтической, химической промышленности, сельском хозяйстве. Перечень выпускаемых на сегодняшний день продуктов микробного синтеза исчисляется не одной сотней наименований, среди которых значительную нишу занимают заквасочные культуры.
Производство молочнокислых бактерий производится в соответствии со следующей последовательностью технологических операций: ферментация, охлаждение, концентрирование, добавление защитной среды, замораживание или сублимационная сушка. В результате получается продукт, закваска прямого внесения, содержащий живых клеток молочнокислых бактерий порядка 1010 КОЕ/г.
Жесткая конкуренция на рынке заквасочных культур прямого внесения, сложившаяся на сегодняшний день, диктует необходимость выпуска заквасок безупречного качества, а именно – содержащих максимальное количество живых клеток молочнокислых бактерий, ведь именно живые клетки понижают рН молока при сквашивании вызывая тем самым коагуляцию казеина.
Гибель клеток молочнокислых бактерий возможна на всех стадиях технологического процесса: в ферментере при перемешивании, на стадии замораживания, при перекачке насосами, и особенно на стадии концентрирования.
Содержание живых клеток молочнокислых бактерий в биомассе, получаемой по завершении экспоненциальной фазы роста, составляет порядка 108 КОЕ/г, при том, что закваски прямого внесения должны содержать живые клетки молочнокислых бактерий в количестве 1010 КОЕ/г. Следовательно, задачей стадии концентрирования является повышение активности заквасочных культур, т.е. увеличение содержания в них живых клеток молочнокислых бактерий перед сублимационной сушкой. При этом гибель клеток при их концентрировании должна быть минимальна, что гарантирует высокое качество выпускаемой продукции.
На сегодняшний день отделение биомассы клеток от культуральной жидкости и их концентрирование осуществляется двумя способами, такими как, центрифугирование, являющееся традиционной технологией, и микрофильтрация, осуществляемая с применением микробиологически стойких мембран с размером пор от 0,1 до 1,0 мкм.