Folyamatok in Biotechnology postfermentatsionnaya lépésben, frakcionáló biomassza kivonatok

Postfermentatsionnaya szakaszban

Postfermentatsionnaya lépcső biztosítja a kész piacképes termékek, valamint a hulladékok és a melléktermékek. A tenyészet folyadék képződik a fermentációs eljárásban, egy komplex, több-fázisú rendszer: vizes fázis tartalmazza a termelő sejtben, a metabolikus termékek, nem fogyasztott összetevői a tápközeg, a legkisebb zsírcseppek és légbuborékok.

A céltól függően a végtermék (az egészségügyi, műszaki alkalmazásokhoz, a mezőgazdaság és így tovább. D.), lokalizálása a végtermék (vagy tenyészetből folyadék) és annak természet postfermentatsionnoy lépésben alkalmazandó különböző berendezések, módszerek az izolálás és tisztítás (Fig. 2.3 ). A legtöbb munkaigényes, a termék izolálása felhalmozódik a sejtekben.

Ábra. 2.3. Lehetséges módszereit a kívánt terméket izoláljuk

Az első lépésben egy postfermentatsionnoy frakcionálási tenyészlevet és elválasztó súlyozott fázis - a biomassza. A leggyakoribb módszer erre a célra - elválasztás, végzett speciális eszközök - szeparátorok, amelyek alatt működnek különféle rendszerek, tulajdonságaitól függően a kezelt folyékony közeg.

A fő probléma merül fel, ha annak szükségességét, hogy kiosztani melkovzveshennyh szemcsemérete 0,5-1,0 mikron vagy ennél kisebb (bakteriális sejtek), és a feldolgozás nagy mennyiségű folyadék (takarmány fehérje termelődését). Hatékonyságának javítása érdekében az elválasztási eljárás előtt alkalmazott különleges kezelést a kultúra - változó pH, fűtés, kémiai szerek hozzáadásával.

Frakcionálása biomassza kivonatok

Kaptunk keresztül bioszintézis (fermentált) termék mindig a komplex keverékben más hulladék termékekkel azonos bioszintetikus rendszer, akár mikrobiológiai tenyészet sejtek, állati sejtek vagy növényi, vagy akár egy egész szervezetre. A legfontosabb feladat a biotechnológia tisztítani a kívánt terméket ebből a komplex keverék. A megcélzott termék lehet akár a sejten belül, vagy azon kívül - a táptalajban.

Különválasztjuk az sejttömeg a fermentléből, amit részlegesen gazdagítja a kívánt terméket eltávolításával származó csoportot is tartalmazó keverék megfelelő komponenseket - extracelluláris vagy intracelluláris volt. Összetettsége azonban a keverék, amely a termék még mindig magas. Ha ez a sejt belsejében, az utóbbi kell törni, és akkor lépni a frakcionált többkomponensű oldat; ha van dolgunk az extracelluláris terméket, akkor azonnal folytassa a frakcionálás a megoldás, hogy van, sőt, az első szakaszban a kívánt termék tisztítását. Ez a feladat a tényleges feladata a szétválasztás és a felfüggesztés között több lehetőség műszaki megoldások.

Szétválasztása szuszpenziók. Az egyik módszer az elválasztás ülepítéssel iszapok - elválasztás kultúra mint diszperz rendszerek egy diszpergált fázis és a diszperziós közeg (a mi esetünkben - termelő sejtek és a tenyészet folyékony). Fázis szétválasztás a legegyszerűbb esetben érhető el hosszú ülepítő, amely alatt a termelő sejtek eltérnek sűrűsége a fermentléből, előbb-utóbb kiesik akár csapadék vagy úszó.

Azonban, a végrehajtás a biotechnológiai eljárások képezik olyan rendszer, amelyben a diszpergált fázis finom részecskék, amelyek különböznek a kis sűrűség és a diszperziós közeg. Ezen túlmenően, mivel van dolgunk egy élő rendszerben, amely továbbra is a biokémiai rendszerek csökkentheti a koncentrációja a megcélzott termék miatt annak lebomlását celluláris enzimek. Mindez azt eredményezi, hogy fel kell gyorsítani a folyamatot szétválasztó rendszerek. Erre a célra a centrifuga (centrifugálás).

Ezeket fel lehet használni, hogy megoldja a következő technológiai problémák:
- szétválasztása a szuszpenzióhoz, és az oldatot, hogy kicsapjuk;
- emulziók szétválasztása két folyékony fázisra a különböző sűrűségű.

Centrifuga használják mind laboratóriumi, mind az ipari termelés. Laboratóriumi centrifugák szakaszos berendezésben, amelyben egy bizonyos mennyiségű terhelési megosztott előállított keverék adott körülmények elválasztási folyamat leáll, és a folyékony fázist elöntjük, és az üledéket. Az ipari centrifugák gyakran használják a folyamatos feldolgozására képes egy ciklusban térfogatrész szétválasztandó keverék, jelentősen meghaladó a kapacitás a rotor.

A leválasztási sebesség szabályozható beállításával az arány a sűrűségek a diszpergált fázis és a diszperziós közeg. Az egyik alkalmazása ennek az elvnek egy sűrűség gradiens centrifugálással oldószert. Erre a beadott komponens ad nagy sűrűségű megoldások az oldószerben. A leggyakrabban használt szacharóz, néhány speciális polimerek (Ficoll -sopolimer szacharóz és epiklórhidrin Percoll - kolloid szilícium-dioxid részecskék bevont polivinil-pirrolidon) vagy sóoldatokkal (CsCl, Cs2SO4, CsI és egyéb cézium-só).

Más módszerek elválasztására szuszpenziók. A mikroorganizmusok sejtjeinek egyszerűen kiszűrjük az folyékony tenyészet, mellyel a sterilizálására táptalaj. De ha a sterilizálási követelmények tartalmának mikrobiális sejtek a szűrlet nagyon magas, akkor a sejteket elválasztjuk a tenyészléből, miután a növekedés a mikrobiológiai tenyészet, ezek a követelmények sokkal alacsonyabb. Ezek a körülmények lehetővé teszik a használatát a szűrési részlege technológiai kultúra anyagok durvább pórusok méretét, de van egy nagy mechanikai szilárdság és a sávszélesség.

Ezek között az anyagok között, különösen, Petryanov szövet (nevében a szovjet vegyész). Megvalósításához szűrés használt speciális berendezés - vákuum dob szűrők, szűrő prések, amelyben szűrés nyomás alatt van. Vannak szűrő centrifuga, amelyben a centrifugális erő kényszeríti a folyadékot egy szűrőanyagágyon.

Egyes esetekben, a távolságot a mikrobiális szuszpenziókat alkalmazunk flotációs technikát, amikor a tenyészetet adunk viszonylag kis mennyiségű, vízzel nem elegyedő folyadék finoman eloszlatott állapotban. A felület a folyékony cseppecskék és adszorbeált víz a kultúra sejtek és, a fázisok szétválása után az emulzió koncentrátum felszabadítással mikrobiális masszát.

A megsemmisítése sejttömeg (szétesési)

A kivonat a kívánt termékeket a sejteken belül a mikroorganizmus vagy a termékek készítéséhez állati vagy növényi szövetek, először arra van szükség, hogy elpusztítsa őket, vagy elvégzésére szétesés eljárást.

A szétesési sejttömeg az egyik legfontosabb eleme a biotechnológiai eljárással. Ezt az eljárást úgy végezzük, hogy a fizikai, kémiai vagy enzimatikus módszerekkel.

A leggyakoribb az iparban fizikai módszerekkel, amelyek közül a leggyakrabban használt módszer a ballisztikus szétesés. A lényege ennek a csoportnak a módszerek abban áll, hogy a biomasszát ütközéses vagy kopás. Az első esetben, a biomassza van elhelyezve egy hengeres dob, forgatható tengely körül, és gyöngyökkel töltött merev anyagból (fémből vagy porcelán).

Amikor a dob forgása and roll golyó érintse a biomassza agglomerát, és fúj elég gyakran előfordulnak, és különböző irányokba. Ez vezet a megsemmisítése sejtfalakat és így egy homogén, viszkózus oldat, amelyben a tartalmát a sejtek.

Megjegyzendő azonban, hogy közben az ilyen tartalmának feldolgozásakor a dob lényegében fűtött ütközések. Mivel hőre érzékenynek sejt komponenseket, ezt a hőt el kell távolítani, ami úgy érhető el viszünk be a szerkezet dezintegrátort hőelvonó elem. Jellemzően, ez a póló (burkolattal van elhelyezve egy dob), amely áthalad a hideg víz vagy más hűtőközeg. A mértéke a szétesés (aránya törött sejtek) egy ciklus 52-85%, attól függően, hogy milyen típusú a biomassza kezelendő.

felbomlása a természetesen lehet által leírt egyenlettel

ahol A - a mértéke dezintegrációs%, K - állandó sebességű szétesését, f az térfogatarány, l / h.

Egy másik módja a mechanikai sejt szétesés extrudálás. Ennek lényege eljárás abban a tényben rejlik, hogy a felfüggesztés a sejttömeget kénytelen nagy nyomás alatt egy szűk nyíláson keresztül a kamrában a környezeti nyomás. Ebben az esetben, mivel a nagy nyomásesés víz elérje a sejtek gyorsan ki őket, és így elpusztítja a sejtfalat. Ezen kívül van még a fűtés és hűtés szükséges, hogy a veszteség elkerülésére termék miatt hőinaktivációs. A mértéke sejtpusztulás ebben a módszer akár 90%.

Ultrahangos szétesés. Amellett, hogy a mechanikai módszereket használnak alapuló eljárások hatását az ultrahang a sejtekre. Hatása alatt az ultrahangos területén a sejt tapasztalható váltakozó tömörítése és a nyújtás, csavaró különböző irányokba, hogy a végén vezet szakadás a sejtfalat és a pusztulástól.

Mivel abban az esetben, ballisztikus módszerek, működés szétesés ultrahanggal végezhetjük mind a szakaszos és folyamatos üzemmódban. Erre a célra, a különleges sejtek célja, hogy lehetővé tegye a szuszpenzió szivattyú elszakítható biomassza sebességgel több liter percenként egy sejtkoncentráció a szuszpenzióban 20%, és a hőmérsékletet 2-4 ° C teljesebb megsemmisítése a biomassza lehet újrahasznosítani.

Kémiai módszerek sejtroncsolási. Mivel a különböző módszerek mechanikus széteséssel, ultrahangos szétesés és a biomassza alapulnak a mechanikus szakadás a sejtmembrán - a csiszoló vagy annak megsemmisítése vagy törés következtében az ozmotikus erők következtében.

Egyes esetekben, a pusztítás a sejtmembránok miatt át oldatba az egyes összetevők sokkal kényelmesebb, t. E. A változás annak összetétele és szerkezete, így tovább érzékelhető, hogy a cella tartalmát.

Az egyik ilyen módszer egy detergens a sejtek lízisével. Biomassza termelő ebben az esetben kerül kezelésre bármely detergens, amely szolubilizálja a lipid komponenseket a sejtfal, ami után intracelluláris komponensek átfolyási képződött pórusok a környezetben.

LV Timosenko, MV Chubik