71120

Некоторые особенности механического разделения культуральной жидкости

Лекция

Физика

Для улучшения отделения жидкости от мицелиальной массы, с целью минимального содержания жидкости в массе предлагается обрабатывать ферментационное сусло на гидравлических прессах (рис. 2). Гидравлическому уплотнению под действием перепада давления подвергают фильтрующий слой...

Русский

2014-11-02

1.76 MB

1 чел.

Лекция 12

Некоторые особенности механического разделения

культуральной жидкости

При выборе режима фильтрации необходимо учитывать поведение продукта ферментации, в данном случае, стрептомицина (рис.1).

Антибиотик подвержен распаду, скорость которого зависит от температуры и характеризуется величиной периода полураспада.

Рис.1. Сопоставление скорости вымывания стрептомицина из мицелия (1) со скоростью его разрушения (2

Таким образом, было установлено, что промышленный метод фильтрации Streptomyces griseus с извлечением максимального количества стрептомицина целесообразно проводить в условиях:

– рН=3,7-4,2;

– добавка фильтрующего агента 2-3%;

– температура 80-90°С;

– длительность прогрева до этой температуры – 30-60 мин.

Для улучшения отделения жидкости от мицелиальной массы, с целью минимального содержания жидкости в массе предлагается обрабатывать ферментационное сусло на гидравлических прессах (рис. 2). Гидравлическому уплотнению под действием перепада давления подвергают фильтрующий слой, полученный на первой стадии обычной фильтрации.

Рис. 2. Отделение мицелиальной массы с помощью гидравлического пресса

Метод реализован в производстве уксуса, соевого соуса и других продуктов.

Процесс уплотнения характеризуется величиной соотношения масс сырой и сухой пасты кг/кг и удельным сопротивлением фильтрующего слоя αс м/кг.

Пояснение:

Коэффициент сопротивления фильтрующего слоя rc, м-1

rc  = αRW/A,

где  W – количество твёрдой фазы в исходной суспензии, A – поверхность фильтра.

Примерно после 30 мин прессования αс принимает постоянное значение.

Культуральные среды актиномицетов, например, Streptomyces griseus фильтруются плохо.

В промышленности для лучшего отделения мицелия от культуральной среды сопротивление жидкости понижают путем нагревания. При этом происходит коагуляция белков мицелия.

Исследование процесса (рис.3) проводилось с применением фильтра на основе хлопчатобумажной ткани с применением фильтрующего материала («радиолит» и диатомовая земля). Для испытаний брали пробы из ферментера, работающего в стационарном режиме и выдерживали 3-4 дня. Культуральная среда содержала глюкозу, соевый порошок, неорганические соли и дрожжи.

        

Рис. 3. Исследование процесса фильтрования мицелия Streptomices griseous

при различных pH

 

Нелинейный характер динамики зависимости скорости фильтрации от рН и то, что кривые не проходят через начало координат свидетельствует о сжимаемости мицелия.

При этом сопротивление фильтрации сильно зависит от рН.

Фильтрование проводилось при постоянной температуре, но предваритель среды выдерживалась разное время при 100°С (рис. 4).

       

Рис. 4. Влияние предварительного прогрева на процесс фильтрования мицелия Streptomices griseous

По этому графику видно, что коагуляция белков происходит через 30-40 мин прогрева.

Но слишком длительный прогрев приводит к разрушению коагулята и сопротивление фильтрации снова возрастает.

На скорость фильтрации существенное влияние оказывает добавка фильтрующего материала (рис. 4). Она должна быть оптимальной для сорбции и укрупнения частиц. Как видно из рисунка быстрее всего (с минимальным Θ/V) фильтрование происходит с добавкой 3-5% фильтрующего материала.

Рис. 5. Влияние добавки фильтровального материала на процесс фильтрования мицелия Streptomices griseous

Механическое разрушение клеток

В микробиологической промышленности для экстракции ферментов из ядра или из клеточных оболочек м.о. широко применяется механическое разрушение клеток без применения химических реагентов. При дезинтеграции происходит разрушение структур, растёт энтропия и выделяется теплота.

Для разрушения клеток применяются такие приемы:

– изменение структуры суспензии замороженной культуры клеток под повышенным давлением;

– высокоскоростное растирание клеток между стеклянными бусами.

Но оба эти метода в промышленном масштабе не применяются.

Пресс. В этом методе суспензия замораживается до -60 °С и в течение 30 мин подвергается давлению между поршнем и диском с отверстиями диаметром 1,5-2,5 мм. Под давлением 1-2,5 т/см2 материал вытекает через отверстия.

Рис. 6. Кривые давления в прессе, разрушающем клетки:

1 – поток материала, 2 – поршень, 3 – траектория напряжений, в замороженной суспензии, 4 – диск.

Под действием минусовой температуры и давления структура льда внутри клеток изменяется (рис. 7). При этом происходит значительное изменение объема и клетки разрушаются (рис. 8).

Переход из одной фазы в другую сопровождается разным изменением объема. Наиболее значительное изменение наблюдается при переходе из фазы III в фазу V.

Рис. 7. Фазовые состояния в системе лёд-жидкость

Рис. 8. Разрушение м.о. В. megaterium методом низкотемпературного прессования

Колебательный вибратор для разрушения бактерий и дрожжей

Рабочая камера вибратора имеет внутренний диаметр 2-5 см, и высоту  9-25. Вибрация обеспечивается кулачковым механизмом. Клеточная суспензия вместе со стеклянными бусами помещается в камеру. Амплитуда и частота вибраций варьируются.

По поднятию температуры (при возрастании энтропии системы) для залитой в камеру охлажденной жидкости определялась оптимальная частота колебаний (рис. 9). Она равна 150 циклов в сек.

       

 

Рис. 9. Влияние частоты колебаний на температуру в дезигнтеграторе

На эффективность метода влияют объем жидкости, амплитуда вибрации, количество бус.

Исследована ферментативная активность фракций, полученных из суспензий пекарских дрожжей путем дезинтегрирования двумя описанными способами. Результаты практически одинаковы.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

61438. География мирового хозяйства 14.13 KB
  Поскольку существуют мировое капиталистическое хозяйство и мировое социалистическое хозяйство развитие которых подчинено принципиально различным закономерностям постольку необходимо подвергать анализу тенденции развития не только...
61439. Экономическая и социальная география как наука, её место в системе географических наук 87.73 KB
  Экономическая и социальная география мира – общественная географическая наука, изучающая развитие экономики и размещение населения в мире в целом, в отдельных регионах и странах.
61441. Фізико-географічне положення Північної Америки 26.39 KB
  Порівняти фізикогеографічне положення Північної та Південної Америки. Зясувати вплив ФГП на природу Північної Америки. Вивчити географічну номенклатуру берегової лінії Північної Америки.
61444. Закладка для книги «Шов козлик» 24.83 KB
  Ребята скажите пожалуйста как вы считаете что необходимо для того чтобы урок получился успешным и интересным Конечно молодцы поднимите руку кто из вас любит читать у кого дома большая библиотека как лучше...