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

76023. МЫ БУДЕМ ПОМНИТЬ ВАШИ ИМЕНА... ЛИТЕРАТУРНО – МУЗЫКАЛЬНАЯ КОМПОЗИЦИЯ, ПОСВЯЩЕННАЯ ДНЮ ОСВОБОЖДЕНИЯ ОДЕССЫ И ДНЮ ПОБЕДЫ 79 KB
  Вставай страна огромная Пусть ярость благородная Вставай на смертный бой Вскипает как волна С фашистской силой темною Идет война народная С проклятою ордой Священная война Одесса была одним из первых городов преградившим на длительное время путь врагу.
76024. Побратимські стосунки між угорським містечком та прикарпатським селом 626.5 KB
  Курс України на плідну й довготривалу співпрацю з багатьма країнами, її інтеграція в європейський освітній простір, міжнародний обмін інформацією в різних галузях знань, реальна можливість навчання, проходження практики, стажування та робота в зарубіжних...
76025. Подарунок від душі. Урок з курсу християнської етики в українській культурі 165 KB
  Мета: Ознайомити учнів: з походженням слова подарунок з фразеологічним висловам пов′язаним з почуттями від подарунка; Вчити: милосердю на прикладі життя святого Миколая та мудреців; піклуватися один про одного дарувати і приймати подарунки від інших.
76026. Виготовлення штучних квітів із паперу і цукерок 206 KB
  Мета: розширити уявлення дітей про різноманіття квітів, красу природи навесні; навчити виготовляти квіти із підручних матеріалів, створювати квіткові композиції; виховувати естетичний смак, любов до природи.
76027. Різноманітність хвойних дерев. Виготовлення поробки з природного матеріалу - шишок 2.24 MB
  А де ростуть шишки Звичайно на хвойних деревах Розповідь про хвойні дерева та шишки Хвойними називаються вічнозелені дерева з листям перетвореним на голки. Саме шишки і є жіночими квітками їх наукова назва мегастробіли а Чоловічі квіти на сосні чоловічих мікростробіли.
76028. Подорож у світ Грецької міфології 43.5 KB
  Мета: узагальнити знання учнів про Грецію: географічне положення, природно-кліматичні умови, заняття населення, суспільний устрій через міфи; допомогти учням усвідомити необхідність вивчення грецьких міфів-золотого фонду світової культури; сприяти розвитку інтелектуальних здібностей...
76029. ПОДОРОЖ ДО КРАЇНИ «ДОЯКОРУПО» 64.5 KB
  Хто її населяє мешканці країни словники довідники енциклопедії Ви уже стикались у своєму шкільному житті з важкими питаннями : як правильно написати слово вимовити його що означає те чи інше слово як перекласти слово на іншу мову. Які книжки допомогли вам у цьому словники...
76030. Інтегрований урок-змагання «Найрозумніший, найпрудкіший, найсильніший, найвеселіший» 139.5 KB
  Зінтегровано підсумкові теми з предметів: українська мова, математика, Я і Україна. Підсумковий урок - змагання проходить як підсумок знань з усіх предметів, набутих за час навчання у першому класі. Доцільно проводити його останнім уроком навчального року.