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

36523. Процедуры общего вида в паскаль 24.5 KB
  Синтаксис: Procedure идентификатор или Procedure идентификатор параметры Замечания: В заголовке процедуры определяются ее идентификатор и набор формальных параметров если таковые есть. Заголовок процедуры сопровождается: 1разделом описаний в котором объявляются локальные объекты 2операторами находящимися между Begin и End которые определяют что должно быть выполнено при вызове процедуры. Вместо частей объявлений и операторов в объявлении процедуры могут присутствовать директивы Forwrd externl или InLine.
36524. Формальные и фактические параметры Правило соответствия 26.5 KB
  В каждую группу включаются параметры одного типа принадлежащие к одной категории. Все формальные параметры можно разбить на четыре категории: 1параметрызначения; 2параметрыпеременные; 2параметрыконстанты 4параметрыпроцедуры и параметрыфункции.
36525. Параметры - переменные, параметры-значения.Механизм передачи в подпрограмму и из нее 28.5 KB
  Список формальных параметров необязателен и может отсутствовать. Если же он есть то в нем должны быть перечислены имена формальных параметров и их типы например: Procedure SB: Rel; b: Integer; с: Chr; Как видно из примера параметры в списке отделяются друг от друга точками с запятой. Несколько следующих подряд однотипных параметров можно объединять в подсписки например вместо Function F: Rel; b: Rel: Rel; можно написать проще: Function Fb: Rel: Rel; Операторы тела подпрограммы рассматривают список формальных параметров как...
36526. Глобальные и локальные типы параметров 23.5 KB
  Глобальные переменные Глобальные переменные в отличие от локальных доступны в любой точке программы.
36527. Параметры процедурного типа и их использование 25.5 KB
  Он основан на введении процедурных типов. Процедурный тип тип представляющий семейство процедур или функций для их использования в программе. Как и любой тип Турбо Паскаля процедурный тип должен быть описан а затем может быть использован для работы с переменными процедурного типа или константами.
36528. Информация, информационные революции, основные этапы. Классификация информации 25.5 KB
  Iя революция изобретение письменности. IIя революция сер. IIIя революция кон. IVя революция 70е гг.
36529. Возникновение эвм, поколения эвм. Критерии классификации 26 KB
  Возникновение ЭВМ. Поколения ЭВМ. Под поколением ЭВМ понимается серия вычислительных машин обладающих едиными научными и техническими принципами возможностью создания разными коллективами 1е поколение 194650 элементная база электронные лампы Стрела Урал1 и.
36530. Характеристика поколений Эвм 25.5 KB
  Под поколением ЭВМ понимается серия вычислительных машин обладающих едиными научными и техническими принципами возможностью создания разными коллективами 1е поколение 194650 элементная база электронные лампы Стрела Урал1 и. Программирование коды ЭВМ. Основной тип большие ЭВМ.
36531. Принципы фон Неймона как основы информации эвм. Схема эвм, основные компоненты 31 KB
  Схема эвм основные компоненты. Принципы Неймона как основы информации ЭВМ. 1ВМ строится на основе двоичной системы счисления 2Программный принцип управления ЭВМ заключаются в том что ЭВМ выполняет решение задачи с помощью программы которая записывается в память до момента ввода исходных данных задачи и выполняется под управлением программы также записанной в памяти.