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

0 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

68225. МЕТОДИ ВИЗНАЧЕННЯ ЧАСОВИХ ХАРАКТЕРИСТИК ТЕПЛОВИХ ПОЖЕЖНИХ СПОВІЩУВАЧІВ ПРИ АВТОНОМНИХ ВИПРОБУВАННЯХ 415.5 KB
  Технічні характеристики теплових пожежних сповіщувачів а також методи й алгоритми їх визначення регламентуються євростандартом EN54. Цей стандарт передбачає нормування лише однієї часової характеристики пожежного сповіщувача – часу його спрацювання хоча для цієї мети використовується...
68226. УПРАВЛІННЯ ПРОЕКТАМИ РОЗВИТКУ ТЕРМІНАЛЬНИХ СИСТЕМ ДОСТАВКИ ВАНТАЖІВ АВТОМОБІЛЬНИМ ТРАНСПОРТОМ 1.55 MB
  Умовами підвищення результативності роботи організацій різної галузевої приналежності передбачається широке застосування методів стратегічного управління. В процесах стратегічного управління, розглядуваних за такі, що складаються з послідовності стадій формування...
68227. ВИХОВАННЯ ШАНОБЛИВОГО СТАВЛЕННЯ ДО МАТЕРІ У СТАРШИХ ДОШКІЛЬНИКІВ 147 KB
  Незважаючи на численність наукових напрацювань із проблеми морального виховання дитини залишаються недостатньо вивченими особливості й основні напрями діяльності дошкільних навчальних закладів щодо виховання в дітей старшого дошкільного віку шанобливого ставлення до матері як важливого складника...
68228. Діагностична значимість показників окисного стресу та нітроксидергічного дисбалансу в легеневих експіратах у новонароджених з дихальною недостатністю 356 KB
  Дихальні розлади в новонароджених є досить поширеними в практиці відділень інтенсивної терапії будьякого профілю представляють серйозну проблему та часто є причиною смерті хворих Шунько Є. Актуальність діагностики причин респіраторних розладів у новонароджених...
68229. ФОРМУВАННЯ ОПТИМАЛЬНОГО ВОДНО-СОЛЬОВОГО РЕЖИМУ ТЕМНО-КАШТАНОВИХ ҐРУНТІВ НА ФОНІ ВЕРТИКАЛЬНОГО ДРЕНАЖУ В УМОВАХ КРАСНОЗНАМ’ЯНСЬКОЇ ЗРОШУВАЛЬНОЇ СИСТЕМИ 10.63 MB
  Зрошення на фоні діючого дренажу на таких безстокових та слабодренованих територіях є обов’язковою умовою для збереження родючості ґрунтів. Тому дослідження водносольового режиму темнокаштанових ґрунтів при вирощуванні пшениці озимої як основної культури сівозмін сухої Степової зони в різних...
68230. МЕХАНІЗМ ВАЛЮТНОГО РЕГУЛЮВАННЯ В УКРАЇНІ 2.95 MB
  В умовах посилення процесів глобалізації фінансових ринків відкритості економік та їх взаємозалежності що обумовлюють зростання нестабільності національних валют роль механізму валютного регулювання постійно зростає.
68231. ЕКОЛОГО-ЕКОНОМІЧНІ ЗАСАДИ УПРАВЛІННЯ ЗЕМЕЛЬНИМИ ВІДНОСИНАМИ 540 KB
  Управління земельними відносинами є одним з найважливіших завдань в економічному середовищі країни що обумовлене сучасною земельною реформою. Фактично в державі не розроблено методології управління земельними відносинами як базису просторового соціальноекономічного розвитку.
68232. Методи та засоби персоніфікації інформаційного наповнення у глобальній системі World Wide Web 1.67 MB
  Позиціонування ІН цей напрям охоплює дослідження пов’язані з визначенням формуванням та підвищенням ефективності позиції ІН вебсайтів окремих вебсторінок та дописів користувачів WWW І. Пояснюється це тим що вкрай необхідно поліпшити якість величезних обсягів користувацького інформаційного...
68233. ЗНАЧЕННЯ ЕРИТРОПОЕТИНУ В РОЗВИТКУ АНЕМІЧНОГО СИНДРОМУ ПРИ ГОСТРІЙ МІЄЛОЇДНІЙ ЛЕЙКЕМІЇ 224 KB
  У хворих на гостру мієлоїдну лейкемію (ГМЛ) анемія розвивається у патогенезі самого захворювання та прогресує в процесі цитостатичної терапії. Уже в дебюті захворювання анемічний синдром викликає численні патологічні ефекти, асоціюється з погіршенням якості життя, зниженням професійної...