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

49616. Расчет релейной защиты элемента электроэнергетической сети 662 KB
  Чебоксары 2009 год Задание Выполнить расчет релейной защиты элемента электроэнергетической сети: выбрать тип и основные параметры элемента защиты марка провода тип опор длина схему прилегающей сети и режим его работы; рассчитать основную или резервную защиту элемента сети: рассчитать схему замещения элемента сети; выбрать реле защиты и схему его включения; рассчитать основные режимы короткого замыкания; рассчитать уставки защиты; выполнить расчет чувствительности защиты; сделать выводы по расчету; нарисовать схему...
49617. Проектирование районной электрической сети 3.19 MB
  В данной работе проводится учебное проектирование электрической сети питающей 6 пунктов и имеющей один источник питания также выявляется необходимость реактирования линий 10 кВ отходящих от подстанции. В первом разделе работы проводится анализ исходных данных и устанавливаются батареи статических конденсаторов БСК в соответствие с требованиями приказа Минэнерго от 20022007 №49 в следующем разделе формируются варианты сети и выбираются номинальные напряжения участков схем сети. Проводится сопоставление вариантов...
49618. Расчет механизмов привода растворонасоса 448.1 KB
  Выбираем для изготовления колеса и шестерни сталь марки 40Х. Дополнительно применяем улучшение получая твердость 235…262 HB для колеса и 269…302 HB для шестерни.
49621. Теорія будови Бутлерова як основа вивчення органічної хімії в школі 1.24 MB
  ФРАНКА ХІМІЧНИЙ ФАКУЛЬТЕТ Кафедра педагогіки Кафедра неорганічної хімії Теорія будови Бутлерова як основа вивчення органічної хімії в школі Курсова робота студента 4 курсу Яворського Богдана Володимировича...