Реактор ферментативный

Горизонты энзимологии. В литературе появляются работы, в которых делаются попытки прогнозирования дальнейшего развития энзимологии на ближайшее десятилетие. Перечислим основные направления исследований энзимологии будущего. Во-первых, это исследования более тонких деталей молекулярного механизма и принципов действия ферментов в соответствии с законами югассической органической химии и квантовой механики, а также разработка на этой основе теории ферментативного катализа. Во-вторых, это изучение ферментов на более высоких уровнях (надмолекулярном и клеточном) структурной организации живых систем, причем не столько отдельных ферментов, сколько ферментных комплексов в сложных системах. В-третьих, исследование механизмов регуляции активности и синтеза ферментов и вклада химической модификации в действие ферментов. В-четвертых, будут развиваться исследования в области создания искусственных низкомолекулярных ферментов —синзимов (синтетические аналоги ферментов), наделенных аналогично нативным ферментам высокой специфичностью действия и каталитической активностью, но лишенных побочных антигенных свойств. В-пятых, исследования в области инженерной энзимологии (белковая инженерия), создание гибридных катализаторов, сочетающих свойства ферментов, антител и рецепторов, а также создание биотехнологических реакторов с участием индивидуальных ферментов или полиферментных комплексов, обеспечивающих получение и производство наиболее ценных материалов и средств для народного хозяйства и медицины. Наконец, исследования в области медицинской энзимологии, основной целью которых является выяснение молекулярных основ наследственных и соматических болезней человека, в основе развития которых лежат дефекты синтеза ферментов или нарушения регуляции активности ферментов. [c.117]

Рабочей частью химического реактора является колонка заполненная гранулами фермента, иммобилизованного в геле полиакриламида [Е]о=1 10 М). Через колонку пропускают раствор субстрата в концентрации 1-10- М. Ферментативная реакция, в растворе характеризуется параметрами кат=Ю сек-, /Ст(каж)= = 0,1 М. Каков должен быть размер гранул иммобилизованного фермента, чтобы диффузия не играла существенной роли в ферментативной реакции, если коэффициент диффузии субстрата в геле равен 10- см сек. [c.275]

В природных ферментативных процессах для каждой стадии сложного процесса существует свой весьма активный, но специфический катализатор, так что весь процесс как бы передается по эстафете — каталитической цепи — от одного катализатора к другому, за счет чего значительно выигрывает селективность превращения. Аналогичное явление можно осуществить и в техническом катализе. При этом создается возможность проведения в одном реакторе многостадийных процессов. Классическим примером простейшего процесса каталитической системы может служить одностадийная изомеризация парафинов на бифункциональном катализаторе и окиси алюминия и платины, протекающая следующим образом (применительно к бутану) [c.47]

Перечислим в заключение некоторые имеющиеся в литературе примеры исследований устойчивости химических реакторов полимеризационный реактор [3], реактор с псевдоожиженным слоем катализатора [33], реактор с регулятором температуры [446], реактор для ферментативных реакций и др. [c.236]

Например, при создании ферментативного электрода и модельного ферментативного реактора [127] использован аналог NAD+, присоединенный к водорастворимому декстрановому полимеру. Очевидны возможности приложения достижений в этой области для медицины. [c.260]

Химический реактор состоит из колонки, заполненной гранулами иммобилизованного фермента. Исследование показало что осуществляемый ферментативный процесс лимитируется диф фузией. Что в общем случае более предпочтительно для увеличе ния эффективности ферментативного процесса — измельчение гра нул иммобилизованного фермента или уменьшение начальной кон центрации фермента Ответ пояснить. [c.274]

Каждая молекула полимерного субстрата фактически представляет собой целый спектр субстратов (реакционных центров) с различной реакционной способностью. При этом реакционная способность полимеров, как правило, убывает в ходе его ферментативной деструкции. Это приводит к своеобразным эффектам в кинетике ферментативной деградации полимерных субстратов, которые трудно (а часто невозможно) отличить от эффекта ингибирования реакции продуктами ферментативного гидролиза. Поэтому, прежде чем на основании кинетического изучения реакции делать окончательный вывод о наличии значительного ингибирования продуктами и, более того, давать рекомендации по поводу соответствующей конструкции ферментного реактора для практических целен, необходимо проверить ингибирующую способность продуктов с помощью прямых методов, добавляя продукты гидролиза непосредственно в реакционную систему. [c.35]

Третьей областью применения теории саморазвития открытых каталитических систем может стать моделирование и перенесение в промышленные реакторы моделей ферментативных систем, представляющих если не всю, то часть живой клетки, обеспечивающей стабильную работу биокатализаторов. Речь идет об освоении каталитического опыта живой природы в том отношении, которое касается стабилизации ферментов и их синтетических аналогов не путем искусственной иммобилизации, а посредством закономерностей, присущих естественному отбору в ходе химической эволюции. [c.210]

В — от об. до т. кип. в растворах любой концентрации. И — клапаны, чаши для приготовления составов, реакторы для ферментативного получения уксусной кислоты, колонны для получения чистой уксусной кислоты, емкости для хранения, вентиляторы. [c.450]

Калориметрические сенсоры основаны на миниатюрных калориметрах и применяются для растворов (разд. 7.5). В простейшем случае проба проходит через реактор, иа выходе которого тепло реакции измеряют термистором. Для определения субстратов (разд. 7.8) в реакторе иммобилизуют фермент. Такое устройство не является сенсором в строгом смысле нашего определения, поскольку контроль не непрерывен. Измерение теплового эффекта реакции стали практиковать, используя отдельные ферментативные реакции. Возможно определение мочевины, пенициллина, глюкозы, сахарозы, холестерина или лактата. [c.513]

Метод ферментативного гидролиза растительных белков позволяет в широком диапазоне регулировать технологические параметры этого процесса и варьировать питательную ценность гидролизатов. Хотя промышленное применение ферментативного гидролиза находится еще в начальной стадии, можно констатировать, что гидролизаты растительных белков постепенно внедряются в производство различных продуктов питания. Разработка мембранных реакторов обеспечивает впечатляющее развитие технологии в этой области. Видимо, прогресс в биотехнологии и генной инженерии внесет очень существенный вклад в широкое распространение белковых гидролизатов. [c.619]

Иерархическая структурная схема БТС в зависимости от степени ее детализации может охватывать большое число уровней, начиная от ферментативных реакций на уровне отдельных клеток и кончая уровнем функционирования целых подсистем, например ферментация, разделение микробиологических суспензий и т. д. Однако количественный анализ такой структурной схемы в целом с использованием методов математического моделирования представляет собой сложную задачу. С практической точки зрения более эффективно при анализе системы выделить в иерархической схеме ближайшие уровни, описывающие поведение основных подсистем и элементов БТС. Элементами БТС являются условно неделимые единицы — технологические аппараты, в которых осуществляется целенаправленное протекание технологических процессов физической, химической или биохимической природы. К таким аппаратам относятся инокулятор — аппарат для получения засевной биомассы микроорганизмов биохимический реактор — аппарат для проведения процесса микробиологического синтеза флотаторы, центрифуги, сепараторы — аппараты для разделения микробиологических суспензий и др. [c.18]

Эффективность процесса получения сахаров зависит от ряда других факторов и в значительной степени — от стабильности ферментов, роли ингибирующего влияния на них продуктов, а также конструкции установки, в которой процесс реализуется Поэтому возникает задача обобщения кинетических закономерностей ферментативной деструкции целлюлозы, разработки математических моделей, отражающих кинетику, механизм и количественные характеристики происходящих процессов, в том числе с учетом особенностей функционирования реакторов разной конструкции Решение этой задачи с применением методов математического моделирования на ЭВМ позволяет осуществлять оптимизацию биотехнологических процессов ферментативной конверсии полисахаридов, корректно и оперативно планировать и прогнозировать их результаты, учитьшать количественный вклад каждого из факторов, влияющих на эффективность процесса, определять пути воздействия на них, приводящих к положительным результатам [c.5]

Практическая реализация процесса ферментативного гидролиза целлюлозы невозможна без детального изучения его кинетики и создания на данной основе математических моделей, позволяющих предсказывать ход гидролиза в любой момент времени реакции. С помощью математического моделирования можно выявить стадии и факторы, лимитирующие скорость ферментативного расщепления целлюлозы, обосновать оптимальный качественный и количественный состав целлюлазного комплекса, выбрать необходимый тип реактора, что в итоге дает возможность найти оптимальные условия проведения процесса. [c.157]

Последняя модель (№ 7) была использована для описания кинетики ферментативного гидролиза целлюлозы в мембранном реакторе с ультрафильтрацией. [c.164]

На рис. 6.2 приведены теоретические кинетические кривые образования целлобиозы и глюкозы при ферментативном гидролизе целлюлозы в реакторе периодического действия, полученные расчетом на ЭВМ в рамках рассматриваемой модели, а также экспериментальные данные. Как видно из рисунка, теоретические зависимости хорошо согласуются с экспериментальными. [c.175]

Модель гидролиза целлюлозы в колонном реакторе позволила адекватно описать распределение ферментов по длине реактора при их адсорбции на поверхности субстрата и предсказать зависимости концентрации продуктов на выходе из реактора от времени при различных степенях заполнения субстрата адсорбированными ферментами и различных скоростях потока. Кроме того модель позволяет рассчитать такие важные параметры, как производительность реактора и степень конверсии субстрата за различное время гидролиза. На рис. 6.3 и 6.4 приведены примеры расчетов параметров процесса ферментативного гидролиза целлюлозы в проточном колонном реакторе. [c.177]

Математическая модель ферментативного гидролиза целлюлозы в реакторах периодического и непрерывного действия была использована для количественного анализа влияния различных факторов на кинетику гидролиза [57, 58], что в свою очередь дает возможность целенаправленного изменения и оптимизации условий проведения процесса для повышения его эффективности. В качестве примеров на рис. 6.5 показан ряд кинетических кривых накопления продуктов в реакторе периодического действия, а на рис. 6.6 — в проточном колонном реакторе, полученных численным расчетом на ЭВМ в предположении, что какой-либо из возможных факторов не имеет места в реакционной системе, а также приведены экспериментальные данные. Как видно из рисунков, только при учете влияния всех факторов (кривая 2) модель достоверно описывает ход процесса (экспериментальные точки ложатся на теоретическую кривую). С другой стороны, сравнивая кинетические кривые, полученные в предположении отсутствия влияния того или иного фактора, с кривой 2, можно наглядно оценить роль каждого из факторов в процессе гидролиза. [c.178]

Реакторы измельчения представляют собой разновидность реактора перемешивания и позволяют увеличить в 1,5-2,0 раза эффективность ферментативного гидролиза, хотя имеют те же недостатки, что и реактор перемешивания. Известен [1] реактор измельчения (истирания), представляющий собой реактор перемешивания, снабженный мешалкой с цилиндрическими стальными пальцами вместо лопастей, на 2/3 объема заполненный истирающим материалом (песком, стеклянными или стальными шариками). [c.187]

В табл. 7.1 приведены результаты сравнения эффективности ферментативного гидролиза целлюлозы в реакторах периодического действия с перемешиванием, проточном с перемешиванием (без ультрафильтрационной мембраны) и проточном колонном. Критериями при сравнении были такие параметры, как степень конверсии субстрата (глубина гидролиза), производительность реактора и концентрация полученных продуктов. [c.189]

Расчеты, подтвержденные экспериментальной проверкой, показали, что производительность по глюкозе реактора периодического действия с перемешиванием может составлять 1-5 г/(л ч), а реактора колонного типа — 10-20 г/(л ч). Дальнейшее совершенствование теоретических и практических аспектов ферментативного гидролиза ЦСМ позволит, по-видимому, увеличить его производительность выше еще в 2-3 раза [1]. [c.192]

При анализе кинетич. закономерностей в ферментативных реакторах широкое теоретич. и эксперим. развитие получили вдеальные модели реакторов, проточный безфадиентный [c.82]

Дизли и Шериан [36] изучали кинетику и производительность гидролиза белков соевого изолята при коммерческом производстве фермента проназы в мембранном реакторе. На основе уравнений ферментативной кинетики Михаэлиса — Ментена они смогли разработать модель для расчета скорости гидролиза по четырем параметрам концентрациям фермента и субстрата, [c.607]

Рассмотрим более подробно на одном из примеров основные ивдипы математического моделирования ферментативного гид-лиза целлюлозы в реакторах различного типа (по данным ра-т [47-51]). Моделирование проводилось для случая реакци-ной системы, включающей делигнифицированную целлюлозу [c.173]

Данная математическая модель была также использована для описания кинетики ферментативного гидролиза в проточном колонном реакторе непрерывного действия [49, 51]. Особенностью колонного реактора является то, что процесс гидролиза осуществляется под действием только прочно адсорбированных на поверхности целлюлозы ферментов. На первой стадии процесса происходит адсорбция целлюлаз на субстрате путем пропускания раствора ферментов через слой субстрата при пониженной температуре (чтобы исключить гидролиз). На второй стадии после повышения температуры (до 50° С) осуществляется собственно процесс гидролиза. При этом растворимые продукты реакции непрерывно отводятся из зоны гидролиза, а ферменты, будучи прочно адсорбированными на поверхности целлюлозы, остаются в объеме реактора. По мере гидролиза ферменты перемещаются на свежие порции субстрата [49, 51]. Таким образом, процесс можно реализовать в непрерывном режиме путем подачи новых порций сырья по принципу противотока [56]. [c.175]

Рис. 6.5. Влияние различных факторов на кинетику ферментативного гидролиза целлюлозы в реакторе периодического действия. Кинетические кривые получены расчетом на ЭВМ 1 — весь субстрат принят за кристаллический 2 — учтены все факторы 5 — не учтено ингибирование глюкозой 4 — не учтена инактивация целлобиозообразующих ферментов 5 — не учтено ингибирование целлобиозой 6 — весь субстрат принят за аморфный о — экспериментальные точки (глюкоза - - целлобиоза). Концентрация субстрата — 80 г/л, активность ферментов из Т.1опдгЬгасЬ.1аЫт — 14 ед. по фильтровальной бумаге на 1 г субстрата, 50° С, pH 4,5

Рис. 6.6. Влияние различных факторов на кинетику ферментативного гидролиза целлюлозы в проточном колонном реакторе. Кинетические кривые получены расчетом на ЭВМ 1 — весь субстрат принят за кристаллический 2 — учтены все факторы 3— не учтена инактивация целлобиозообразующих ферментов 4 — не учтено ингибирование глюкозой 5 - не учтено ингибирование целлобиозой

Гусаков А.В., Синицын А.П., Клесов А.А. Сравнение эффективности использования реакторов периодического и непрерывного действия для ферментативного гидролиза целлюлозы на основе кинетических расчетов оценка влияния различных факторов // Биотехнология. 1986. № 1. С. 74-84. [c.184]

Известны различные модификации реакторов для проведения ферментативного гидролиза целлюлозы. Их условно можно разделить на три типа реактор периодического действия (как правило, с перемешиванием), проточный реактор с перемешиванием (часто снабжаемый ультрафильтрационной мембраной) и проточный колонный реактор напрерывного действия [1] (разновидности реакторов приведены на рис. 7.1). [c.186]

Рис, 7.1. Реакторы, используемые для ферментативного гидролиза. с перемешиванием (I), с ультрафильтрацией (II), поршневого течения (III) I — традиционный, 2 — истирания, 3 — изрезания, 4 — со встроенной ультрафильтрационной мембраной, работающей под давлением, 5 — с выносной зоной ультрафильтрации, 6 — противоточный реактор колонного типа [c.186]

Скорость ферментативного гидролиза целюлозы в значительной степени зависит от относительных количеств фермента и субстрата E/S) в реакционной системе. В связи с этим сопоставлять эффективность действия реакторов различного типа можно в двух принципиально различных режимах. В первом режиме [c.188]

Создан противоточный реактор непрерывного действия для ферментативного гидролиза [1] В этом реакторе реализован ряд новых принципов Во-первых, рабочая зона колонного реактора плотно наполняется целлюлозой, чем достигается ее более высокая концентрация (до 40%) и более высокая объемная скорость гидролиза, чем в реакторах другого типа, например с перемешиванием Во-вторых, целлюлазы удерживаются на целлюлозе в реакторе за счет адсорбции по принципу аффинной хроматографии Это позволяет обойтись без специальных мембран, удерживающих ферменты в реакторе, что удешевляет процесс В-третьих, в таком реакторе можно использовать культуральные жидкости с достаточно низким содержанием целлюлазы, так как эти ферменты концентрируются в реакторе за счет адсорбции В-четвертых, протеазы и другие ферменты, инактивирующие целлюлазы, удаляются из реактора еще до начала гидролиза целлюлозы, поскольку они, как правило, адсорбируются на целлюлозе [c.211]

Аналогичным образом, только применение ионообменных материалов дает возможность снизить содержание ионов аммония в крови, образующегося вследствие дезаминирования аминокислот, пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Сравнительный анализ применения для извлечения ионов аммония из крови показал, что из исследованного спектра ионообменных смол и неорганических силикатных и цир-конийсиликатных материалов следует рекомендовать Гфименение цирконий алюмосиликата С-36, имеющего оптимальное сочетание высокой равновесной емкости и достаточной проницаемости для иона аммония. Одной из возможных областей его применения, кроме прямой гемоперфузии, может бьггь система регенерации диализата в аппарате Искусственная почка , включающем ферментативный реактор для разложения мочевины. [c.565]

Рассмотрим химическую сторону вопроса. Сложное превращение веществ — многоступенчатый процесс, протекающий в виде серии последовательных и параллельных реакций, часто требующий применения нескольких катализаторов, так как для каждой стадии нужен свой катализатор. В природных ферментативных процессах для каждой стадии сложного процесса существует весьма активный специфический катализатор, так что весь процесс как бы передается по эстафете от одного катализатора к другому, образуя каталитическук> цепь. Аналогичную ситуацию можно осуществить и в техническом катализе. При этом создается возможность проведения в одном реакторе многостадийных процессов либо с существенным выигрышем в их скорости или селективности, либо даже без этого, но с повышением экономики производства за счет снижения капитальных затрат и эксплуатационных расходов. [c.139]

Иммобилизация ферментов на подходящих носителях значительно расширяет сферы их применения, которые, кроме того, стали и экономически целесообразными. Исследование различных типов ферментативных реакторов создает условия для их практического применения. Однако потребуется еще много усилий для воплощения мечты эпзимологов о том, чтобы ферменты как высокоспеци-фические катализаторы проникли в процессы производства. К сожалению, до сих пор имеется некоторый скептицизм относительно возможности достижения этой цели. [c.12]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология