Культивирование микроорганизмов

Существует два способа культивирования микроорганизмов — продуцентов ферментов поверхностный п глубинный. [c.151]

ПРОИЗВОДСТВЕННЫЕ СПОСОБЫ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ — ПРОДУЦЕНТОВ ФЕРМЕНТОВ [c.151]

Количественная оценка значений Я(С ) показывает, что для большинства процессов аэробного культивирования микроорганизмов наиболее высокая скорость потребления соответствует углеродсодержащим субстратам и кислороду, учитывая их стехиометрические коэффициенты (см. табл. 2.2). Так, скорость потребления кислорода в процессе непрерывного культивирования биомассы микроорганизмов может составлять для дрожжей, растущих на углеродных субстратах, 3—6 кг/(м -ч) для дрожжей, растущих на н-парафинах нефти, 9—12 кг/(мЗ-ч) для бактерий, растущих на метаноле, 6—9 кг/(м -ч) для бактерий, растущих на метане,. 12—16 кг/(м - ч). [c.83]

Биореактор. Аппараты для проведения процессов культивирования микроорганизмов — биореакторы — можно рассматривать как технические системы, предназначенные для преобразования необходимых материальных и энергетических потоков в процессе роста и размножения клеток. Биохимические реакторы представляют собой основное технологическое оборудование, элементы схемы производства в целом, а эффективность их функционирования определяет в основном технико-экономические показатели биотехнологической системы. Многообразие форм конструктивного оформления биореакторов определяется технологическими и микробиологическими требованиями осуществляемого процесса ферментации. Так, схема на рис. 1.4 иллюстрирует различные процессы микробиологического синтеза, осуществляемые в промышленных биореакторах, а также основные условия их проведения. В биореакторе необходимо поддержание заданной температуры культивирования 1, давления Р, pH среды, окислительно-восстановительного потенциала еН, уровня растворенного кислорода Со времени ферментации т и концентрации лимитирующего субстрата 5. Для обеспечения заданных физико-химических параметров протекания процесса в биореакторе должны быть выдержаны необходимые условия тепло- и массообмена, аэрации среды и режима гидродинамического перемешивания. Рассмотренные на схеме процессы осуществляются в результате глубинного культивирования микроорганизмов в условиях аэрации и перемешивания среды. Известны также биореакторы для осуществления процесса путем поверхностного культивирования клеток с использованием микробиологических пленок и флокул, а также биореакторы для процессов с иммобилизованными на носителях ферментами [22]. [c.12]

В технологической схеме БТС осуществляются последовательно процессы подготовки питательного субстрата и среды для культивирования микроорганизмов, собственно процесс ферментации, обеспечивающий получение биомассы или биологически активных продуктов метаболизма клеток, процессы выделения клеток или клеточных компонентов и получения готового продукта микробиологического синтеза. Часть типовых процессов биотехнологии аналогичны по своим рабочим характеристикам и аппаратурному оформлению процессам химических производств, однако во многих случаях особенности физико-химических и биохимических свойств питательных сред и биологически активных веществ определяют характер технологического и аппаратурного оформления биотехнологических схем. Рассмотрим некоторые из них. [c.45]

Биотехнологическая система. БТС характеризуется большим разнообразием технологических процессов и их аппаратурным оформлением, наличием прямых и обратных связей между элементами. Конкретное аппаратурное оформление БТС зависит от особенностей подготовки питательных сред и сырья для культивирования микроорганизмов и получаемого целевого продукта микробиологического синтеза [7, 8]. В биотехнологической системе реализуются различные процессы обработки материалов механические, химические, тепловые, гидродинамические, диффузионные и биохимические. Рассмотрим в качестве примера технологическую схему производства белковой биомассы дрожжей из н-парафинов нефти (рис. 1.8). Схема включает ряд основных стадий производства, в которых происходит последовательная переработка исходного сырья в целевой продукт. [c.14]

Клетка. Основу биотехнологической системы составляют процессы микробиологического синтеза, направленные на получение разнообразных целевых продуктов биосинтеза — белков, аминокислот, липидов и др. Важную роль играют также процессы биологической очистки, направленные на утилизацию органических и неорганических соединений растущими на данном субстрате микроорганизмами. Индустриальное использование процессов культивирования микроорганизмов связано со способностью клеток в определенных условиях окружающей среды расти и размно- [c.7]

Способ непрерывно-проточного культивирования микроорганизмов более совершенен. Суть его заключается в том, что микробная популяция развивается в проточной питательной среде. Непрерывный способ имеет две разновидности гомогенно-непрерывный и градиентно-непрерывный. В первом случае выращивание ведут в одном ферментаторе при тщательном перемешивании среды и аэрации обеспечивается одинаковое состояние культуры во всем объеме жидкости. В ферментатор при этом непрерывно поступает свежая [c.162]

Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток. -М. Мир, 1978.-334 с. [c.241]

В работах по получению белковых препаратов и БАВ (биологически активных веществ) проводится культивирование микроорганизмов в различных на различных субстратах. На занятиях студенты-биотехнологи осваивают методы и приемы работы с микроорганизмами, знакомятся с методами изучения их обмена веществ и управления этими процессами с целью увеличения выхода целевого продукта жизнедеятельности микроорганизмов. Лабораторные работы имеют специфический характер [c.76]

Теплообменные процессы при культивировании микроорганизмов непосредственно связаны с кинетикой утилизации субстрата микробными клетками и скоростью образования биомассы. Общий тепловой баланс процесса ферментации в биореакторе может быть записан в виде [c.99]

Специфика теплового расчета процесса ферментации связана с определением величины теплового потока в процессе биосинтеза. Количество тепла, выделяемого в процессе аэробного, культивирования микроорганизмов, зависит от вида используемого углеродсодержащего субстрата и эффективности его утилизации микроорганизмами, т. е. выхода биомассы. Общее количество тепла, выделяемого в единицу времени при биосинтезе 1 кг микробной массы, составит [c.101]

Перт С. Дж. Основы культивирования микроорганизмов и клеток / Пер. с англ. Под ред. проф. П. Л, Работновой. М. Мир, 1978. 332 с. [c.112]

Уравнения (24) и (27) являются основными для непрерывного культивирования микроорганизмов. Простота этих уравнений, однако, обманчива, так как удельная скорость роста биомассы находится в сложной зависимости от концентрации лимитирующей питательной среды, pH среды, продуктов метаболизма, времени, воз- [c.212]

Другим примером часто используемого критерия оптимальности является соотношение в виде аддитивной функции. Так, в работах [5, 9] рассматривается задача оптимального распределения объемов биореакторов (идеального смешения) при последовательном непрерывном процессе культивирования микроорганизмов. Критерий оптимальности рассматриваемой задачи имеет вид [c.34]

Такое разнообразие видов источников сырья обусловливает различные технологические процессы его подготовки для культивирования микроорганизмов. Наиболее сложная стадия подготовки субстрата характерна для производств, перерабатывающих рас- [c.45]

Секционированные колонные биореакторы. Применение секционированных по высоте колонных биореакторов для процессов биотехнологии связано с целым рядом преимуществ этих аппаратов возможностью организации заданной структуры газожидкостных потоков возможностью осуществления многостадийного процесса культивирования микроорганизмов высокой интенсивностью перемешивания среды п транспорта кислорода к клеткам. Известно [c.160]

При глубинном культивировании микроорганизмы развиваются во всем объеме жидкой питательной среды. Так как подавляющее большинство продуцентов ферментов — строгие аэробы, среду интенсивно аэрируют. В микроорганизмах протекают два неразрывно связанных процесса — синтез биомассы и синтез ферментов. [c.159]

Определенные требования на выбор варианта аппаратурного оформления процесса культивирования микроорганизмов накладывает величина объема выпуска продукции. При создании крупно-тоннажных биореакторов большого объема (до 1000 м и более) могут оказаться неприемлемыми технические решения, эффективные для небольших по объему аппаратов. Так, трудности в разработке мощных приводов для механических перемешивающих устройств обусловливают переход к промышленным биореакторам с распределенным вводом энергии с использованием нескольких приводов, что в свою очередь затрудняет решение вопросов стерильности, механической надежности и т. д. Характерной особенностью конструкций биореакторов является выбранный принцип перемешивания среды, определяющий способ ввода энергии, а в ряде случаев и эффективность массообменных процессов в аппарате. [c.196]

Бирюков В. В. Нетрадиционные задачи управления процессами культивирования микроорганизмов с применением ЭВМ.—В кн. Теория и практика непрерывного культивирования микроорганизмов. М., Наука, 1980, с. 139—188. [c.274]

Саморегуляцию при непрерывном культивировании микроорганизмов можно характеризовать системой дифференциальных уравнений. Для 1-го дрожжегенератора эта система такова [c.213]

Способы непрерывного культивирования в производстве ферментных препаратов для спиртового производства не вышли еще из стадии испытаний. Поэтому в настоящее время на заводах применяют периодическое культивирование микроорганизмов. [c.163]

Цирлин A. М., Крылов Ю. М., Матвеев В. В. и др. Оптимизация циклических режимов культивирования микроорганизмов для процессов с разбав-лением//Тезисы докладов 1-й Все<10юзн0й конференции по математической теории биологических процессов.— Калининград, 1976.— С. 175—176. [c.7]

К основным питательным веществам, используемым микроорганизмами в качестве исходного сырья для биосинтеза, следует отнести углерод, азот и фосфор. При аэробном культивировании микроорганизмов в энергетическом метаболизме клетки непосредственное участие принимает кислород, выполняя роль акцептора электронов. С участием молекулярного кислорода происходит окисление углеводородного субстрата с последовательным образованием надвинного спирта, а затем жирной кислоты. При анаэробном процессе микроорганизмы получают энергию в результате окисления, когда акцепторами электронов выступают неорганические соединения. У фототрофов (фотосинтезирующих бактерий, водорослей) в качестве источника энергии служит энергия солнечной радиации. [c.10]

На примере деструкции фенола рассматривается возможность совершенствования процесса обезвреживания токсичных стоков ксенобиотиков с использованием гибридной системы очистки с совмещением процесса химического и биологического окисления по месту и времени. Показана возможность биологического окисления токсичных веществ в виде высококонцентрированных стоков в условиях замкнутой системы. Процесс реализуется с использованием микробного ценоза, преадаптированного к окислительному стрессу в периодическом режиме с подпиткой концентрированным субстратом. Полученные показатели в 2-3 раза (по скорости окисления) и в 10-20 раз (по количеству суммарно окисленного фенола в среде биологического культивирования) превышают величины, реализуемые в традиционных процессах биологического окисления. Обнаруженное явление роста преадаптированной к окислительному стрессу популяции микроорганизмов без накопления токсичных продуктов метаболизма позволяет создавать малоотходные высокопроизводительные системы культивирования микроорганизмов и биологической очистки и обезвреживания высококонцентрированпых стоков. [c.227]

В наших условиях процесс биоокисления отрабатывался в условиях классических аэробных методов культивирования микроорганизмов с внесением в качестве химического окислителя перекиси водорода. Этот агент, как уже отмечалось, используется в ряде технологий химического окисления органических токсикантов и для предобработки стойких к биологическому окислению веществ. Первоначально предполага1ЮСь выяснить, возможно ли достижение таких условий среды культивирования, при которых будет существенным протекание химических процессов окисления фенола, его интермедиатов или каких-либо внеклеточных продуктов перекисью водорода на фоне протекания биологического окисления, и будут ли выдерживать консорциумы фенолдеструкторов достаточно жесткие условия, в данном случае достаточно высокие концентрации перекиси водорода в активной фазе биоокисления. [c.231]

Один из методов повышения производительности биореакторов в технологии биосинтеза связан с так называемым "высокоплотностным культивированием" микроорганизмов, которое реализуется при проведении процесса по специальной программе с подпиткой субстратом в периодическом режиме культивирования [24]. Это повышает концентрацию клеток микроорганизмов в среде культивирования и при поддержании неизменной удельной скорости биосинтеза общую производительность биореактора. Однако такой процесс требует тщательного выдерживания необходимых параметров биосинтеза (прежде всего текущей концентрации органического субстрата и концентрации растворенного кислорода, а также pH и содержания минеральных компонентов питания). Кроме того, питательные субстраты должны подаваться в биореактор в концентрированном виде. Процесс с подпиткой был бы одним из наилучших решений при биологическом обезвреживании концентрированных токсичных стоков и отходов, поскольку он может привести не только к увеличению производительности биореактора, но и к уменьшению объема вторичных стоков и отходов со стадии биологической очистки, Однако применительно к переработке токсичных соединений возможности тфоцесса с подпиткой резко ограничиваются из-за образования побочных продуктов метаболизма, ингибирующих процесс окисления. Так, в наших экспериментах в обычными консорциумами фенолдеструкторов ингибирование окисления в режиме с [c.235]

Большое разнообразие процессов микробиологического синтеза реализуется в многочисленных, различных по своему принципу действия и конструктивным особенностям биореакторах. Наибольшее внимание при этом уделяется бноинженерному оформлению аэробных процессов глубинного культивирования микроорганизмов, что связано, с одной стороны, с высокими энергетическими затратами на проведение процесса биосинтеза в условиях интенсивного газо-жидкостного взаимодействия, а с другой стороны, с задачами создания промышленных биореакторов большой единичной мощности. С биотехнологической точкп зрения аппаратурное оформление процесса биосинтеза должно обеспечивать наилучшие условия для роста и размножения микроорганизмов. С учетом этого биореактор, предназначенный для аэробного культивирования микроорганизмов, включает в качестве основных функциональных элементов следующие [c.195]

Важная особенность системного подхода к анализу сложных ногоуровневых систем заключается в использовании иерархиче-кого принципа соподчиненности, когда нет необходимости при зучении и моделировании вышестоящего уровня, например, техно-огического процесса культивирования микроорганизмов, в де-альном анализе внутриклеточных процессов. В этом случае доста- [c.11]

Технологическую основу БТС составляет процесс культивирования микроорганизмов — ферментация. При этом биофаза потребляет продукты питания — минеральную питательную среду и субстрат, перерабатывает их клеткой и выделяет в среду метаболиты. В результате обмена веществ происходит синтез внутриклеточных веществ, рост клетки (увеличение биомассы) и ее развитие (морфологические и физиологические изменения). Рост и развитие популяции микроорганизмов являются результатом сложнейшей совокупности физиологических, биохимических, генетических и других внутриклеточных процессов. Кроме того, важное место занимают процессы физической природы — перенос массы, энергии, количества движения из окружающей среды к клеткам и обратно. Таким образом, процесс ферментации можно рассматривать как определенным образом организованное развитие популяции микроорганизмов во взаимодействии с окружающей средой (ферментационной средой). Ферментационная среда, содержащая микробные клетки, компоненты минерального питания, субстрат, продукты клеточного метаболизма представляет собой многофазную систему, в которой протекают физиолого-биохимические и физико-химиче-ские процессы. К особенности данной среды относится сложный характер взаимодействий между ее составляющими. [c.51]

Рассмотрим далее основные подходы к разработке количественных закономерностей роста микроорганизмов. В табл. 2.4 представлены кинетические модели, полученные на основе обобщенных схем ферментативных реакций и наиболее щироко применяемые в практических задачах расчета процесса культивирования микроорганизмов. Другой подход к описанию кинетики роста популяции микроорганизмов (динамики изменения численности или массы) разработан на основе логистического закона с использова- [c.57]

При проведении процессов культивирования микроорганизмов в биореакторах с интенсивной аэрацией и перемешиванием среды, обеспечивающих высокую скорость сорбции кислорода, концентрация его в культуральной жидкости может превышать критическую для данной культуры ( i,> Скрит). В ЭТИХ УСЛОВИЯХ удельная скорость роста микроорганизмов не будет зависеть от концентрации кислорода в среде, и кинетика роста определится соотношением р,= л(5). Используя в качестве кинетического соотношения модель Моно—Иерусалимского, получим следующую систему уравнений [c.141]

На Международной выставке Автоматизация-83 была представлена система автоматизированного биотехнического эксперимента АБИТЭКС-2М ВНИИСинтезбелок , предназначенная для обеспечения управляемого культивирования микроорганизмов (бактериальных и дрожжевых клеток) в жидких питательных сре- [c.271]

Кантере В. М. Системный подход к анализу и синтезу промышленной системы культивирования микроорганизмов.— В кн. Применение математических методов в микробиологии. Пущино, 1975 с. 97—119. [c.273]

Кантере В. М., Винаров А. Ю. Вопросы разработки критерия эффективности аппарата для культивирования микроорганизмов.— В кн. Тезисы докладов П1 Всесоюз. конференции по комплексной механизации и автоматизации процессов в химико-фармацевтической промышленности, 1977, с. 104—106. [c.273]

Баснакьян И. А., Бирюков В. В., Крылов Ю. М. Математическое описание основных кинетических закономерностей процесса культивирования микроорганизмов. В кн. Итоги науки и техники. Сер. микробиология. М., ВИНИТИ, [c.274]

Шкоп Я. Я., Винаров Л. Ю. Физико-химические характеристики среды и метаболизм дрожжевых клеток при росте на парафинах,— В кн, Теория и практика непрерывного культивирования микроорганизмов, М,, АН СССР, 1978, с, 48—49. [c.275]

Шкоп Я. Я., Чернуха Б. А., Винаров А. Ю. Исследование реологических свойств мицелиальных суспензий.—В кн. Теория и практика управляемого культивирования микроорганизмов, Киев, Наукова думка, 1981, с, 164—165, [c.275]

Винаров А. Ю., Гордеев Л. С., Семенова Е. А. Алгоритм расчета и оптимального проектирования колонного бнореактора для процесса культивирования микроорганизмов.— В кн. Математические методы в химии. Ереван, 1982, с. 104—105l [c.276]

Смирнов В. Н., Вннаров А. НЭ. Культивирование микроорганизмов на нетрадиционном субстрате в колонном ферментере с плавающей насадкой.— Микробиологическая промышленность , 1983, № 6, с. 5—9. [c.276]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология