Ферментация в ферментерах

При биосинтезе розеофунгина на опытно-промышленной установке в ферментерах на среде с рыбной мукой (Гончаров и др., 1974) различия между сравниваемыми культурами оказались еще более значительными при использовании актино-мицета-продуцента выход антибиотика в типичных ферментациях из 1 л культуры составил 103—266 мг, при использовании варианта 1—68 — 830—2093 мг. [c.183]

Рис. 6.3, Принципиальные схемы аппаратурного оформления реакторного узла в процессе ферментации а - проточный ферментер идеального смешения б - блок ферментеров идеального смешения периодического действия в - проточный ферментер идеального вытеснения с воздухоотделителем.

Задачи управления находят широкое применение в проведении экспериментальных исследований процессов ферментации, причем в настоящее время получают большое распространение исследовательские комплексы ферментер-ЭВМ, Создание таких комплексов основывается на двух принципах [3], Первый заключается в том, что для автоматизации какой-либо научной аппаратуры необходимо совершенно точно определить характер функций, которые должны полностью выполняться системой. Самым важным качеством ЭВМ в этой системе является то, что она позволяет упростить конструкцию приборов или экспериментальных установок и эффективно решать задачи управления в процессе проведения эксперимента. Второй принцип заключается в том, что мощность современных цифровых ЭВМ вполне достаточна для выполнения большинства операций при проведении экспериментальных исследований. Это означает, что систему следует организовать таким образом, чтобы избежать математической или электронной обработки данных вне самой ЭВМ. [c.267]

Клетки можно иммобилизовать путем флокуляции с образованием больших агрегатов. Естественная флокуляция дрожжевых клеток происходит по окончании ферментации, й моб 1лкзо2атале таки .5 гг) тем [слетки используются б башенных ферментерах при производстве тта. Мицелий грибов также образует агрегаты в виде сферических пеллет. Флокуляция является характерным процессом очистки сточных вод активным илом. Для усиления агрегации могут использоваться искусственные флокулянты, хотя механизм флокулообразования еще слабо изучен [141]. [c.163]

Ферментация в ферментерах. Можно использовать любые ферментеры (иного типа, чем колбы Эрленмейера), от самых маленьких плоскодонных стеклянных моделей до гигантских промышленных установок. Поскольку ферментер создает лучшие условия для осуществления микробной реакции, то его применение может потребовать дополнительного подбора условий, позволяющих воспроизвести результаты, полученные при ферментации в колбах Эрленмейера. Это связано частично с механическими различиями. этих двух систем ферментация в перемешиваемых объемах может протекать лучше (с точки зрения выхода, природы получающегося продукта, специфичности реакции и т,д.) или хуже по сравнению с тем же процессом во встряхиваемой колбе. Химик, у которого возникнет необходимость перейти от работы в колбах к ферментеру, должен тщательно проконсультироваться с микробиологом во избежание неоправданных затрат. Дело в том, что даже простейшие ферментеры достаточно дороги, а замена колбы ферментером неизбежно повлечет за собой ряд новых проблем (таких, как скорость перемешивания, скорость аэрации, стерилизация воздуха, контроль пены и т. д.), обсуждение которых выходит за рамки настоящей книги. [c.215]

Ферментацию проводят в спец. реакторах (ферментерах), снабженных устройствами для перемешивания среды и подачи стерильного воздуха. Управление процессом может осуществляться с помощью ЭВМ. Наиб, удобно ферментацию осуществлять непрерывным способом-при постоянной подаче питат. среды и выводе продуктов М.с. Так производят, напр., кормовые дрожжи. Однако большинство метаболитов получают периодич. способом-с выводом продукта в конце процесса. [c.82]

Репутация периодической ферментации как весьма надежной системы сдерживает переход к любому другому типу ферментации, даже при том что непрерывный режим работы более эффективен. И все-таки недавно было создано сразу несколько установок, лабораторных (до 10 л) и пилотных (до 1000 л), для непрерывной и периодической ферментации с добавлением субстрата - с целью получения белков с помощью рекомбинантных микроорганизмов. Это говорит о том, что более широкое применение непрерывных ферментеров и периодических ферментеров с добавлением субстрата в промышленности -это только вопрос времени. [c.354]

Варьируя число ступеней каскада ферментера при закрепленных начальных Сро, Сво, Смо и конечных Сом мN значениях концентраций компонентов в реакционной смеси, можно определить оптимальный вид каскада ферментеров с минимальной величиной капитальных затрат на сооружение отделения ферментера и проанализировать динамику ферментации по ступеням в каждом варианте рассчитываемого каскада. [c.67]

Поскольку кислород плохо растворим в воде (0,0084 г/л при 25 °С), он должен подаваться в среду непрерывно. Обычно для аэрации через ферментер продували стерилизованный воздух. Однако при этом в среде образуются пузырьки, и если они слишком велики, то скорость переноса кислорода к клеткам недостаточна для поддержания их роста. Таким образом, в ходе ферментации необходимо с помощью специального датчика контролировать содержание растворенного кислорода в среде, следить за его равно- [c.354]

При моделировании процесса ферментации в ферментере идеального смешения периодического действия (рис. 6.3, б) можно воспользоваться системой уравнений (6.1), так как в данной ситуации гидродинамика реактора не оказывает влияния на результаты физико-химического процесса. [c.67]

Важнейшей задачей промышленной ферментации является получение максимального количества продукта при минимуме затрат. Эту задачу можно решить, если для каждого конкретного процесса разрабатывать свою, наиболее эффективную конструкцию ферментера. Вообще говоря, непрерывная ферментация применяется в промышленных целях не так уж часто, прежде всего потому, что ученые накопили наибольший, опыт в работе с периодическими культурами. При этом стоимость получения данного количества биомассы в ферментере непрерывного действия гораздо ниже, чем в ферментере, работающем в периодическом режиме. Такое удешевление обусловливается следующими факторами. [c.353]

Больщинство микроорганизмов растут лучше всего при pH от 5,5 до 8,5. Следует иметь в виду, однако, что клеточные метаболиты, поступая в культуральную среду, могут изменять ее pH. Таким образом, необходимо тщательно контролировать pH в ходе ферментации и при необходимости добавлять в ферментер кислоту или щелочь. При этом последние должны быть хорошо перемешаны со средой и равномерно распределены по всему объему. [c.355]

В среду добавляют кукурузный экстракт (30-70 г/л), содержащий молочную и пантотеновую кислоты, усиливающие рост бактерий. Пантотеновую кислоту, стимулирующую также синтез витамина, рекомендуют вносить s сред> дополнительно. Бактерии культивируют при 30°С, поддерживая pH на уровне 6,5 - 7,0 путем введения (NH4)0H. Ферментацию производят в ферментерах на 500 л, содержащих 340 л среды, инокулированных 7 л посевного материала. В первые 80 ч культура растет под небольшим давлением и при слабом перемешивании (без аэрации), в следующие 88 ч включают аэрацию (2 м ч) и перемешивание. Возможны некоторые вариации в культивировании. Витамин В,, сохраняется в клетках бактерий, поэтому проводят его экстракцию 1) выделение витамина из клеток и превращение его в цианкобаламин, 2) выделение неочищенного продукта ( 80% чистоты), который можно использовать в животноводстве.З) дальнейшую очистку до уровня 91 - 98% ( для медицинских целей) [9]. [c.48]

Где находится продукт Продолжительность инкубации субстрата с момента его прибавления к микроорганизму может быть произвольной (например, 24, 48 или 72 ч), однако лучше контролировать протекание реакции, отбирая из сосуда небольшие пробы (соблюдая все правила асептики) с последующим их анализом (например, экстракцией и тонкослойной хроматографией). Ферментацию можно остановить, поместив колбу или ферментер в холодную комнату или холодильник. Здесь сосуд с суслом можно оставить стоять до того момента, как вы приступите к выделению продукта (продуктов) реакции. [c.220]

Процесс микробиологического окисления проводится при температуре 37—45 °С и pH = 5,5- 7. После ферментации культуральную жидкость разделяют на центрифуге, доводя плотность биомассы до 48 г/л. Осветленную культуральную жидкость направляют обратно в ферментер, а сгущенную биомассу подвергают плазмолизу при температуре 90 °С. В результате этого бактерии прекраш,ают свою жизнедеятельность и биомасса в жидком виде может быть использована в качестве белковой добавки в корм животных и птиц. [c.191]

Традиционные способы использования микроорганизмов при производстве различных сортов пива, вина и сброженных продуктов совершенствовались тысячелетиями, и все же до недавнего времени в них было больше искусства, чем технологии. Только с развитием микробиологии мы получили возможность контролировать качество продуктов, добились большей надежности и воспроизводимости процессов ферментации и научились получать новые типы продукции (например, БОО и вкусовые добавки). Сегодня нам еще трудно с уверенностью говорить о том, каких успехов удастся достичь в этой области с помощью биотехнологии, но самые общие тенденции вырисовываются довольно ясно. Наиболее успешными представляются два взаимосвязанных направления. Во-первых, на смену традиционным способам производства пищи постепенно придут биореакторы, в которых будут расти клетки животных или растений или же микроорганизмы. Дело в том, что выход продукции при использовании ферментеров или биореакторов может быть существенно выше, чем в сельском хозяйстве идущие в них процессы гораздо более интенсивны. Развитию этого направления способствует и все возрастающая конкуренция за имеющиеся земельные ресурсы. Во-вторых, эта альтернативная технология будет становиться все более производительной благодаря использованию методов генетической инженерии, которые позволяют получать улучшенные линии клеток и штаммы микроорганизмов. [c.23]

Пятый уровень процесса ферментации - ферментер в целом. Важнейшими характеристиками этого уровня являются гидродинами -ческий резким, обуславливающий размер и структуру микрообластей и характер обмена между ними, а также обмен теплом и веществом с окружающей средой. Производительность ферментера определяется скоростью отбора культуральной среды и концентрацией в той макрообласти, из которой производится отбор. [c.60]

Процесс получения биомассы обогащенной селеном, опробован на лабораторном ферментере емкостью 3 л (рабочий объем 1.7 л). Ст ерильный раствор диоксида селена добавляли в ферментер перед посевом. В результате ферментации была получена биомасса бактерий [c.168]

Для моделирования работы ферментеров непрерывного действия, включенных в каскад ферментеров с гидродинамикой, описываемой ячеечной моделью при допущении изотермичности ферментации и стационарного режима работы, воспользуемся математической моделью реализации процесса в тфоизвольной 1-й ступени каскада с гидродинамикой идеального смешения на каждой ступени каскада [c.65]

Подготовленное сырье освобождают в декантаторе от взвешенных частиц и непрерывно подают в нижнюю часть ферментера (метантенка) емкостью 4200 м . Одновременно в ферментер поступает посевной материал культуры микроорганизмов, предварительно выращенный в специальных аппаратах. Для выращивания продуцента требуются облигатно анаэробные условия, ибо даже следы кислорода подавляют рост бактерий. При создании анаэробных условий в среду подают диоксид углерода или газы, вьщеляющиеся в процессе ферментации. Ежедневно из метантенка отбирают 25 — 30 % объема среды. Продукт ферментации стабилизируют, подкисляя соляной или фосфорной кислотой до pH 6,3 —6,5 и добавляя 0,2—0,25 % сульфита натрия, что предотвращает разрушение витамина при тепловой обработке, особенно существенное в щелочной среде. В дальнейшем отобранная часть культуральной жидкости дегазируется, упаривается в вакууме кон- [c.56]

При моделировании процесса ферментации в проточном ферментере идеального смешения (рис. 6.3, а) можно воспользоваться системой уравнений для каскада ферметеров (6.5) - (6.11), решая ее при N = 1. [c.67]

Особое техническое значение приобрела ферментация глутаминовой кислоты так называемыми микроорганизмами дикого типа. Культивируют бактерии в стерилизованных ферментерах при 35° С, используя в качестве источника углерода глюкозу или патоку и вводя в систему воздух и аммиак. Через 40 ч из культуры можно изолировать глутаминовую кислоту. Выход составляет 50 кг аминокислоты на 100 кг введенной глюкозы. Глутаминовая кислота в форме моноглутамата натрия применяется в значительных количествах как вкусовое вещество н приправа в пищевой промышленности. При незначительной добавке глутамата заметно усиливается и улучшается естественный вкус мясных блюд. [c.41]

Алпаратурное оформление процесса включает характерное для химической технологии оборудование сепараторы, сушилки, фильтры, выпарные аппараты и др. Здесь обратим внимание только на ферментер, обеспечивающий собственно производство продукта — биомассы. Кроме того, ферментер также должен обеспечить комфортные условия жизнедеятельности микроорганизмов - их физиолого-биохими-ческую активность. Среда, в которой происходит ферментация, состоит из отдельных фаз и образований. Необходимо обеспечить однородность среды по всему объему реактора, иначе локальные неоднородности, застойные зоны существенно изменят ход размножения клеток микроорганизма. Было предложено много разных вариантов конст- [c.430]

Биомассу дрожжей выращивают при температуре 30 °С в среде, содержащей свекловичную мелассу, мочевину и минеральные компоненты. Через сутки в ферментер вводят 5 %-й спиртовой раствор антраниловой кислоты и 50 %-й раствор мочевины, а через 3 —4 ч после введения предшественника дополнительно добавляют источник углерода (25 %-й раствор мелассы). Антранило-вую кислоту и мочевину подают через каждые 6 ч, а мелассу — через каждые 12 ч. Процесс двухступенчатой ферментации завершается через 144 ч и обеспечивает содержание триптофана в культуральной среде до 6 г/л. [c.49]

В качестве посевного материала используют споры Е. ashbyii, выращенные на пшене (7 — 8 дней при 29 — 30 °С). После стерилизации жидкий посевной материал подается в ферментер. Процесс ферментации грибов для получения кормового рибофлавина длится 3 суток при температуре 28 — 30 °С. Концентрация рибофлавина в культуральной жидкости может достигать 1,4 мг/мл. По завершении процесса ферментации культуральную жидкость концентрируют в вакууме, высушивают на распылительной сушилке (влажность 5 — 10%) и смешивают с наполнителями. [c.54]

Рис. 18. Типичный процесс ферментации нистатина на стандартной среде в ферментерах 1 — углеводы 2 — pH 3—аммонийный азот 4 — мицелнй, 5 — нистатин (Л. А. Попоиа и др., 1960)

В этом случае в ферментер периодически добавляют субстрат, а конечный продукт собирают только по завершении процесса. Добавление субстрата приводит к удлинению экспоненциальной и стационарной фаз и к увеличению биомассы и количества метаболитов, синтезируемых во время стационарной фазы (например, антибиотиков). Однако в стационарной фазе микроорганизмы часто синтезируют протеолитические ферменты (протеиназы), разрушающие все производимые ими белки. Поэтому, если целью ферментации является получение бел-ковьгх продуктов, нужно остановить процесс до его перехода в эту фазу. Прямое измерение концентрации субстрата в ходе ферментации часто бывает затруднено, и чтобы определить, в какой момент нужно добавить следующую порцию субстрата, приходится использовать другие показатели, коррелирующие с его расходованием, например количество синтезированных органических кислот, значение pH или количество образовавшегося СО2. Вообще говоря, ферментеры периодического действия с добавлением субстрата требуют постоянного и более тщатель- [c.352]

При периодической ферментации для сбора ьстеток, их разрушения и последующей очистки белкового продукта или метаболита, синтезированного микроорганизмом, необходимо крупногабаритное оборудование. В то же время в ферментере непрерывного действия синтез идет постепенно, так что и оборудование может быть не столь громоздким. [c.353]

Большую опасность представляет загрязнение ферментера грибами или бактериями. Поэтому биореакторы конструируют таким образом, чтобы их можно бьшо стерилизовать обычно для этого используют пар под давлением. Внутри реактора не должно быть мертвых зон , недоступных для пара во время стерилизации. Обработке подлежат все клапаны, датчики, входные и вьгходные отверстия. При конструировании перед инженерами зачастую возникает проблема использовать максимальное число датчиков для полного контроля за процессом ферментации или ограничиться их минимальным набором, чтобы легче бьшо поддерживать стерильность. [c.358]

Стационарное состояние (Steady state) Состояние непрерывного процесса ферментации, при котором число клеток, удаляемых из ферментера и поступающих в него, одинаково. [c.560]

Ферментация (Fermentation) В промышленной микробиологии - крупномасштабное культивирование микроорганизмов в специальных емкостях (ферментерах, биореакторах). [c.562]

В ферментативном гидролизате соломы концентрация глюкозы составила 2%, ксилозы — 1%. Особенность работы пилотной установки состоит в том, что для гидролиза целлюлозы используется культуральная жидкость без отделения мицелия, что позволяет исключить затраты на обработку растворов целлюлаз после ферментации. Конструкция пилотной установки предусматривает непрерывное получение целлюлаз (в серии из трех 300- литровых ферментеров) и непрерывный ферментативный гидролиз целлюлозы (в серии из шести термостатируемых гидролизеров, работающих по последовательной или параллельной схеме). Отделение непрогидролизованного остатка (около 20% от исходного) проводится на прессе с ленточным ситом производства фирмы Вест Альпине и используется как топливо. [c.209]

Некоторые простые модельные соединения (такие, как цик-логексен и метилциклогексены), близкие к терпенам, также окисляются под действием А. niger 17, 18]. Ферментация этих соединений представляет существенную техническую трудность вследствие высокой летучести субстратов нельзя использовать открытые колбы для встряхивания и реакцию приходится проводить в закрытых ферментерах. Окисление циклогексена приводит к циклогексен-2-ону, (+)-циклогексен-2-олу и (+)-циклогек-сен-З-цыс-диолу-1,2 [17]. Хроматографический анализ проб, взя- [c.88]

Если для проведения процесса ферментации культуру пересевают в жидкую среду, то инокулят может состоять из вегетативных (растущих) клеток или спор (остаточные клетки, в какой-то степени аналогичные посевному материалу). Вегетативные клетки обычно, как уже описывалось выше, соскребают с помощью петли со среды в культуральной пробирке в стерильную жидкую среду, помещенную в соответствующим образом закрытую культуральную колбу. По другому способу в культуральную пробирку наливают стерилизованную воду, полученную взвесь перемешивают стерильной петлей, а затем стерильной пипеткой или простой декантацией получившуюся жидкость пересевают в приемиик или ферментер. При этом, естественно, все операции должны быть проведены с соблюдением полной асептики, включая и обработку пламенем горлышек всех сосудов. Пересев в виде взвеси в жидкости обычно используют в случае микроорганизмов, легко дающих обильное спорообразование, поскольку споры могут быть легко пересеяны и без применения петли, причем их можно достаточно быстро с помощью пипетки иноку-лировать сразу в нескольких колбах. В большинстве случаев ферментация протекает лучше (и с минимальным риском загрязнения) при обильной инокуляции, т. е. при условии внесения в новую колбу или ферментер сразу большого числа необходимых для роста клеток. Для осуществления такого рода обильной инокуляции необходимо накопить достаточно большое количество организма это требует неоднократной инокуляции, поэтому обычно необходимо иметь хорошо растущие клетки свежей культуры в количестве до 5—10% от ферментационного объема. [c.217]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология