Турбидостат

Рабочие характеристики проточных биореакторов непрерывного действия лучше всего оценивать исходя из расчета материального баланса по биомассе, лимитирующему субстрату и продукту. Используя самую приближенную классификацию проточных биореакторов непрерывного действия с суспензионными культурами, можно выделить два типа реакторов реакторы с идеальным перемешиванием и проточные биореакторы в режиме полного вытеснения (реакторы поршневого типа).Биореакторы с идеальным перемешиванием могут работать как хемо-статы или как турбидостаты, В хемостате поддерживается постоянная плотность микробной культуры за счет потребления лимитирующего субстрата или какого-либо иного питательного вещества, а в систему турбидостата входит светочувствительное устройство, которое измеряет оптическую плотность культуры и обеспечивает ее постоянство. В промышленности, как правило [c.420]

Рис. 6.6. Схема турбидостата. Подача среды осуществляется по команде нефелометра, измеряющего концентрацию клеток в контуре, по которому насосом прокачивается культура из ферментера

Существуют две разновидности открытого культивирования. Первая — турбидостат — подразумевает измерение и автоматическое поддержание концентрации клеточной биомассы в реакторе на одном уровне путем изменения скорости протока. Вторая разновидность — хемостат — заключается в подаче в биореактор с постоянной скоростью питательного раствора при одновременном откачивании с той же скоростью клеточной суспензии. [c.183]

Различие хемостатов и турбидостатов заключается лишь в том, что контроль за процессом включает фотоэлектрические элементы за регуляцией подачи свежей питательной среды и отвода культуральной жидкости [c.280]

Рост в турбидостате. От описанной выше непрерывной культуры в хемостате существенно отличается непрерывная культура в турбидостате. Как указывает само название, работа турбидостата основана на [c.202]

Чем отличаются непрерывные культуры микроорганизмов, функционирующие в режиме хемостата и турбидостата [c.85]

ЧАСТЬ II. РОСТ Таблица 10.3. Сравнение хемостата и турбидостата [c.398]

В принципе такие идеальные условия можно создать лишь при непрерывном культивировании в проточном режиме. Сбалансированный рост достигается за счет роста, ограниченного скоростью добавления питательных компонентов в условиях хемостата, а также за счет неограниченного роста в условиях турбидостата, где культура механически разбавляется для сохранения постоянного количества биомассы в единице объема среды. Сбалансированный рост бактерий получают также при повторяющемся разбавлении периодической культуры [39, 49]. [c.444]

Турбидостат представляет собой самую простую из всех хорошо перемешиваемых систем непрерывного культивирования [61]. Концентрация клеток в ней регулируется постоянной подстройкой определенной скорости поступления питательных компонентов. В отличие от случая хемостата концентрацию биомассы в турбидоста-те выбирает оператор, а скорость разбавления и соответственно концентрация субстратов поддерживается таким образом, чтобы сохранялся заданный уровень биомассы. Отсюда следует, что если нет необходимости в лимитирующих количествах субстрата, то он добавляется в избытке. Поэтому работа системы (для используемой среды) наиболее стабильна при удельной скорости роста культуры, близкой к максимальной (Хтах- Пока концентрация всех компонентов среды избыточна, система работает в широких интервалах концентраций биомассы при скорости разбавления, близкой к критической. Именно в этих условиях хемостат наименее стаби- [c.409]

В процессе полного смешения размножение культуры происходит в ферментаторе при интенсивном перемешивании и аэрации Во всем объеме культуральной жидкости условия должны быть одинаковыми При этом в ферментаторе могут быть созданы условия, соответствующие любой точке кривой размножения культуры, выращиваемой периодическим способом Процесс полного смешения может быть организован по типу системы "турбидостат" и "хемостат" [c.306]

Синхронность культуры поддерживается в течение двух или трех циклов деления клеток в случае более длительного периода синхронность приходится устанавливать заново с помощью описанного выше метода. Проточное зональное центрифугирование в градиенте плотности позволяет получать большие количества инокулята для синхронизованного культивирования микроорганизмов. Оно представляется перспективным в обеспечении непрерывной синхронизации с помощью рассчитанной во времени инокуляции турбидиметрически регулируемой проточной культуры (турбидостат). На рис. 10.8 показана типичная кривая роста синхронизованной популяции бактерий видно, что после двух циклов кривая начинает выравниваться. [c.417]

Применяются реакторы, работающие в режиме хемостата, поэтому о турбидостатах мы далее говорить не будем. [c.421]

Непрерывное (проточное) культивирование. Проточная система культивирования позволяет зафиксировать культуру в какой-то определенной фазе (обычно экспоненциальной). При этом состав среды и условия роста остаются постоянными. Простейшая схема проточного ферментера представлена на рис. 67. Подача свежей среды и удаление части суспензии (проток) происходит с той же скоростью, с какой растет культура. Существуют два принципиально разных типа непрерывных культур — хемостат и турбидостат. [c.80]

Работа турбидостата основана на поддержании постоянной плотности бактериальной суспензии. Фотоэлемент измеряет плотность вытекающей суспензии и автоматически изменяет проток (чем плотнее культура, тем больше подается среды). В сосуде для культивирования все питательные вещества содержатся в избытке, а скорость роста бактерий приближена к максимальной. При таком принципе работы возникают технические проблемы пристеночного обрастания поверхностей, в том числе и фотометрической кюветы. [c.82]

Существует много типов непрерывного культивирования некоторые из них подробно описаны в работах [2, 4]. В последующем обсуждении мы ограничимся двумя основными типами непрерывного культивирования 1) хемостатом , в котором состояние равновесия достигается путем регулирования поступления лимитирующих рост субстратов, и 2) турбидостатом , в котором состояние равновесия достигается путем удаления биомассы и замещения ее свежей средой со скоростью, соответствующей росту культуры. В табл. 10.3 сравниваются различные стационарные параметры турбидостата и хемостата. Хемостат в отличие от турбидостата позволяет с высокой точностью регулировать условия лимитирования роста (субстратное лимитирование), тогда как турбидостат предпочтителен для изучения микроорганизмов в условиях роста, близких к максимальной удельной скорости. [c.397]

Если не считать условий турбидостата или хемостата, рост не остается сбалансированным в течение долгого времени. Даже в условиях непрерывного культивирования происходят долговременные изменения, которые вызывают отклонения от сбалансированного состояния. Так что допущение экспоненциальной модели независимо от сложностей и несовершенства выполненных измерений ограничено с точки зрения процесса биологического роста. Поэтому необходимо ограничить область измерений. [c.508]

При глубинном выращивании растительных клеток принцип турбидостата практически не применяется. Одной из причин этого является разрушение части клеток при отводе их к оптическому прибору. [c.24]

Альтернативной хемостату системой является турбидостат, в котором плотность клеток поддерживается на определенном уровне путем изменения поступления среды. Плотность клеток (мутность суспензии) измеряется обычно с помощью фотоэлектрического устройства. Когда значение плотности снижается ниже заданного уровня, поступление среды приостанавливается, чтобы дать возможность увеличиться числу клеток. При превышении заданной плотности поступление среды увеличивается, чтобы смыть лишние клетки. Эта система эффективно функцио- [c.102]

В системе "турбидостат" в ферментаторе пода,ерживают плотность популяции постоянной, и при быстром протоке среды создаются условия, близкие к тем, которые соответствуют логарифмической фазе, при медленном — приближаются к условиям, соответствующим стационарной фазе В установившемся режиме работы ферментатора удельная скорость протока среды равна удельной скорости размножения культуры Повышение скорости протока или воздействие, замедляющее рост, приводят к тому, что скорость размножения оказывается меньше скорости протока и клетки культуры будут "вымыты" из ферментатора [c.306]

Путем изменения положения переключателей можно выполнить различные операции и разнообразные программы. Папример, полунепрерывное культивирование, концентрация клеюк, регулируемая с помощью турбидостата, или уровень pH контролировались во времени одновременно с добавлением глюкозы. [c.218]

В турбидостатической системе в противоположность хемостатической непрерывной ферментации скорость разбав.пения оптической плотности не является контролируемым переменным параметром, а основным параметром, который характеризует систему и может быть выражен через кинетические характеристики турбидостата. [c.223]

Наиболее уязвимым местом культивирования в турбидостате является точность регулирования биомассы. Больщинство старых методов регулирования плотности популяции основано на оптическом измерении (в рассеянном или проходящем свете) с помощью фотоэлектрического датчика. Недостатком этих методов являются помехи, вызываемые пеной и пузырьками, которые образуются при аэрации, а также ростом клеток на стенках ферментера и, что более важно, на оптическом измерительном устройстве. Если от помех, вызываемых пузырьками, можно избавиться, используя внещнюю проточную кювету, то пена создает серьезные проблемы. Зарастание бактериями оптических поверхностей можно частично преодолеть их протиранием, однако это малоэффективный прием. Возлагаются надежды на новые методы волоконной оптики, однако они еще не апробированы. [c.410]

Термин турбидостат относится к любому методу, при котором плотность клеток поддерживается на постоянном уровне. Он включает в себя методы, основанные на изменениях метаболизма, измеряемых с помощью рН-стата [48] и СОг-стата . Поскольку основные метаболические функции (такие, как поглощение бактери ями кислорода, выделение двуокиси углерода и в некоторых случаях изменение pH) тесно связаны со скоростью роста клеток и в конечном счете с удельной скоростью роста культуры, их можно использовать как показательные переменные при регулировке потока среды. [c.410]

Теоретически в качестве регулируемого параметра при культивировании в турбидостате может быть использован любой параметр, который поддается измерению. На практике же в этом качестве используют только те параметры, которые тесно связаны с ростом клеток. Введение сложных комплексов ферментер — ЭВМ обеспечит более высокий уровень использования турби-" достатиой теории, но эти комплексы требуют дальнейших разработок. [c.410]

Мы не затронули модели, описывающие работу других видов проточного культиватора турбидостата, плотностата, рН-стата, в которых с помощью систем автоматического слежения поддерживаются заданные значения плотности биомассы или других параметров, а также модели полупроточной системы, в которую непрерывно или периодически добавляется свежий питательный субстрат, а жидкость и биомасса не изымаются из культиватора до окончания процесса, систем с газовым питанием и многих других. Эти модели и ссылки на них можно найти в монографиях [П38, П40]. Отметим также интересную работу [40], где наряду с динамикой биомассы и субстрата рассматривается изменение концентрации промежуточного метаболита. [c.75]

Максимальная скорость роста может быть достигнута при турбидостаточном методе регулирования, который является вариантом хемостатного, в этом случае скорость потока среды устанавливается не эксперимегп атором, а автоматически, по сигналу датчика, регистрирующего концентрацию клеток. Для этого ферментер должен иметь устройство для нефелометрического измерения мутности, зависящей от концентрации клеток (х) и для регулирования скорости потока среды так, чтобы х оставалось постоянным. Этот метод культивирования позволяет поддерживать культуру в устойчивом состоянии па границе вымывания из ферментера, так как при снижении концентрации клеток перестает подаваться среда. Турбидостат дает возможность изучать влияние внешних факторов на максимальную скорость роста культур и на состояние клеток при этом (рис. 6.6). [c.122]

В открытые проточные культуры периодически (или непрерывно) поступает свежая питательная среда, однако отбирается не только старая среда, но и часть урожая клеточной массы. Регуляция этого процесса может осуществляться по принципу турби-достата или хемостата. В турбидостате подача свежей среды и отбор суспензии происходят после достижения клеточной популяцией определенной заданной плотности. Сигнал на включение протока поступает от реле, связанного с оптической системой, определяющей плотность клеток. В хемостате скорость протока задается экспериментатором и от нее зависит скорость роста клеточной массы. Для этого питательная среда лимитируется по одному из наиболее важных для роста факторов, чаще всего по фосфору, азоту или сахару. Режим хемостата позволяет с помощью фиксированной скорости разбавления поддерживать константную скорость деления и плотность клеток в популяции. [c.23]

Непрерывное (проточное) культивирование в отличие от периодического характеризуется постоянной подачей питательной среды со скоростью, равной скорости удаления культуры. При этом объем культуры в ферментере во времени не меняется. Одно из основных условий непрерывного культивирования — хорошее перемешивание культуры в ферментере. Система непрерывного культивирования может быть реализована по принципу турбидо-стата или хемостата. Турбидостат — наиболее простой режим проточного культивирования, концентрация клеток в нем выбирается исследователем, а поступление питательных компонентов автоматически реализуется в соответствии с плотностью популяции. Меняя скорость подачи питательной среды ( скорость разбавления ), экспериментатор может получать разные значения скорости роста популяции — от близких к нулю до максимальной, таким образом воспроизводя разные состояния культуры от стационарной фазы до стадии. экспоненциального po Ta. [c.64]

Любое экспериментальное изучение биотехнологических процессов микробиологического синтеза складывается из двух этапов. На первом этапе исследователь выбирает 1) объект культивирования — конкретную популяцию, которая обеспечивает накопление целевого продукта 2) установку для культивирования данного объекта 3) исходную питательную среду 4) способ культивирования — периодический или непрерывный с конкретизацией способа регулирования скорости роста популяции микробов в ферменте (режим — хемостат, рН-стат, турбидостат, оксистат или какие-либо другие варианты) 5) условия культивирования по регулируемым параметрам. [c.16]

Турбидостатный режим культивирования базируется на прямом контроле концентрации биомассы. Наиболее распространенным методом ее определения является измерение светорассеивания с помощью фотоэлементов. Повышение концентрации клеток и соответственно оптической плотности автоматически ускоряет проток жидкости и наоборот. По своей конструкции турбидостаты отличаются от хемостатов лишь системами контроля скорости протока. [c.32]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология