Биотехнологическая стадия - Производство биоферментных препаратов

Основной стадией является собственно биотехнологическая стадия, на которой с использованием того или иного биологического агента (микроорганизмов, изолированных клеток, ферментов или клеточных органелл) происходит преобразование сырья в тот или иной целевой продукт.

Обычно главной задачей биотехнологической стадии является получение определенного органического вещества.

Биотехнологические процессы могут быть основаны на периодическом или непрерывном культивировании. В непрерывных процессах биообъект постоянно поддерживается в экспоненциальной фазе роста. Для этого обеспечивается непрерывный приток свежей питательной среды в биореактор и отток из него культуральной жидкости, содержащей клетки и продукты их жизнедеятельности. Фундаментальным принципом непрерывных процессов служит равновесие между приростом биомассы за счет деления клеток и их убылью в результате разбавления свежей средой.

Непрерывный процесс осуществляют с помощью хемостата.

Принцип работы хемостата:

В биореактор с постоянной контролируемой скоростью вливают питательную среду, при этом один из компонентов (обычно кислород) поступает в количестве, не достаточном для обеспечения максимальной скорости роста культуры. В результате реактор с биообъектом приобретает свойства саморегулирующейся системы. Например, если скорость разбавления и вымывания биомассы превышает скорость роста клеток, то наступает разбавление культуры свежей средой. Это ведет к повышению концентрации компонента, ограничивающего рост, вследствие чего скорость роста культуры увеличивается. В реакторе начинает концентрироваться биомасса. Увеличивающаяся популяция клеток активно использует субстрат, его концентрация падает, что ведет к торможению роста культуры.

Устройство хемостата:

    1) устройство для вливания питательной среды; 2) выпускное приспособление для оттока культуральной жидкости с клетками; 3) система контроля скорости притока.
схема лабораторной установки для хемостатной ферментации

Рис. 1. Схема лабораторной установки для хемостатной ферментации

1 - воздушный фильтр; 2 - емкость для стерильной среды; 3 - питающий и отводящий насосы; 4 - ферментатор; 5 - емкость для кислоты; 6 - пульт контроля и регулирования рН среды; 7 - воздушный фильтр; 8 - ротаметр

Самый простой вариант хемостата включает насос, постоянно нагнетающий питательную среду в биореактор, и выпускную трубу, по которой жидкость из биореактора вытекает, как только ее уровень поднимается выше горловины этой трубы.

Кроме того, применяют различного вида применяют Ферментеры- реакционные емкости, в которых при определенных условиях находятся микроорганизмы. Основное назначение ферментатора - своевременно обеспечить микробные клетки необходимыми питательными веществами и кислородом (при необходимости) и отвести продукты обмена веществ, создать однородный состав среды при условии слабого потока культуральной жидкости (при непрерывном культивировании). Для поддержания кислородного режима ферментатор снабжается устройством подвода воздуха, для лучшего перемешивания среды - мешалками различной конструкции. Для поддержания температуры среды предусмотрены системы охлаждения.

Похожие статьи




Биотехнологическая стадия - Производство биоферментных препаратов

Предыдущая | Следующая