Studopediya

КАТЕГОРИЯ:


Астрономия- (809) Биология- (7483) Биотехнологии- (1457) Военное дело- (14632) Высокие технологии- (1363) География- (913) Геология- (1438) Государство- (451) Демография- (1065) Дом- (47672) Журналистика и СМИ- (912) Изобретательство- (14524) Иностранные языки- (4268) Информатика- (17799) Искусство- (1338) История- (13644) Компьютеры- (11121) Косметика- (55) Кулинария- (373) Культура- (8427) Лингвистика- (374) Литература- (1642) Маркетинг- (23702) Математика- (16968) Машиностроение- (1700) Медицина- (12668) Менеджмент- (24684) Механика- (15423) Науковедение- (506) Образование- (11852) Охрана труда- (3308) Педагогика- (5571) Полиграфия- (1312) Политика- (7869) Право- (5454) Приборостроение- (1369) Программирование- (2801) Производство- (97182) Промышленность- (8706) Психология- (18388) Религия- (3217) Связь- (10668) Сельское хозяйство- (299) Социология- (6455) Спорт- (42831) Строительство- (4793) Торговля- (5050) Транспорт- (2929) Туризм- (1568) Физика- (3942) Философия- (17015) Финансы- (26596) Химия- (22929) Экология- (12095) Экономика- (9961) Электроника- (8441) Электротехника- (4623) Энергетика- (12629) Юриспруденция- (1492) Ядерная техника- (1748) Arhitektura- (3434) Astronomiya- (809) Biologiya- (7483) Biotehnologii- (1457) Военни бизнесмен (14632) Висока technologies- (1363) Geografiya- (913) Geologiya- (1438) на държавата (451) Demografiya- ( 1065) Къща- (47672) журналистика и смирен (912) Izobretatelstvo- (14524) външен >(4268) Informatika- (17799) Iskusstvo- (1338) историята е (13644) Компютри- (11,121) Kosmetika- (55) Kulinariya- (373) културата е (8427) Lingvistika- (374) Literatura- (1642) маркетинг-(23702) математиците на (16968) Механична инженерно (1700) медицина-(12668) Management- (24684) Mehanika- (15423) Naukovedenie- (506) образователна (11852) truda- сигурност (3308) Pedagogika- (5571) Poligrafiya- (1312) Politika- (7869) Лево- (5454) Priborostroenie- (1369) Programmirovanie- (2801) производствено (97 182 ) индустрия- (8706) Psihologiya- (18388) Religiya- (3217) Svyaz (10668) Agriculture- (299) Sotsiologiya- (6455) на (42831) спортист строително (4793) Torgovlya- (5050) транспорт ( 2929) Turizm- (1568) физик (3942) Filosofiya- (17015) Finansy- (26596) химия (22929) Ekologiya- (12095) Ekonomika- (9961) Electronics- (8441) Elektrotehnika- (4623) Мощност инженерно ( 12629) Yurisprudentsiya- (1492) ядрена technics- (1748)

I II III

Класификация на системите за непрекъснато култивиране

Класификация на биореактори

Лекция 13 14

В технологичния дизайн разграничават следните микробиологични процеси:

1) аеробни и анаеробни отглеждане;

2) асептична и нестерилни;

3) хидродинамични условия в ферментатора в близост до идеален за смесване, поточен или междинно състояние;

4) повърхност (повърхността на твърда или течна хранителна среда (agarizovanye среда, твърди субстрати: пшеница, ечемик, пшеница и трици)) и дълбочина (отглеждане на микроорганизми по целия обем на хранителната среда) култивиране;

5) партида и непрекъснато самоусъвършенстване. В процес на партида, за ферментация се таксува всички наведнъж и размера на хранителна среда е направена инокулант. Култивирането се извършва при оптимални условия за предварително определено време. При тези условия, микроорганизмите растат и се размножават, минаваща определен жизнен цикъл, изразен като промяна фаза (фигура 5.13). I фаза - лаг фаза или фазово регулиране. Тя започва от момента на инокулация в средата преди растеж на микроорганизми. Продължителността на този етап зависи от физиологичните характеристики на микроорганизма и хранителния състав на средата за семена и условията на култивиране. В клетката има серия от биохимични промени. Фаза II - фазата на напреднала фаза на растеж или преход се характеризира с началото на клетъчното деление, така че населението започва да се увеличи броят и скоростта на растеж на културата. Фаза III - експоненциална или логаритмична фаза - фазата на активен растеж на повечето клетки, който установява максимална скорост на растеж. IV фаза - фаза на бавен растеж или намаляване на скоростта на растеж. Темпът на растеж е намалена поради по-ниските концентрации на хранителни вещества, натрупване на метаболитни продукти, пространствени ограничения. V фаза - стационарен - растеж на биомаса спира в култури се натрупват на максималния размер на биомаса или максималния брой клетки (максималните стойности се нарича изход или прибиране на реколтата). IV фаза - фазата на отмиране или смърт. Тя започва от момента, когато броят на мъртви клетки е по-голям от броя на новообразуваната.

Когато периодичен процес не се използват напълно способността на микроорганизмите да се размножават. Периодът на най-активния живот - логаритмична фаза - заема само малка част от производствения цикъл. В този процес, всички клетки са в постоянно променяща се среда (първите излишъци захранвания, допълнително продуктови и натрупване на отпадъчни продукти, които потискат растежа на клетките). Инхибирането може да се избегне постепенното въвеждане на хранителни вещества по време на процеса. Този метод се нарича въвеждане фракционна култивиране субстрат. По този начин има промяна в обема на хранителната среда. Друг метод на периодичната култура с фракционна дозиране на субстрата, като се използва диализна мембрана, която позволява само на някои вещества да проникнат по този начин се поддържа постоянна концентрация им в средата.



За да се запази постоянен обем и намаляване на концентрацията на отпадъчни продукти в средата, част от течността на културата могат да бъдат отстранени в определени интервали от време. Този метод на отглеждане, наречена "разглобяема-dolivnym". В този случай, основните параметри на процеса - обем, скорост на разреждане rosta- специфична скорост не е постоянна, а културата е в квази-стационарни (mnimostatsionarnom) състояние.

Непрекъснато култура е непрекъснато подаване на вещества в ферментатора в количествено и качествено отношение, че е необходимо да се поддържа микроорганизмите в експоненциална фаза на развитие. Едновременно с това, част от средата на културата, с окачени клетки със същата скорост, се извежда от биореактора.

В съвременната литература описва стотици биореактори, които се различават по дизайн, принцип на действие и размер (от няколко литра до няколко хиляди кубически метра). Помислете за някои видове ферментация апарат.

Оборудване за повърхностен и анаеробна ферментация са по-малко сложен и енергоемък.

Апарат за анаеробни процеси, използвани в процесите на преобразуване на растителен материал, включително инсталации и различни други отпадъци. Когато метан ферментация за производство на биогаз, както и редица други процеси (производство на ацетон, пенливи вина) като се използва ферментация СПИН (Септици). Тези устройства са с различен дизайн (от прости до сложни помийна яма на метални или стоманобетонни конструкции) и обеми (от няколко до стотици кубически метра). Тези устройства са оборудвани със системи за подаване на тъканта, топлообменните тръби за стабилизация на температурата, просто смесване устройство за равномерно разпределение на суровини и производители на биомаса, газ капачка и устройство променлив обем (притежател на газ) за събиране на биогаза, генерирани.

Устройство за аеробна ферментация на повърхността са широко използвани за производство на органични киселини (течна фаза) и ензим (ензим). Surface ферментация течна фаза се влива в т.нар проветриво ферментация камерата, в която рафтовете са поставени върху плоска метална кювета. Течността се излива в средата на клетъчната култура, височината на слоя е 80-150 мм, след това на потока за производство инокулира подаване на въздух. Камерата се стабилизира влажност, температура и скорост на въздуха. След приключване на процеса културална течност се оттича от ямата с монтирани в дъното на гнездото и се доставя на обработката. процесът се осъществява и в твърдо състояние ферментация в проветриви помещения, но вместо канавка на стелажите поставени тави, в което свободното сипещи се твърди частици средата се изсипва пласт от 10-15 мм. За по-добро аериране на средата подава към въздушната камера преминава през перфорирано дъно тава.

Технически погледнато, най-трудно е аеробна дълбоко, стерилен процес на ферментация. Устройства за аеробна подводна ферментация най-сложната и двете структурно и от гледна точка на тяхната експлоатация.

Най-успешните е класирането на апарата за ферментация за аеробна подводна ферментация за доставка на енергия за смесване (Viesturs и сътр., 1986). Според тази класификация устройства от този тип са разделени в три групи на енергия към газовата фаза към течната фаза и комбинираната доставка (фигура 5.14).

Реактори с енергийните доставки чрез газова фаза са лесни за проектиране и надеждност при работа, тъй като няма движещи се части и компоненти. Такива устройства включват, например, балон въздушен транспорт ферментатори.

Характерна структурна характеристика на енергия входни реактори с течна фаза чрез присъствието на самозасмукваща помпа или елемент. Тази група от устройства могат да включват, например, самозасмукващи ферментатори с бъркалки, системата на изтласкване с разбъркване и аериране с външен циркулационен кръг.

Основният структурен елемент на реактори с общ енергийните доставки е устройство за смесване, който осигурява високо интензивна дисперсия и хомогенизиране. Тази група включва устройства с механично разбъркване, докато ври сгъстен въздух.

непрекъснати системи за отглеждане са класифицирани въз основа на техните действия (виж фигура 5.15).

В отворени системи, клетките се промиват постоянно течаща среда в размер на образуването на нови клетки в системата. В затворени системи, клетки са до известна степен запазва в системата и техните номера се увеличават.

Отворени един етап хомогенни-продължителна системи

Хомогенно-отворен едностъпална непрекъсната система е система, състояща се от ферментатор при постоянна скорост на емисия на хранителната среда и оттеглянето на културата течност с клетки, отглеждани микроорганизми. Поради концентрацията на интензивно смесване на всички компоненти - клетки, хранителни вещества и метаболитни продукти - същата целия обем на ферментатора.

В хомогенна-непрекъснат процес във ферментатора могат да бъдат създадени условия, съответстващи на всяка точка от кривата на растеж на културата отглеждат на партиди в постоянен режим.

В хомогенна-продължително култивиране може да се осъществи ограничаване на растежа на културата един елемент на храна не-ограничени количества от други елементи. Това се нарича непрекъсната култура хемостат (или хемостат), като растежа на микроорганизмите регулират фактори химическа среда (Фигура 5.16). Хемостат култура е напълно разбъркана суспензия на биомаса, която се подава с постоянна скорост от среда и със същата скорост, с течност култура е взет заедно с клетките. Компонентите на средата са избрани така, че батерията е недостатъчно, като гъстотата на населението се определя от неговата концентрация. Всички други батерии са в изобилие, и културални условия (температура, рН, аерация) се поддържат оптимални. скорост на разреждане в хемостат предварително определена и контролирана от концентрацията на ограничаващия елемент. Микроорганизмите, според самите поддържат собствената си концентрация.

Фигура 5.17 Схема на работа

Фигура 5.16 Схема на работа хемостат: turbidostata:

1 - контрол на потока ограничаване компонент; 1 - източник на светлина; 2 - фотоклетка;

2 - ограничаващ сензор концентрация компонент. усилвател фотоклетка сигнал - 3;

4 - контрол на потока на хранителната среда;

5 - помпа за циркулиране на течността култура

Максималната скорост на растеж може да се постигне чрез култивиране turbidostatnom (turbidostat), в която устройството за управление на процес се извършва от микроорганизми концентрация (фигура 5.17). постоянна концентрация на клетките е даден в turbidostate, която се контролира директно в култиватор с помощта на физични и физико-химични методи, главно с помощта на фотоволтаични системи. Скоростта на притока на прясна среда се регулира от специално устройство. Когато излишък на субстрат turbidostate размножаване на микроорганизми се случва при максимална скорост и концентрация на клетките се увеличава бързо. Когато над дадена концентрация клетка и задейства фотоклетката активен приток на прясна среда, което позволява концентрацията на клетките намалява. Turbidostat работи най-ефективно при ниска концентрация на клетка. В най-малката промяна в цената на разреждане бързо се променя концентрацията на клетките, и чувствителността на устройството е напълно използван. Този метод е подходящ за отглеждане на микроорганизми върху прозрачен медии.

Хомогенна непрекъснато отворена система е в основата на анализа и оценката на всички други видове непрекъснати микробиологични процеси. Други видове се третират само като специални случаи от този общ вид.

Отворени мулти-хомогенни системи за непрекъснато

При получаването на някои продукти от непрекъснат процес култивиране не може да се прилага успешно в една ферментатор, т.е. в една стъпка. В този случай, съществува необходимост за непрекъсната система многоетапно, който е свързан в серия ферментатор (фигура 5.18).

Фигура 5.18 Схемата на многостепенна система за непрекъснато:

1 - с една проста верига за доставки;

2,3-с комплекс на веригата за доставки;

4- частично връщане на разделени клетки (рециклиране).

Ако системите за многоетапни, прясна хранителна среда се доставя само на първия етап, системата се нарича еднонишкови или с проста система на веригата за доставки. Ако хранителната среда се подава в първия етап, и по всяка следваща, такава система се нарича многонишковите система, или с комплекс на веригата за доставки. В тези системи, хранителна среда подава към различните етапи могат да имат същата или различни състава. Ако след последната част на ферменти клетки (разделените) се връща към първата ферментатора, такава система се нарича частично възстановяване (или рециклиране) клетки.

Multi-етап, в някои случаи се постигне вертикално и хоризонтално разделение на ферментационния на няколко етажа или камери.

Multi-степенна система за непрекъснато предоставяне на възможности за експериментална и практическа работа. Запазването на непрекъснатост на процеса, е възможно да се поддържа културата от микроорганизми в различни фази на растеж в различни физиологично състояние, субстрат хранене в ферментатори с различен състав, добавен към системата в желаните микроорганизми физиологичното състояние. Накрая непрекъснатият многостепенен система позволява възможно най-пълно използване на синтетични организми с максимално използване на субстрат.

Отворени хетерогенни системи за непрекъснато

Една от основните разлики на този тип система е хомогенна прекъсната с това, че процеса на отглеждане на културата не се смесва или да не се смесва напълно. Средата тече непрекъснато през струята като хомогенна постоянна ферментатор обем. Средният състав варира по протежение на потока, в зависимост от скоростта на потока. Ако условията на потока са постоянни, съставът на средата в ферментатор определен участък подходи постоянен и не зависи от стойността на време. Следователно, въпреки че всеки отделен компонент претърпява промени в непрекъснато движение през системата, системата като цяло не се променя с течение на времето. Типичен пример е система тръбен реактор тръба. Хетерогенни култивиране в тръбен реактор изисква постоянно зацепване на предишния непрекъснато действащ реактор. Сред тези, хомогенна струя хемостат. Тя се разбърква и се аерира. В тръбен реактор суспендирани микроорганизми растат в средата (фигура 5.19). Съпътстващи околната среда по тръбния реактор, клетки пролиферират; достигане на максималния брой, и дори може да започне да умрат, ако реакторът има достатъчна дължина. Следователно, въпреки непрекъснат процес, са клетки от същия цикъл, както в процеса на партида, култивирането.

Предимството на тръбната система е относително пълно използване на субстрата. Недостатъкът се състои в трудностите на аерация, така че тя се използва главно за анаеробни процеси или процеси с минимална консумация на кислород (например, анаеробно пречистване на отпадъчни води).

Фигура 5.19 Схемата на хетерогенна непрекъсната система

тръбния реактор: 1 - хемостат; 2 - тръбния реактор;

3 - сепаратор за отделяне на биомасата.

Фигура 5.20 Схемата на хетерогенна непрекъснато противоток

Система: 1 - хемостат; 2 - реактор; 3 - сепаратор

отделяне на биомаса

За отваряне хетерогенно непрекъснато в противоток система включва системи, в които две несмесими фази се вливат в противоположни посоки (фиг. 5.20). Микроорганизмите се отглеждат в първата хомогенна система (хемостат), който се подава в реактор 2. реакторното пространство обикновено се разделя на нива, които могат да бъдат поставени в различни начини. Хранителна среда (водна фаза) за активна клетъчна суспензия, предоставена от по-горе в реактора за щранг. Запалката (течност или газ) фаза, не се смесва с фаза потоци тежки течност в обратна посока. Рециркулация клетки могат да бъдат предвидени в системата. Насрещен система може да се използва в петролната индустрия за обработка на някои микроорганизми, използващи течни или газообразни въглеводороди.

Цялостни системи с рециркулация клетки

Превод хомогенна или хетерогенна в отворена система се извършва от напълно затворени рециркулационни клетки (Фигура 5.21 I). Има два варианта на този рециклиране:

1) прясна среда се въвежда в кормилото, където и клетъчна суспензия се въвежда след отделяне от използваната среда;

2) среда с клетъчна суспензия се непрекъснато циркулира в системата.

Фигура 5.21 Затворена система: I - с клетъчна рециклиране (1 - ферментатор, 2 устройство за отделяне на клетки); II - с механични клетки разделяне (1 - ферменти, 2 - кораб, който е полу-пропускливи стени); III - култивиране на микроорганизми в междинна фаза (А - втечнен газ (в течност култура под формата на филм), б - течност, твърдо вещество (микроорганизми, прикрепени към твърд носител))

Цялостни системи с механични клетки разделяне

В тази система, културата се отглежда в съд с полупропусклива стена, която се потапя в течаща среда (Фигура 5.21 II). Чрез настъпва полупропусклива стена, обмен на метаболити и хранителни вещества, микроорганизми остават в съда.

Затворена система култивиране на клетки в междинна фаза

Някои бактерии растат добре на границата на течни и газови фази, или в интерфейса на течни и твърди фази (Фигура 5.21 III). Обикновено се култура образува достатъчно плътен филм върху интерфейса на течни и газови фази и свежа хранителна среда за култивиране потоци по слой (а). Бавно подвижна течност, която расте върху повърхността на културата, клетките не съдържат или съдържат много малко. Такива системи се използват за микроорганизми, чувствителни на смесване и култивиране на гъби за производство на пеницилин, лимонена киселина или ензими.

Някои видове микроорганизми отглеждане на границата на течни и твърди фази. Твърдата фаза (чипове, целулозни влакна, керамични или стъклени тръби и др ..), потопен в протичащ хранителна среда, служи като носещ елемент, който е фиксиран култура (б). Организмите растат на дюзата и субстрата циркулира в системата. Такава система е често в производството на оцетна киселина, органични разтворители, киселини; тя се използва за пречистване на отпадъчни води.

<== Предишна лекция | На следващата лекция ==>
| I II III

; Дата: 12.13.2013; ; Прегледи: 340; Нарушаването на авторските права? ;


Ние ценим Вашето мнение! Беше ли полезна публикуван материал? Да | не



ТЪРСЕНЕ:





zdes-stroika.ru - Studopediya (2013 - 2017) на година. Тя не е автор на материали, и дава на студентите с безплатно образование и използва!
Page генерирана за: 0.025 сек.