Основные параметры глубинной периодической ферментации.
Основные параметры периодической ферментации
В периодических процессах загрузка сырья и посевного материала в аппарат производится единовременно, затем в аппарате в течение определенного времени идет процесс, а после его завершения полученная ферментационная жидкость выгружается из аппарата.
После того, как в аппарат загрузили среду, создали необходимую температуру, добавили посевной материал и стали подавать воздух для аэрации, собственно говоря, и начался процесс ферментации. Как следить за протеканием этого процесса? Для этого необходимо время от времени или непрерывно определять, какие изменения происходят в ферментационной среде.
Обычно состояние процесса характеризуется следующими основными параметрами:
- концентрация биомассы микроорганизмов X;
- концентрация субстрата S;
- концентрация продукта Р.
Все эти концентрации приведены к единице объема среды.
Биотехнологические процессы и аппараты непрерывного действия.
Непрерывные процессы.
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.
|
|
|
Различают хемостатный и турбидостатный режимы непрерывного культивирования.
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 (рис. 49). 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.
Принцип работы турбидостата основан на прямом контроле концентрации биомассы. Метод осуществляется с помощью фотоэлемента и основан на измерении светорассеяния содержимого биореактора. Сигнал от фотоэлемента управляет скоростью протока жидкости, в свою очередь определяющего скорость роста культуры. Повышение концентрации клеток и соответственно светорассеяния автоматически приводят к ускорению протока жидкости, разбавляющей культуру, и, наоборот, убыль биомассы компенсируется замедлением протока. По своей конструкции турбидостат отличается от хемостата лишь системой контроля скорости протока.
|
|
|
Непрерывное культивирование может быть:
· одностадийным (осуществляется в одном биореакторе);
· многостадийным (осуществляется в последовательно или каскадно расположенных биореакторах).
Многостадийное культивирование дает возможность внедрить принцип дифференцированных режимов, которые одновременно осуществляются в последовательно расположенных аппаратах. Например, в первом из биореакторов создают оптимальные условия для роста культуры, а во втором – для биосинтеза целевого продукта.
Если сравнивать непрерывные и периодические процессы, то непрерывные дают более высокий выход продукта в единицу времени, однако концентрация продукта всегда бывает ниже. Кроме того, длительное протекание непрерывных биотехнологических процессов ведет к обрастанию труб и стенок биореакторов, особенно при культивировании мицелиальных грибов и актиномицетов.
|
|
|
Сравнительная характеристика роста микробных культур в условиях периодического и непрерывного культивирования.
Культивирование микроорганизмов может быть непрерывным и периодическим. При периодическом процессе весь объем питательной среды загружают в аппарат сразу, добавляют посевной материал и при оптимальных условиях продолжают процесс до тех пор, пока не накопится нужное количество биомассы или определенного метаболита. В ходе периодического культивирования изменяется темп роста культуры, ее морфология и физиология. За время культивирования меняется состав среды — уменьшается концентрация питательных веществ, увеличивается содержание метаболитов. С физиологической точки зрения периодическое культивирование невыгодно. В ходе его возникает также ряд технологических трудностей — циклический ход операций, сменные режимы, что затрудняет контроль и регуляцию процесса.
Дата добавления: 2020-04-08; просмотров: 350; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!