Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

FERMENTÁCIÓ MŰVELETEI  Nyersanyag előkészítés  Tápközeg összeállítása  Sterilezés  Levegőztetés  Elválasztási műveletek.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "FERMENTÁCIÓ MŰVELETEI  Nyersanyag előkészítés  Tápközeg összeállítása  Sterilezés  Levegőztetés  Elválasztási műveletek."— Előadás másolata:

1 FERMENTÁCIÓ MŰVELETEI  Nyersanyag előkészítés  Tápközeg összeállítása  Sterilezés  Levegőztetés  Elválasztási műveletek

2 A mikroorganizmusok tápanyag szükséglete A mikroorganizmusok olyan tápközegben illetve tápközegen szaporodnak, amely tartalmazza az összes vitális tápanyagot. Prototróf mikroorganizmusok: glükózból minden szükséges összetevőt szintetizálnak Auxotróf mutánsok: A BC Energia forrás: Szénhidrátok (glükóz, keményítő) ATP Szénforrás: glükóz, keményítő, melasz, (cellulóz), etilalkohol, metanol, n-paraffinok Nitrogénforrás:szervetlen: ammóniumsók, nitrátok szerves: fehérjék (szójaliszt, halliszt), aminosavak (kukoricalekvár) Makroelemek:S, P, Mg, K, Na, Ca … Mikroelemek:Cu, Co, Mo, Mn … Vitaminok és növekedést serkentő anyagok: biotin, pantoténsav, tiamin, riboflavin, B 12 Minimál (szintetikus) tápközeg kémiailag meghatározott összetevőket tartalmaz Komplex (természetes) tápközeg ismeretlen kémiai összetételű komponenseket tartalmaz (malátakivonat, élesztőkivonat …)

3 Ipari fermentáció nyersanyagai I. Laboratóriumi munkánál pontos összetételű tápközegek Ipari fermentációknál komplex anyagokkal dolgoznak Változó minőség miatt Tápközegek összetételének optimalizálása tápanyag szállítmányoknak megfelelően - adaptáció Szénforrásként használt anyagok: Melaszokszénforrás mellett nitrogén-tartalmú vegyületek vitaminok, nyomelemek A melaszok összetétele függ a termesztési helytől, az időjárástól, a cukorgyárakban alkalmazott technológiáktól Hidrola keményítő alapú cukorgyártásnál visszamaradó anyalúg Malátakivonat Keményítő, dextrin (enzimes főzés) Szulfitlúgok, cellulóz, növényi olajok Metanol, etanol, alkánok

4 Ipari fermentáció nyersanyagai II. Ipari fermentáció nyersanyagai II. Nitrogénforrásként használt anyagok Ammóniumsók, karbamid, ammónia Kukoricalekvár: sok aminosavat tartalmaz (arginin, glutaminsav, izoleucin, treonin, valin, fenil-alanin, metionin és cisztein) Élesztőkivonatok: pékélesztőből 50-55°C-on autolízissel vagy plazmolízissel állítják elő Peptonok: fehérje hidrolizátumok - viszonylag drágák Szójaliszt: komplex tápanyag 50 % fehérjetartalom 30 % szénhidráttartalom lassan metabolizálódik -nincs katabolit represszió

5 Sterilezés  Definíció: mikroba pusztítás mentesítés  Sterilezés: fizikai módszerek: hő szűrés Sugárzás  Dezinficiálás: kémiai sterilezés

6 Mikrobák hőpusztulása Hőinaktíválódás (80°C felett) tápanyagok (vitaminok) mikrobák Első rendű kinetika logN logN 0 T° T 2 →k 2 T 1 →k 1 t T°= konstans M k= f(T, M, környezet (pH)) M N 0 = kiindulási M koncentráció M N = végső M koncentráció t = idő k = pusztulási sebességi állandó HŐ, VEGYSZER, SUGÁRZÁS

7 LEVEGŐZTETÉS  Aerobok: Az O 2 egyszerű szubsztrát  Anaerobok: redox-potenciál: máj (cisztein), tioglikolsav, C-vitamin, NaHSO 3  Szubmerz tenyésztés: Oldott O 2, Az O 2 oldódás kicsi: állandóan pótolni kell 12 3 REAKTOROK MIKROBÁK O 2 – IGÉNYE O 2 ABSZORPCIÓ Buborék Mikroba

8  Elvárás: mikroba- és pormentes  Igény: gyógyszeripar Kiszerelő, ampullázó  Fermentáció (Be- és kimenő levegő)  Műtők  Mikroelektronikai ipar! Lamnáris box Levegőszűrés Patogén vagy rekombináns törzseknél

9 Mélységi szűrők Nominál, nem abszolút szűrők Töltetek: gyapot, üveggyapot, műanyag szál N1N1 N2N2 L k= szűrési állandó L 90 : a 90 %-ot visszaartó szűrő hossz. L 90 = f(df, no, α, mikroba, v) df: szűrő szál átmérője no: az elemi szál hatékonysága  : térfogat frakció v: légsebesség

10 Mélységi szűrők visszatartási mechanizmusai 1.Ütközés (szűrés) 2.Diffúzió (Brown-mozgás) 3.Ülepedés 4.Elektrosztatikus hatás Kis légsebesség Nagy légsebesség Áramszünet: v leesik Fertőzés! A bemenő levegő melegítése a nedvesség kondenzációjának megakadályozására!

11 Felületi ultraszűrők A membrán pórusmérete uniformizált, kicsi

12 Reaktorok 12 3 MIKROBÁK O 2 – IGÉNYE O 2 ABSZORPCIÓ REAKTOROK  Mechanikus keverős bioreaktorok  Levegőztetett bioreaktorok  Cirkulációs,loop (hurok) reaktorok

13 Laboratóriumi fermentor

14 Kevert, levegőztetett fermentorok

15 Keverő nélküli levegőztetett fermentorok

16 Hurok reaktorok

17 Szaporodás szakaszos tenyészetben 1. lag fázis 2. gyorsuló szaporodási fázis 3. logaritmikus vagy exponenciális fázis  max, t gen nincs S limitáció 4. hanyatlú szaporodási fázis 5. Állandósult állapot A növekedés kifejezhető sejtszám (N) vagy biomassza (x) növekedéssel  =f(S),, dx=  xdt, lnx=  t +C ahol: x = a sejt koncentráció (mg/cm 3 ) t = az inkubációs idő (óra)  = fajlagos növekedési sebesség (óra -1 )

18 Kemosztát rendszer S A fajlagos növekedési sebességet a hígítási sebességgel szabályozzák, mivel  =D A hígítási sebesség definiciója:

19 Folytonos fermentáció kinetikája x t [óra] X [g/l] X [g/l] Ürítés 2.Mosás 3.Feltöltés 4.Felmelegítés 5.Sterilezés Produktivitás = meredekség = [g/l*h] Higítási sebesség: D = F / V [1/h] időegységre eső térfogatcserék száma Anyagmérleg a mikrobatömegre nézve: mikrobatömeg változása = növekedés - elvétel F X, S

20 Folytonos fermentációs rendszerek osztályozása Előny: 5-10-szer nagyobb produktivítás, mint a szakaszos fermentációknál Ipari alkalmazás nagyon általános: etanol, SCP, szennyvíz tisztítás x x Nyílt Zárt x X=0 100% x Homogén Heterogén 1 fázisú 2 fázisú Plug flow R P 1 lépcsős több lépcsős - kaszkád A mikrobatömeg a rendszerben marad vagy kilép onnan A mikroba, a szubsztrátum és a termék koncentráció homogén a rendszerben Folyadék, szilárd és gáz fázis lehet a rendszerben

21 Tenyésztési technológiák összehasonlítása  Szakaszos fermentáció kis produktivitás nagy flexibilitás egyszerű  Folytonos fermentáció nagy produktivitás nem flexibilis egyszerű a fertőzés és a degeráció problémát okozhat

22 Elválasztási műveletek  Sejtfeltárás  Elválasztási műveletek  Szűrés  Ülepítés  Flotálás  Elektrokinetikai  Extrakció  Membrános eljárások  Desztilláció  Csapadékképzés  Kromatográfiás módszerek Extracelluláris, intracelluláris


Letölteni ppt "FERMENTÁCIÓ MŰVELETEI  Nyersanyag előkészítés  Tápközeg összeállítása  Sterilezés  Levegőztetés  Elválasztási műveletek."

Hasonló előadás


Google Hirdetések