Ultrazvuková Bioreaktory pro fermentaci

Ultrazvuk je účinným prostředkem ke stimulaci mikroorganismů mechanickými vibracemi a kavitací. V sonobioreactor / ultrazvukový fermentor, ultrazvukové ošetření buněk a tkání se stává vysoce kontrolovatelné, protože faktory životního prostředí lze přesně určit. U ultrazvukových bioreaktorů může být fermentační výstup výrazně zvýšen.

Kvašení

Účinnost fermentace závisí na podmínkách procesu: Živiny, hustota média, teplota, obsah kyslíku / plynu a tlak jsou důležitými faktory, které ovlivňují mikrobiální aktivitu. Mikroorganismy i savčí buňky prospívají pouze za určitých podmínek. Správné podmínky v kombinaci s ultrazvukovou stimulací mohou maximalizovat výtěžek fermentace.

Ultrazvukový Stimulace mikroorganismů

UP400ST je ultrazvukový homogenizátor používaný k zesílení fermentace zlepšením přenosu hmoty a stimulace růstu mikrobiálních buněk.Fermentace je metabolický proces, který převádí cukru kyselin, plynů, nebo alkohol. To se vyskytuje u kvasinek a bakterií, a také ve svalových buňkách kyslíku vyhladovělé, jako je tomu v případě fermentace kyseliny mléčné. Kvašení je také používán v širším smyslu pro označení růstu hromadné mikroorganismů na živném prostředí, často s cílem vyvolat specifickou chemickou produktu.
Způsob fermentace se provádí v průmyslovém měřítku za použití mikroorganismů, jako jsou bakterie a houby pro fermentaci. Fermentované výrobky se používají v potravinářském a všeobecném průmyslu. Chemické látky, jako je kyselina octová, kyselina citrónová, a ethanol se vyrábí fermentací. Rychlost fermentace je ovlivněna koncentrací mikroorganizmů, buněk, buněčných složek, a enzymy, jakož i teploty a pH. Pro aerobní fermentaci, kyslík je klíčovým faktorem také. Téměř všechny komerčně vyráběné enzymy, jako jsou lipázy, invertázy a syřidla, jsou vyráběny fermentací s geneticky modifikovanými mikroorganismy.
 
Obecně lze fermentace rozdělit do čtyř typů procesů / fází:

  • Produkce biomasy (životaschopný buněčný materiál)
  • Výroba extracelulárních metabolitů (chemické sloučeniny)
  • Výroba intracelulárních látek (enzymy a jiné proteiny)
  • Transformace substrátu (ve kterém je transformována substrát je sama vyrobena)
Ultrazvukový procesor UIP2000hdT (2kW) s míchaným dávkovým reaktorem

Ultrazvuková homogenizátor UIP2000hdT (2 kW) s dávkovým reaktorem

Žádost o informace





Sonifikace před, během a po fermentaci

Sonikace, aplikace nízkofrekvenčních ultrazvukových vln, může být použita před, během a po fermentaci různými způsoby a v různých fázích fermentačního procesu.

Ultrazvukové předfermentační ošetření – Zlepšení biomasu Dostupnost

  1. Vylepšený přenos hmoty: Sonikace jako pre-léčba se používá k podpoře přenosu hmoty a substrátu více k dispozici mikrobům. Ultrazvukové míchání podporuje přenos hmoty substrátů do mikrobiálních buněk a produktů od mikrobiálních buněk. Ultrazvukové intenzifikace přenosu hmoty může být použita jako předúprava, stejně jako během fermentace.
  2. Narušení buněk: Sonikace může být použita k narušení buněčných stěn a membrán, zejména v mikrobiálních nebo kvasinkových kulturách. To pomáhá uvolňovat intracelulární složky, jako jsou enzymy nebo metabolity, které mohou zlepšit fermentační výkon nebo usnadnit následné procesy.
  3. Extrakce intracelulárních sloučenin: Sonikace může pomoci při extrakci intracelulárních sloučenin z biologických materiálů před fermentací. To zahrnuje extrakci enzymů, proteinů, nukleových kyselin nebo jiných cílových sloučenin z buněk, tkání nebo rostlinných materiálů pro následné použití ve fermentačních procesech.

Například ultrazvuková předúprava rýžových slupek byla použita ke zvýšení enzymatické hydrolýzy pro produkci xylooligosacharidů Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1). Sonikací byla výrazně zvýšena produkce celulolytických a xylanolytických enzymů z rýžového trupu. Výtěžek hemicelulózy byl zvýšen na 1,4násobek sonikace a doba výroby byla výrazně zkrácena z 24 hodin na 1,5 hodiny při 80 ° C – s další možností optimalizace procesů. Sonikovaný biomasa je mnohem jednodušší převést na houby tak, aby se stabilita enzymové aktivity se prodlužuje a aktivita CMCase, b-glukosidázy a xylanáza je zvýšena ve srovnání s rýže trupu non-sonikována. Konečné fermentační produkty byly xylotetraose, xylohexaose a vyšší xylanových oligosacharidů molekulovou hmotností. Xylohexaose výnos z sonikovaného rýže trupu byl o 80% vyšší.

Ultrazvukem asistovaná fermentace – Stimulace mikrobů

  • Míchání a homogenizace: Sonikace může být použita jako míchací technika během fermentace. Aplikace ultrazvukových vln pomáhá vytvářet mikrostreaming a podporuje homogenitu, zajišťuje rovnoměrné rozložení živin, plynů a mikroorganismů ve fermentační nádobě.
  • Zvýšení přenosu hmoty: Související se zlepšeným mícháním a homogenizací jsou ultrazvukem zlepšené rychlosti přenosu hmoty během fermentace. Ultrazvuková oscilace a kavitace vytvářejí lokalizovanou turbulenci a zvyšují difúzi substrátů, plynů a živin do fermentačního vývaru. To může zlepšit celkovou účinnost a produktivitu fermentačního procesu.
  • Zlepšení životaschopnosti buněk a metabolické aktivity: Sonikace může být aplikována na mikrobiální kultury během fermentace pro zvýšení životaschopnosti buněk a metabolické aktivity. Mírná sonikace může stimulovat určité mikroorganismy, podporovat růst, produkci biomasy a syntézu požadovaných metabolitů nebo fermentačních produktů.

Hielscher's ultrasonicators are used to intensify fermentation processes, e.g. the biosynthesis of proteinsPřesně kontrolovatelné a opakovatelné použití ultrazvuku pomáhá zlepšovat produktivitu různých fermentačních procesů bez poškození buněk. Intenzita sonikace může být přesně přizpůsobit konkrétním druhu buněk a jeho požadavky. Řízeným ultrazvuku, růst a metabolismus buňky je pozitivně ovlivněna a konverze katalyzované živých buněk se výrazně zlepšila, např. stimulovat bifidobakterie v mléce.
Pro některé houbové poháněné fermentačních procesů, sonikace se úspěšně používá k úpravě morfologii růstu a vývar reologii bez ovlivnění rychlosti růstu a výtěžek vláknitých hub.

Ultrazvukové ošetření po fermentaci

  • Sběr a separace buněk: Sonikace může pomoci při sklizni a separaci buněk po fermentaci. Může pomoci při rozbíjení buněčných agregátů, vločkantů nebo biofilmů, což usnadňuje uvolňování buněk z fermentačního vývaru. To zjednodušuje následné procesy, jako je obnova buněk nebo čištění produktu.
  • Extrakce intracelulárních produktů: Po fermentaci může být sonikace použita k extrakci intracelulárních produktů, jako jsou enzymy, proteiny nebo sekundární metabolity, z mikrobiální nebo buněčné biomasy. Tento proces extrakce pomáhá regenerovat cenné sloučeniny a zlepšuje celkový výtěžek fermentačního procesu.
  • Rozpad buněk pro analytické účely: Sonikace může být aplikována na narušení buněk nebo mikrobiálních vzorků po fermentaci, zejména pro analytické účely. Pomáhá při lýze buněk a uvolňování intracelulárního obsahu, usnadňuje analýzu buněčných složek nebo provádění následných testů.

Pro výrobu intracelulárních složek, jako jsou mikrobiální enzymy (např. Kataláza, amylasa, proteáza, pektináza, glukózaizomeráza, celuláza, hemicellulasa, lipáza, laktáza, streptokináza) a rekombinantní proteiny (např. Inzulín, vakcína proti hepatitidě B, interferon, faktor, streptokináza), musí být buňky lyžovány / rozrušeny po fermentačním procesu k uvolnění požadovaných proteinů. Sonikací se usnadňuje extrakce intracelulárních a extracelulárních polysacharid-proteinových komplexů z viskózní myceliační fermentační půdy. Kromě vynikající výtěžnosti a účinnosti extrakce je sonikace dobře zavedená a spolehlivá pro lýzu buněk a pro extrakci intracelulární hmoty.
Klikněte zde se dozvíte mor o ultrazvukové lyži a extrakce!

Ultrazvukové bioreaktory pro lepší fermentační procesy

Hielscher Ultrasonics má dlouhodobé zkušenosti s ultrazvukem stimulovanými bio-procesy, jako je stimulace buněk, fermentace, narušení buněk a extrakce. Nabízíme různé standardní ultrazvukové reaktory různých velikostí a geometrií pro sonikaci v dávkovém a průtokovém režimu. Alternativně nabízíme řešení na míru pro integraci do vašeho stávajícího bioreaktoru. Vzhledem k tomu, že naše ultrazvukové procesory jsou velmi univerzální a vyžadují jen malý prostor, lze bez problémů realizovat dovybavení stávajících biotechnologických zařízení.
Přečtěte si více o typech, návrzích a aplikacích ultrazvukových reaktorů zde!
Níže uvedená tabulka udává doporučení obecně zařízení v závislosti na objemu dávky nebo tok materiálu, které mají být zpracovány. Klepněte na typ zařízení získat více informací o každém zařízení.

Hromadná dávka průtok Doporučené Devices
00,5 až 1,5 ml na VialTweeter
1 až 500 ml 10 až 200 ml / min UP100H
10 až 2000ml 20 až 400 ml / min Uf200 ः t, UP400S
00,1 až 20L 00,2 až 4 litry / min UIP1000hdT, UIP2000hdT
10 až 100L 2 až 10 l / min UIP4000
na 10 až 100L / min UIP16000
na větší hrozen UIP16000
Ozáření ultrazvukem podporuje extrakci účinných látek z šafránu

Sonicator UIP1000hdT pro extrakci

Kontaktujte nás! / Zeptej se nás!

Použijte formulář níže, pokud chcete požádat o další informace o ultrazvukové homogenizace. Budeme rádi Vám nabídnout ultrazvukový systém plnění vašich požadavků.









Uvědomte si prosím naši Zásady ochrany osobních údajů,


Literatura / Reference

Hielscher Ultrazvuková zařízení vyrábí vysoce výkonné ultrazvukové homogenizéry pro disperzi, napodobování a extrakci buněk.

Vysoce energetické ultrazvukové homogenizéry z Laboratoř na Pilot a Průmyslový měřítko.

Rádi probereme váš proces.

Pojďme se spojit.