ultrasonics یک وسیله موثر برای تحریک میکروارگانیسم ها توسط ارتعاشات مکانیکی و حفره است. در sonobioreactor / تخمیر کننده مافوق صوت، درمان مافوق صوت سلول ها و بافت می شود بسیار قابل کنترل از عوامل محیطی می تواند دقیقا تعیین شده است. با بیوراکتورهای مافوق صوت، خروجی تخمیر می تواند به طور قابل توجهی افزایش یافته است.

تخمیر

کارایی تخمیر بستگی به شرایط فرایند دارد: مواد مغذی، تراکم محیط، دما، محتوای اکسیژن / گاز و فشار عوامل مهمی هستند که بر فعالیت میکروبی تاثیر می گذارند. میکروارگانیسم ها و همچنین سلول های پستانداران تنها در شرایط خاصی رشد می کنند. شرایط مناسب همراه با تحریک اولتراسونیک می تواند عملکرد تخمیر را به حداکثر برساند.

التراسونیک تحریک میکروارگانیسم

تخمیر یک فرایند متابولیک که قند به اسید، گازها یا الکل تبدیل می کند. این در مخمر و باکتری ها، و همچنین در سلول های عضلانی فاقد اکسیژن رخ می دهد، همانطور که در مورد تخمیر اسید لاکتیک. تخمیر نیز استفاده می شود به طور گسترده تر برای اشاره به رشد بخش عمده ای از میکروارگانیسم ها در یک محیط رشد، اغلب با هدف تولید یک محصول شیمیایی خاص.
فرآیند تخمیر از روی مقیاس صنعتی با استفاده از میکروارگانیسم ها مانند باکتری ها و قارچ ها برای تخمیر انجام شده است. محصولات تخمیر در صنعت مواد غذایی و به طور کلی استفاده می شود. مواد شیمیایی، مانند اسید استیک، اسید سیتریک، و اتانول توسط تخمیر تولید می شوند. نرخ تخمیر توسط غلظت میکروارگانیسم ها، سلول، اجزای سلولی، و آنزیم و همچنین دما و pH را تحت تاثیر قرار. برای تخمیر هوازی، اکسیژن یک عامل کلیدی بیش از حد است. آنزیم تقریبا تمام تولید تجاری، مانند لیپاز، انورتاز و مایه ماست، توسط تخمیر با میکروب اصلاح شده ژنتیکی ساخته شده است.
 
به طور کلی، تخمیر را می توان به چهار نوع / مرحله فرایند تقسیم کرد:

• تولید زیست توده (مواد سلولی زنده)
• تولید متابولیتهای سلولی (ترکیبات شیمیایی)
• تولید قطعات داخل سلولی (آنزیم ها و پروتئین های دیگر)
• تحول بستر (که در آن بستر تبدیل خود محصول است)

روش فراصوت قبل، در طی و بعد از تخمیر

روش فراصوت، استفاده از امواج اولتراسوند با فرکانس پایین، می تواند قبل، در طول و بعد از تخمیر به روش های مختلف و در مراحل مختلف فرایند تخمیر استفاده می شود.

التراسونیک قبل از تخمیر درمان – بهبود در دسترس زیست توده

1. انتقال جرم بهبود یافته: فراصوت به عنوان پیش درمان استفاده می شود برای ترویج انتقال جرم و بستر بیشتر در دسترس میکروب ها. آلتراسونیک مخلوط ترویج انتقال جرم از بستر به، و محصولات به دور از، سلول های میکروبی. افزایش سونوگرافی انتقال جرم را می توان به عنوان پیش از درمان و همچنین در طول تخمیر اعمال می شود.
2. اختلال سلول: روش فراصوت را می توان برای مختل کردن دیواره های سلولی و غشاها، به ویژه در فرهنگ های میکروبی یا مخمر استفاده کرد. این کمک می کند تا اجزای داخل سلولی مانند انزیم ها یا متابولیت ها را ازاد کند که می تواند عملکرد تخمیر را بهبود بخشد یا فرایندهای پایین دست را تسهیل کند.
3. استخراج ترکیبات داخل سلولی: روش فراصوت می تواند در استخراج ترکیبات داخل سلولی از مواد بیولوژیکی قبل از تخمیر کمک کند. این شامل استخراج انزیم ها، پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک یا سایر ترکیبات هدف از سلول ها، بافت ها یا مواد گیاهی برای استفاده بعدی در فرایندهای تخمیر است.

به عنوان مثال، پیش تصفیه اولتراسونیک پوسته برنج برای افزایش هیدرولیز انزیمی برای تولید xylooligosaccharides توسط Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1) استفاده شد. با استفاده از روش فراصوت، تولید انزیم های سلولولیتیک و زایل انولیتیک از پوست برنج به طور قابل توجهی افزایش یافت. عملکرد همی سلولز به 1.4 برابر تحت فراصوت افزایش یافت و زمان تولید تا حد زیادی از 24 ساعت به 1.5 ساعت در 80 درجه سانتیگراد کوتاه شد – با پتانسیل بیشتر از بهینه سازی فرآیند. زیست توده فراصوت داده تبدیل بسیار آسان تر برای قارچ است به طوری که ثبات فعالیت آنزیم توسعه یافته است و فعالیت در CMCase، B-گلوکوزیداز، و زایلاناز است در مقایسه با بدنه غیر فراصوت داده برنج افزایش یافته است. محصولات نهایی تخمیر xylotetraose، xylohexaose و xylooligosaccharides وزن مولکولی بالاتر بود. عملکرد xylohexaose از پوسته برنج فراصوت داده 80 درصد بالاتر بود.

التراسونیک کمک تخمیر – تحریک میکروب

• مخلوط کردن و همگن سازی: روش فراصوت را می توان به عنوان یک روش مخلوط کردن در طول تخمیر استفاده می شود. استفاده از امواج اولتراسوند کمک می کند تا برای ایجاد microstreaming و ترویج همگن، اطمینان از توزیع یکنواخت مواد مغذی، گازها، و میکروارگانیسم ها در کشتی تخمیر.
• افزایش انتقال جرم: مربوط به بهبود مخلوط کردن و همگن هستند التراسونیک بهبود نرخ انتقال جرم در طول تخمیر. نوسان التراسونیک و کاویتاسیون ایجاد اشفتگی محلی و افزایش انتشار بسترها، گازها و مواد مغذی به ابگوشت تخمیر. این می تواند کارایی کلی و بهره وری فرایند تخمیر را بهبود بخشد.
• بهبود قابلیت زنده ماندن سلول و فعالیت متابولیک: روش فراصوت را می توان به کشت میکروبی در طول تخمیر به منظور افزایش زنده ماندن سلول و فعالیت متابولیک اعمال می شود. فراصوت خفیف می تواند میکروارگانیسم های خاصی را تحریک کند، رشد، تولید زیست توده و سنتز متابولیت های مورد نظر یا محصولات تخمیر را تحریک کند.

دقیقا فراصوت کنترل و تکرار کمک می کند تا برای بهبود بهره وری از مراحل مختلف تخمیر بدون آسیب رساندن به سلول. شدت فراصوت را می توان دقیقا به گونه سلول خاص و مورد نیاز خود را اقتباس شده است. توسط فراصوت کنترل، رشد سلول و سوخت و ساز بدن است تحت تاثیر مثبت و تبدیل کاتالیز شده توسط سلول های زنده به طور قابل توجهی بهبود یافته است، به عنوان مثال، تحریک بیفیدوباکتریوم در شیر است.
برای برخی از فرآیندهای تخمیر قارچی رانده می شود، فراصوت است که با موفقیت مورد استفاده برای تغییر مورفولوژی رشد و رئولوژی براث بدون تاثیر نرخ رشد و عملکرد قارچ های رشته ای.

التراسونیک پس از تخمیر درمان

• جداسازی و جداسازی سلول ها: روش فراصوت می تواند در برداشت سلول و جدایی پس از تخمیر کمک کند. این می تواند در شکستن سنگدانه های سلولی، flocculants یا بیوفیلم ها کمک کند و انتشار سلول ها را از ابگوشت تخمیر تسهیل کند. این ساده فرایندهای پایین دست بعدی، مانند بازیابی سلول و یا تصفیه محصول.
• استخراج محصولات داخل سلولی: پس از تخمیر، فراصوت می تواند مورد استفاده قرار گیرد برای استخراج محصولات داخل سلولی، مانند انزیم ها، پروتئین ها، و یا متابولیت های ثانویه، از زیست توده میکروبی یا سلولی. این فرایند استخراج کمک می کند تا بازیابی ترکیبات با ارزش و بهبود عملکرد کلی فرایند تخمیر.
• تجزیه سلولی برای اهداف تحلیلی: روش فراصوت را می توان برای مختل کردن سلول ها یا نمونه های میکروبی پس از تخمیر، به ویژه برای اهداف تحلیلی استفاده کرد. این کمک در لیز سلولی و انتشار محتویات داخل سلولی، تسهیل تجزیه و تحلیل اجزای سلولی و یا انجام ازمایش های پایین دست.

برای تولید اجزای داخل سلولی مانند آنزیم های میکروبی (مثلا کاتالاز، آمیلاز، پروتئاز، پکتیناز، گلوکز ایزومراز، سلولاز، همی سلولاز، لیپاز، لاکتاز، استرپتوکیناز) و پروتئین های نوترکیب (به عنوان مثال انسولین، واکسن هپاتیت B، اینترفرون، گرانولوسیت کلنی های تحریک کننده فاکتور استرپتوکیناز)، بعد از فرآیند تخمیر سلول ها باید پروتئین های دلخواه را آزاد کنند. با استفاده از دستگاه عصبی، استخراج پروتئین های پروتئین های داخل سلولی و خارج سلولی از پروتئین تخمیر ویسکوز میسلیوم تسهیل می شود. علاوه بر عملکرد و بهره وری فوق العاده استخراج شده، دستگاه سانتریفیوژ برای تشخیص سلول و استخراج ماده درون سلولی به خوبی شناخته شده است.
اینجا را کلیک کنید به خواندن MOR در مورد لیز مافوق صوت و استخراج.

بیوراکتورهای التراسونیک برای فرایندهای تخمیر بهبود یافته

Hielscher فرا صوت طولانی مدت با فرایندهای زیستی التراسونیک تحریک مانند تحریک سلولی، تخمیر، اختلال سلول و استخراج تجربه است. ما ارائه می دهیم راکتورهای اولتراسونیک استاندارد مختلف از اندازه های مختلف و هندسه برای فراصوت در دسته ای و جریان از طریق حالت. متناوبا، ما راه حل های سفارشی برای ادغام در بیوراکتور موجود خود را ارائه می دهیم. از انجا که پردازنده مافوق صوت ما بسیار متنوع هستند و نیاز به فضای کوچک، مقاوم سازی به گیاهان بیوتکنولوژیک موجود را می توان بدون مشکل متوجه شد.
اطلاعات بیشتر در مورد انواع راکتور مافوق صوت، طرح ها و برنامه های کاربردی در اینجا!
جدول زیر، نشان می دهد توصیه های برنامه کلی که بسته به حجم دسته ای و یا سرعت جریان به پردازش شود. در نوع دستگاه را کلیک کنید برای دریافت اطلاعات بیشتر بر روی هر دستگاه.

ادبیات / منابع