Technologie des ultrasons Hielscher

Ultrasons bioréacteurs pour Fermentation

Les ultrasons sont un moyen efficace de stimuler les microorganismes par vibrations mécaniques et cavitation. Dans un sonobioréacteur / fermenteur ultrasonique, le traitement ultrasonique des cellules et des tissus devient hautement contrôlable puisque les facteurs environnementaux peuvent être déterminés avec précision. Avec les bioréacteurs à ultrasons, le rendement de la fermentation peut être considérablement amélioré.

Fermentation

L'efficacité de la fermentation dépend des conditions de traitement: les éléments nutritifs, la densité du milieu, la température, l'oxygène / teneur en gaz et la pression sont des facteurs importants qui influencent l'activité microbienne. Les micro-organismes ainsi que les cellules de mammifères ne se développent que dans certaines conditions. Les bonnes conditions associées à la stimulation par ultrasons peuvent maximiser le rendement de la fermentation.

La stimulation par ultrasons des micro-organismes

L'UP400ST est un homogénéisateur ultrasonique utilisé pour intensifier la fermentation en améliorant le transfert de masse et en stimulant la croissance des cellules microbiennes.La fermentation est un processus métabolique qui convertit le sucre à des acides, des gaz, ou de l'alcool. Il se produit dans la levure et les bactéries, et aussi dans les cellules musculaires privées d'oxygène, comme dans le cas de la fermentation d'acide lactique. La fermentation est aussi plus largement utilisé pour faire référence à la croissance apparente des micro-organismes sur un milieu de croissance, souvent dans le but de produire un produit chimique spécifique.
Procédé de fermentation sont réalisées à l'échelle industrielle en utilisant des microorganismes tels que les bactéries et les champignons de la fermentation. Les produits fermentés sont utilisés dans l'industrie alimentaire et générale. Des produits chimiques tels que l'acide acétique, l'acide citrique, et de l'éthanol sont produits par fermentation. Le taux de fermentation est influencé par la concentration de micro-organismes, des cellules, des composants cellulaires et enzymes, ainsi que la température et le pH. Pour la fermentation aérobie, l'oxygène est un facteur clé aussi. La quasi-totalité des enzymes produites dans le commerce, telles que la lipase, l'invertase et de la présure, sont fabriqués par fermentation avec des microbes génétiquement modifiés.
En général, les fermentations peuvent être divisés en quatre types:

  • La production de la biomasse (matière cellulaire viable)
  • La production de métabolites extracellulaires (composés chimiques)
  • La production de composants intracellulaires (enzymes et d'autres protéines)
  • La transformation du substrat (dans lequel le substrat transformé est lui-même le produit)
Processeur ultrasonique UIP2000hdT (2kW) avec réacteur discontinu agité

homogénéisateur à ultrasons UIP2000hdT (2kW) avec réacteur discontinu

Demande d'information





Sonication avant, pendant et après fermentation

Pré-traitement par ultrasons – Amélioration de la disponibilité de la biomasse

La sonication comme prétraitement est utilisée pour favoriser le transfert de masse et rendre le substrat plus disponible pour les microbes. Le mélange par ultrasons favorise le transfert de masse des substrats vers les cellules microbiennes et des produits qui s'en éloignent. L'intensification ultrasonique du transfert de masse peut être appliquée comme prétraitement ainsi que pendant la fermentation.
Par exemple, le prétraitement ultrasonique de la balle de riz a été utilisé pour améliorer l'hydrolyse enzymatique pour la production de xylooligosaccharides (XOs) par Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1). Par sonication, la production d'enzymes cellulolytiques et xylanolytiques à partir de la balle de riz a été considérablement améliorée. Le rendement en hémicellulose a été multiplié par 1,4 sous sonication et le temps de production a été considérablement réduit, passant de 24 h à 1,5 h à 80ºC – avec un potentiel supplémentaire de l'optimisation des processus. La biomasse traitée par ultrasons est beaucoup plus facile convertible pour les champignons de telle sorte que la stabilité de l'activité de l'enzyme est prolongée et l'activité de CMCase, b-glucosidase et xylanase est augmentée par rapport à la coque du riz non traité par ultrasons. Les produits finaux ont été fermentaires xylotétraose, xylohexaose et xylooligosaccharides de poids moléculaire élevé. Le rendement xylohexaose de la coque de riz soniqué était de 80% plus élevé.

fermentation à ultrasons – La stimulation de Microbes

Hielscher's ultrasonicators are used to intensify fermentation processes, e.g. the biosynthesis of proteinsPrécisément sonication contrôlable et reproductible contribue à améliorer la productivité des différents procédés de fermentation sans endommager les cellules. L'intensité de la sonification peut être exactement adapté à l'espèce de cellules spécifiques et de ses exigences. Par sonication contrôlée, la croissance cellulaire et le métabolisme est influencé positivement et les conversions catalysées par des cellules vivantes est significativement améliorée, par exemple, stimuler bifidobactéries dans le lait.
Pour certains procédés de fermentation conduit-fongiques, sonication est utilisé avec succès pour modifier la morphologie de croissance et de bouillon rhéologique sans affecter le taux de croissance et le rendement des champignons filamenteux.

Ultrasons Le post-traitement – Extraction

Pour la production de composants intracellulaires tels que les enzymes microbiennes (catalase, amylase, protéase, pectinase, glucose isomérase, cellulase, hémicellulase, lipase, lactase, streptokinase) et de protéines recombinantes (insuline, vaccin contre l'hépatite B, interféron, stimulateur de colonies de granulocytes). facteur, streptokinase), les cellules doivent être lysées / disruptées après le processus de fermentation pour libérer les protéines désirées. Par sonication, l'extraction des complexes polysaccharide-protéine intracellulaire et extracellulaire à partir du bouillon de fermentation mycélien visqueux est facilitée. Outre son rendement d'extraction et son efficacité exceptionnels, la sonication est bien établie et fiable pour la lyse cellulaire et l'extraction de la matière intracellulaire.
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ultrasons bioréacteurs

Hielscher Ultrasonics est de longue date connu des processus stimulés par ultrasons. Nous offrons des réacteurs à ultrasons multiples de différentes tailles et géométries. Par ailleurs, nous proposons des solutions sur mesure pour l'intégration dans votre bioréacteurs existantes. Étant donné que nos processeurs à ultrasons sont très polyvalents et ne nécessitent que peu d'espace, dans la modernisation des plantes biotechnologiques existantes peuvent être réalisées sans problèmes.
Le tableau ci-dessous, indique les recommandations de périphérique en fonction du volume de charge ou le débit à traiter. Cliquez sur le type de périphérique pour obtenir plus d'informations sur chaque appareil.

lot Volume Débit Appareils recommandés
00,5 à 1,5 ml n / a. VialTweeter
1 à 500 ml 10 à 200 ml / min UP100H
10 à 2000mL 20 à 400 ml / min UP200Ht, UP400S
0.1 20L 00,2 à 4L / min UIP1000hdT, UIP2000hdT
10 à 100l 2 à 10 L / min UIP4000
n / a. 10 à 100 litres / min UIP16000
n / a. plus grand groupe de UIP16000
irradiation par ultrasons favorise l'extraction des composés actifs à partir de safran

appareil à ultrasons UIP1000hdT pour l'extraction

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Littérature / Références

Hielscher Ultrasons fabrique des homogénéisateurs ultrasoniques haute performance pour la dispersion, l'émulsification et l'extraction cellulaire.

Homogénéisateurs ultrasoniques de haute puissance de laboratoires à pilote et Industriel échelle.