Ultrasone Bioreactoren for Fermentation

Ultrasonica is een effectief middel om micro-organismen te stimuleren door middel van mechanische trillingen en cavitatie. In een sonobioreactor/ultrasone fermentor wordt de ultrasone behandeling van cellen en weefsel zeer controleerbaar omdat de omgevingsfactoren exact kunnen worden bepaald. Met ultrasone bioreactoren kan de fermentatie-uitgang aanzienlijk worden verbeterd.

Fermentatie

De efficiëntie van fermentatie hangt af van de procesomstandigheden: Voedingsstoffen, dichtheid van het medium, temperatuur, zuurstof/gasgehalte en druk zijn belangrijke factoren die de microbiële activiteit beïnvloeden. Zowel micro-organismen als zoogdiercellen gedijen alleen onder bepaalde omstandigheden. De juiste omstandigheden in combinatie met ultrasone stimulatie kunnen de opbrengst van fermentatie maximaliseren.

Ultrasone Stimulatie van micro-organismen

De UP400ST is een ultrasone homogenisator die wordt gebruikt om de fermentatie te intensiveren door het verbeteren van de massaoverdracht en het stimuleren van de microbiële celgroei.Fermentatie is een metabolisch proces dat suiker wordt omgezet in zuren, gassen of alcohol. Het komt voor in gist en bacteriën, alsmede in zuurstofarme spiercellen, zoals bij melkzuurfermentatie. Fermentatie wordt ook breder te verwijzen naar de grootste groei van micro-organismen op een kweekmedium, vaak met als doel het produceren van een bepaald chemisch product.
Gistingsproces uitgevoerd op industriële schaal onder toepassing van micro-organismen zoals bacteriën en schimmels voor de fermentatie. Gefermenteerde producten worden gebruikt in de voedingsindustrie en de algemene industrie. Chemicaliën, zoals azijnzuur, citroenzuur, en ethanol geproduceerd door fermentatie. De fermentatiesnelheid wordt beïnvloed door de concentratie van micro-organismen, cellen, cellulaire componenten, en enzymen evenals de temperatuur en pH. Voor aerobe fermentatie, zuurstof is een belangrijke factor ook. Bijna alle commercieel geproduceerde enzymen zoals lipase, invertase en stremsel wordt door fermentatie met genetisch gemodificeerde microben.
 
Over het algemeen kunnen fermentaties worden onderverdeeld in vier procestypes/stadia:

  • Productie van biomassa (levensvatbare celmateriaal)
  • Productie van extracellulaire metabolieten (chemische stoffen)
  • Productie van intracellulaire componenten (enzymen en andere eiwitten)
  • Omzetting van substraat (waarbij de getransformeerde substraat zelf het product)
Ultrasone processor UIP2000hdT (2kW) met geroerde batchreactor

ultrasoon homogenisator UIP2000hdT (2 kW) met batchreactor

Informatieaanvraag




Let op onze Privacybeleid.


Sonicatie voor, tijdens en na de gisting

Sonificatie, de toepassing van ultrasone geluidsgolven met een lage frequentie, kan voor, tijdens en na de fermentatie worden gebruikt op verschillende manieren en in verschillende stadia van het fermentatieproces.

Ultrasone voorgisting – Verbetering van de Biomassa beschikbaarheid

  1. Verbeterde massaoverdracht: Sonicatie als voorbehandeling wordt gebruikt om de massaoverdracht te bevorderen en het substraat meer beschikbaar te maken voor de microben. Ultrasoon mengen bevordert de massatransfer van substraten naar, en producten uit de buurt van, de microbiële cellen. Ultrasone intensivering van de massaoverdracht kan zowel als voorbehandeling als tijdens de fermentatie worden toegepast.
  2. Celverstoring: Sonicatie kan worden gebruikt om celwanden en membranen te verstoren, vooral in microbiële culturen of gistculturen. Hierdoor komen intracellulaire componenten vrij, zoals enzymen of metabolieten, die de fermentatieprestaties kunnen verbeteren of downstreamprocessen kunnen vergemakkelijken.
  3. Extractie van intracellulaire verbindingen: Sonificatie kan helpen bij de extractie van intracellulaire verbindingen uit biologisch materiaal vóór fermentatie. Dit omvat het extraheren van enzymen, eiwitten, nucleïnezuren of andere doelverbindingen uit cellen, weefsels of plantmaterialen voor later gebruik in fermentatieprocessen.

Zo werd ultrasone voorbehandeling van rijstschillen gebruikt om enzymatische hydrolyse te verbeteren voor de productie van xylooligosacchariden door Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1). Door sonicatie werd de productie van cellulolytische en xylanolytische enzymen uit de rijstschil aanzienlijk verbeterd. De opbrengst aan hemicellulose werd onder sonicatie 1,4-voudig en de productietijd werd sterk verkort van 24 uur tot 1,5 uur bij 80ºC. – met verdere mogelijkheden van procesoptimalisatie. De gesonificeerd biomassa is veel gemakkelijker convertible voor schimmels, zodat de stabiliteit van enzymactiviteit wordt verlengd en de activiteit van CMCase, B-glucosidase en xylanase wordt verhoogd vergeleken met de niet-gesoniceerd rijstschil. De uiteindelijke fermentatieve producten waren xylotetraose, xylohexaose en hoger gewicht oligosacchariden moleculair. De xylohexaose opbrengst van de gesonificeerd rijstschil was 80% hoger.

Ultrasoon ondersteunde fermentatie – Stimulatie van Microben

  • Mengen en homogeniseren: Sonificatie kan worden gebruikt als mengtechniek tijdens fermentatie. De toepassing van ultrasone golven helpt bij het creëren van microstromen en bevordert de homogeniteit, wat zorgt voor een gelijkmatige verdeling van voedingsstoffen, gassen en micro-organismen in het fermentatievat.
  • Verbetering van de massaoverdracht: Verwant aan het verbeterde mengen en homogeniseren zijn de ultrasoon verbeterde massaoverdrachtssnelheden tijdens fermentatie. Ultrasone trilling en cavitatie creëren plaatselijke turbulentie en verbeteren de diffusie van substraten, gassen en voedingsstoffen in de fermentatiebouillon. Dit kan de algehele efficiëntie en productiviteit van het fermentatieproces verbeteren.
  • Verbetering van de levensvatbaarheid en metabolische activiteit van cellen: Sonificatie kan worden toegepast op microbiële culturen tijdens fermentatie om de levensvatbaarheid van de cellen en de metabolische activiteit te verbeteren. Milde sonicatie kan bepaalde micro-organismen stimuleren, wat de groei, de productie van biomassa en de synthese van gewenste metabolieten of fermentatieproducten bevordert.

Hielscher's ultrasonicators are used to intensify fermentation processes, e.g. the biosynthesis of proteinsJuist controleerbare en herhaalbare ultrasoonapparaat helpt om de productiviteit van de verschillende fermentatieprocessen te verbeteren zonder schade aan cellen. De sonicatie intensiteit exact worden aangepast aan de specifieke celsoort en de vereisten. Door gecontroleerde sonicatie wordt de celgroei en metabolisme positief beïnvloed en de omzettingen gekatalyseerd door levende cellen wordt aanzienlijk verbeterd, b.v. stimuleren Bifidobacteria in melk.
Voor sommige schimmels aangedreven fermentatieprocessen, wordt sonicatie succes gebruikt om de groei en morfologie bouillon reologie wijzigen terwijl groei en opbrengst van filamenteuze schimmels.

Ultrasone nabehandeling

  • Oogsten en scheiden van cellen: Sonificatie kan helpen bij het oogsten en scheiden van cellen na fermentatie. Het kan helpen bij het breken van celaggregaten, vlokmiddelen of biofilms, waardoor cellen makkelijker loskomen uit de fermentatiebouillon. Dit vereenvoudigt verdere downstreamprocessen, zoals celherstel of productzuivering.
  • Extractie van intracellulaire producten: Na fermentatie kan sonicatie worden gebruikt om intracellulaire producten, zoals enzymen, eiwitten of secundaire metabolieten, uit microbiële of cellulaire biomassa te extraheren. Dit extractieproces helpt bij het terugwinnen van waardevolle verbindingen en verbetert de algehele opbrengst van het fermentatieproces.
  • Celdesintegratie voor analytische doeleinden: Sonificatie kan worden toegepast om cellen of microbiële monsters na fermentatie te verstoren, met name voor analytische doeleinden. Het helpt bij cellyse en het vrijkomen van intracellulaire inhoud, wat de analyse van cellulaire componenten of het uitvoeren van downstream assays vergemakkelijkt.

Voor de productie van intracellulaire componenten zoals microbiële enzymen (bijv. Catalase, amylase, protease, pectinase, glucose-isomerase, cellulase, hemicellulase, lipase, lactase, streptokinase) en recombinante eiwitten (bijv. Insuline, hepatitis B-vaccin, interferon, granulocytkolonie-stimulerend factor, streptokinase), moeten de cellen worden gelyseerd / verstoord na het fermentatieproces om de gewenste eiwitten vrij te maken. Door sonicatie wordt de extractie van de intracellulaire en extracellulaire polysaccharide-eiwitcomplexen uit de viskeuze myceliale fermentatiebouillon vergemakkelijkt. Naast de uitstekende extractieopbrengst en efficiëntie, is ultrasoonapparaat goed ingeburgerd en betrouwbaar voor cellysis en de extractie van intracellulaire materie.
Klik hier om mor te lezen over ultrasone lysis en extractie!

Ultrasone bioreactoren voor verbeterde fermentatieprocessen

Hielscher Ultrasonics heeft jarenlange ervaring met ultrasoon gestimuleerde bioprocessen zoals celstimulatie, fermentatie, celdisruptie en extractie. We bieden diverse standaard ultrasone reactoren van verschillende afmetingen en geometrieën voor sonicatie in batch- en doorstroommodus. Ook bieden we oplossingen op maat voor de integratie in uw bestaande bioreactor. Aangezien onze ultrasone processoren zeer veelzijdig zijn en slechts weinig ruimte innemen, kan de integratie in bestaande biotechnologische installaties probleemloos worden gerealiseerd.
Lees hier meer over typen ultrasone reactoren, ontwerpen en toepassingen!
De onderstaande tabel geeft algemene aanbevelingen voor apparaten weer, afhankelijk van het te verwerken batchvolume of debiet. Klik op het apparaattype voor meer informatie over elk apparaat.

batch Volume Stroomsnelheid Aanbevolen apparaten
00,5 tot 1,5 ml na VialTweeter
1 tot 500 ml 10 tot 200 ml / min UP100H
10 tot 2000 ml 20 tot 400 ml / min Uf200 ः t, UP400S
0.1 tot 20L 0.2 tot 4L / min UIP1000hdT, UIP2000hdT
10 tot 100L 2 tot 10 l / min UIP4000
na 10 tot 100 l / min UIP16000
na grotere cluster van UIP16000

Neem contact met ons op! / Vraag ons!

Gebruik het onderstaande formulier als u aanvullende informatie wilt over ultrasone homogenisatie. We zullen u graag een ultrasoon systeem aanbieden dat aan uw eisen voldoet.









Let op onze Privacybeleid.


Literatuur / Referenties

Hielscher Ultrasonics produceert hoogwaardige ultrasone homogenisatoren voor dispersie, emulgatie en celextractie.

Krachtige ultrasone homogenisatoren van Laboratorium naar piloot en industrieel schaal.

We zullen graag uw proces bespreken.

Laten we contact opnemen.