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 afhankelijk van de procesomstandigheden: Voeding, dichtheid van het medium, temperatuur, zuurstof / gasgehalte en druk zijn belangrijke factoren die de microbiële activiteit beïnvloeden. Micro-organismen alsook cellen van zoogdieren's gedijen alleen onder bepaalde voorwaarden. De juiste omstandigheden in combinatie met ultrasone prikkeling kan de opbrengst van de fermentatie te maximaliseren.

Ultrasone Stimulatie van micro-organismen

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.
In het algemeen kan fermentaties worden verdeeld in vier typen:

• 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)

Sonicatie voor, tijdens en na de gisting

Ultrasone Pre-behandeling – Verbetering van de Biomassa beschikbaarheid

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.
Zo werd bijvoorbeeld de ultrasone voorbehandeling van de rijstschil gebruikt om de enzymatische hydrolyse voor de productie van xylooligosacchariden (XO's) door Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1) te verbeteren. Door sonicatie werd de productie van cellulolytische en xylanolytische enzymen uit de rijstschil aanzienlijk verbeterd. De hemicellulose opbrengst werd onder sonicatie verhoogd tot 1,4 maal 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.

ultrasone Fermentation – Stimulatie van Microben

Juist 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 Post-behandeling – extractie

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

Hielscher Ultrasonics is lange tijd ervaren met ultrasoon gestimuleerd processen. Wij bieden spruitstuk ultrasone reactoren van verschillende afmetingen en geometrieën. Als alternatief bieden wij op maat gemaakte oplossingen voor de integratie in uw bestaande bioreactor. Aangezien onze ultrasone processors zijn zeer veelzijdig en vereisen slechts beperkte ruimte, inbouw in bestaande biotechnologische planten kan worden gerealiseerd zonder problemen.
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.