Ультразвуковые биореакторы для ферментации

Ультразвук является эффективным средством стимулирования микроорганизмов механическими вибрациями и кавитацией. В sonobioreactor / ультразвуковой ферментер, ультразвуковое лечение клеток и тканей становится очень контролируемым, поскольку экологические факторы могут быть точно определены. Благодаря ультразвуковым биореакторам выход ферментации может быть значительно увеличен.

Ферментация

Эффективность ферментации зависит от условий процесса: питательные вещества, плотность среды, температура, содержание кислорода / газа и давление являются важными факторами, влияющими на микробную активность. Микроорганизмы, а также клетки млекопитающих процветают только при определенных условиях. Правильные условия в сочетании с ультразвуковой стимуляцией могут максимизировать выход ферментации.

Ультразвуковая стимуляция микроорганизмов

UP400ST является ультразвуковым гомогенизатором, используемым для активизации брожения путем улучшения массовой передачи и стимуляции роста микробных клеток.Ферментация - это метаболический процесс, который превращает сахар в кислоты, газы или спирт. Это происходит у дрожжей и бактерий, а также в мышечных клетках с кислородом, как в случае ферментации молочной кислоты. Ферментация также используется более широко, чтобы ссылаться на объемный рост микроорганизмов на среде роста, часто с целью получения конкретного химического продукта.
Процесс ферментации проводят в промышленном масштабе с использованием микроорганизмов, таких как бактерии и грибы для ферментации. Ферментированные продукты используются в пищевой промышленности и промышленности. Химические вещества, такие как уксусная кислота, лимонная кислота и этанол, получают путем ферментации. На скорость ферментации влияет концентрация микроорганизмов, клеток, клеточных компонентов и ферментов, а также температура и рН. Для аэробной ферментации кислород также является ключевым фактором. Почти все коммерчески произведенные ферменты, такие как липаза, инвертаза и сычужный фермент, производятся ферментацией с генетически модифицированными микробами.
 
В целом, ферментацию можно разделить на четыре типа/стадии процесса:

  • Производство биомассы (жизнеспособного клеточного материала)
  • Производство внеклеточных метаболитов (химических соединений)
  • Производство внутриклеточных компонентов (ферментов и других белков)
  • Трансформация подложки (в которой трансформированный субстрат сам является продуктом)
Ультразвуковой процессор UIP2000hdT (2 кВт) с перемешиваемым пакетным реактором

Ультразвуковые гомогенизаторы UIP2000hdT (2 кВт) с пакетным реактором

Запрос информации




Обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Ультразвук до, во время и после ферментации

Обработка ультразвуком, применение низкочастотных ультразвуковых волн, может использоваться до, во время и после ферментации различными способами и на разных этапах процесса ферментации.

Ультразвуковая предварительная ферментационная обработка – Улучшение доступности биомассы

  1. Улучшенный массообмен: Sonication как предварительное лечение используется для содействия массовой передачи и сделать субстрат более доступным для микробов. Ультразвуковое смешивание способствует массовой передаче субстратов и продуктов от микробных клеток. Ультразвуковая интенсификация массовой передачи может применяться как в качестве предварительной обработки, так и во время брожения.
  2. Разрушение клеток: Обработка ультразвуком может быть использована для разрушения клеточных стенок и мембран, особенно в микробных или дрожжевых культурах. Это помогает высвобождать внутриклеточные компоненты, такие как ферменты или метаболиты, которые могут улучшить эффективность ферментации или облегчить последующие процессы.
  3. Экстракция внутриклеточных соединений: Обработка ультразвуком может помочь в извлечении внутриклеточных соединений из биологических материалов перед ферментацией. Это включает в себя извлечение ферментов, белков, нуклеиновых кислот или других целевых соединений из клеток, тканей или растительных материалов для последующего использования в процессах ферментации.

Например, ультразвуковая предварительная обработка рисовой шелухи использовалась для усиления ферментативного гидролиза для производства ксилоолигосахаридов Aspergillus japonicus (var. japonicus CY6-1). С помощью обработки ультразвуком производство целлюлозолитических и ксиланолитических ферментов из рисовой шелухи было значительно усилено. Выход гемицеллюлозы был увеличен до 1,4 раза при обработке ультразвуком, а время производства было значительно сокращено с 24 ч до 1,5 ч при 80ºC – с дальнейшим потенциалом оптимизации процесса. Обработанная ультразвуком биомасса намного легче конвертируется для грибов, так что стабильность ферментативной активности увеличивается, а активность CMCase, b-глюкозидазы и ксиланазы увеличивается по сравнению с неочищенным рисовой оболочкой. Конечными ферментативными продуктами были ксилотетраоза, ксилогексаоза и высокомолекулярные ксилололигосахариды. Выход xylohexaose из обработанного ультразвуком рисового корпуса был на 80% выше.

Ультразвуковая ферментация – Стимуляция микробов

  • Смешивание и гомогенизация: Обработка ультразвуком может быть использована в качестве метода смешивания во время ферментации. Применение ультразвуковых волн помогает создать микропоток и способствует однородности, обеспечивая равномерное распределение питательных веществ, газов и микроорганизмов в ферментационной емкости.
  • Улучшение массообмена: С улучшением смешивания и гомогенизации связаны ультразвуковые улучшенные скорости массопереноса во время ферментации. Ультразвуковые колебания и кавитация создают локализованную турбулентность и усиливают диффузию субстратов, газов и питательных веществ в ферментационный бульон. Это может повысить общую эффективность и производительность процесса ферментации.
  • Улучшение жизнеспособности клеток и метаболической активности: Обработка ультразвуком может быть применена к микробным культурам во время ферментации для повышения жизнеспособности клеток и метаболической активности. Мягкая обработка ультразвуком может стимулировать определенные микроорганизмы, способствуя росту, производству биомассы и синтезу желаемых метаболитов или продуктов ферментации.

Hielscher's ultrasonicators are used to intensify fermentation processes, e.g. the biosynthesis of proteinsТочно контролируемая и повторяемая обработка ультразвуком помогает повысить производительность различных процессов ферментации без повреждения клеток. Интенсивность ультразвука может быть точно адаптирована к конкретным видам клеток и их требованиям. При контролируемой обработке ультразвуком на рост клеток и метаболизм оказывает положительное влияние, и процессы, катализируемые живыми клетками, значительно улучшаются, например, стимулирование бифидобактерий в молоке.
Для некоторых процессов ферментации, вызванных грибками, обработка ультразвуком успешно используется для изменения морфологии роста и реологической обработки бульона, не влияя на темпы роста и выхода нитевидных грибов.

Ультразвуковая постферментационная обработка

  • Сбор и разделение клеток: Обработка ультразвуком может помочь в сборе и разделении клеток после ферментации. Он может помочь в разрушении клеточных агрегатов, флокулянтов или биопленок, способствуя высвобождению клеток из ферментационного бульона. Это упрощает последующие процессы, такие как восстановление клеток или очистка продукта.
  • Экстракция внутриклеточных продуктов: После ферментации обработка ультразвуком может быть использована для извлечения внутриклеточных продуктов, таких как ферменты, белки или вторичные метаболиты, из микробной или клеточной биомассы. Этот процесс экстракции помогает восстановить ценные соединения и улучшает общий выход процесса ферментации.
  • Распад клеток в аналитических целях: Обработка ультразвуком может применяться для разрушения клеток или микробных образцов после ферментации, особенно в аналитических целях. Он способствует лизису клеток и высвобождению внутриклеточного содержимого, облегчая анализ клеточных компонентов или выполняя последующие анализы.

Для получения внутриклеточных компонентов, таких как микробные ферменты (например, каталаза, амилаза, протеаза, пектиназа, глюкозоизомераза, целлюлаза, гемицеллюлаза, липаза, лактаза, стрептокиназа) и рекомбинантные белки (например, инсулин, вакцина против гепатита В, интерферон, гранулоцитарная колониестимулирующая фактор, стрептокиназа), клетки должны быть лизированы / разрушены после процесса ферментации для выделения желаемых белков. При обработке ультразвуком облегчается экстракция внутриклеточных и внеклеточных полисахарид-белковых комплексов из вязкого мицелиального ферментационного бульона. Помимо превосходного выхода и эффективности экстракции, ультразвуковая обработка является надежной и надежной для клеточного лизиса и экстракции внутриклеточного вещества.
Нажмите здесь, чтобы прочитать mor об ультразвуковом лиззе и экстракции!

Ультразвуковые биореакторы для улучшения процессов ферментации

Hielscher Ultrasonics имеет давний опыт работы с ультразвуковыми стимулированными биопроцессами, такими как стимуляция клеток, ферментация, разрушение клеток и экстракция. Мы предлагаем различные стандартные ультразвуковые реакторы разных размеров и геометрии для обработки ультразвуком в периодическом и проточном режиме. В качестве альтернативы мы предлагаем индивидуальные решения для интеграции в ваш существующий биореактор. Поскольку наши ультразвуковые процессоры очень универсальны и требуют лишь небольшого пространства, модернизация существующих биотехнологических установок может быть реализована без проблем.
Узнайте больше о типах, конструкциях и применении ультразвуковых реакторов здесь!
В приведенной ниже таблице указаны общие рекомендации устройства в зависимости от объема партии или скорости потока, подлежащей обработке. Нажмите на тип устройства, чтобы получить дополнительную информацию о каждом устройстве.

Объем партииСкорость потокаРекомендуемые устройства
0.5 до 1,5 млне доступноVialTweeter
От 1 до 500 млОт 10 до 200 мл / минUP100H
От 10 до 2000 млОт 20 до 400 мл / минUf200 ः т, Up400s
0.1 до 20L0.2 до 4L / минUIP1000hdT, UIP2000hdT
От 10 до 100 литровОт 2 до 10 л / минUIP4000
не доступноОт 10 до 100 л / минUIP16000
не доступнобольшекластер UIP16000

Свяжитесь с нами! / Спросите нас!

Пожалуйста, используйте форму ниже, если вы хотите запросить дополнительную информацию о ультразвуковой гомогенизации. Мы будем рады предложить Вам ультразвуковые системы, отвечающей вашим требованиям.









Пожалуйста, обратите внимание на наши политика конфиденциальности,


Литература / Ссылки

Hielscher Ultrasonics производит высокопроизводительные ультразвуковые гомогенизаторы для дисперсии, эмульгации и извлечения клеток.

Высокомощные ультразвуковые гомогенизаторы от лаборатория в пилот а также промышленные масштаб.

Мы будем рады обсудить ваш процесс.

Давайте свяжемся.