Dowstream

Chia sẻ: Ko Ko Lo Ko | Ngày: | Loại File: DOC | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 2
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Quá trình lên men công nghiệp bao gồm cả xử lý thượng nguồn (USP) và hạ lưu chế biến (DSP) giai đoạn (Hình 7,1). USP liên quan đến tất cả các yếu tố và các quá trình hàng đầu và bao gồm quá trình lên men, và bao gồm ba lĩnh vực chính. Đầu tiên liên quan đến các khía cạnh liên quan với vi sinh vật sản xuất.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Dowstream

Quá trình lên men công nghiệp bao gồm cả xử lý thượng nguồn (USP) và hạ lưu chế biến (DSP) giai đoạn (Hình 7,1). USP liên quan đến tất cả các yếu tố và các quá trình hàng đầu và bao gồm quá trình lên men, và bao gồm ba lĩnh vực chính. Đầu tiên liên quan đến các khía cạnh liên quan với vi sinh vật sản xuất. Chúng bao gồm các chiến lược ban đầu có được một vi sinh vật phù hợp, công nghiệp căng thẳng cải tiến để nâng cao năng suất và sản lượng, bảo trì độ tinh khiết căng thẳng, chuẩn bị một phù hợp với nguồn bệnh và sự phát triển liên tục của các chủng được lựa chọn để tăng hiệu quả kinh tế của tiến trình (xem Chương 4). Khía cạnh thứ hai của USP liên quan đến các phương tiện truyền thông lên men (xem Chương 5), đặc biệt là việc lựa chọn carbon hiệu quả về chi phí và các nguồn năng lượng thích hợp, cùng với các chất dinh dưỡng thiết yếu khác. Phương tiện truyền thông tối ưu hóa là một khía cạnh quan trọng của quá trình phát triển để đảm bảo tối đa hóa năng suất và lợi nhuận. Thành phần thứ ba của USP liên quan đến quá trình lên men (xem Chương 6), được thường được thực hiện dưới các điều kiện kiểm soát một cách chặt chẽ, phát triển để tối ưu hóa sự phát triển của sinh vật hoặc sản xuất của một sản phẩm vi sinh vật mục tiêu. DSP bao gồm tất cả các quy trình sau quá trình lên men. Nó có mục đích chính có hiệu quả, phục hồi reproducibly và an toàn tiêu sản phẩm để các yêu cầu thông số kỹ thuật (hoạt động sinh học, độ tinh khiết, ...), trong khi tối đa hóa năng suất phục hồi và giảm thiểu chi phí. Các sản phẩm mục tiêu có thể được phục hồi bằng cách xử lý các tế bào hoặc trung bình chi tiêu tùy thuộc vào việc nó là một sản phẩm nội bào hoặc ngoại bào. Mức độ tinh khiết cần được thực hiện thường được xác định bởi các sử dụng cụ thể của sản phẩm. Thông thường, độ tinh khiết của sản phẩm sẽ được xác định bởi những gì không phải là hiện tại chứ không phải là những gì được. Độ tinh khiết của một enzyme, ví dụ, được thể hiện như các đơn vị hoạt động enzyme trên một đơn vị tổng lượng protein. Không chỉ là nó quan trọng để giảm tổn thất khối lượng sản phẩm, nhưng trong nhiều trường hợp duy trì các hoạt động sinh học của sản phẩm là cực kỳ quan trọng. Mỗi giai đoạn trong các thủ tục phục hồi tổng thể là phụ thuộc rất nhiều vào các giao thức trước fer-mentation. Các yếu tố ảnh hưởng đến quá trình lên men DSP bao gồm các thuộc tính của vi sinh vật, hình thái đặc biệt, đặc điểm keo tụ, kích thước và độ cứng tế bào. Những yếu tố này có ảnh hưởng lớn đến bồi lắng, filterability và hiệu quả đồng nhất. Sự hiện diện của sản phẩm phụ của quá trình lên men, phương tiện truyền thông tạp chất và phụ gia quá trình lên men, chẳng hạn như antifoams, có thể can thiệp với DSP bước và phân tích sản phẩm đi kèm. Do đó, một cách tiếp cận toàn diện là cần thiết khi phát triển một chiến lược thanh lọc công nghiệp mới. Toàn bộ quá trình, cả hai yếu tố thượng nguồn và hạ nguồn, cần được xem xét. Ví dụ, sự lựa chọn của chất nền lên men ảnh hưởng DSP tiếp theo. Carbon, giá rẻ và nguồn năng lượng có chứa nhiều tạp chất có thể cung cấp các khoản tiết kiệm chi phí ban đầu, nhưng có thể đòi hỏi phải tăng chi phí DSP. Do đó tiết kiệm chi phí tổng thể có thể đạt được với một chất nền tinh khiết hơn nhưng đắt tiền hơn. Ngoài ra, việc áp dụng các phương pháp sử dụng thiết bị sẵn có hiện tại có thể được nhiều chi phí hiệu quả hơn so với giới thiệu các kỹ thuật hiệu quả hơn
cần phải đầu tư trang thiết bị mới. Các tính chất vật lý và hóa học của sản phẩm, cùng với nồng độ và vị trí của nó, rõ ràng là những yếu tố quan trọng khi họ quyết định các bước tách ban đầu và chiến lược tổng thể thanh lọc. Nó có thể là toàn bộ các tế bào tự là sản phẩm mục tiêu hoặc là một sản phẩm nội bào, có thể nằm trong một cơ quan hoặc trong các hình thức của các cơ quan bao gồm. Ngoài ra, các sản phẩm mục tiêu có thể được tiết vào trong không gian periplasmic của các tế bào sản xuất hoặc medium.Stability quá trình lên men của sản phẩm cũng ảnh hưởng đến các yêu cầu cho bất kỳ tiền xử lý cần thiết để ngăn chặn bất hoạt sản phẩm và / hoặc suy thoái. DSP có thể được chia thành một loạt các quá trình đơn vị riêng biệt được liên kết với nhau để thanh lọc sản phẩm (Hình 7,2). Ví dụ về các chiến lược thanh lọc cho hai sản phẩm được thể hiện trong hình. 7,3. Thông thường, số lượng các bước được giữ ở mức tối thiểu. Điều này không chỉ vì chi phí, nhưng bởi vì mặc dù bước cá nhân có thể có được năng suất cao, thiệt hại tổng thể của quá trình thanh lọc nhiều tầng có thể bị cấm (Hình 7,4). Các bước đơn vị cụ thể được lựa chọn sẽ bị ảnh hưởng bởi kinh tế của quá trình, yêu cầu độ tinh khiết của sản phẩm, năng suất đạt được ở mỗi bước và an toàn khía cạnh. Trong nhiều trường hợp, hội nhập của quá trình lên men và DSP được ưa thích. Tích hợp thường có thể tăng năng suất, giảm số lượng các hoạt động đơn vị và giảm cả thời gian toàn bộ quá trình và chi phí. Quá trình hội nhập vật lý có thể đạt được bằng cách đặt các đơn vị tách biệt bên trong lên men hoặc bằng cách trực tiếp liên kết hai hệ thống với nhau. Trường hợp hình thành sản phẩm cùng với sự tăng trưởng, tức là chất chuyển hóa chính, năng suất cao hơn có thể đạt được bằng cách sử dụng hệ thống tích hợp để duy trì mật độ tế bào cao thông qua việc duy trì tế bào hoặc tái chế. Trường hợp sản phẩm ức chế, một loạt các phương pháp đã được sử dụng để phản ứng sinh học phân vùng để cho phép nhanh chóng loại bỏ tại chỗ các sản phẩm bằng cách chiết xuất, hấp phụ, năng suất tước thường và năng suất ngày càng tăng. Ngoài ra, việc xử lý có thể được bảo tồn chuyển vị, nơi mà sản phẩm được lấy ra ngoài lên men và các phương tiện xử lý được trả lại cho quá trình lên men. Quá trình như vậy đã đặc biệt thành công để loại bỏ rượu và các dung môi, nhưng giờ đây nó còn có thể trích xuất một số protein. Chế độ loại bỏ sản phẩm này thường có thể cải thiện chuyển đổi nguyên liệu, đặc biệt là nơi có không thuận lợi nhiệt động lực cân bằng, tức là loại bỏ sản phẩm 'kéo' phản ứng theo hướng hình thành sản phẩm hơn nữa. Sản phẩm khai thác sớm cũng có thể nâng cao năng suất cho các sản phẩm nhạy cảm với thời gian dài tiếp xúc với môi trường lên men, cắt, enzyme phân giải protein, quá trình oxy hóa, vv, có thể phá hoại. Tế bào thu hoạch Bước đầu tiên trong việc xử lý hạ lưu của các nền văn hóa bị đình chỉ là một tách rắn- lỏng để loại bỏ các tế bào từ môi trường dành. Sau đó, mỗi phần nhỏ có thể trải qua chế biến tiếp, tùy thuộc vào việc sản phẩm nằm trong tế bào, hoặc đã bị bài tiết vào không gian periplasmic hoặc trung bình. Sự lựa chọn của phương pháp tách chất rắn- lỏng chịu ảnh hưởng bởi kích thước và hình thái học của vi sinh vật (một tế bào, tổng
hợp hoặc sợi nấm), và trọng lượng riêng, độ nhớt và tính lưu biến của môi trường lên men dành. Những yếu tố này cũng có thể có ảnh hưởng lớn đến việc chuyển giao các chất lỏng thông qua máy bơm và đường ống. Broth điều Broth kỹ thuật điều chủ yếu được sử dụng kết hợp với trầm tích và ly tâm cho việc tách các tế bào từ các phương tiện truyền thông lỏng. Họ thay đổi hoặc khai thác một số tài sản của vi sinh vật, hoặc vật liệu bị đình chỉ khác, như vậy mà nó flocculates và thường kết tủa. Tuy nhiên, trong một số trường hợp, nó có thể được sử dụng để thúc đẩy nổi. Này sử dụng các khả năng của một số tế bào để hấp thụ với các giao diện khí-lỏng của bong bóng khí và nổi lên bề mặt để thu thập, xảy ra tự nhiên trong ale truyền thống và quá trình lên men nấm men bánh mì (xem Chương 12, sản xuất bia). Một số phương pháp mưa floc cũng được sử dụng ở phần cuối của nhiều bia truyền thống và quá trình lên men rượu vang, nơi việc bổ sung các finings (lòng trắng trứng, isinglass, vv) có thể được sử dụng để tế bào nấm men tủa. Lợi thế chính của những kỹ thuật này là chi phí thấp và khả năng của họ để phân tách các tế bào vi sinh vật từ các khối lượng lớn trung bình. Một số sinh vật tự nhiên lam thanh từng cuc, có thể được tăng cường bằng phương ̀ ̀ ̣ pháp điều trị hóa học, vật lý và sinh học. Phương pháp điều trị như vậy cũng có thể có hiệu quả với các tế bào sẽ không nếu không hình thành flocs. Đông máu, sự hình thành của flocs nhỏ từ các chất keo phân tán, các tế bào hoặc các tài liệu bị đình chỉ khác, có thể được thúc đẩy bằng cách sử dụng các tác nhân làm đông (điện đơn giản, axit, bazơ, muối, các ion đa hóa trị và polyelectrolytes). Sau đó keo tụ, tích tụ của các flocs nhỏ thành lớn hơn hạt settleable, được hỗ trợ bằng các muối vô cơ (ví dụ như canxi clorua) hoặc polyelectrolytes. Đây là những trọng lượng phân tử cao, tan trong nước, anion, cation hoặc không ion hợp chất hữu cơ, chẳng hạn như polyacrylamide và sulphate polystyrene. Bồi lắng Lắng được sử dụng rộng rãi để tách nấm men chính trong sản xuất đồ uống có cồn, và trong xử lý nước thải. Công nghệ này chi phí thấp là tương đối chậm và chỉ phù hợp với flocs lớn (lớn hơn 100μm đường kính). Tỷ lệ lắng đọng trầm tích hạt là một chức năng của cả hai kích thước và density.Hence, hạt lớn hơn và lớn hơn mật độ của nó, nhanh hơn tốc độ lắng đọng trầm tích. Các cơ sở của điều này phương pháp tách lắng đọng trầm tích dưới lực hấp dẫn,cho một hạt hình cầu có thể được đại diện bởi Stokes 'Luật: Ly tâm Nếu thay vì chỉ đơn giản bằng cách sử dụng lực hấp dẫn để tách các hạt lơ lửng, một lĩnh vực ly tâm được áp dụng, tỷ lệ tách rắn-lỏng được tăng lên đáng kể và các hạt nhỏ hơn nhiều có thể được tách ra. Ly tâm có thể được sử dụng để các hạt riêng biệt nhỏ như đường kính 0.1μm và cũng thích hợp cho một số phân ly lỏng-lỏng. Cũng vậy, hiệu quả của nó phụ thuộc vào sự khác biệt kích thước hạt, mật độ giữa các tế bào và môi trường, và viscosity.In trung bình một máy ly tâm, vận tốc thiết bị đầu cuối của một hạt là nơi Vc = ly tâm tỉ lệ lắng đọng hoặc hạt vận tốc (m / s); w =
góc vận tốc của các máy ly tâm (rad / s), và r = khoảng cách của các hạt từ tâm của vòng quay (m) (cho h, ps-pl anddp, xem phương trình 7,1). Do đó, nhanh hơn tốc độ hoạt động (w) và lớn hơn khoảng cách từ trung tâm quay, nhanh hơn tốc độ lắng (Vc). Máy ly tâm có thể được so sánh bằng cách sử dụng lực lượng tương đối ly tâm (RCF) hoặc số g (tỉ số vận tốc trong một máy ly tâm với vận tốc dưới lực hấp dẫn = w2 r / g). Sự lựa chọn của máy ly tâm phụ thuộc vào kích thước hạt và mật độ, và độ nhớt của môi trường. Cao hơn tốc độ máy ly tâm lại với yêu cầu cho sự tách biệt của các vi sinh vật nhỏ hơn, chẳng hạn như vi khuẩn, so với nấm men. Ví dụ, hiệu quả tương đối chậm ly tâm phục hồi các tế bào nấm men còn lại còn lại trong bia sau khi phần lớn đã sedimented. Ngược lại, một RCF 20000g có thể được yêu cầu để khôi phục lại bị đình chỉ tế bào vi khuẩn, mảnh vụn tế bào và protein kết tủa từ các phương tiện truyền thông lỏng. Ưu điểm của ly tâm bao gồm sự sẵn có của hệ thống hoàn toàn liên tục mà có thể nhanh chóng xử lý khối lượng lớn trong máy ly tâm khối lượng nhỏ. Máy ly tâm là hơi sterilizable, cho phép xử lý vô trùng, và không có chi phí tiêu hao cho các màng tế bào, hóa chất, viện trợ lọc. Tuy nhiên, nhược điểm của ly tâm là chi phí đầu tư ban đầu cao, tiếng ồn phát sinh trong quá trình hoạt động và chi phí điện. Ngoài ra, vỡ vật lý của các tế bào có thể xảy ra do cắt cao và nhiệt độ không thể kiểm soát chặt chẽ, có thể ảnh hưởng đến các sản phẩm nhạy cảm với nhiệt độ. Bioaerosol thế hệ là một bất lợi lớn hơn nữa, đặc biệt là khi máy ly tâm được sử dụng cho một số sinh vật DNA tái tổ hợp hoặc các tác nhân gây bệnh. Trong những trường hợp này, thiết bị phải được chứa đựng (xem Chương 8). CÔNG NGHIỆP Máy ly tâm Máy ly tâm có thể được chia thành các đơn vị phòng thí nghiệm quy mô nhỏ và lớn hơn thí điểm và quy mô công nghiệp centrifuges.Laboratory hàng loạt máy ly tâm bao gồm, tăng dần để tốc độ đạt được:-top băng ghế dự bị, cao tốc độ và ultracentrifuges, có khả năng áp dụng RCFs 5000-500000g. Mặc dù công nghiệp hàng loạt máy ly tâm là có sẵn, đối với hầu hết các mục đích công nghiệp bán liên tục và liên tục máy ly tâm được yêu cầu phải xử lý khối lượng lớn có liên quan. Tuy nhiên, các RCFs đạt được tương đối thấp. Bốn loại chính của máy ly tâm công nghiệp thường được sử dụng. 1. Hình ống ly tâm thường tạo ra lực ly tâm của 13.000 17000g. Họ đã bát rotor hình ống rỗng cung cấp một dòng chảy dài cho hệ thống treo, được bơm vào ở phía dưới và chảy qua các cánh quạt (Hình 7,5). Tài liệu hạt được ném về phía bên của bát, và làm rõ chất lỏng thoát ra khỏi đầu cho bộ sưu tập liên tục. Theo tài liệu hạt tích tụ bên trong của bát, đường kính hoạt động của họ giảm. Do đó, phải được định kỳ loại bỏ các chất rắn. 2. Multichamber bát máy ly tâm bao gồm một bát mà được chia bởi các xi-lanh kết nối gắn kết theo chiều dọc và có khả năng hoạt động ở 5000-10000g (Fig.7.6). Thức ăn
lỏng đi từ trung tâm thông qua mỗi buồng lần lượt, và các hạt nhỏ hơn thu thập trong các phòng bên ngoài. 3 Disc ngăn xếp máy ly tâm có thể hoạt động ở 5000-13000g.The bát máy ly tâm có chứa một chồng đĩa hình nón có gần đóng gói viện trợ tách (Hình 7.7). Như chất lỏng vào máy ly tâm hạt vật chất được ném ra phía ngoài, tác động đến trên mặt dưới của đĩa hình nón. Hạt sau đó đi ra ngoài bức tường tô nơi họ tích lũy. Các máy ly tâm thường có cơ sở để xả định kỳ các tài liệu thu thập được trong quá trình hoạt động. 4 trục vít-chai máy ly tâm hoạt động liên tục tại 1500-5000g và thích hợp cho việc khử nước các vật liệu thô rắn ở nồng độ chất rắn cao. Chúng được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải cho việc tách bùn, và thu hoạch nấm men và nấm sợi nấm nấm. Lọc Lọc thông thường chất lỏng có chứa chất rắn lơ lửng liên quan đến các bộ lọc sâu bao gồm các phương tiện truyền thông xốp (vải, len thủy tinh hoặc cellulose) giữ lại các chất rắn và cho phép làm rõ chất lỏng lọc đi qua. Khi tiến hành lọc thu chất rắn tích tụ trên vùng kháng cự bộ lọc, trung bình tăng lọc và dòng chảy thông qua giảm bộ lọc. Những kỹ thuật này hữu ích cho việc trồng nấm sợi, nhưng ít hiệu quả cho việc thu thập vi khuẩn. Hai loại chính của thông thường lọc thường được sử dụng trong ngành công nghiệp như sau. 1. Plate và bộ lọc hoặc ép lọc khung, trong đó có công nghiệp hàng loạt các hệ thống lọc (Hình 7,8). Họ là bình thường trong các hình thức của một ngăn xếp ngang xen kẽ các tấm xốp và khung rỗng. Ngăn xếp được gắn trong một cấu trúc hỗ trợ, nơi nó được tổ chức cùng với một ram thủy lực hoặc vít. Vải lọc được tổ chức tại chỗ giữa các tấm có chứa các kênh lưu lượng cho thức ăn và thấm nhập vào suối. Điều này về cơ bản hình thành một loạt các phòng lót vải vào đó các dịch treo tế bào buộc phải chịu áp lực. Sau lọc hàng loạt bộ máy phải được tháo dỡ để loại bỏ các bộ lọc thu thập bánh. Các hệ thống này được sử dụng để thu hoạch các vi sinh vật từ quá trình lên men, bao gồm cả việc chuẩn bị các khối nấm men bánh mì, sự phục hồi của protein kết tủa và khử nước của bùn thải. Bộ lọc tương tự như áp lực ngang và dọc lá cũng có sẵn. 2 bộ lọc chân không quay liên tục hệ thống lọc đơn giản được sử dụng trong một số quy trình công nghiệp, đặc biệt là cho thu hoạch nấm sợi nấm trong quá trình sản xuất kháng sinh, sản xuất nấm men bánh mì và khử nước bùn trong quá trình xử lý nước thải. Thiết bị này bao gồm một cái trống rỗng có lỗ hỗ trợ các phương tiện lọc (Hình 7,9). Trống này chậm ro tates trong một chiếc xe tăng liên tục kích động có chứa các hệ thống treo được lọc. Chất rắn tích tụ trên các phương tiện lọc chất lỏng lọc được rút ra, dưới chân không, thông qua các phương tiện lọc vào trống rỗng một tàu tiếp nhận. Khi trống quay, chất rắn thu được tổ chức trên các phương tiện lọc được loại bỏ bởi một con dao cắt giảm / tróc chúng vào bộ sưu tập một tàu. Phương tiện truyền thông bộ lọc có thể được Precoated với một trợ giúp bộ lọc, ví dụ như Đất tảo cát (mùn rồi), mà có thể được bổ sung liên tục. Tỷ lệ lọc (dòng chảy của dịch lọc), một áp lực liên tục (chân không) và bánh không nén được, được xác định do sức đề kháng của bánh và vừa lọc.
Trong điều kiện an toàn sinh học, không phải hệ thống lọc thích hợp để chế biến các sản phẩm độc hại, các mầm bệnh hoặc vi sinh vật tái tổ hợp DNA nhất định và các sản phẩm của họ. Màng lọc Phương pháp hiện đại lọc liên quan đến các bộ lọc tuyệt đối thay vì các bộ lọc sâu. Những bao gồm màng hỗ trợ quy định với các kích thước lỗ chân lông có thể được chia thành ba loại chính. Họ đang có, thứ tự giảm dần kích thước lỗ, vi lọc, siêu lọc và màng lọc thẩm thấu ngược. Việc tạm đình chỉ để được lọc bơm qua màng (cross-/tangential-flow) hơn là ở góc bên phải với nó, như xảy ra với các phương pháp lọc thông thường. Này tắc nghẽn làm chậm của màng bằng các vật liệu hạt. Các hạt có kích thước dưới màng cut-off 'sẽ đi qua màng để trở thành ultrafiltrate hoặc tràn ngập, trong khi phần còn lại được giữ lại như các retentate. Tiến bộ lọc, thông qua màng tế bào có thể chậm do tắc nghẽn màng. Điều này có thể được gây ra bởi sự tích tụ của một lớp phân tử chất tan trên bề mặt của màng tế bào, được gọi là tập trung phân cực. Sự hiện diện của antifoams silicon có thể có một hiệu ứng tương tự như tiêu cực. Vi lọc được sử dụng để các hạt riêng biệt của 10-2μm 10μm, bao gồm cả loại bỏ các tế bào vi khuẩn từ môi trường lên men. Phương pháp này là tương đối đắt tiền do chi phí cao của màng, nhưng nó có một số lợi thế so với ly tâm. Chúng bao gồm các hoạt động êm ái, yêu cầu năng lượng thấp hơn, sản phẩm có thể dễ dàng rửa sạch, kiểm soát nhiệt độ tốt là có thể, ngăn chặn dễ dàng đạt được và không có bioaerosols được sản xuất. Do đó, nó là thích hợp để xử lý các mầm bệnh và vi sinh vật tái tổ hợp. Siêu lọc là tương tự như vi lọc ngoại trừ màng có kích thước lỗ chân lông nhỏ hơn, và được sử dụng để chia ra các giải pháp theo trọng lượng phân tử, thông thường trong phạm vi 2000-500000Da. Các màng có cấu trúc dị hướng, bao gồm một màng mỏng với các lỗ chân lông của đường kính quy định cung cấp chọn lọc, nằm trên đầu trang, dày cấu trúc hỗ trợ, độ xốp cao. Một màng được sản xuất với kích thước loại trừ 100000Da, ví dụ, nên sản xuất một retentate protein và các phân tử khác trên 100.000 Đà và một ultrafiltrate của tất cả các phân tử dưới 100,000 Đà. Tuy nhiên, không cầu protein có thể biểu hiện khác nhau- ent loại trừ phản ứng với màng tế bào. Màng phẳng là có sẵn, nhưng đối với các hoạt động quy mô lớn hơn, hệ thống sợi rỗng thường được ưa chuộng (Hình 7,10). Một số của các đơn vị này siêu lọc có thể được liên kết với nhau để sản xuất một phương pháp thanh lọc tinh vi system.These rộng rãi được sử dụng để thanh lọc các protein, và để tách và tập trung vật liệu. Siêu lọc cũng có hiệu quả trong việc loại bỏ pyrogens (lipopolysaccharides bức tường tế bào vi khuẩn), mảnh vụn tế bào và vi rút từ các phương tiện truyền thông, và cho whey xử lý. Một biến thể khác trên hệ thống siêu lọc là diafiltration, nước hoặc chất lỏng khác được lọc để loại bỏ không mong muốn thấp contaminants.This trọng lượng phân tử có
thể được sử dụng như là một thay thế cho lọc gel hoặc thẩm phân để loại bỏ amoni sulfat từ một sự chuẩn bị protein tủa bởi muối này (khử muối , xem trang 119)., để thay đổi một bộ đệm hoặc thẩm thấu nước purification.Reverse được sử dụng để khử nước hoặc nồng độ bước tion và đã được sử dụng để khử muối trong nước biển để uống. Trong nước thẩm thấu sẽ qua một màng bán thấm nếu nồng độ của osmotically ac- chất tan chính kịp thời, như muối, cao hơn ở phía đối diện của màng tế bào. Tuy nhiên, nếu áp suất được áp dụng để the'salt bên "sau đó thẩm thấu ngược sẽ xảy ra, và nước sẽ được điều khiển qua màng từ phía muối. Đảo ngược thẩm thấu này đòi hỏi áp suất cao, ví dụ như một áp lực 30-40 của thanh là cần thiết để dewater một 0.6mmol / L dung dịch nước muối (lưu ý: 1 bar = 100kPa = 0.987atm). Do đó, một vỏ bọc kim loại mạnh mẽ là cần thiết để nhà thiết bị này. Khi màng có kích thước lỗ chân lông chỉ 10-2 10-4 mm đường kính, các phân tử chất tan có thể depositon bề mặt, gây ra một sức đề kháng lớn để flow.However dung môi, ô nhiễm này có thể được khắc phục bằng cách tăng bất ổn ở bề mặt của màng tế bào. Tế bào gián đoạn Một số sản phẩm mục tiêu nội bào, trong đó có nhiều enzym và protein tái tổ hợp, một số của các cơ quan bao gồm mà hình thức (xem trang 122). Vì vậy, phương pháp được yêu cầu để phá vỡ các vi sinh vật và phát hành các sản phẩm này. Các vi phạm của thành tế bào / phong bì và màng tế bào chất có thể gây ra các vấn đề, đặc biệt là nơi các tế bào có thành tế bào mạnh. Ví dụ, một áp lực 650bar là cần thiết để phá vỡ các tế bào nấm men, mặc dù điều này có thể thay đổi phần nào vào các thời điểm khác nhau trong chu kỳ tăng trưởng và tùy thuộc vào các điều kiện tăng trưởng cụ thể. Các vấn đề chung liên quan đến sự rối loạn của tế bào bao gồm giải phóng DNA, có thể làm tăng độ nhớt của hệ thống treo. Điều này cũng có thể ảnh hưởng đến chế biến tiếp, chẳng hạn như bơm đình chỉ quá trình đơn vị tiếp theo và chảy qua cột sắc ký. Bước mưa acid nucleic, bổ sung của DNase có thể giúp để ngăn chặn vấn đề này. Nếu sự gián đoạn cơ khí được sử dụng sau đó nhiệt là luôn luôn tạo ra, mà denatures protein trừ khi các biện pháp thích hợp làm mát được thực hiện. Sản phẩm được phát hành từ các tế bào nhân chuẩn thường bị suy thoái bởi các enzyme thủy phân (protease, lipases, vv) giải phóng từ lysosome bị gián đoạn. Thiệt hại này có thể được giảm bằng cách cho thêm các chất ức chế enzyme, làm mát chiết xuất tế bào và chế biến nhanh chóng. Ngoài ra, các nỗ lực có thể được thực hiện để tạo ra dòng đột biến của vi sinh vật sản xuất thiếu các enzym gây tổn hại. Sự phá vỡ tế bào có thể được đạt được bằng các phương pháp cơ khí và phi cơ. Quá trình gián đoạn thường được định lượng bằng cách giám sát các thay đổi trong hấp thụ, kích thước hạt, tổng nồng độ protein hoặc hoạt động của một loại enzyme trong tế bào cụ thể phát hành vào việc đình chỉ bị gián đoạn. Phương pháp gián đoạn tế bào cơ khí Một số phương pháp cơ khí có sẵn cho các sinh ruption của các tế bào. Những người trên cơ sở cắt rắn liên quan đến cựu
trusion các chế phẩm tế bào đông lạnh thông qua một hẹp lỗ ở áp suất cao. Cách tiếp cận này đã được sử dụng tại quy mô phòng thí nghiệm, nhưng không phải cho các hoạt động quy mô lớn. Phương pháp sử dụng chất lỏng cắt nói chung là nhiều effec chính kịp thời. Báo chí Pháp (áp lực di động) thường được sử dụng trong Homogenizers phòng thí nghiệm và áp suất cao, chẳng hạn như đồng hóa Manton và Gaulin (APV-máy nghiền), đang làm việc cho thí điểm và quy mô sản xuất tế bào dis- ruption. Chúng có thể được sử dụng cho các tế bào vi khuẩn và nấm men, và nấm sợi nấm. Trong các thiết bị di động suspen sion được rút ra thông qua một van kiểm tra vào một máy bơm cylin- der. Tại thời điểm này, nó được buộc phải chịu áp lực (lên đến 1500 bar) thông qua một annulus rất hẹp hoặc van xả, mà áp lực giảm xuống khí quyển. Tế bào dis ruption chủ yếu đạt được bằng cách cắt lỏng cao trong lỗ và áp suất giảm đột ngột khi xuất viện gây ra vụ nổ của các tế bào. Tỷ lệ phát hành protein (hiệu quả của sự đổ vỡ) là độc lập của nồng độ tế bào, nhưng là một chức năng của áp lực tác động, số chu kỳ thông qua việc đồng hóa và nhiệt độ. Sự xáo trộn men chuẩn bị di động, ví dụ, thường đòi hỏi ba đi qua các tế bào áp lực 650bar, trong khi hoang dại Escherichia coli nói chung cần 1100-1500 bar. Trong quá trình xử lý nhiệt độ tăng lên khoảng 2,2-2,4 ° C mỗi 100bar, tức là khoảng 20 ° C trong 1 vượt qua ở 800bar. Do đó, làm lạnh sơ bộ của tế bào chuẩn bị thường là điều cần thiết. Năng lượng đầu vào cần thiết là khoảng 0.35kW mỗi 100bar và thông qua 6000L / h. Một vấn đề với phương pháp của sự đổ vỡ tế bào là tất cả nội bào-mate