Презентация Методы выделения и очистки продуктов биотехнологических производств онлайн

Содержание слайда:

Содержание слайда: Основные группы продуктов биосинтеза: - биопрепараты на основе инактивированной биомассы клеток и продуктов переработки (кормовые дрожжи, грибной мицелии и др.) - биопрепараты на основе очищенных продуктов метаболизма микроорганизмов (витамины, аминокислоты, ферменты, антибиотики) - биопрепараты на основе жизнеспособных микроорганизмов (пробиотики, пекарские дрожжи, средства защиты растений, бактериальные удобрения и др.) - ослабленная биомасса микроорганизмов (живые вакцины) - жидкость (осветленная), полученная после отделения биомассы (пиво, квас, вино) - среда ферментации (кефир, йогурт, хлеб)

Содержание слайда: Конечным продуктом стадии ферментации является культуральная жидкость ‒ суспензия микроорганизмов, содержащая накопленный продукт микробиологического синтеза. Конечным продуктом стадии ферментации является культуральная жидкость ‒ суспензия микроорганизмов, содержащая накопленный продукт микробиологического синтеза. Целевым продуктом микробиологического синтеза может быть: сама биомасса микроорганизмов (инактивированная или живые клетки) продукты метаболизма (антибиотики, ферменты, витамины и т.п.), растворенные в культуральной жидкости или находящиеся внутри клеток. Эндометаболит − целевой продукт находится внутри клетки (накапливается или входит в состав клеточных структур или оболочки) Экзометаболит − целевой продукт выделяется клеткой в КЖ

Содержание слайда:

Содержание слайда: Выделение препаратов первой группы: Выделение препаратов первой группы: I стадия - концентрирование культуральной жидкости (или выделенной из нее биомассы) II стадия - сушка Выбор технологии выделения продуктов второй группы (на основе метаболитов ) зависит от места основного накопления продукта: – в культуральной жидкости - используются такие методы, как экстракция, ионный обмен, адсорбция, осаждение (кристаллизация) – внутриклеточно - используют экстракцию, - или выделяют целевой продукт после дезинтеграции (разрушения) клеточной стенки

Содержание слайда: Процесс выделения продуктов биосинтеза из нативного раствора, Процесс выделения продуктов биосинтеза из нативного раствора, как правило, сопровождается концентрированием. КЖ после ферментации ‒ 0,1-1% продукта Нативный раствор после отделения биомассы ‒ 0,1-2% продукта После выделения продукта ~ 10% продукта После очистки 50-80% продукта Сушка

Содержание слайда: Выбор метода выделения определяется локализацией продукта и составом КЖ: реологическими и физико-хим. свойствами. Выбор метода выделения определяется локализацией продукта и составом КЖ: реологическими и физико-хим. свойствами. А также свойствами целевого продукта: термолабильностью, значением рН, устойчивостью к хим. реагентам и т.д. Учитываются требования, предъявляемые к готовой форме продукта: степень чистоты степень концентрирования

Содержание слайда: Способы отделения мицелиальной массы от жидкой фазы. Фильтрование и сепарирование культуральной жидкости

Содержание слайда: Первый этап выделения большинства продуктов микробиологического синтеза ─ фракционирование культуральной жидкости ─ отделение биомассы продуцента от жидкой фазы. Фильтрование КЖ Сепарирование КЖ Седиментация Флотация

Содержание слайда:

Содержание слайда: Особенности фильтрования КЖ: Особенности фильтрования КЖ: необходимо фильтровать большие объемы разбавленных растворов (~0,1-2%); фильтрация должна проходить максимально быстро, т.к. продукты биосинтеза (антибиотики) в растворах малоустойчивы; фильтрация должна быть очень тщательной; присутствие в питательной среде жира и др. несмешивающихся с водой веществ ухудшает фильтруемость КЖ; фильтруемость КЖ затрудняется, если мицелиальная масса представляет собой сильно гидратированный белок (студенистые хлопья) «нити» мицелия забивают поры фильтра (актиномицеты). (Скорость фильтрации не превышает 50 л/кв.м*час)

Содержание слайда:

Содержание слайда: Методы обработки КЖ с целью улучшения процесса фильтрации

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Методы обработки КЖ, обеспечивающие улучшение проведения дальнейших операций выделения и очистки (экстракции, сепарации, адсорбции)

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Седиментация

Содержание слайда:

Содержание слайда: Недостатки метода: Недостатки метода: большая продолжительность процесса (порядка нескольких часов), не очень хорошее разделение (в осадке концентрация биомассы не превышает 1—3 %).

Содержание слайда: Фильтрование КЖ

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: При фильтрации КЖ вся фильтрующая поверхность закрывается микроорганизмами. Постепенно увеличивается толщина осадка. При фильтрации КЖ вся фильтрующая поверхность закрывается микроорганизмами. Постепенно увеличивается толщина осадка. Осадки большинства микробных клеток относятся к разряду сжимаемых, то есть уплотняющихся, поэтому со временем скорость фильтрации будет заметно уменьшаться. Для облегчения фильтрации микробных суспензий и уменьшения перепадов в скоростях фильтрации создают грунтовый или намывной слой. Если КЖ содержит небольшое кол-во осадка (0,2-0,7%) (пенициллы, аспергиллы), на фильтровальную поверхность наносят грунтовый слой толщиной 1,5-3 мм. Скорость диффузии возрастает в 1,5-2 раза. Если КЖ содержит значительное кол-во мелкого осадка (4-20% ) (актиномицеты), то наносится толстый намывной слой (100-150 мм) с постоянно обновляющейся поверхностью.

Содержание слайда: Барабанный вакуум-фильтр

Содержание слайда: Преимущества барабанного вакуум фильтра: Преимущества барабанного вакуум фильтра: непрерывное действие, механизация, удобны для фильтрации больших объемов, конструкции с намывным или грунтовым слоем и с постоянно обновляющейся фильтрующей поверхностью (для КЖ актиномицетов, дрожжей). Используется специальный нож с микрометрической подачей для среза осадка. С каждым оборотом барабана нож подается к центру, срезая нафильтрованный осадок вместе с тонким слоем дренажа, обновляя, таким образом, фильтрующую поверхность; поэтому скорость фильтрации не снижается. Во время намывки микрометрический нож отключается. По окончанию намыва микрометрический нож остается на определенной глубине среза - около 0,5 мм. Для создания намывного слоя используют диатомит, перлит, древесную муку И грунтовый, и намывной слой наносят предварительной фильтрацией порошков (концентрация в воде 1-2%). Ф-ция занимает не более часа. Производительность барабанного фиьтра ~0,2 куб.м/кв.м*час

Содержание слайда: В корыто барабанного вакуум- фильтра подается КЖ и начинается основная фильтрация. В корыто барабанного вакуум- фильтра подается КЖ и начинается основная фильтрация. Фильтрацию ведут до тех пор, пока остаточная толщина вспомогательного фильтрующего материала не будет 5-8 мм. Глубина погружения барабана в корыто зависит от х-ра осадка и требований к его промывке и обезвоживанию. Создание зон фильтрации, сушки, промывки и отдувки осадка существляется с помощью неподвижной распределительной головки, разделенной на камеры, которые соответственно соединены с вакуум-приемником фильтрата, вакуум-прием- ником промывных вод и источником сжатого воздуха. (Принцип работы см. Колунянц, стр. 151)

Содержание слайда: Способы съема осадка 1. ножевой, 2. струнный, 3. съемный валик, 4.бесконечное полотно

Содержание слайда: Схема аппаратурного оформления фильтрации с намывным слоем

Содержание слайда: Фильтр-прессы

Содержание слайда:

Содержание слайда: Автоматические камерные фильтр-прессы ФПКАМ Автоматические камерные фильтр-прессы ФПКАМ В автоматической программе осуществляются следующие операции: фильтрация, промывка, прессование, съем осадка, подъем и опускание фильтрующих плит Развитая фильтрующая поверхность Занимают меньше площади

Содержание слайда: Средние показатели работы фильтров

Содержание слайда: Мембранные фильтр-прессы

Содержание слайда: Сепарирование (центрифугирование) КЖ

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Марки сепараторов для фракционирования КЖ Марки сепараторов для фракционирования КЖ ДСГ-35 (негерметизированный тарельчатый сепаратор-сгуститель с центробежной непрерывной выгрузкой осадка и свободным сливом жидкого компонента) ‒ для дрожжей Центробежный сепаратор фирмы «Альфа-Лаваль» АХ 215 с вертикальным ротором. Центробежные сепараторы фирмы «Вестфалия»: КА 30 (производительность 15 м3/час), DA-30 (производительность 30 м3/час) - тарельчатый Преимущества: высокая производительность высокая степень концентрирования Недостатки: сложность конструкции энергоемкость

Содержание слайда:

Содержание слайда: АХ 215 (Альфа-Лаваль)

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Выделение антибиотиков из нативного раствора методом осаждения

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда:

Содержание слайда: Химическая очистка витамина В12 методом осаждения