BG61039B1 - Метод за производство на клетъчна маса и/или ферментационни продукти при стерилни условия и устройство за осъществяването му - Google Patents
Метод за производство на клетъчна маса и/или ферментационни продукти при стерилни условия и устройство за осъществяването му Download PDFInfo
- Publication number
- BG61039B1 BG61039B1 BG96651A BG9665192A BG61039B1 BG 61039 B1 BG61039 B1 BG 61039B1 BG 96651 A BG96651 A BG 96651A BG 9665192 A BG9665192 A BG 9665192A BG 61039 B1 BG61039 B1 BG 61039B1
- Authority
- BG
- Bulgaria
- Prior art keywords
- medium
- fermenter
- cell
- concentration
- culture
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 141
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 title claims abstract description 58
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 title claims abstract description 58
- 230000001413 cellular effect Effects 0.000 title claims 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title description 7
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 claims abstract description 34
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 claims abstract description 30
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 28
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims abstract description 24
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 claims abstract description 9
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 claims abstract 16
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 claims abstract 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 118
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 61
- 230000012010 growth Effects 0.000 claims description 57
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims description 41
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 claims description 35
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims description 34
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 34
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 27
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 26
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 claims description 25
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N lactic acid Chemical compound CC(O)C(O)=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 10
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 claims description 9
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 9
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 9
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 claims description 6
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 6
- 239000008223 sterile water Substances 0.000 claims description 6
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 claims description 5
- 239000004310 lactic acid Substances 0.000 claims description 5
- 235000014655 lactic acid Nutrition 0.000 claims description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 claims description 4
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 claims description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 claims description 2
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims 1
- GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N aldehydo-D-glucose Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)C=O GZCGUPFRVQAUEE-SLPGGIOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 claims 1
- 238000002203 pretreatment Methods 0.000 claims 1
- 230000000306 recurrent effect Effects 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 abstract description 27
- 230000007704 transition Effects 0.000 abstract description 11
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract description 8
- 238000011218 seed culture Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 77
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 description 49
- 239000008103 glucose Substances 0.000 description 49
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 35
- 239000000047 product Substances 0.000 description 27
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 26
- 238000003306 harvesting Methods 0.000 description 19
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 18
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 16
- 238000011146 sterile filtration Methods 0.000 description 15
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 13
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 11
- JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M Lactate Chemical compound CC(O)C([O-])=O JVTAAEKCZFNVCJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 10
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 8
- 241001134659 Lactobacillus curvatus Species 0.000 description 8
- 230000009471 action Effects 0.000 description 8
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 8
- 239000000306 component Substances 0.000 description 7
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 7
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 6
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 6
- 230000006870 function Effects 0.000 description 6
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 6
- 238000010923 batch production Methods 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 5
- 239000012092 media component Substances 0.000 description 5
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 5
- 241000191965 Staphylococcus carnosus Species 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 4
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 4
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 4
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 4
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 241000191953 Kocuria varians Species 0.000 description 3
- 241000186660 Lactobacillus Species 0.000 description 3
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 3
- XGZRAKBCYZIBKP-UHFFFAOYSA-L disodium;dihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Na+].[Na+] XGZRAKBCYZIBKP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 description 3
- 229940039696 lactobacillus Drugs 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 241000192132 Leuconostoc Species 0.000 description 2
- 241000192041 Micrococcus Species 0.000 description 2
- 241000192001 Pediococcus Species 0.000 description 2
- 241000191996 Pediococcus pentosaceus Species 0.000 description 2
- WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N beta-D-glucose Chemical compound OC[C@H]1O[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-VFUOTHLCSA-N 0.000 description 2
- 238000010924 continuous production Methods 0.000 description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 239000012737 fresh medium Substances 0.000 description 2
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 2
- 239000012533 medium component Substances 0.000 description 2
- 235000016709 nutrition Nutrition 0.000 description 2
- 230000035764 nutrition Effects 0.000 description 2
- 238000005192 partition Methods 0.000 description 2
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 2
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000004448 titration Methods 0.000 description 2
- 230000007306 turnover Effects 0.000 description 2
- 241000589220 Acetobacter Species 0.000 description 1
- 241000193798 Aerococcus Species 0.000 description 1
- 241000607534 Aeromonas Species 0.000 description 1
- 101100340331 Arabidopsis thaliana IDM1 gene Proteins 0.000 description 1
- 241000589154 Azotobacter group Species 0.000 description 1
- 241000193830 Bacillus <bacterium> Species 0.000 description 1
- 241000186000 Bifidobacterium Species 0.000 description 1
- 241000046135 Cedecea Species 0.000 description 1
- 241000588923 Citrobacter Species 0.000 description 1
- 241000193403 Clostridium Species 0.000 description 1
- 241000192093 Deinococcus Species 0.000 description 1
- 241000607473 Edwardsiella <enterobacteria> Species 0.000 description 1
- 241000588914 Enterobacter Species 0.000 description 1
- 241000588698 Erwinia Species 0.000 description 1
- 241000588722 Escherichia Species 0.000 description 1
- OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N Ethane Chemical compound CC OTMSDBZUPAUEDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000233866 Fungi Species 0.000 description 1
- 230000005526 G1 to G0 transition Effects 0.000 description 1
- 241000193789 Gemella Species 0.000 description 1
- 241000589236 Gluconobacter Species 0.000 description 1
- 241000588731 Hafnia Species 0.000 description 1
- 241000205035 Halobacteriaceae Species 0.000 description 1
- 241000588748 Klebsiella Species 0.000 description 1
- 241000588752 Kluyvera Species 0.000 description 1
- 241000589246 Legionellaceae Species 0.000 description 1
- 241000588656 Neisseriaceae Species 0.000 description 1
- 241001622836 Obesumbacterium Species 0.000 description 1
- 241000191998 Pediococcus acidilactici Species 0.000 description 1
- 241000206591 Peptococcus Species 0.000 description 1
- 241000588769 Proteus <enterobacteria> Species 0.000 description 1
- 241000588768 Providencia Species 0.000 description 1
- 241000589516 Pseudomonas Species 0.000 description 1
- 241001633102 Rhizobiaceae Species 0.000 description 1
- 241000192031 Ruminococcus Species 0.000 description 1
- 241000607142 Salmonella Species 0.000 description 1
- 241000192023 Sarcina Species 0.000 description 1
- 241000607720 Serratia Species 0.000 description 1
- 241000204117 Sporolactobacillus Species 0.000 description 1
- 241000186547 Sporosarcina Species 0.000 description 1
- 241000191940 Staphylococcus Species 0.000 description 1
- 241000194017 Streptococcus Species 0.000 description 1
- 241000607598 Vibrio Species 0.000 description 1
- 241000607757 Xenorhabdus Species 0.000 description 1
- 241000607734 Yersinia <bacteria> Species 0.000 description 1
- 241000588901 Zymomonas Species 0.000 description 1
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 1
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 1
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 238000003320 cell separation method Methods 0.000 description 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000011437 continuous method Methods 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
- 239000007792 gaseous phase Substances 0.000 description 1
- CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N hafnium(IV) oxide Inorganic materials O=[Hf]=O CJNBYAVZURUTKZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 1
- 230000004941 influx Effects 0.000 description 1
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 1
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 1
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000021231 nutrient uptake Nutrition 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 230000035479 physiological effects, processes and functions Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000010926 purge Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000009722 regulation of fermentation Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 1
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000001502 supplementing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
- 238000001356 surgical procedure Methods 0.000 description 1
- 238000003971 tillage Methods 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M33/00—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus
- C12M33/10—Means for introduction, transport, positioning, extraction, harvesting, peeling or sampling of biological material in or from the apparatus by centrifugation ; Cyclones
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M1/00—Apparatus for enzymology or microbiology
- C12M1/36—Apparatus for enzymology or microbiology including condition or time responsive control, e.g. automatically controlled fermentors
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/26—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of pH
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/30—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration
- C12M41/34—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of concentration of gas
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12M—APPARATUS FOR ENZYMOLOGY OR MICROBIOLOGY; APPARATUS FOR CULTURING MICROORGANISMS FOR PRODUCING BIOMASS, FOR GROWING CELLS OR FOR OBTAINING FERMENTATION OR METABOLIC PRODUCTS, i.e. BIOREACTORS OR FERMENTERS
- C12M41/00—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation
- C12M41/44—Means for regulation, monitoring, measurement or control, e.g. flow regulation of volume or liquid level
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12N—MICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
- C12N1/00—Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E50/00—Technologies for the production of fuel of non-fossil origin
- Y02E50/10—Biofuels, e.g. bio-diesel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
- Y02P20/50—Improvements relating to the production of bulk chemicals
- Y02P20/582—Recycling of unreacted starting or intermediate materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S435/00—Chemistry: molecular biology and microbiology
- Y10S435/813—Continuous fermentation
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Zoology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Sustainable Development (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Tropical Medicine & Parasitology (AREA)
- Virology (AREA)
- Micro-Organisms Or Cultivation Processes Thereof (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Steroid Compounds (AREA)
- Nitrogen And Oxygen Or Sulfur-Condensed Heterocyclic Ring Systems (AREA)
Abstract
Методът е приложим в биотехнологиите. По него ферментационната смес се вкарва от време
на време в циркулация и се отделят продуктите на обмяната на култивираните клетки и в даден
случай - клетъчна маса. По метода ферменторът се зарежда с достатъчно количество хранителна
среда за стартиране на желаната култура, стерилизира се и желаната концентрация на хранителната
среда се регулира. Посевната култура се поставя в хранителната среда и се оставя да расте
спокойно за определено време, след което се повишава концентрацията на средата до специфичната
за клетъчната култура концентрация, като едновременно се увеличава и обемът на хранителната
среда до работния обем на ферментора и до клетъчната концентрация. Следват преход към
непрекъснат режим на работа при смяна на хранителната среда и отделяне на продуктите на
обмяната на веществата, и пълно или частично връщане на клетки. Непрекъснатият режим на
работа се прекъсва в желан момент и клетъчната маса се събира при стерилни условия. В даден
случай се повтарят част или всички операции в посочената последователност. Изобретението се
отнася и до устройство за осъществяване на метода.
Description
Област на техниката
Изобретението се отнася до областта на биотехнологиите, по-специално до метод за производство на клетъчна маса и/или ферментационни продукти при стерилни условия и до устройство за осъществяването му.
Предшестващо състояние на техниката
При използването на ферментори в биотехнологичната промишленост досега по правило се прилагат периодични методи за производство на ферментационни разтвори, биомаса и продукти на обмяната на веществата. Този начин на процедиране обикновено включва посяване на хранителна среда на желаната култура, култивиране за определен период от време при точно определени условия и събиране на реколтата от микроорганизма и/или добиване на желания продукт на обмяна на веществата.
Тези периодични методи обаче имат много недостатъци.
Например, осъществява се стерилизация на средата, по правило в изходна концентрация при напълнен ферментор. При инсталации с ферментори по-големи от 1000 1 работен обем, за термична стерилизация на средата са необходими големи разходи за нагряване и охлаждане. Поради продължителното престояване на средата при температури над 80С често се стига до понижаване на качеството на средата.
За стерилизацията са необходими повече часове, а вследствие на това се получава неизгодно съотношение между времето за работа. Съотношението става толкова по-неизгодно. колкото е по-късо действителното време на ферментация и при краткотрайни ферментации се достига до съотношение 1:1.
Растежът на микроорганизми и живи клетки обикновено протича при периодичния ферментационен метод при неизгодни условия. При започването на растежа клетките имат нужда от време (лаг-фаза) за адаптиране към хранителната среда. При периодичния ферментационен метод, при започване на процеса на най-ниския брой клетки (брой на инокулираните клетки) се противопоставя най-високата концентрация на субстрат, което в много случаи огранича ва действието на субстрата.
В лаг-фазата съотношението между обмяната на веществата за растеж и обмяната на веществата за поддържане е много неизгодно — организмът се храни със субстрат, но не расте. Това означава лошо оползотворяване на субстрата по отношение на получаването на клетъчна маса и/или образуването на катаболити и/или на биохимични трансформационни продукти.
Също така при прехода към следващата експоненциална фаза дялът на обмяната на веществата за поддържане е все още висок.
Експоненциалната фаза на растежа представлява оптималната област за растежа, делът на обмяната на веществата за поддържане е по-нисък от дела на обмяната на веществата за растеж, а обменът на субстрата в клетъчната маса е оптимален. При периодичните методи експоненциалната фаза на растеж по правило приключва след кратко време вследствие на покачващата се концентрация на продукти на обмяната на веществата, стига се до потискане на продуцирането, т. е. концентрацията на отделените от клетките в средата продукти на обмяната на веществата става толкова висока, че се забавя растежът, а по-нататък растежът се спира.
Ако задържащата продуцирането концентрация е много ниска при определени видове клетки или ако скоростта на продуциране (спрямо една клетка) е много висока, при култивирането много рано се стига до задържане на растежа и на метаболитното производство, а впоследствие на това и до лоши добиви. Интервалът от време, през който се образуват по-големите количества метаболит. също е много кратък, поради краткостта на експоненциалната фаза на растеж. При периодичното производство на клетъчна маса или на метаболити, или на продукти на трансформация основната маса се произвежда за много кратко време в края на експоненциалната фаза на растеж. Така ферменторът има само една много кратка фаза на висока производителност (висок обем/време добив).
Както се вижда от фиг. 1 при описаните условия за 1 час се произвеждат около 50;, от цялата получена по време на процеса биомаса. Ако цялата продължителност на процеса, т. е. подготовка-производство-почистване на машините, отнема 24 часа, фермен торът ще действа при оптимални условия само 1/24 от експлоатационното си време.
Междувременно станаха известни и редица методи за непрекъсната ферментация на течни субстрати. Така в DE-3323205 се 5 описват метод и устройство за непрекъсната ферментация на течен субстрат при едновременно отделяне на образуваните по време на процеса на ферментация продукти на обмяната на веществата. Този начин на 10 работа се характеризира с това, че ферментационната смес се подлага на циркулация, при което при циркулирането ферментационна смес облива в тънък слой повърхността на мембрана, като се подвежда към мембранна- > та повърхност с такова налягане, че да се постигне мембранно филтриране, селективно и фракционно, на образуваните продукти на обмяната на веществата.
За контролирано поддържане на непре- 20 къснатото производство е предвиден акумулиращ цикъл за субстрат, от който през стерилизационен модул може непрекъснато да се тегли свеж субстрат и да се подава към циркулацията на ферментационната смес. 25 Продуктите на обмяна на веществата могат непрекъснато да се изтеглят от процеса.
Този известен непрекъснат метод обаче има и други недостатъци, произтичащи както от конструктивни признаци, така също и 30 от признаците на метода.
По методът съгласно DE-3323205 се използва мембрана за отделяне на образуваните продукти на обмяна на веществата от ферментационната смес. Такива мембрани са склонни към задръстване, а това намалява ефективността на отделяне и изисква много големи мембранни повърхности. Освен това трябва да се прилагат определени техники и високи налягания, за да се под- 40 държа пропускливостта на мембраната. Мембраната не позволява непрекъснато отделяне на утайката от ферментационната инсталация и на образуваната във ферментора клетъчна маса. 45
Този известен метод показва редица недостатъци, които са посочени за периодичния метод. Тези недостатъци се отнасят до стерилизацията на инсталацията и на средите и до липсата на приспособяемост на услови- 50 ята на култивиране към съответната фаза на растеж на микроорганизма. Това води до намален добив на клетъчна маса и/или образуване на катаболити при лошо оползот воряване на субстрата и до неприемлива продължителност на култивиране.
От патент US-4167150 е известен ферментационен метод, при който клетъчната маса се поддържа в състояние на продуциране на продукти на обмяната. Методът има за цел производство на метаболитни продукти, при това без да се увеличава клетъчната маса. При този метод инокулирането се извършва в готов, напълно зареден със субстрат ферментор. За да се ограничи растежа на културата в реактора, в хода на процеса се понижава концентрацията на субстрата.
ЕР-0 065 895 описва метод за получаване на микроорганизми, при който в първата фаза микроорганизмът се задържа във висококонцентрирана хранителна среда, чиято концентрация след това се поддържа постоянна. Във втора фаза изразходваната хранителна среда се изпомпва и се понижава концентрацията на хранителни вещества, за да се потисне образуването на инхибираши растежа метаболити.
FR-2 259 903 и FR-2 021 600 описват непрекъснати ферментационни процеси. При първия ферментационната инсталация е снабдена с циркулационна линия, като част от средата се отделя и се замества със свежа среда. При втория метод за автоматично регулиране на внасянето на хранителни вещества се използва парциалното налягане на кислорода, съдържащ се в напускащия реактора газ. Тук концентрацията на субстрат се поддържа постоянна.
FR-2 611 742 описва метод за получаване на микроорганизми и/или метаболити в хранителна среда, при който концентрацията на субстрата се поддържа постоянна през целия ход на процеса. Реакторът позволява отделяне на изразходваната хранителна среда и водене на процеса при непрекъснато добавяне.
ЕР-0 051 151 се отнася до ферментационен метод и подходящ за него реактор, при който пяната се отделя с помощта на самостоятелно монтирана към реактора центрофуга и се разделя на газова фаза, на течна фаза с ниско съдържание на клетки и обогатена на клетки течна фаза.
Техническа същност на изобретението В основата на изобретението е залегнала задачата да се създаде метод от описания в началото вид, при който както при непрекъснато. така и при полунепрекъснато и периодично производство да е възможна оптимална приспособяемост на условията на култивиране към фазата на растеж на култивирания микроорганизъм, да е възможно насочване на процеса към получаване на клетъчна маса и/или продукти на обмяната на веществата и хранителната среда за съответната цел да се оползотворява оптимално.
Тази задача се решава с метод от описания в началото вид, който включва следните етапи:
- зареждане на ферментора с достатъчно за стартиране на желаната култура количество хранителна среда;
- стерилизиране на ферментора и установяване на желаната концентрация на хранителната среда, която е по-ниска от специфичната за клетъчната култура концентрация;
- инокулиране на хранителната среда с посевна култура и култивиране за определен интервал от време по периодичен метод с добавяне и при частично запълване на ферментора;
- повишаване концентрацията на хранителната среда до специфичната за клетъчната култура концентрация на хранителна среда при едновременно увеличаване обема на хранителната среда до работния обем на ферментора и на клетъчната концентрация;
- прекъсване на непрекъснатия режим в желан момент и събиране на клетъчната маса при стерилни условия и в даден случай;
- повтаряне на част или на всички посочени операции в дадената последователност.
Методът съгласно изобретението е приложим за всеки микроорганизъм, който се култивира в обичайните ферментори. Използват се обичайните условия на култивиране и хранителни среди. Предимството на метода съгласно изобретението се състои в особения начин на провеждане на метода, а не в прилагането на особени условия или хранителни среди. Ако съгласно изобретението се извършва разбъркване с високи скорости или разделянето става чрез центрофугиране, то не се препоръчва за организми, чувствителни на срязваща сила.
Методът съгласно изобретението може да се използва за култивиране на бактерии и гъби от най-различен вид и е особено подходящ за култивиране на бактерии - аеробни и анаеробни, грам-положителни и грам-отрицателни. Специално трябва да се посочат различните коки, особено Micrococcus, Pianococcus, Deinococcus, Staphylococcus, Stomatoco5 ecus, Streptococcus, Leuconostoc, Pediococcus, Aerococcus, Gemella, Peptococcus, Ruminococcus, Cuprococcus, както и род Sarcina. Понататък - бактерии от родовете Bacillus, Sporolactobacillus, Clostridium, Desulfotoma10 culum, Sporosarcina, Pianococcus, Lactobacillus, Corthia. Освен това е подходящ за бифидобактерии, бревибактерии, бактерии от род Zymomonas, Acetobacter, Gluconobacter, Pseudomonas, Vibrio, Aeromonas. По-нататък тряб15 ва да се посочат грам-отрицателните анаеробни бактерии от род Escherichia, Schigella, Edwardsiella, Citrobacter, Salmonella, Klebsiella, Enterobacter. Hafnia, Serratia, Proteus, Providencia, Morganell. Yersinia, Erwinia. 20 Obesumbacterium, Kluyvera. Cedecea. Talumella.
Xenorhabdus. Rahnell. Грам-отрицателните аеробни пръчици и коки, за които може да се приложи методът съгласно изобретението, са такива като семейство Pseudomonaceae. 25 Azotobacteraceae, Rhizobiaceae. Melhvlococcaceae, Halobacteriaceae. Acetobacieraceae. Legionellaceae, Neisseriaceae.
Методът съгласно изобретението е подходящ както за размножаване и добиване на 30 култивираните чрез него микроорганизми, които се отделят при процеса, и след това могат да се използват другаде, така и за добиване на произведените от микроорганизмите продукти на обмяна на веществата. При това дава възможност по опростен начин да се оптимизира или добива добиването на микроорганизми, или на продукти на обмяната на веществата, т. е. да се нагласи на такъв работен режим, в който да се 40 използва максималната скорост на размножаване на микроорганизма или оптималното трансформиране на субстрата. Следователно методът съгласно изобретението дава възможност за нагласяване на работни ре45 жими с нисък дял на обмяната на веществата на храненето при използване на субстрата, което е важно при производството на клетъчна маса, или с висок дял на обмяна на веществата на храненето и ниско производ50 ство на клетки, което е от значение при добиването на продукти на обмяна на веществата. Методът дава още възможност за по-пълно оползотворяване на съответната хранителна среда и едновременно с това - за
I и шии '11 непрекъснато отвеждане на продуктите на обмяната на веществата, с което се намалява задържащото действие на субстрата.
Изобретението се пояснява с приложените фигури, които представляват:
фигура 1 - диаграма на добива на клетъчна маса в зависимост от времето за Staphylococcus carnosus Sci;
фигура 2 - таблично сравнение на необходимото време и енергия за стерилизирането на ферментор от 5000 1 с различни обеми на стерилизация.
фигура 3 — графика на зависимостта на средната скорост на растежа от изходната глюкозна концентрация в средата за култивиране на Lactobacillus curvatus щам 3;
фигура 4 - диаграма на специфичната скорост на растежа при линеен експоненциален растеж;
фигура 5 - схема на ферментор съгласно изобретението с рециркулация на клетките през сепаратор;
фигура 6 и фигура 6Ь - схема на управлението съгласно изобретението с рециркулация на клетките през сепаратор;
фигура 7 - графикг) на измененията на установени при култивирането на Pedicoccus pentosaceus параметри на метода в зависимост от времето;
фигура 8 — графика на измененията на избрани параметри от получените при култивирането на Pediococcus pentosaceus на метода в зависимост от времето в часове;
фигура 9 - графика на измененията на установени при култивирането на Lactobacillus curvatus щам 2 параметри на метода в зависимост от времето;
фигура 10 - графика на измененията на избрани параметри от получените при култивирането на Lactobacillus curvatus щам 2 параметри на метода в зависимост от времето в часове;
| Методът съгласно | изобретението | може | |
| да се разчлени на | пет | технологични | етапа. |
| които след пускане | на | инсталацията | проти- |
| чат циклично: | |||
| 1. Подготовка и | стерилизация на | инста- |
лацията и на компонентите на хранителната среда.
2. Първи работен цикъл на инсталацията по периодичния метод с ниска концентрация на средата и частични зареждания.
3. След постигането на специфична концентрация на средата преход към регулира но дозиране на средата до постигането на крайния обем на ферментора.
4. Преход към постоянен начин на действие със смяна на хранителната среда и пълна рециркулация на клетките или с частично отделяне на клетки.
5. Прекъсване на непрекъснатия процес на ферментация и събиране на цялата биомаса при стерилни условия.
6. Евентуално ново добавяне на нова изходна смес от стерилна хранителна среда в стерилната инсталация и повтаряне на процеса съгласно етапите от 1 до 5 при икономия на цялостното време за стерили15 зация и на енергията.
Стерилизацията на цялата инсталация в 1) се извършва чрез термично стерилизиране на концентрат от среда в производствения котел. Щом температурата на концент20 рат след стерилизацията спадне под 100° С. той бързо се охлажда до температура на ферментацията чрез директно впръскване на стерилно филтрирана студена вода за разреждане, а след това и на стерилно фил25 труеми среди. Така се икономисва термичната енергия за термичната стерилизация на целия обем среда, охлаждащата енергия за охлаждането на целия обем за ферментация от температури почти 100С до гемпера30 турата на ферментиране, ако условията на смесване на студената и на горещата фаза са съгласувани: време, което е необходимо за охлаждане на целия ферментиращ обем в смесителния котел през двойната обвивка.
η с тъй като необходимото време за охлаждане на концентрата посредством директно впръскване на стерилна вода до достигането на обема на ферментация е сравнително покъсо.
Фигура 2 представлява сравнение на необходимото време и енергия за стерилизацията на ферментор от 5000 I с различни обеми на стерилизация. Спестяват се около 25% време и около 75% от количеството газ.
вода и ток.
Пускането на инсталацията по периодичния метод с ниска концентрация на среда съгласно етап 2) дава възможност за оптимално нагаждане на клетките към тех50 ния субстрат и за голям растеж на клетките, тъй като при съответно по-ниски концентрации на среда не се появява задържане нито на субстрата, нито на продукта. Обратно на това, при обичайния периодичен метод за
I JIIHIIII HI постигане на високи добиви се избира висока концентрация на среда, а това в началото на процеса води до задържане на субстрата и влошава режима на растеж и клетъчните маси, производство на продукт от разградени субстанции и от трансформация.
Фигура 3 показва зависимостта между концентрацията на глюкоза в хранителната среда и средната скорост на растежа у. на щам Lactobacillus curvatus, илюстриращ и други микроорганизми. Колкото е по-висока концентрацията на глюкоза в средата, толкова е по-ниска средната скорост на растеж, т. е. при по-ниска концентрация на глюкоза средната скорост се увеличава.
В зависимост от разхода на изходния субстрат или чрез предварително зададена функция за дозиране в етап 3) във ферментора се дозира среда в определена концентрация, което води до нарастване на обема. Нарастващата концентрация на клетки непрекъснато се ^разрежда чрез дозиране на средата, така че да не се получава задържане на продукта. Концентрацията на дозираната среда е нагласена така, че при достигане на крайния обем на ферментация е налице концентрация на обща среда, при която скоростта на растеж е още толкова висока, че процентният дял на обмяната на веществата. която определя растежа, в сравнение с процентния цял на обмяната на веществата на храненето не надхвърля стойността, валидна за съответната клетка.
В сравнение с периодичния метод етап
3) показва предимството, че дозираното количество на средата нараства по време на растежа на клетките и концентрацията на масата в средата в значителна степен се поддържа постоянна. Това предизвиква експоненциален растеж на клетките през целия етап. При традиционните периодични методи количеството на субстрата намалява по време на растежа на клетките и концентрациите на масата са променливи. Това противодейства на идеалния растеж на клетките. Друго предимство на етап 3) е много доброто използване на субстрата в този етап на метода поради дозирането на средата според потреблението й.
В метода съгласно изобретението в етап
4) при достигане на крайния обем на ферментация се прави смяна на средата. Отделянето й става посредством стерилна отделяща система, най-добре чрез стерилно дейс тваща центрофуга. Съгласно един първи вариант 4а) клетките изцяло се връщат в процеса. Отделеният от системата използван обем от среда се подава на системата под 5 формата на свежа среда. Концентрацията на дозираната среда е избрана така, че е под тази, която води до задържане на продукта, така че растежът на клетъчната маса е лимитиран от субстрата.
Преходът от периодичния към непрекъснатия начин на действие става по описания, за да се гарантира максималното използване на субстрата. При започването на непрекъснатия етап дозираното количество на 15 средата се изчислява от специфичния разход на началния субстрат или чрез кривата на растежа, докато от започването на непрекъснатия етап сменяемият обем на средата се поддържа на максималната възможна сте20 пен на отделяне. В началото на непрекъснатия етап това води до разреждане на средата и до повишено обогатяване на продуктите на обмяна на веществата, което пък подтиква към по-нататъшен растеж на клетките.
При по-нататъшното култивиране нуждата от среда се увеличава с увеличаването на клетъчната маса до достигането на дозираното количество среда, при което дозираната концентрация на средата достига опти30 малката непрекъсната работна сфера. От този момент дозираното количество на среда става постоянно и системата се намира в стабилно състояние при определен субстрат.
Специфичната скорост на растежа и на клетката, която до достигането на оптималната непрекъсната работна област почти запазва същата стойност, спада експоненциално при производството в оптималната непрекъсната работна област, докато броят 46 на клетките нараства линейно.
На фигура 4 е показано изменението на специфичната скорост на растежа μ при линеен и експоненциален растеж на клетките. Ако се сравни времето, което е необходи45 мо за експоненциалния растеж на организма, за да се постигне определен брой клетки, с времето, което необходимо на същия организъм, ако той расте линейно, се получава значителна разлика във времето. Линеен 50 растеж на култура е налице тогава, когато притокът на хранителна среда, респективно разполагаемото количество хранителна среда, не е експоненциален, а линеен. При линейния растеж с увеличаването броя на клетките експоненциално намалява скоростта на растежа μ. Така делът на обмяната на веществата на храненето по отношение на цялата обмяна на веществата става много голям. По експериментален път се установява при коя скорост на растежа μ да се започне с частичното отделяне.
Съгласно един втори вариант 46) при метода съгласно изобретението в етап 4) се работи с частично отделяне на микроорганизмите, приблизително като при биохимичните трансформации. Тук се прилага концентрация на клетъчна маса, при която скоростта на растежа μ се намира в точката на максималния дял на трансформиране. Щом като се постигне тази точка, от системата започва да се отнема клетъчна маса. По този начин в системата се поддържа постоянна концентрация на клетки, като така системата се държи на определен режим на работа с максимален дял на трансформация.
Етап 5 с прекъсване на непрекъснатия процес на ферментация се въвежда във вариант 4а) тогава, когато скоростта на растежа μ е достигнала долна гранична стойност. Граничната стойност по правило следва от физиологията на обмяната на веществата на клетките, които в зависимост от следващото им използване трябва да покажат определени качества.
При събиране на реколтата от едно култивиране съгласно 4а) се отделя цялата биомаса. Този момент по принцип отговаря на един периодичен метод, но се отличава силно от него по отношение на добиването на клетъчна маса. Добивът при метода съгласно изобретението е значително по-висок от този при периодичния метод.
При един периодичен (4а) метод отделянето на биомасата е много важно при такива процеси, при които продуктът трябва да бъде определен от правна или от производствено-техническа гледна точка като серия, например във фармацевтичната или в хранителната индустрия. Методът съгласно изобретението показва както предимствата на непрекъснат метод с рециркулация на клетки с оглед добив на клетки, така и недвусмислено определение за серия. Събирането на реколтата става при стерилни условия.
В замяна на това 46) представлява един изцяло непрекъснат метод за ферментиране, чието прекъсване в етап 5) не става чрез кинетиката на растежа на клетъчната маса.
а под външни влияния като инфекция, дефектни компоненти на инсталации или чрез съзнателно прекъсване.
След събирането на реколтата в етап 5) тази част на инсталацията, която е била в допир с продукта, се промива със стерилно филтрирана вода и се напълва от дозиращия резервоар със среда, стерилизирана малко преди това, и е готова отново за следващата изходна смес. Тази изходна смес отново се инокулира с намираща се в експоненциалната фаза на растеж предварителна култура и процесът се повтаря.
При метода съгласно изобретението производственият ферментор се стерилизира само първоначално или след инфекция, а при следващите изходни смеси се стерилизира само предварителния резервоар. Средата евентуално може да се трансферира гореща във ферменторите и там. чрез директно впръскване на вода, бързо да се охлади.
Освен това изобретението се отнася и до устройство за осъществяване на метода съгласно изобретението, състоящо се от годен за стерилизиране котел за ферментация, наймалко един резервоар за захранване и термична стерилизация на компонент на средата, който не може стерилно да се филтрира, и/или най-малко един запасен резервоар за зареждане с компонент на среда, който може стерилно да се филтрира, със стерилен филтър за непрекъснато произвеждане на стерилен компонент на среда, а също така със свързан с котела за ферментация циркулационен кръг, който може да се стерилизира, с устройства за отделяне на използвана хранителна среда и продукти на обмяна на веществата. Циркулационният кръг, който може да се стерилизира, има центрофуга и между ферментора и центрофугата е пред виден задържащ участък, чияго дължина е достатъчна за оползотворяване на съдържащите се още в хранителната среда хранителни вещества. Предпочитаните варианти на това устройство са предмет на зависимите претенции.
Устройството съгласно изобретението н неговото действие се описват с помощта на фигура 5.
Ферментаторьт F1 има вход LF за продухване със стерилно филтриран въздух LF1 и е свързан с центрофугата Ζ1 през циркулационен кръг, който може да се стерилизира с пара. Помпата Р1 връща отделения в Z1 концентрат във F1. Ферменторът F1 се зарежда по избор чрез резервоара В1 и/или чрез стерилната филтрация S1 със стерилно филтрирана среда или директно чрез резервоара В1 с термично стерилизираната среда. Резервоарите за среда S и А могат едновременно с това да бъдат заредени със стерилизирана среда. Резервоарът за среда S може допълнително да бъде зареден чрез стерилната филтрация Ml със стерилно филтрирана среда. Измерването, управлението и регулирането на цялата инсталация се извършва чрез интегрирана системг< за управление на производствения процес, която чрез софтуера е програмирана съобразно производствения процес и е изобразена схематично на фигура 6.
Методът съгласно изобретението може да се разчлени по посочените по-горе 6 етапа, които са описани. Разясненията от 1 до 6 стават въз основа на фигура 5.
Етап 1 обхваща подготовката и стерилизацията на инсталацията за ферментация и на компонентите на хранителната среда и се състои от 6 частични момента.
1.1. Поставяне на вода за производствения процес в резервоар F1 и допълване със среда от резервоари F1 и В1.
1.2. Термична стерилизация в F1 на концентрат на среда, който не може да се филтрира стерилно.
1.3. Директно впръскване на стерилна охлаждаща вода в F1 от стерилната филтрация S1.
1.4. Пренасяне на стерилно филтрирана среда от резервоар В1 във ферментор F1 и резервоари за среда S и А.
1.5. Регулиране на обема на ферментиране във F1 със стерилна вода от SI.
1.6. Отново допълване на В1 с концентрат от съставни части от среда, които не могат да се филтрират стерилно, и термична стерилизация на В1 със следващо индиректно охлаждане на водата.
В момент 1.1. във ферментора F1 и в резервоара В1 чрез главните клапани за приток на вода за производствения процес VI7. V18 се поставя необходимото количество производствена вода за разтварянето на средите. Двата резервоара се допълват през отворите Hl. Н2 за въвеждане на среда, която се разбърква с бъркалките RF1 и RB1, докато изчезнат всички бучки. След това и в двата резервоара има концентрати на среди.
Концентратът на среда във F1 в момент
1.2 се стерилизира термично чрез нагревателната обвивка НМ1 и се охлажда до под 100С.
В момент 1.3 чрез клапан V2 се впръсква стерилна вода за производствения процес от стерилната филтрация S1, като се бърка, докато се постигне температура на смесването от около 60С.
След това чрез клапан VII на резервоар В1 през стерилната филтрация S1 се пренася стерилна среда във ферментора F1. Същевременно в момент 1.4. чрез клапани VI2, V13, се подава стерилно филтрирана среда в резервоарите за среда S. А.
В следващия момент 1.5 първоначалният обем на ферментора FI се допълва със стерилна вода за процеса от стерилната филтрация S1 чрез клапан V2. Насипният обем на ферментора в този момент на около 1/3 до 1/4 от максималния работен обем. Концентрацията на средите е регулирана за началото на производствения процес, температурата на смесването е между 30 до 35С, а с това по правило е близо до температурата на процеса.
Празният и промит резервоар В1 в момент 1.6 след пускане на вода от процеса чрез клапан V17 през отвора за обслужване Н2 се напълва със съставни части на среди, които не могат да се филтрират стерилно, същите като концентрат се стерилизират термично чрез нагревателната обвивка НМ2 и се охлаждат посредством индиректно водно охлаждане. Намиращите се в резервоар В1 и резервоарите за среда S. А съставни части на среда служат в следващите моменти за дозиране на среда.
Етан 2) представлява първия работен цикъл на инсталацията при периодичния метод с по-ниска концентрация на среда и частично зареждане и се състои от четири главни момента.
2.1. Активизиране на системата за управление на производствения процес PLS.
2.2. Ииокслиране на ферментор F1.
2.3. Растеж на клетките.
2.4. Превключване на операция 3 въз основа на предварително зададени критерии за превключване.
Системата за управление на производствения процес PLS наблюдава и контролира целия процес. Тя се състои от изчислителен възел RE, клавиатура ТА. екран Bi и прин тер Du. Системата за управление на производствения процес е свързана двупосочно чрез последователен интерфейс за данни RS 232 с компютърния интерфейс CI на автоматичното устройство за управление на ферментора F1SPS и чрез управлението посредством клапани SPS VS управлява директно или индиректно чрез предварително зададените стойности на регулатора R, клапаните V и помпите Р. Всички измерени в производствения процес стойности се предават на системата за управление на производствения процес PLS от измервателния усилвател MV, компютърния интерфейс CI, по интерфейс RS232. Преди започване на процеса в момент 2.1 се зарежда специфичния за процеса софтуер. Той съдържа всички сигнални стойности, предварително зададени стойности, определящи функции, данни за управление на клапани и документацията. Пусковите условия за процеса се дават предварително от PLS и съдържат например регулировката на следните параметри за F1: температура на процеса стойност pH редоксипотенциал парциално налягане на кислород тегло обороти на бъркалките.
Управляемите клапани VI, V2, V3, V5 и V7 са затворени и инсталацията е готова за инокулирането.
Чрез устройството AS във ферментора F1 се посява подготвената култура и процесът се пуска в действие чрез системата за управление PLS, т. е. активизира се функцията за управление на процеса и за контрол.
В началната фаза на процеса (момент 2.3) растежът на клетките протича съгласно един периодичен метод. Предимството на метода съгласно изобретението се състои в по-ниската концентрация на среда, която дава възможност за оптимален растеж на клетките и предизвиква доброто адаптиране към тяхната среда.
В края на първоначалната фаза на растеж. преди достигането на ограничаване на субстрата, трябва чрез критерий за превключване дозирането на средата (момент 2.4) да се превключи на следващия момент от процеса. Определянето на критериите за превключване се описва въз основа на някои примери.
Като пример за създаването на критерий за превключване чрез стехиометрично титруване на продуктите на обмяната на веществата служи хомоферментативен щам на Lactobacillus, който почти количествено превръща глюкозата в млечна киселина.
При култивирането на Lactobacillus ферменторът F 1 действа pH-статично, т.е. спадащата поради получаващата се млечна киселина стойност на pH се поддържа постоянна чрез титриране с основа с определена нормалност. Стойността на pH във ферментора F1 се измерва и регулира с устройство за регулиране на pH - pH QAICR, състоящо се от измервателна сонда MS, измервателен усилвателМУ и регулатор R. Измервателните и зададените стойности се сменят посредством системата за управление на процеса PLS, както е описано. Основата се намира в резервоара за среда L и се дозира във ферментора F1 чрез регулатора pH Fl pH QA1CR и клапана V4. Разходът на основа в резервоара за среда L се измерва чрез капацитивна сонда за измерване на равнището на запълване LIRA и стойностите се обработват в системата за управление на процеса PLS.
Границата на прехвърлянето се определя като пълно количество на разхода на основа, като определянето става с предварителни опити, при които клетките се култивират в среда до стационарната фаза, установява се разходът на основа и след това се изчислява количеството на необходимата основа, което отговаря на едно количество остатъчен субстрат (глюкозно количество), при което клетките още не са с определен субстрат и се намират в експоненциалната фаза на растеж. Така изчисленото количество на разход на субстрат е по-малко от действител ното.
Като пример за създаването на граница на прехвърлянето на база на необходимостта от въздух служи щам на Micrococcus (аеробен щам). Парциалното налягане на кислород се регулира по време на растежа в операция 2 до постоянната стойност. Устройството за регулиране на 0,-0 QA1CR се състои от измервателна сонда MS, измервателен усилвател MV и регулатор R. Измерваните и зададените стойности се сменят съгласно описанието под 2.1 чрез системата за управление на процеса PLS. Изходът на регулатора R се намира върху регулиращите клапани V15 и V16, които управляват натрупаното в производствения процес количество газ.
Ill
По време на първоначалния растеж клетките нарастващо изразходват повече въздух, измерено с разходомер за маса MF1 и MF2.
Това е валидно, докато има субстрат и клетките се размножават. Щом клетките стигнат до границата на изчерпване на субстрата, спада необходимостта от въздух при поддържане на постоянна стойност на парциалното налягане на кислорода, регулирано чрез F1-O2-QAICR и при постоянен оборот (регулиран чрез SAICR). Това спадане се използва като граница на прехвърлянето.
Като пример за създаването на критерий за превключване на база съдържането на СО2 в течната или в газовата фаза служи щам на Leuconostoc.
По време на първоначалния растеж клетките произвеждат СО2, който се разтваря в средата и се регистрира чрез измервателно устройство за СО2 Fl-CO-QAIC, състоящо се от измервателна сонда МЗиусилвател MV. За да могат поХгьрзо да бъдат установявани промени в концентрацията на СО2, ферменторът F1 се обгазява с азот чрез разходомера за маса MF, и се бърка с постоянни обороти, за да се отстрани CO,. Щом клетките стигнат до границата на субстрата, се произвежда по-малко CO,, парциалното налягане на CO, в средата спада. Това спадане се използва като граница на превключването.
В етап 3 преходът към регулирано или управлявано дозиране на средата следва до достигането на обема на ферментация; той се състои от два главни момента:
3.1. дозиране на средата
3.2. превключване към момент 4 въз основа на предварително зададени критерии на превключване.
Щом критерият на превключване бъде удовлетворен започва регулирането дозиране на среда. За тази цел чрез стойността на pH при управлението се установява разходът на основа за изминалите 2 до 10 min чрез измерването на равнището LIRA в резервоара за среда L и от системата за управление на процеса сс преизчислява в дозираното количество на началния субстрат (напр. глюкоза).Това може да стане въз основа на следната формула:
сл k х k х 0.5 χ Ζ х а χ 1 80 g/mol k, x tl в която
Z разход на основа в 1 а нормалност на основата (мол) tj измерено време за разхода на основа (мин) к' коригиращ фактор за недисоциираната киселина при стойността pH на култивирането к2 фактор за оценка на субстрата на специфичната култура к3 фактор на предварителното дозиране 10 SDBed дозирано количество глюкоза в (г/ мол)
Основният субстрат е в установено при предишни опити определено съотношение спрямо останалите субстратни съставки. Сис15 темата за управление на процеса изчислява дозираното количество за останалите субстратни концентрати, а също и количеството вода за разреждане до годна за използване концентрация.
Дозирането на концентрат от среда става на всеки 2 до 5 min. Съставните части на средата, които могат стерилно да се филтрират, се дозират от резервоара за среда S чрез клапан V5, съставните части на среда, които 25 могат да се стерилизират термично се допират от резервоар В1 чрез клапан VI и водата за разреждане през стерилната филтрация S1 чрез клапан V2. Дозираните обеми на среда от резервоара за среда S и резервоар 30 В1 се регистрират чрез капацитивни сонди за равнището на напълване LIRA. Дозирането на водата за разреждане чрез стерилна филтрация S1 се управлява посредством регулатора за тегло WICA, като системата за управление на процеса PLS предварително посочва покачващо се зададено тегло на фермен- тора F1.
С нарастването на клетъчната маса в системата се увеличава и разхода на основ40 ния субстрат, а с това и на общата среда. Тъй като концентрацията на среда се поддържа постоянна, непрекъснато се увеличава дозираното за един дозаторен цикъл количество среда до достигането на максимал45 ното напълване на ферментора. Концентрацията на дозираната среда е избрана така, че при достигане на максималното напълване на ферментора е достигнато общото количество среда за максималния добив на 50 клетки при дадените производствени условия. Тази стойност е максималният или специфичен добив на клетки.
При организми, при чието култивиране няма основен субстрат, който да може точно
I ii iiiuii ii да се определи, дозирането на среда става управляемо чрез обвивна крива, която отговаря на специфичната за организма експоненциална функция на растежа. В предварителни опити се определят специфичната нужда от субстрат за 1х1012 клетки, специфичната скорост на растежа μ, броят на клетките, който се достига в операция 2 в момента на критерия на превключване, и концентрацията на среда при брой на клетките, който може да се постигне максимално.
Щом бъде достигнат описаният под момент 2.4 критерий на превключване, започва управляваното дозиране на среда. Количеството среда, което е необходимо за достигането на брой на клетките от 1 xl012, се определя като количество на среда 1 и е специфично за щама. Концентрацията на средата, която трябва да се дозира, се под държа постоянна и е регулирана така, че при достигане на максималното напълване на ферментира е достигнато общото количество на среда за максималния добив на клетки при дадените производствени условия. При протичане на култивацията се покачват дозираните за дозажен цикъл обеми на субстрата.
Субстратната доза SD се изчислява по формулите:
Xl — ggxt + Ιηχο
SD = sS х xl
SD = sS x ε μ, + |ηχ° her (3.1.2.a) (3.1.2.b) (3.1.2.c) x(1 = общ брой на клетките в системата при започване на дозирането х = общ брой на клетките в системата в момента t μ = специфична скорост на растежа при започване на дозирането t = време между измерването х и sS = специфична нужда от субстрат за 1 х1012 клетки в g, респ. ml
SDBer = изчислена субстратна доза
Изчислението на стойностите на дозите и дозирането се извършва на всеки 5 до 15 min. Ако обемите на дозите при започване на дозирането са много малки, те се събират към следващия цикъл от дози и след надхвърляне на мярката се дозират в минимално количество.
Ако при постоянен оборот на бъркалката RF1 за определено време, измерено чрез устройство за измерване на количеството на тегловния разход MF1 и MF2, не се покачва необходимостта от кислород на клетките или ако спада, което е предизвикано от изчерп5 ване на субстрата, тогава се увеличава количеството на дозата, което вдига границата на изчерпване на субстрата. Ако след еднократно увеличение на μ ограничението още не се е вдигнало, след едно специфично за 10 процеса време на изчакване μ се увеличава още един път.
Приспособяването на функцията на управление към процеса може да стане не само чрез парциалното налягане на О,, но и чрез 15 парциалното налягане на СО2, определено чрез измерването на СО2 с CO2QAICR. Принципът на измерване е описан в момент 2.4.3. Ако при постоянни обороти на бъркалката RF1 и при постоянно вдухване на количест20 ва азот във ферментора F1, измерени чрез разходомер за маса MF2, парциалното налягане на СО2 повече не се качва или спада, което е предизвикано от изчерпване на субстрата, софтуерът на системата за управле25 ние на процеса PLS увеличава количеството на дозиране със стойност, която ускорява дозирането на хранителна среда и вдига границата на изчерпване на субстрата. Ако след еднократно увеличение на μ ограниче30 нието още не се е вдигнало, чрез софтуера на системата за управляване на процеса PLS се прави повторно увеличение след специфично за процеса време на изчакване.
Превключвателният критерий от етап 3) към етап 4) се определя чрез теглото на ферментора F1, измерено с везна Fl WICA. Тегловната граница се избира според спецификата на процеса.
Етап 4) включва прехода към непрекъс40 нат режим на действие с подмяна на хранителната среда и пълна рециркулация на клетките или частично отделяне на клетки и се състои от следните четири главни момента:
4.1. Пускане на центрофугата и започ45 ване на сепарацията с рециркулация на клетки:
4.2. Начин на действие с пълна рециркулация на клетки;
4.2.1. Дозиране на субстрат по време на 50 рециркулацията на клетки;
Алтернативно
4.3. Начин на действие с частично отделяне на клетки;
4.3.1. Протичане на процеса с пълна рециркулация на клетки до започване на частично отделяне;
4.3.2. Превключване към частично отделяне на клетки;
4.3.3. Частично отделяне;
А също така
4.4. Прекъсване и превключване към операция 5).
Преди достигане на границата на превключване съгласно момент 3.2. се включва сепаратора Z1 и след това достигането на границата на превключване чрез системата за управление на процеса PLS се отваря клапана V7. Чрез клапан V8, още преди сепарирането, се регулира максималния специфичен за метода поток на сепаратора. Регулаторният поток се регистрира от индуктивното устройство за измерване на количеството на потока IDM 1 и се обработва чрез системата за управление на процеса PLS. За връщането на отделената клетъчна маса паралели» към клапан V7 се включва помпата Р1. Клапаните V9 и V6 са отворени още от започването на процеса.
Консистенцията на отделената клетъчна маса трябва да бъде течна, за да е възможно връщането на клетъчната маса през помпата съгласно момент 4.2. и смесването на клетъчната маса във ферментора след връщането да стане за кратко време. При седимент <60% консистенцията по правило отговаря на това изискване. Степента на концентриране не трябва да пада под 40% седимент, тъй като тогава рециклираният обем на среда намалява ефективната отделителна способност на сепаратора Z1 до 15%,.
Степента на концентрираме се управлява чрез времето за изпразване на сепаратора Z1. Изпразването се извършва на всеки 3 до 4 min, тъй като времето за пребиваване на клетките в сепаратора не трябва да продължава по-дълго. Това в зависимост от използвания вид клетки дава най-малкото увреждане на клетките.
Дозирането на субстрата продължава по време на връщането на клетките в зависимост от избраните параметри или евентуално се преустановява за времето на тяхното връщане. Връщане на клетките без дозиране на субстрат е необходимо при тези организми, които показват добри седиментни свойства в среда, която въобще не съдържа глюкоза (виж пример 1). За организми, при чието култивиране дозирането на субстрат става по време на рециркулацията на клетките, това например може да стане по следния начин.
При дозирането чрез регистриране на основен субстрат прибавянето на субстрат следва в зависимост от нуждата. Дозирането на разреждащата вода става чрез стерилната филтрация S1 и клапана V2, управлявано от тегловия регулатор WICA на ферментора F1, който поддържа теглото му постоянно независимо от действителната отделителна мощност на центрофугата Z1. Зададената стойност на теглото е посочена предварително и отговаря на специфичния за процеса работен обем във ферментора F1. Дозираните от резервоара за среда S чрез клапан V5 и от резервоар В1 чрез клапан VI количества от концентрат на среда се установяват и дозират по разхода на основния субстрат. Протичането на въведеното в процеса общо количество субстрат и дозираните по време субстратни количества представлява една експоненциална функция до горната гранична точка, от която по-нататък дозирането вече не следва в зависимост от нуждата, а линейно. Горната гранична точка се получава от максимално възможната концентрация на среда при захранването, която не трябва да надвишава установена в предварителни опити стойност.
Това максимално захранващо количество се ориентира по действителната ефективна мощност на отделяне Teff на центрофугата. Дозирането на субстрат според нуждата е винаги по-малко или равно на изчисленото от Teff максимално дозиране на субстрат.
В сравнение с традиционен периодичен метод постигнатият брой на клетките посредством управляването по метода съгласно изобретението е по-висок най-малко с коефициент 10.
Дозирането може да стане и чрез предварително изчислени стойности (обвивна крива), аналогично на описаното преди това дозиране чрез регистриране на основния субстрат.
Начинът на действие чрез частично отделяне на клетки (момент 4.3.) при започването отговаря на описания под 4.2. метод с пълна рециркулация на клетки. Процесът се води при пълна рециркулация на клетките до работната τοηκϊι на началото на частичното им отделяне.
Критерият на превключване към започ ването на частичното отделяне на клетки е специфичен за процеса, но винаги е свързан със специфичната скорост на растежа μ, тъй като използването на субстрат и производството на продукти на обмяната на веществата зависят директно от специфичната скорост на растежа. Специфичната скорост μ е специфична за всеки организъм и се определя в предварителни опити.
От регистрираното в цялата система количество субстрат чрез специфичната нужда от субстрат за бройка клетки се изчислява общият обем на клетките в системата. При определен обем на системата това отговаря на определена максимална концентрация на среда и при определена мощност на сепариране - на определена скорост на растежа μ, която представлява точката на прехвърляне.
Постигнатият брой клетки в системата в момента на частичното отделяне се поддържа постоянен чрез отнемане от системата на определен поток клетъчна маса.
За отнемането на клетъчна маса от системата при работеща помпа Р1 клапанът V9 се държи затворен, а клапанът V10 отворен. Чрез разходомерът 1DM2 се регистрира протеклото количество концентрат и след достигане на изчисленото количество клапаните V10 се затварят, а клапаните V9 се отварят. Интервалът от време за един отнемащ цикъл е около 3-10 min. Ако дозирането на субстрат става по основния субстрат, действителното дозирано количество в момента на започване на частичното отделяне се дозира постоянно по-нататък. Ако дозирането се намира на горната граница, тя се запазва.
При дозиране чрез предварително изчислени стойности (обвивна крива) също постоянно продължава да се дозира действителното в момента на започване на частичното отделяне дозирано количество. Ако дозирането се намира на горната граница, тя се запазва.
Това дозиране дава възможност за допълнителен растеж на отделената клетъчна маса. При подържане на постоянна стойност на съотношението между захранване и изтичане в системата се регулира едно стабилно равновесие. Клетките растат с постоянна скорост на растеж μ.
Критерият на прекъсване за непрекъснатия момент при метод с пълна рециркула ция на клетки се образува чрез цялата зареждаща порция субстрат. С общо количество субстрат, което е в зависимост от процеса, се образува зависещото от процеса общо число на клетките в системата с определена скорост на растежа μ. От определена скорост на растежа използването на субстрат се определя вече като недостатъчно.
Критерият за прекъсване за непрекъснатия момент при метод с частично отделяне на клетки се образува чрез грешки на системата като инфекции, замърсяване или дефекти на машините или се получава от съображения от икономическа или друга гледна точка.
Етап 5) е налице при прекъсване на непрекъснатия период на ферментация и при събирането на цялата биомаса при стерилни условия.
При организми, чиито утаечни свойства са достатъчни за реколтата едва в среда, която не съдържа глюкоза, събирането на реколтата става без дозиране на субстрат при максимална мощност на отделяне на центрофугата.
Събирането на реколтата с дозиране на субстрат протича идентично за изходни смеси с дозиране на субстрат по основния субстрат или обвивна крива и позволява събиране на клетките, като се запазва активността на обмяна на веществата. Събирането на реколтата става чрез отваряне на клапан VI и затваряне на клапан V9. За реколтата предварително се дава временно намаление на теглото на фермен -тора F1A MF1, управлявано чрез тегловия регулатор W1CA F1, което е резултат от максимално допустимата продължителност на събирането на реколтата и трябва да бъде гю-малко от максималната отделителна мощност на центрофугата, измерена чрез IDM1.
Етап 6) представлява ново добавяне на стерилна хранителна среда в стерилната инсталация и повторение на процеса съгласно момент 1 до 5 при икономия на цялостното време за стерилизация и на енергия (производство разчленено на партиди).
Директно след събиране на реколтата се затварят всички клапани. Ферменторът F1 се промива със стерилно филтрирана вода от стерилната филтрация S1 чрез клапан V19 и сфера CIP, за да се отстранят наличните замърсявания. Замърсената вода минава в центрофугата Ζ1 чрез клапани V7 и V8 и тук служи за предварително промиване.
След промиването клапаните V19, V7, V8 се затварят.
Центрофугата Z1 се почиства CIP (почистване на място) чрез клапаните V20, V21. Това е необходимо, за да се отстранят наличните остатъци от клетъчна маса в центрофугата, тъй като до започването на следващия цикъл на сепариране същите биха се разложили. След почистването клапаните V7, V21 се затварят и центрофугата се стерилизира с пара чрез главните клапани V7, V8, V10, V22. Времетраенето на стерилизацията се регулира в описания при операция 2 периодичен начин на работа. При тази операция сепараторът не се използва.
Хранителните среди за следващия цикъл на процеса се подготвят в резервоар В1. Първо в резервоара В1 се произвеждат съставните части на среда, които могат стерилно да се филтрират, и същите, аналогично на момент 1.4, fe пренасят ръчно чрез клапан VII от резервоара В1 чрез стерилната филтрация S1 и клапан V2 във ферментора F1. Същевременно чрез задвижващите се ръчно клапани VI2, V13 се подава стерилно филтрирана среда в резервоарите за среда S, А.
След това резервоар В1, след поставяне на технологична вода, се пълни чрез клапан V17 със съставни части на среда, които не се филтрират стерилно, същите като концентрат се стерилизират термично през нагревателната обвивка НМ2 и чрез индиректно водно охлаждане се охлаждат чрез НМ2. По време на стерилизацията от резервоар В1 чрез стерилната филтрация S1 и клапан V2 се подава достатъчно стерилна технологична вода към филтрирания стерилно концентрат от среда във F1, така че след дозиране на горещия, термично стерилизиран концентрат на среда от резервоар В1 чрез клапан VI във ферментора F1 е налице първоначалният обем на ферментация.
Процесът по-нататък протича така, както е описано в етапи 2 до 6.
Пример 1
Извършване на ферментация съгласно метода при организъм Lactobacillus curvatus щам 2 DSM №4264.
Провеждането на метода може да се разчлени на пет операции, които след пускането на инсталацията протичат циклично.
Етап 1. Подготовка и стерилизация на инсталацията за ферментация и на компонентите на хранителната среда.
Преди да се започне провеждането на един метод се проверява уплътнеността на инсталацията и след това се осигуряват пус5 ковите предпоставки за подаването на средите чрез задействане на съответните клапани. След това се подготвя инсталацията за ферментиране. Хранителните среди се претеглят и се напълват в резервоарите. 10 Инсталацията се стерилизира.
Фиг. 9 и 10 показват характеристиката на параметрите на инсталацията и на процеса.
Етап 2. Стартиране на ферментацията 15 чрез инокулиране на ферментора с посевна култура, стартиране на системата за управление на процеса и първи работен цикъл на инсталацията п периодичния метод на действие с ниска концентрация на среда и час20 тично напълване.
При протичането на процеса всички производствени параметри се поддържат постоянни. В края на момент 2 се достига точката на превключване към момент 3. Точката на 25 превключване е определена концентрация на глюкоза в средата. До достигането на поставената като граница на превключване концентрация на глюкоза от около 1 g/1 глюкоза от започването на ферментацията 30 се изразходва определено количество натриева основа. Щом се достигне този разход, става превключването.
Етап 3. Преход към регулирано дозиране на среда до достигане на крайния обем на 35 ферментация.
Средата се дозира допълнително чрез направляващата субстанция натриева основа. В примера дозирането се извършва стъпаловидно, което предизвиква много бърз 40 растеж при наличните микроорганизми (виж фиг. 10).
При други микроорганизми за оптималния растеж е необходимо непрекъснато дозиране. Чрез системата за управление на 45 процеса могат да се направляват всякакви дозирания.
Етап 4. Преход към постоянен начин на действие със смяна на хранителната среда и пълна рециркулация на клетките или с час50 тично отделяне на клетки.
При наличния организъм при започването на 4 поради пълната рециркулация на клетките се стеснява обемът на ферментора и след това допълнително се дозира среда.
II Illi.Ill II ill
При по-нататъшното протичане на метода се осъществява още една рециркулация на клетки с частично отделяне на клетки. След това отново се дозира среда. Описаното протичане на операция 4 е характерно за използвания организъм. При други организми се работи с променени интервали на отделяне и дозиране или с непрекъснато отделяне и дозиране (виж фиг. 9).
Етап 5. Прекъсване на непрекъснатия период на ферментиране и събиране на цялата биомаса при стерилни условия.
След пълното консумиране на хранителната среда, което се разбира по края на потреблението на натриева основа, се започва със събирането на реколтата. Реколтата се събира с максималната отделителна мощност на центрофугата без рециркулация на клетките. При този използван организъм мощността на сепаратора е малка в сравнение с тази при други организми. Малката отделителна производителност се дължи на въглехидратната обвивка, която обгръща организма и затруднява утаяването. Други организми без въглехидратна обвивка дават възможност за 2 до 3 пъти по-висока производителност на отделяне на сепаратора. Въз основа на посоченото по-горе образуване на въглехидратна обвивка и на предизвикания от това лош режим на утаяване третираният в примера организъм поставя високи изисквания към протичането на метода, тъй като може да се работи само със сравнително 5 малки обменни партиди среда.
Етап 6. Нова поставяне на стерилни хранителни среди в стерилната инсталация и повтаряне на процеса съгласно моменти 15 при икономия на цялото време за стерили10 зация и на енергия.
В края на етап 4 в резервоара за среда се оставя количество среда, което е необходимо за ниско концентрираното ново зареждане. Директно след операция 5 във ферменто15 ра F1 се изпомпва стерилен концентрат от среда и стерилна вода и веднага след това се посява изходната смес с нова посевна култура. След това, по време на операция 2) на метода, в резервоара за среда В1, резервоар 20 S и резервоар А се подготвят дозираните среди за текущата изходна смес.
Методът се повтаря със следните щамове:
Пример 2: Lacctobacillus curvatus щамЗ
Пример 3: Pedicoccus pentosaceus
Пример 4: Pedicoccus acidilactici
Пример 5: Staphylococcus carnosus Sc1
Пример 6: Micrococcus varians M 23
DSM 4265
DSM 6165
DSM 6164
DSM 61 62
DSM 6163
Пример 7: Micrococcus varians Μ 101 DSM 4263
Параметрите на култивирането са обобщени в следната таблица.
| Параметри | на култивирането | за щамове | на стартерни | култури | |||
| Щам | LAB1) | LAC2) | РЕВ3) | РЕС4) | SAB5) (ScAl) | MIB”) (М 28) | MIC7) (М 101) |
| DSM № | 4264 | 4265 | 6165 | 6164 | 6162 | 6163 | 4263 |
| Темп, култивир. | 30С | 30С | 30С | ЗО“С | 35”С | 35С | 35С |
| pH на култив. | 5.9 | 5,9 | 5,9 | 5,9 | 6,5 | 6.5 | 6,5 |
| Обдухване | - | - | - | - | 20%О2 | 20 %О, 0.14 win | 20%О, 0,1 4wm |
| Обгазяване | N2 | N, | N, | чист О, | чист О, | чист О, | |
| Обороти бъркане | 1 20 1 /min | 120 l/min | 1 20 l/min | 120 l/min | 80-250 l/min | 80-250 1/ | min 80-250 l/min |
| Съотн. посяване | 1:562 | 1:562 | 1:1125 | 1:563 | 1:1000 | 1:80 | 1:80 |
| Посевна култура | Култура в забавена свръхпосяване | фаза | Култ, в заб. фаза свръхпосята | Култура в заб. фаза свръхпосяване | |||
| Продълж. култив. | 24-26 ч | 24-26 ч | 24-26 ч | 24-30 ч | 14-17ч | 18-20 ч | 18-20 ч |
| Разход основа | 333 g | 333 g | 333 g | 333 g | 266 g | 24 g | 24 g |
| NaOH | NaOH | NaOH | NaOH | NaOH | NaOH | NaOH | |
| /1000 g | /1000 g | /1000 g | /1000 g | /1000 g | /1000 g | /1000 g | |
| глюкоза | глюкоза | глюкоза | глюкоза | глюкоза | глюкоза | глюкоза | |
| Момент събир. | Край | Край | Край | Край | Край | Край | Край |
| на реколтата | глюк. | ГЛЮК. | ГЛЮК. | ГЛЮК. | ГЛЮК. | ГЛЮК. | ГЛЮК. |
| Производители, сепариране | 1400 1/h | 1400- 1600 1/h | 2000- 2400 1/h |
| Раб. обем, | 4500 1 | 4500 1 | 4500 1 |
| ферментор | |||
| Граница превкл. | 1 g/l | 1 g/l | 1 g/l |
| от момент 2 | концентр. | концентр. | концентр. |
| (партида-ферм.) | глюкоза | глюкоза | глюкоза |
| към момент 3 | в среда | в среда | в среда |
| (захр.-партида- |
ферм.)
| 2000- 2400 1/h | 3200 1/h | 3400 1/h | 3400 1/h |
| 4500 1 | 4000 1 | 4000 1 | 4000 1 |
| 1 g/l | 3g/i | Покачване | О2*парц. |
| концентр. | концентр. | наляг. или | покачване |
| глюкоза | глюкоза | необходим. | от въздух |
| в среда | в среда |
организма Pediococcus метода съгласно изобразчлени на пет етапа, инсталацията протичат
LAB1) - Lactobacillus curvatus щам 2 LAB2) - Lactobacillus curvatus щам 3 РЕВ3) - Pediociccus pentosaceus PEC4) - Pediococcus acidilactici SAB5) - Staphylococcus carnosus щам 1 MIB6) - Micrococcus varians щам M28 MIC7) - Micrococcus varians щам M 101
Пример 3
Ферментация на pentosaceus.
Провеждането на ретението мож^ да се които след старта на циклично.
Етап 1. Подготовка и стерилизация на инсталацията за ферментация и на компонентите на хранителната среда.
Преди да се започне с провеждането на метода се проверява уплътнеността на цялата инсталация и след това се осигуряват 30 стартовите предпоставки за подаването на средите чрез нагласяване на съответните клапани, след ксето се подготвя инсталацията за ферментация. Хранителните среди се претеглят съгласно рецептурата за Pediococcus pentosaceus и се напълват в посочените там резервоари. Инсталацията се стерилизира.
Етап 2. Стартиране на ферментацията чрез инокулиране във ферментора на посевна култура, стартиране на системата за управление на процеса и първи работен цикъл на инсталацията по периодичния метод на действие с ниска концентрация на среда и частично напълване. 45
Фиг. 7 и 8, област 1), периодична фаза, показват измененията на параметрите на инсталацията. Всички производствени параметри се поддържат постоянни. В края на етап 2 се достига точката на превключване 50 към етап 3. В този пример точката на превключване е определена концентрация на глюкоза в средата. До достигането на определената като граница на превключване концен трация на глюкоза от около 1 г/л глюкоза от започването на ферментацията се изразходва определено количество натриева основа. Щом този разход бъде достигнат, става прев15 ключването (виж фиг. 8).
Етап 3. Преход към регулирано дозиране на среда до достигане на крайния обем на ферментация.
В този пример средата се дозира допълнително регулирана чрез направляващата субстанция натриева основа. В примера дозирането се извършва непрекъснато, което предизвиква много бърз растеж при този микроорганизъм. Непрекъснатото дозиране 25 се вижда на фиг. 7 при покачването на обема на ферментиране, количеството глюкоза и количеството протеин. При други микроорганизми за оптималния растеж е необходимо стъпаловидно дозиране. Чрез системата за управление на процеса може да се работи с най-различни дозировки.
Етап 4. Преход към непрекъснат начин на действие с подмяна на хранителната среда и пълна рециркулация на клетки или с частично отделяне на клетки.
При започването на етап 4 обемът на ферментиране се намалява под влияние на пълната рециркулация на клетки и след това допълнително се дозира среда. При по-ната40 тъшното протичане на метода се осъществява още една рециркулация на клетки с частично отделяне на клетки. След това отново се дозира среда. Описаното протичане на етап 4 е характерно за използвания организъм. При други организми се работи с променени интервали на отделяне и дозиране или с непрекъснато отделяне и дозиране.
Етап 5. Прекъсване на непрекъснатия период на ферментация и събиране на цялата биомаса при стерилни условия.
След пълното консумиране на хранителните среди, при този организъм това се вижда в края на изразходването на натриева основа, се събира реколтата. Събирането на реколтата става с максимална мощност на отделяне на центрофугата без рециркулация на клетки.
Етап 6. Ново зареждане на стерилни хранителни среди в стерилната инсталация и повтаряне на процеса съгласно моменти 15 при икономия на цялото време за стерилизация и на енергия.
В края на етап 4) в резервоара за среда се оставя необходимото количество среда за ниско концентрираната нова изходна смес. Директно след етап 5) във ферментора F1 се изпомпва стерилен концентрат, от среда и стерилна вода и веднага след това се извършва посяване на изходната смес с нова посевна култура. След това по време на етап
2) от метода, в резервоарите за среда В1, резервоар S и резервоар А се приготвят дозираните среди за текущата изходна смес.
Описание на приложенията
Фигура 1 - '
1. Добив на клетъчна маса за единица време за стафилококус карносус Sci
2. Брой на клетките/изходна смес 4000 1 (лог)
3. Добив на клетъчна маса (%)
4. Часове (h)
5. Брой на клетките/изходна смес 4000 I
6. Добив на клетъчна маса
7. Организъм Sci с и = 0,7
8. Съотношение на посяване 1:800
Фигура 2
1. Обем на ферментора
2. Вид на средата
3. Време за загряване до 121 °C
4. Време за стерилизиране
5. Време за охлаждане до 30®С
6. Общо време
7. Време в дялове
8. Разход за битов газ
9. Битов газ в дялове
10. Разход за охлаждаща вода
11. Охлаждаща вода в дялове
12. Разход ток
13. Ток в дялове
14. Култивираща среда
15. Концентрат на среда
16. Консумация в %
Фигура 3
1. Зависимост на средната скорост на растежа μ от изходния концентрат на глюкоза в средата за Lactobacillus curvatus щам 3
2. Средна специфична скорост на растежа μ (1/h)
3. Концентрат от глюкоза (g/1) Фигура 4
1. Диаграма на специфична скорост на растежа ул при линеен и експоненциален растеж на клетките2. (*Е09) брой на клетките (KbE/ml)
3. Специфична скорост на растежа ус
4. 5,5 часа допълнителен разход на среда за обмяна на веществата на храненето
5. Часа
6. Брой на клетките 1 (KbE/ml)
7. Брой на клетките 2 (KbE/ml)
8. Специфична скорост на растежа yz I
9. Специфична скорост на растежа и2 Фигура 5
1. От-към командното табло F1SF1
2. Сигнали от-към ферментора F1
3. Въздух под налягане
4. Производствена вода
5. Среда 1
6. CIP-захранващ тръбопровод
7. Отработен въздух
8. Изтичане от центрофугата
9. С1Р-рециркулация
10. Фиг. 1 Ферментор с рециркулация на клетки през сепаратор
11. Посока на потока от среда
Фигура 6А
1. Фиг. 2 управление ферментор с рециркулация на клетки през сепаратор
2. Посока на протичане на сигнала
3. Команден шкаф ферментор F1SF1
4. Управление чрез регулирана величина ферментор Fl Fl SPS
5. Вход за сигнал в командния шкаф
6. SPS-управление на клапани VS
7. Измерваща и регулираща равнина SPS
8. Р компютърен интерфейс CI
9. От-към ферментор F1
10. Измервателен усилвател MV
11. Регулатор R
12. Аналогова действителна стойност
13. Аналогова регулирана стойност Фигура 6В
1. Система за управление на процеса PLS
2. Изчислително устройство RE
3. Сигнал PLS вход-изход
4. Управление на клапани и помпи дигитално вкл./изкл.
5. Аналогови действителни стойности регистриране
6. Аналогови регулирани стойности предписана величина
7. Изчислително устройство хардуер
8. Софтуер програма управление на процеса
9. Екран Bi
10. Клавиатура ТА
11. Принтер Du
Фигура 7 5
I. Фиг.: У3.1УР 29.05.90 РЕВ снимка 1/кор.
кор. между обема на ферм., трансф. колич. в изходната смес, глюк. конц., глюк.
кол., прот.ксл., брой на кълн, в изх. смес, общ лакт.
2. Обем/трансф.кол./глюк.конц./глюк.кол./прот. 10 кол./лакт. к. брой на кълновете
3. Обем на ферментация (*100) (1)
4. Трансф. количество в изходната смес (kg)
5. Брой на клетките в изх. смес (КЬЕ)
6. Глюкозен концентрат (g/1)
7. Количество глюкоза (*10) (kg)
8. Количество протеин (*10) (kg)
9. Общ лактат (g/1)
10. Часа
II. 1 Партидна фаза:момент 2
12. 2 Фаза на захранена партида: момент 3
13. 3 Рециркхсация на клетки с фаза на захранена партида: момент 4
14. 4 Рециркулация на клетки с разделяне при фаза на захранена партида: момент 5 Фигура 8
1. Фиг.: У3.2УР 29.05.90 РЕВ снимка 2/кор.
кор. между количеството на глюкозата, глюкозния концентрат, общия концентрат на лактат и разход на NaOH 30
2. Количество глюкоза/концентрат на глюкоза/коонцентрат на лактат/разход на NaOH
3. Концентрат глюкоза (g/1)
4. Количество глюкоза (*10) (kg)
5. Общ лактат (g/1)
6. Разход NaOH (*10) (kg)
7. Граница на превключване
8. Разход NaOH
9. Часа
10. 1 партидна фаза: момент 2
11. 2 фаза на захранена партида: момент 3
12. 3 Рециркулация на клетки с фаза на захранена партида: момент 4
13. 4 Рециркулация на клетки с разделяне при фаза на захранена партида: момент 5 Фигура 9
1. Фиг. Опитна проба 24.07.90 LAB снимка
1/кор.
кор. между обема на ферментиране, 50 трансф. колич. в изходната смес, концентр. глюкоза, количество глюкоза, количество протеин, брой на кълновете в изходната смес, общ лактат
2. Обем/трансф. колич./концентр. глюкоза/колич. глюкоза/колич. протеин/лакт.
к.
3. Брой на клетките
4. Обем на ферментация (*100) (1)
5. Трансф. колич. в изходната смес (kg)
6. Брой на клетките в изходната смес (КЬЕ)
7. Концентрат глюкоза (g/1)
8. Количество глюкоза (*10) (kg)
9. Количество протеин (*10) (kg)
10. Общ лактат (g/1)
11. Момент 2
12. Момент 3
13. Момент 4
14. Момент 5
15. Време за партидата (h)
16. 2 партидна фаза
17. 3 Фаза за захранена партида
18. 4 Рециркулация на клетки
19. 5 Събиране на реколтата
Фигура 10
1. Фиг. опитна проба 24.07.90 LAB снимка 2/кор.
кор. между количеството глюкоза. кон25 центрат глюкоза, концентрат общ Лактат и разход NaOH
2. Количество глюкоза/концентрат глюкоза/концентрат лактат/разход NaOH
3. Концентрат глюкоза (g/1)
4. Количество глюкоза (*10) (kg)
5. Разход NaOH (*10) (kg)
6. Общ лактат (g/1)
7. Граница на превключване разход NaOH
8. Момент 2
9. Момент 3
10. Момент 4
1. Момент 5
12. Време за партидата (Ь)
13. 2 партидна фаза
14. 3 фаза на захранена партида
15. 4 рециркулация на клетки
16. 5 събиране на реколтата.
Claims (21)
- 45 ПАТЕНТНИ ПРЕТЕНЦИИ1. Метод за производство на клетъчна маса и/или ферментационни продукти при стерилни условия, при който ферментационната смес най-малко от време на време се вкарва в циркулация и продуктите на обмяната на култивираните клетки и в даден случай клетъчната маса се отделят, и който включва следните операции:- зареждане на ферментора с достатъчноI II ШИИ за стартиране на желаната култура количество хранителна среда;- стерилизиране на ферментора както и установяване на желаната концентрация на хранителната среда, която е по-ниска от специфичната за клетъчната култура концентрация на хранителна среда;- инокулиране на хранителната среда с посевна култура и култивиране за определен интервал от време пометода на добавките и при частично запълване на ферментора;- повишаване на концентрацията на хранителната среда до специфичната за клетъчната култура концентрация на хранителна среда при едновременно увеличаване на обема на хранителната среда до работния обем на ферментора и на клетъчната концентрация;- преминаване към непрекъснат режим на работа със замяна на хранителната среда и отделяне на продуктите на обмяната както и пълно или частично връщане на клетки;- прекъсване на непрекъснатия режим в желан момент и събиране на клетъчната маса при стерилни условия; и в даден случай- повтаряне на част или всички посочени операции в посочената последователност.
- 2. Метод съгласно претенция 1, характеризиращ се с това, че при замяната на хранителната среда дозираното количество среда се увеличава с експоненциалния растеж на културата и при достигане на максимално клетъчно отделяне се поддържа постоянно.
- 3. Метод съгласно претенция 1 или 2, характеризиращ се с това, че дозирането на хранителната среда се регулира с помощта на референтен параметър, чийто стойност се определя постоянно.
- 4. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че като референтен параметър се използва pH, концентрацията на CO, или на О,.
- 5. Метод съгласно претенция 4, характеризиращ се с това, че pH във ферментора се определя и се поддържа постоянно чрез прибавяне на основа с определена концентрация.
- 6. Метод съгласно претенция 5, характеризиращ се с това, че се прибавя хранителна среда в количество еквивалентно на употребеното количество основа и изменящо се при фазата на растеж на клетъчната култу ра с дозиращ коефициент к, пропорционален на скоростта на растеж.
- 7. Метод съгласно претенция 3, характеризиращ се с това, че употребената храни-5 телна среда се замества съобразно специфична за клетъчната култура крива, която отчита дадената клетъчна маса, скоростта на растеж и условията на култивиране.
- 8. Метод съгласно претенции от 1 до 7. 0 характеризиращ се с това, че се провежда в непрекъснат режим.
- 9. Метод съгласно претенция 8, характеризиращ се с това,че желаната скорост на растеж на клетъчната култура се установява .5 чрез вариране на дела на събрана клетъчна маса, респективно рециклирана клетъчна маса.
- 10. Метод съгласно претенции от 1 до 9. характеризиращ се с това, че продуктите на обмяната и клетъчната маса се разделят чрез центрофугиране.
- 11. Метод съгласно една от претенции от 1 до 10, характеризиращ се с това, че ферменторът се зарежда първоначално с концентрат от хранителната среда.
- 12. Метод съгласно претенция I ). характеризиращ се с това, че нагласяването на концентрацията на началната хранителна среда се постига чрез впръскване при охлаждане на стерилна вода.
- 13. Метод съгласно една от претенции от 1 до |2, характеризиращ се с това, че хранителната среда се дозира като концентрат.
- 14. Метод съгласно една от претенции от 1 до 13, характеризиращ се с това, че във фазата на събиране клетъчната маса частично се рециклира.
- 15. Метод съгласно една от претенции от 1 до 14, характеризиращ се с това, че при култивиране на аеробни клетки клетъчната култура се въвежда с въздух, обогатен с кислород.
- 16. Приложение на метод съгласно една от претенции от I до 15 за получаване на млечнокисели бактерии и/или млечна киселина.
- 17. Инсталация за осъществяване на метода съгласно претенция 1, включваща сте- рилизируемферментор, най-малко един резер1 воар за поемане и термична стерилизация на компонент на средата, нестерилно филтриран и/или най-малко един запасен съд за поемане на компонент на средата, стерилно филтриран със стерилизиращ филтър за неп19 рекъснато получаване на стерилен компонент както и със стерилизируема циркулационна система^ свързана с ферментора и с устройство за отделяне на употребената хранителна среда и продуктите на обмяната, 5 характеризираща се с това, че стерилизируемата циркулационна система съдържа центрофуга, при което между ферментора и центрофугата има задържащ участък, чиято дължина е достатъчна за пълно консумиране Ю на съдържащите се все още в хранителната среда хранителни продукти.
- 18. Инсталация съгласно претенция 17, характеризираща се с това, че центрофугата е стерилизируема с пара, саморазтоварваща 15 се центрофуга с регулиране на количествата отделяни продукти.
- 19. Инсталация съгласно претенция 17 или 18, характеризираща се с това, че във ферментора е монтирана измерваща сонда 20 за регистриране размерите на нарушения в процеса. *
- 20. Инсталация съгласно претенция 19, характеризираща се с това, че измерващата сонда е глюкозо-, pH-, О - или СО2-измер- 25 ваща сонда.
- 21. Инсталация съгласно една от претенции 17 до 20, характеризираща се с това, че отделните резервоари и запасни съдове представляват съоръжения за предварителна под- 30 готовка на зарежданите и употребените количества.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4037325A DE4037325A1 (de) | 1990-11-23 | 1990-11-23 | Verfahren zur erzeugung von zellmasse und/oder fermentierungsprodukten unter sterilen bedingungen sowie vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| PCT/EP1991/002189 WO1992009683A1 (de) | 1990-11-23 | 1991-11-21 | Verfahren zur erzeugung von zellmasse und/oder fermentierungsprodukten unter sterilen bedingungen sowie vorrichtung zur durchführung des verfahrens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BG96651A BG96651A (bg) | 1993-12-24 |
| BG61039B1 true BG61039B1 (bg) | 1996-09-30 |
Family
ID=6418808
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| BG96651A BG61039B1 (bg) | 1990-11-23 | 1992-07-20 | Метод за производство на клетъчна маса и/или ферментационни продукти при стерилни условия и устройство за осъществяването му |
Country Status (17)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5981260A (bg) |
| EP (1) | EP0487867B1 (bg) |
| JP (1) | JPH05503635A (bg) |
| KR (1) | KR920703786A (bg) |
| AT (1) | ATE138684T1 (bg) |
| AU (1) | AU672745B2 (bg) |
| BG (1) | BG61039B1 (bg) |
| BR (1) | BR9106024A (bg) |
| CA (1) | CA2074466C (bg) |
| CZ (1) | CZ283799B6 (bg) |
| DE (2) | DE4037325A1 (bg) |
| DK (1) | DK0487867T3 (bg) |
| ES (1) | ES2090199T3 (bg) |
| FI (1) | FI101083B (bg) |
| HU (1) | HUT65380A (bg) |
| NO (1) | NO303230B1 (bg) |
| WO (1) | WO1992009683A1 (bg) |
Families Citing this family (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1080761C (zh) * | 1993-12-24 | 2002-03-13 | Basf公司 | 2－酮基－l－古洛糖酸的改良性生产方法 |
| DE9419230U1 (de) * | 1994-12-02 | 1995-03-09 | Forschungszentrum Jülich GmbH, 52428 Jülich | Anordnung für fed-batch-Prozeßuntersuchungen in einer Schüttelkolbenserie |
| FI100338B (fi) * | 1995-07-18 | 1997-11-14 | Danisco Sugar Finland Oy | Menetelmä puhtaan maitohapon valmistamiseksi |
| DE19718608A1 (de) * | 1997-05-02 | 1998-11-05 | Ireks Gmbh | Verfahren zur Herstellung von Milchsäure |
| US7879593B2 (en) * | 1999-12-16 | 2011-02-01 | Whiteman G Robert | Fermentation systems, methods and apparatus |
| US9969633B2 (en) * | 1999-12-16 | 2018-05-15 | Robert Whiteman | Systems and methods for treating oil, fat and grease in collection systems |
| WO2001044119A1 (en) * | 1999-12-16 | 2001-06-21 | Whiteman Robert G | Fermentation system, methods, and apparatus |
| ES2276853T3 (es) * | 2000-12-20 | 2007-07-01 | Bayer Pharmaceuticals Corporation | Dispositivo y procedimiento para expansion en serie de semillas de celulas de mamifero. |
| JP3958089B2 (ja) * | 2002-03-26 | 2007-08-15 | 有限会社新世紀発酵研究所 | 嫌気性菌の連続培養法 |
| US7081361B2 (en) * | 2003-08-07 | 2006-07-25 | Nch Corporation | Biomass generator |
| US7635586B2 (en) | 2003-11-26 | 2009-12-22 | Broadley-James Corporation | Integrated bio-reactor monitor and control system |
| US7435581B2 (en) | 2003-11-26 | 2008-10-14 | Broadley-James Corporation | Integrated bio-reactor monitor and control system |
| US20080305213A1 (en) | 2007-06-11 | 2008-12-11 | Kerry Group Services International, Ltd. | Method and composition for preparing cured meat products |
| EP2398887A1 (en) * | 2009-02-18 | 2011-12-28 | Universiti Sains Malaysia | A solid state fermentation (ssf) system |
| US8551762B2 (en) | 2009-07-07 | 2013-10-08 | Nch Corporation | System and apparatus for feeding, solubilizing, growing and discharging a biological material |
| US8961893B2 (en) | 2009-07-07 | 2015-02-24 | Nch Corporation | Automated chemical diluter system having disposable components |
| KR102071834B1 (ko) | 2009-10-26 | 2020-01-30 | 에프. 호프만-라 로슈 아게 | 글리코실화된 면역글로불린의 제조 방법 |
| US20120156669A1 (en) | 2010-05-20 | 2012-06-21 | Pond Biofuels Inc. | Biomass Production |
| US8969067B2 (en) | 2010-05-20 | 2015-03-03 | Pond Biofuels Inc. | Process for growing biomass by modulating supply of gas to reaction zone |
| US11512278B2 (en) | 2010-05-20 | 2022-11-29 | Pond Technologies Inc. | Biomass production |
| US8940520B2 (en) | 2010-05-20 | 2015-01-27 | Pond Biofuels Inc. | Process for growing biomass by modulating inputs to reaction zone based on changes to exhaust supply |
| US8889400B2 (en) | 2010-05-20 | 2014-11-18 | Pond Biofuels Inc. | Diluting exhaust gas being supplied to bioreactor |
| US20120276633A1 (en) | 2011-04-27 | 2012-11-01 | Pond Biofuels Inc. | Supplying treated exhaust gases for effecting growth of phototrophic biomass |
| US9534261B2 (en) | 2012-10-24 | 2017-01-03 | Pond Biofuels Inc. | Recovering off-gas from photobioreactor |
| DE102018120885B4 (de) * | 2018-08-27 | 2020-06-18 | Sartorius Stedim Biotech Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur kontrollierten Zuführung von Substrat |
Family Cites Families (26)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3591455A (en) * | 1968-02-14 | 1971-07-06 | Nalco Chemical Co | Continuous microbial process |
| DE1953430A1 (de) * | 1968-10-25 | 1970-04-30 | Tanabe Seiyaku Co | Verfahren zur kontinuierlichen Fermentation mit Hilfe von aeroben Mikroorganismen |
| GB1290444A (bg) * | 1970-02-02 | 1972-09-27 | ||
| US3857757A (en) * | 1972-11-30 | 1974-12-31 | Gen Electric | Means for the oxygen/temperature control of aerobic fermentations |
| US4105804A (en) * | 1973-01-31 | 1978-08-08 | Gyozo Terui | Method for separation of bacteria cells from culture broth |
| US3956482A (en) * | 1973-06-25 | 1976-05-11 | W. R. Grace & Co. | Milk production |
| FR2259903A1 (en) * | 1974-02-05 | 1975-08-29 | Univ Moskovsk | Continuous propagation of micro-organisms in a closed circuit - with accurately controlled process parameters and uniformity in operation |
| GB1545766A (en) * | 1975-07-22 | 1979-05-16 | Novo Industri As | Process for the production of a glucose isomerase product by fermentation |
| GB1514425A (en) * | 1976-02-20 | 1978-06-14 | Gist Brocades Nv | Vinegar production and other fermentation processes |
| CH621363A5 (bg) * | 1976-05-18 | 1981-01-30 | Mueller Hans Dr Ing Fa | |
| US4167450A (en) * | 1977-07-13 | 1979-09-11 | University Of New Hampshire | Method and apparatus for the production of secondary metabolites by the maintenance-state cultivation of microorganisms |
| US4357424A (en) * | 1979-12-13 | 1982-11-02 | Sim-Chem Limited | Process for the continuous production of fermentation alcohol |
| EP0046344B1 (en) * | 1980-08-19 | 1985-06-19 | Imperial Chemical Industries Plc | Fermentation process |
| US4342835A (en) * | 1980-10-03 | 1982-08-03 | Provesta Corporation | Fermentation process and apparatus |
| DE3049381A1 (de) * | 1980-12-29 | 1982-07-29 | Rudolf 8034 Germering Schanze | Verfahren zur herstellung von ammoniumlactat enthaltenden mischungen, waessriges ammoniumlactat und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens |
| FR2505359B1 (fr) * | 1981-05-08 | 1985-07-05 | Air Liquide | Procede et installation de fabrication de microorganismes |
| US4399223A (en) * | 1981-07-07 | 1983-08-16 | Phillips Petroleum Company | Cellular product separation |
| SU1024514A1 (ru) * | 1981-07-28 | 1983-06-23 | Всесоюзный Научно-Исследовательский Биотехнический Институт | Способ культивировани водородных бактерий |
| DE3323205A1 (de) * | 1983-06-28 | 1985-01-17 | Carl Schleicher & Schuell Gmbh & Co Kg, 3352 Einbeck | Einrichtung u. kontinuierliches verfahren zur filtration, sterilisation von fermentationsloesungen, kultur von mikroorganismen sowie fuer die fraktinierung von komponenten unterschiedlicher molekulargewichte auf membranen |
| CA1232050A (en) * | 1984-02-28 | 1988-01-26 | James A. Zeitlin | Fermentation control system |
| US4680267A (en) * | 1985-03-01 | 1987-07-14 | New Brunswick Scientific Company, Inc. | Fermentor control system |
| FR2611742B1 (fr) * | 1987-03-02 | 1990-01-05 | Lyonnaise Eaux | Procede de production de cultures enrichies en microorganismes et/ou en metabolites resultant de ces cultures, appareillage pour la mise en oeuvre de ce procede et application de ce dernier, notamment a l'ensemencement et au reensemencement des nitrificateurs et bassins de traitement des eaux |
| DE3733748A1 (de) * | 1987-10-06 | 1989-04-20 | Westphal Kg Georg | Verfahren zur gewinnung von ethanol und biomasse aus vergorener maische |
| CA1293217C (en) * | 1987-11-09 | 1991-12-17 | Sooyoung Stanford Lee | Controlled growth rate fermentation |
| US4985355A (en) * | 1988-10-13 | 1991-01-15 | University Of Queensland | Ethanol production by zymomonas cultured in yeast-conditioned media |
| US4885241A (en) * | 1988-10-13 | 1989-12-05 | University Of Queensland | Ethanol production by zymomonas cultured in yeast-conditioned media |
-
1990
- 1990-11-23 DE DE4037325A patent/DE4037325A1/de active Granted
-
1991
- 1991-10-07 EP EP91117048A patent/EP0487867B1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-07 DK DK91117048.8T patent/DK0487867T3/da active
- 1991-10-07 DE DE59107860T patent/DE59107860D1/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-07 ES ES91117048T patent/ES2090199T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1991-10-07 AT AT91117048T patent/ATE138684T1/de not_active IP Right Cessation
- 1991-11-21 HU HU9202189A patent/HUT65380A/hu unknown
- 1991-11-21 JP JP3518666A patent/JPH05503635A/ja active Pending
- 1991-11-21 AU AU89466/91A patent/AU672745B2/en not_active Ceased
- 1991-11-21 WO PCT/EP1991/002189 patent/WO1992009683A1/de active IP Right Grant
- 1991-11-21 BR BR919106024A patent/BR9106024A/pt not_active Application Discontinuation
- 1991-11-21 KR KR1019920701770A patent/KR920703786A/ko not_active Application Discontinuation
- 1991-11-21 CZ CS921883A patent/CZ283799B6/cs unknown
- 1991-11-21 US US07/795,899 patent/US5981260A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-11-21 CA CA002074466A patent/CA2074466C/en not_active Expired - Lifetime
-
1992
- 1992-05-13 FI FI922172A patent/FI101083B/fi active
- 1992-07-20 BG BG96651A patent/BG61039B1/bg unknown
- 1992-07-21 NO NO922887A patent/NO303230B1/no not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0487867B1 (de) | 1996-05-29 |
| AU8946691A (en) | 1992-06-25 |
| CZ283799B6 (cs) | 1998-06-17 |
| EP0487867A1 (de) | 1992-06-03 |
| HU9202189D0 (en) | 1992-12-28 |
| NO303230B1 (no) | 1998-06-15 |
| NO922887L (no) | 1992-09-11 |
| CS188392A3 (en) | 1992-12-16 |
| FI922172A (fi) | 1992-05-24 |
| FI101083B (fi) | 1998-04-15 |
| DE4037325A1 (de) | 1992-05-27 |
| WO1992009683A1 (de) | 1992-06-11 |
| CA2074466A1 (en) | 1992-05-24 |
| NO922887D0 (no) | 1992-07-21 |
| ATE138684T1 (de) | 1996-06-15 |
| KR920703786A (ko) | 1992-12-18 |
| BR9106024A (pt) | 1993-03-02 |
| HUT65380A (en) | 1994-05-02 |
| JPH05503635A (ja) | 1993-06-17 |
| CA2074466C (en) | 2007-07-03 |
| FI922172A0 (fi) | 1992-05-13 |
| DK0487867T3 (da) | 1996-10-07 |
| ES2090199T3 (es) | 1996-10-16 |
| BG96651A (bg) | 1993-12-24 |
| AU672745B2 (en) | 1996-10-17 |
| DE59107860D1 (de) | 1996-07-04 |
| DE4037325C2 (bg) | 1993-08-19 |
| US5981260A (en) | 1999-11-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| BG61039B1 (bg) | Метод за производство на клетъчна маса и/или ферментационни продукти при стерилни условия и устройство за осъществяването му | |
| JPWO2007032265A1 (ja) | アルコール生産細菌の連続培養装置及びその方法 | |
| CN201850276U (zh) | 乳酸菌的微滤膜偶联高密度培养装置 | |
| KR20020034944A (ko) | 발효 공정의 최적화 | |
| JP2011092041A (ja) | エタノール生産微生物の連続培養発酵装置 | |
| CN115074220B (zh) | 一种模块化微生物菌剂培养及自动投加装置 | |
| CN109295118B (zh) | 一种丙酸杆菌的循环发酵方法 | |
| CN111893145A (zh) | 一种赖氨酸智能生物发酵新方法 | |
| CN101586133B (zh) | 阿维菌素批发酵优化工艺 | |
| O'Beirne et al. | The utilisation of glucose/acetate mixtures by Escherichia coli W3110 under aerobic growth conditions | |
| Yarovenko | Principles of the continuous alcohol and butanolacetone fermentation processes | |
| CN104946501B (zh) | 一种醋酸发酵扩培酸蒸工艺及系统 | |
| RU2105059C1 (ru) | Способ получения биомассы и устройство для его осуществления | |
| CN205040612U (zh) | 一种基于plc的蔬菜发酵系统 | |
| KR20150094722A (ko) | 폐수 처리로부터 나온 바이오매스에 대한 배치 공급식 공정에서 폴리히드록시알카노에이트(pha)의 생산성 증가 방법 | |
| EP3674392A1 (en) | Process and plant for growth of microorganisms and use thereof | |
| CN107058415A (zh) | 一种添加海藻糖酶提高谷氨酸发酵糖酸转化率的方法 | |
| US20240174970A1 (en) | Method for operating a bioprocess installation | |
| CN215209390U (zh) | 一种霉菌种子培养罐 | |
| US20230357816A1 (en) | Method and apparatus for the utilization of zero fiber and other side streams | |
| CN109777721B (zh) | 一种工程菌用连续发酵系统及发酵工艺 | |
| Östberg | Production of succinic acid by Actinobacillus succinogenes in attached-growth bioreactors and dynamic modelling of biofilm formation | |
| Fleming et al. | The fermenter in research and development | |
| BR102020024262A2 (pt) | Processo fermentativo, dispositivo para fermentação e kombucha | |
| CN104480076B (zh) | 厌氧兼氧益生菌共生代谢酶制剂的生产方法 |