CS272658B1 - Method of biomass and biologically active substances preparation by means of controlled cultivation in stirred-up liquid medium and equipment for carrying out this method - Google Patents
Method of biomass and biologically active substances preparation by means of controlled cultivation in stirred-up liquid medium and equipment for carrying out this method Download PDFInfo
- Publication number
- CS272658B1 CS272658B1 CS370287A CS370287A CS272658B1 CS 272658 B1 CS272658 B1 CS 272658B1 CS 370287 A CS370287 A CS 370287A CS 370287 A CS370287 A CS 370287A CS 272658 B1 CS272658 B1 CS 272658B1
- Authority
- CS
- Czechoslovakia
- Prior art keywords
- gas
- cultivation
- mixture
- biomass
- biologically active
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 15
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 9
- 239000013543 active substance Substances 0.000 title claims description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 19
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 14
- 239000001963 growth medium Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 claims abstract description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims abstract description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 5
- 238000009630 liquid culture Methods 0.000 claims description 10
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 239000002054 inoculum Substances 0.000 claims description 2
- 229940088623 biologically active substance Drugs 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000029058 respiratory gaseous exchange Effects 0.000 abstract 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 11
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 4
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 2
- 210000002421 cell wall Anatomy 0.000 description 2
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 2
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 2
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 2
- 230000012010 growth Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000002503 metabolic effect Effects 0.000 description 2
- 230000004060 metabolic process Effects 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 2
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 241000186610 Lactobacillus sp. Species 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- 101100406879 Neurospora crassa (strain ATCC 24698 / 74-OR23-1A / CBS 708.71 / DSM 1257 / FGSC 987) par-2 gene Proteins 0.000 description 1
- 238000013019 agitation Methods 0.000 description 1
- 150000001413 amino acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003242 anti bacterial agent Substances 0.000 description 1
- 229940088710 antibiotic agent Drugs 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000010261 cell growth Effects 0.000 description 1
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 1
- 238000012364 cultivation method Methods 0.000 description 1
- 210000004748 cultured cell Anatomy 0.000 description 1
- 235000014113 dietary fatty acids Nutrition 0.000 description 1
- 229930195729 fatty acid Natural products 0.000 description 1
- 239000000194 fatty acid Substances 0.000 description 1
- 150000004665 fatty acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000003517 fume Substances 0.000 description 1
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002207 metabolite Substances 0.000 description 1
- 230000002906 microbiologic effect Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 150000007524 organic acids Chemical class 0.000 description 1
- 235000005985 organic acids Nutrition 0.000 description 1
- 230000000241 respiratory effect Effects 0.000 description 1
- 239000000021 stimulant Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 241001148471 unidentified anaerobic bacterium Species 0.000 description 1
- 229960005486 vaccine Drugs 0.000 description 1
- 235000013343 vitamin Nutrition 0.000 description 1
- 239000011782 vitamin Substances 0.000 description 1
- 229940088594 vitamin Drugs 0.000 description 1
- 229930003231 vitamin Natural products 0.000 description 1
Landscapes
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Description
(54) Způsob příprava biomasya biologicky aktivních látek řízenou kultivací v promíchávaném tekutém prostředí a zařízení k provádění způsobu
Řešení se týká způsobu a zařízení pro přípravu biomasy a biologicky aktivních látek řízenou kultivací v promíchávaném tekutém prostředí. Kultivace jé' řízena pomocí směsi plynů, přiváděných do promíchávaného živného prostředí. Plynná směs obsahuje regulovatelné množství alespoň jednoho plynu, který je identický s plynem nebo jedním z plynů,· který vzniká při samotné kultivaci. Tento požadavek splňuje v závislosti na respiračním aparátu kultivovaných buněk, teplotě a pH zejména směs oxidu uhličitého a vodíku v objemovém poměru 1 : 20 až 20 : 1. Předmětem řešení je rovněž zařízení k provádění kultivace, jeho podstata spočívá v tom, že přívodní potrubí plynů je rozděleno zejména /ia dvě větve, přičemž každá jednotlivá větev je připojena ke zdroji různého plynu. Krom toho může být opatřena regulátorem a měřičem průtoku plynů. Řešení je možno využít hlavně pro anaerobní a fakultativně anaerobní kultivace, zejména ve veterinárním lékařství.
CS 272658 Bl l·
CŠ 272 658 81
Vynález se týká způsobu přípravy biontasy a biologicky aktivních látek řízenou kultivací v promíchávaném tekutém prostředí, zvláště za anaerobních a fakultativně anaerobních podmínek, hlavně pro účely veterinárního lékařství a zařízení,k provádění tohoto způsobu.
Růst a množení buněk se provádí buď na pevném, nebo v tekutém živném prostředí. Metody, využívající pevného živného prostředí jsou používány hlavně v laboratorních podmínkách, například pro účely mikrobiologické diagnostiky.
K získávání většího množství biomasy nebo biologicky aktivních látek, například vakcin, sér, texinů, enzymů, aminokyselin, antibiotik, organických a mastných kyselin, vitaminů a dalších metabolitů buněk, se používá kultivace buněk v tekutém živném prostředí.
Kultivace v tekutém živném prostředí vyžaduje stejnou koncentrací látek, zúčastňujících se procesu a konstantní teplotu, pokud možno ve všech místech pracovního objemu. Těchto podmínek se dosahuje v ideálně promíchávaném systému.
K provádění kultivace v tekutém živném prostředí se používá nádob s intensivně promíchávaným obsahem - fermentorů.
Pro všechny druhy kultivací buněk v tekutém živném prostředí, tj. aerobní, fakultativně anaerobní i anaerobní, se může použít stejných systémů fermentorů, přičemž při aerobní kultivaci se do obsahu přivádí kyslík, popřípadě vzduch. Při fakultativně anaerobní a anaerobní kultivaci se omezí, popřípadě zamezí přísun kyslíku a pouze se odvádějí plynné zplodiny kultivace. Přitom se pro fakultativně anaerobní a anaerobní kultivace zpravidla používá fermentorů s mechanickým promícháváním.
Promíchávání obsahu fermentoru je nutné pro dosažení co největšího přestupu hmoty a tepla, s ohledem na přísun živin buňkám a udržování optimální teploty kultivace.
Intensivní výměna hmoty, charakterisovaná velkými hodnotami koeficientů přestupu hmoty, vede ke zmenšování koncentračních spádů plynných zplodin kultivace mezi buňkami a tekutým živným prostředími U fakultativně anaerobních organismů jde hlavně o oxid uhličitý, u anaerobních organismů o vodík a metan. Protože koncentrace těchto plynů v tekutém živném prostředí je poměrně nízká (je dána jejich rozpustností v daném prostředí při dané teplotě), dochází ke snižování jejich koncentrace na buněčné stěně a v nejbližšim okolí buněk. Protože u řady organismů jsou plynné zplodiny v určitých koncentracích stímulátory jejich metabolismu, vede uvedený pokles koncentrace plynných zplodin kultivace často k nižší produkci biomasy a biologicky aktivních látek, než jaké jsou ty které organismy za optimálních podmínek schopny.
Uvedenou nevýhodu odstraňuje způsob přípravy biomasy a bilogicky aktivních látek řízenou kultivací v promíchávaném tekutém prostředí podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že se do tekutého živného prostředí s inokulem buněk přivádí směs plynů, zejména směs oxidu uhličitého a vodíku v objemovém poměru 1 : 20 až 20 : 1, přičemž alespoň jeden z plynů, přiváděných ve směsi, je chemicky identický s plynem nebo jedním z plynů, který vzniká při samotné kultivaci.
Předmětem vynálezu je rovněž zařízení k přípravě biomasy a biologicky aktivních látek právě popsaným způsobem. Toto zařízení, sestávající z nádoby opatřené míchadlem, odvodním potrubím plynů, měřičem teploty, měřičem hodnoty pH, chladicím a ohřívacím systémem, přívodem a odvodem kapaliny a přívodním potrubím plynů, se vyznačuje tím, že přívodní potrubí plynů je rozděleno nejroéna na dvě větve, přičemž každá jednotlivá větev přívodního potrubí plynů je připojena ke zdroji různého plynu a popřípadě opatřena regulátorem a měřičem průtoku plynu.
Technickými opatřeními podle vynálezu se při zachování optimálních podmínek pro transport živin do buňky a při udržování optimální teploty odstraní nepříznivě rychlé odvádění plynných zplodin z buněčné stěny a nejbližšího okolí buněk. Tekuté živné prostředí vytvoří koloidní systém kapalina - plyn, který umožňuje dosažení optimální koncentrace, resp. par2
CS 272 650 Bl ciálního tlaku plynů z hlediska metabolických nároků kultivovaných organismů. Tuto optimální koncentraci lze přitom udržovat pe celou dobu kultivace regulací objemových poměrů přiváděných plynů ve směsi na vstupu do fermentoru.
Proměřováním technických parametrů fermentačního systému, tj. hodnoty pH, teploty, rozpuštěného kyslíku, míchání a objemu přiváděných plynů, lze v závislosti na recpiračním aparátu buněk dosáhnout řízenou kultivací za výše uvedených podmínek nárůstu biomasy dle specifických požadavků na biologicky aktivní látky, aplikovatelné ve veterinárním lékařství, při lékařské diagnostice, ale i v průmyslu potravinářském, krmivářském, farmaceutickém a v zemědělství.
Na připojeném obr. 1 je schematicky znázorněno jedno z možných provedení zařízení podle vynálezu. Zařízení tvoří uzavřená nádoba 1. vybavená mechanickým míchadlem Z, přívodem 2 a odvodem J3 kapaliny, tj. živného prostředí, inokula buněk a produktů metabolismu. Pro udržování optimálních kultivačních podmínek je nádoba 1_ opatřena pláštěm 6, k ohřevu nebo chlazení kultivačního prostoru, měřičem teploty £ a měřičem hodnoty pH 5. V průběhu kultivace se potrubím 9_ přivádí do nádoby 1_ směs plynů. Složení směsi se během procesu mění tak, jak to odpovídá metabolismu buněk a tvorbě požadovaných produktů. K tomu slouží regulátory průtoku 14 spolu s měřiči průtoků 15, které jsou instalovány na jednotlivých větvích rozděleného přívodního potrubí Každá z větví potrubí 10 a 11 je napojena na zdroj jiného plynu 1^ a 33.
Přednosti způsobu kultivace a zařízení podle vynálezu názorně ukazují výsledky zkoušek, při kterých byly v tekutém živném prostředí kultivovány striktně anaerobní bakterie, isolované ze střevního traktu zvířat. Po 48 hodinách kultivace při zavádění směsi vodiku a oxidu- uhličitého, obsahující 00 % obj. vodíku, vzrostl počet buněk v 1-cm5 substrátu z 1.,10^ . .
q na 1.10 . Při kultivaci bez zavadění vodíkové směsi za jinak stejných podmínek, vzrostl počet buněk za 48 hodin z 1.104 na pouhých 3,7.104 v 1 ci? substrátu.
Obdobné výsledky byly dosaženy při kultivaci fakultativně anaerobních kmenů Lactobacillus sp.. Při práci se směsí vzduchu a oxidu uhličitého, obsahující 20 % oxidu uhličitého, bylo za 8 hodin kultivace dosaženo stejného nárůstu biomasy jako za 42 hodin bez přívodu oxidu uhličitého, pouze s omezeným přívodem vzduchu.
Způsob a zařízení k provádění řízení kultivace v promíchávaném tekutém prostředí podle vynálezu jsou vhodné, jak bylo uvedeno, zejména pro anaerobní a fakultativně anaerobní organismy. Není však vyloučeno jejich použití i pro aerobní podmínky. V oboru veterinárního lékařství jsou určeny hlavně pro kultivace ve fermentorech malých objemů. Dále je možné jejich použití v lékařské diagnostice, ale také u velkoobjemových fermentací v průmyslu potravinářském, krmivářském, farmaceutickém a v zemědělství.
Claims (3)
- PŘEDMĚT VYNÁLEZU1. Způsob přípravy biomasy a biologicky aktivních látek řízenou kultivací v promíchávaném tekutém prostředí, vyznačený tím, že se do tekutého živného prostředí s inokulem buněk přivádí směs plynů, zejména směs oxidu uhličitého a vodíku v objemovém poměru 1 j 20 až 20 : 1, přičemž alespoň jeden z plynů, přiváděných ve směsi, je chemicky identický s plynem nebo jedním z plynů, který vzniká při samotné kultivaci.
- 2. Zařízení k provádění způsobu přípravy biomasy a biologicky aktivních látek podle bodu 1, sestávající z nádoby opatřené míchadlem, odvodním potrubím plynů, měřičem teploty, měřičem hodnoty pH, chladicím a ohřívacím systémem, přívodem a odvodem kapaliny a přívodním potrubím plynů, vyznačené tím, že přívodní potrubí (9) plynů je rozděleno nejméně na dvě větve (10) a (11), přičemž každá jednotlivá větev (10) a (11) přívodního potrubí (7) plynů je připojena ke zdroji (12), (13) různého plynu.CS 272 658 Bl
- 3. Zařízení podle bodu 2, vyznačené tím, že'každá jednotlivá větev (10), (11) přívodního potrubí (9) plynů je opatřena regulátorem (14) a měřičem (15) průtoku plynů.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS370287A CS272658B1 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Method of biomass and biologically active substances preparation by means of controlled cultivation in stirred-up liquid medium and equipment for carrying out this method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CS370287A CS272658B1 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Method of biomass and biologically active substances preparation by means of controlled cultivation in stirred-up liquid medium and equipment for carrying out this method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CS370287A1 CS370287A1 (en) | 1990-06-13 |
| CS272658B1 true CS272658B1 (en) | 1991-02-12 |
Family
ID=5377853
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CS370287A CS272658B1 (en) | 1987-05-21 | 1987-05-21 | Method of biomass and biologically active substances preparation by means of controlled cultivation in stirred-up liquid medium and equipment for carrying out this method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CS (1) | CS272658B1 (cs) |
-
1987
- 1987-05-21 CS CS370287A patent/CS272658B1/cs unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CS370287A1 (en) | 1990-06-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Carvalho et al. | Microalgal reactors: a review of enclosed system designs and performances | |
| US20070172945A1 (en) | Bioreactor | |
| US6635441B2 (en) | Multi-sample fermentor and method of using same | |
| GB2059436A (en) | Propagation of cells | |
| US6797508B1 (en) | Bioreactor for fermenting solids | |
| JPS6212988B2 (cs) | ||
| JP2007312689A (ja) | 生物反応方法および生物反応装置 | |
| Rouf et al. | An overview of microbial cell culture | |
| US8409854B2 (en) | Bioreactor provided with equipment with flexible walls | |
| Grima et al. | Gas‐liquid transfer of atmospheric CO2 in microalgal cultures | |
| US20100291621A1 (en) | Anaerobic process | |
| EP2126036B1 (en) | Biotechnical and microbiological production method and equipment | |
| CN207062272U (zh) | 一种双轴搅拌发酵罐 | |
| Regonesi | Bioreactors: A Complete Review | |
| CS272658B1 (en) | Method of biomass and biologically active substances preparation by means of controlled cultivation in stirred-up liquid medium and equipment for carrying out this method | |
| Zeng et al. | Continuous culture | |
| CN1687386A (zh) | 水平转筒式生物反应器 | |
| GHOSH | Bioreactor | |
| Khayum et al. | A Summary of The Use of Microbial Cell Culture | |
| CN222758238U (zh) | 一种便于移动的集成式土著益生菌扩繁系统 | |
| Kumara Behera et al. | Upstream processes | |
| EP1252288B1 (en) | Method for controlling growth of brewers' yeast in a nutrient medium | |
| Niehus et al. | CHO Cell Cultivation in a DASbox® Mini Bioreactor System and DASGIP® Parallel Bioreactor Systems | |
| CN2512786Y (zh) | 动物微生态菌培养仿生器 | |
| Vlaev et al. | Rheology and oxygen transfer in starch suspensions during high temperature (35° C) α-amylase fermentation |