RU167833U1 - Устройство для гидролиза водных растворов белков - Google Patents
Устройство для гидролиза водных растворов белков Download PDFInfo
- Publication number
- RU167833U1 RU167833U1 RU2016126447U RU2016126447U RU167833U1 RU 167833 U1 RU167833 U1 RU 167833U1 RU 2016126447 U RU2016126447 U RU 2016126447U RU 2016126447 U RU2016126447 U RU 2016126447U RU 167833 U1 RU167833 U1 RU 167833U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- fermenter
- hydrolysis
- membrane
- bubbler
- proteins
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C07—ORGANIC CHEMISTRY
- C07K—PEPTIDES
- C07K1/00—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length
- C07K1/12—General methods for the preparation of peptides, i.e. processes for the organic chemical preparation of peptides or proteins of any length by hydrolysis, i.e. solvolysis in general
-
- 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
- C12M1/40—Apparatus specially designed for the use of free, immobilised, or carrier-bound enzymes, e.g. apparatus containing a fluidised bed of immobilised enzymes
-
- 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
- C12N11/00—Carrier-bound or immobilised enzymes; Carrier-bound or immobilised microbial cells; Preparation thereof
- C12N11/02—Enzymes or microbial cells immobilised on or in an organic carrier
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12P—FERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
- C12P21/00—Preparation of peptides or proteins
- C12P21/06—Preparation of peptides or proteins produced by the hydrolysis of a peptide bond, e.g. hydrolysate products
Landscapes
- Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
Abstract
Использование: биотехнология, в пищевой промышленности, медицине и сельском хозяйстве. Сущность решения: в обогреваемый водой ферментер 1 через штуцеры 3 и 4 подают соответственно суспензию иммобилизированного фермента и водный раствор белка. Отделение полученного гидролизата белка от общей реакционной массы происходит на ультрафильтрационной мембране 8, расположенной в днище ферментера, через штуцер 6. Подача сжатого воздуха в ферментер 1 осуществляется снизу через вращающуюся камеру барботера 12, плотно прилегающую верхним открытым краем к дренажной пластине 9. В крышке ферментера 1 установлен штуцер 7 с вентилем для регулирования давления в ферментере 1. 1 ил.
Description
Заявляемое техническое решение относится к биотехнологии и может быть использовано в медицине, пищевой промышленности и сельском хозяйстве.
Известно, что для гидролиза водных растворов белков существуют самые разнообразные установки. Например, для этой цели часто используются колонные реакторы-ферментеры с помещенным внутрь иммобилизованным ферментом - технологическим биокатализатором (Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, 1989. - М.: Мир, с. 255). Основным недостатком этих устройств является постепенное уплотнение слоя технологического биокатализатора и за счет этого резкое снижение скорости протекания процесса.
Для гидролиза водных растворов белков также известно использование ферментеров с перемешиванием (Бейли Дж., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, 1989. - М.: Мир, с. 247). В этом случае, как и в предыдущем, образующийся гидролизат накапливается в реакционной смеси, что требует дальнейшего его выделения.
Этого недостатка лишен ферментер с механическим перемешиванием и ультрафильтрацией раствора через полупроницаемую мембрану, которая удерживает фермент и белок, являющиеся высокомолекулярными соединениями, в ферментере и пропускает через мембрану низкомолекулярный гидролизат (пермеат). (Неклюдов А.Д., Иванкин А.Н. Экологические основы биотехнологических производств. - М.: МГУЛ, 2002, с. 182-183). Отвод гидролизата из зоны реакции сдвигает равновесие реакции гидролиза вправо, способствуя углублению степени гидролиза и повышению тем самым эффективности работы устройства. Недостатком данного устройства является его работа в периодическом режиме, что обусловливает невысокую производительность по потоку пермеата и повышенные трудозатраты на дополнительные операции по загрузке и выгрузке ферментера и промывке ультрафильтрационных мембран.
Наиболее близким аналогом предлагаемого технического решения является устройство, включающее емкостный ферментер со штуцерами для подачи раствора белка и фермента, приспособление для перемешивания в виде механической мешалки и ультрафильтрационную мембрану для отвода продукта гидролиза - пермеата, расположенную в днище ферментера (Комарова Е.В., Марквичев Н.С. Труды МХТИ им. Д.И. Менделеева, 1985. Вып. 135, с. 37-41).
Недостатком данного устройства, использующего механическое перемешивание реакционной смеси, является недостаточно эффективный отвод от поверхности мембраны потока концентрирующегося раствора, что способствует забиванию пор мембраны суспензией фермента и увеличению влияния такого нежелательного эффекта, как концентрационная поляризация поверхности мембраны. Это приводит к необходимости периодического прерывания работы ферментера на промывание мембраны.
Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности и производительности устройства за счет перевода его в непрерывный режим работы посредством одновременного проведения процесса ультрафильтрации и очистки мембраны, а также за счет регулирования заданной степени гидролиза путем изменения рабочего давления.
Решение поставленной задачи обеспечивается тем, что в устройстве для гидролиза водных растворов белков, включающем емкостной ферментер со штуцерами для подачи раствора белка и фермента, перемешивающее приспособление и ультрафильтрационную мембрану для отвода продукта - гидролизата, расположенную в днище ферментера на дренажной пластине, перемешивающее приспособление выполнено в виде вращающегося барботера, представляющего собой камеру в виде сектора с открытой верхней частью, плотно прижатую верхней частью к дренажной пластине, при этом устройство дополнительно снабжено вентилем для подачи воздуха в барботер и вентилем для регулирования необходимого давления в ферментере.
Техническая сущность предложенного решения заключается в том, что в устройстве для гидролиза водных растворов белков перемешивающее приспособление выполнено в виде вращающегося барботера, представляющего собой камеру с открытой верхней частью, плотно прижатую к дренажной пластине. В камеру барботера подается сжатый воздух, который обеспечивает не только перемешивание суспензии и снижение концентрационной поляризации при вращении барботера, но и очистку ультрафильтрационной мембраны обратным током воздуха. Кроме того, ферментер снабжен вентилем сдувки воздуха для регулирования необходимого давления в ферментере, от величины которого зависит производительность мембраны по пермеату, что влияет на время пребывания реакционной смеси в ферментере и, как следствие, на степень гидролиза белка. Поскольку ультрафильтрация и очистка мембраны протекают одновременно, но на разных ее участках, то в целом ферментер работает в непрерывном режиме.
Принципиальная схема предлагаемого устройства для гидролиза водных растворов белков приведена на фиг. 1.
Устройство для гидролиза водных растворов белков представляет собой ферментер 1 (на схеме показан с теплообменной рубашкой 2 и штуцерами ввода и вывода воды), в котором реализуется ферментный гидролиз раствора белка. Ферментер 1 имеет штуцеры 3 и 4 для подачи суспензии иммобилизованного фермента и раствора белка, штуцеры 5 и 6 для вывода реакционной смеси и пермеата (гидролизата). В крышке ферментера 1 установлен штуцер 7 с вентилем для регулирования давления. Отделение полученного пермеата от реакционной смеси происходит на ультрафильтрационной мембране 8, расположенной в днище ферментера 1 и лежащей на дренажной пластине 9 и зафиксированной сверху жесткой крупноячеистой сеткой 10, которая предохраняет мембрану 8 от механических повреждений, не позволяя ей прогибаться вверх при движении через нее сжатого воздуха. Подача сжатого воздуха в ферментер 1 осуществляется снизу через вращающийся штуцер 11 в камеру барботера 12. Барботер 12, расположенный под мембраной 8 и дренажной пластиной 9, представляет собой вращающуюся камеру в виде сектора с открытой верхней частью, плотно прижатую верхней частью к дренажной пластине 9.
Устройство работает следующим образом. В ферментер 1, работающий при температуре 40-50°C, через штуцеры 3 и 4 подают водную суспензию используемого фермента и 1-5%-ный водный раствор белка, которые имеют необходимое значение pH (в случае нейтральной протеазы pH 7,0-7,2, в случае щелочной протеазы pH 9-10). Суспензия состоит из наночастиц иммобилизованного фермента, заключенных в микрокапсулы из карбоксиметилцеллюлозы размером 100-200 нм. Через штуцер 11 сжатый воздух поступает во вращающуюся камеру барботера 12, плотно прилегающую верхним открытым краем к дренажной пластине 9 и ограничивающую таким образом зону барботажа. В результате этого воздух выходит из камеры барботера 12 и проходит последовательно через находящиеся в этот момент над ней дренажную пластину 9, ультрафильтрационную мембрану 8 и сетку 10, разбивается на пузырьки и барботирует реакционную смесь, поддерживая частицы суспензии во взвешенном состоянии и снижая концентрационную поляризацию в примембранном слое жидкости. Вместе с этим, проходя через мембрану 8, воздух очищает ее, вынося обратно в объем реакционной смеси частицы суспензии, попавшие на поверхность и в поры. Таким образом, при вращении камеры барботера 12 (1-2 мин-1) зона барботажа перемещается по поверхности мембраны 8. Остальная поверхность мембраны 8 работает в это время в режиме ультрафильтрации. С помощью вентиля на штуцере 7 в зависимости от выбранной глубины гидролиза в ферментере 1 поддерживают избыточное рабочее давление на уровне 0,2-2,0 ат (чем выше давление, тем больше производительность и селективность мембраны 8 по гидролизату). Процесс можно проводить и при атмосферном давлении. Тогда для получения перепада давления на ультрафильтрационной мембране 8 в линии пермеата через штуцер 6 создают необходимый вакуум, соответствующий, например, остаточному давлению 15-40 мм рт.ст. При этом в обоих случаях давление воздуха в барботере 12 должно превышать давление в ферментере 1. По мере необходимости часть реакционной смеси выводится из ферментера 1 через штуцер 5 для замены отработанного фермента на свежий, который поступает через штуцер 3.
Таким образом, эффективность и производительность предлагаемого устройства повышается за счет перевода его в непрерывный режим работы, при котором ультрафильтрация и очистка мембраны проводятся одновременно и последовательно на разных участках ее поверхности, а регулирование заданной степени гидролиза реализуется путем изменения рабочего давления.
Claims (1)
- Устройство для гидролиза водных растворов белков, включающее емкостный ферментер с штуцерами для подачи раствора белка и фермента, перемешивающее приспособление и ультрафильтрационную мембрану для отвода продукта - гидролизата, расположенную в днище ферментера на дренажной пластине, отличающееся тем, что перемешивающее приспособление выполнено в виде вращающегося барботера, представляющего собой камеру в виде сектора с открытой верхней частью, плотно прижатую верхней частью к дренажной пластине, при этом устройство дополнительно снабжено вентилем для подачи воздуха в барботер и вентилем для регулирования необходимого давления в ферментере.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126447U RU167833U1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Устройство для гидролиза водных растворов белков |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016126447U RU167833U1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Устройство для гидролиза водных растворов белков |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU167833U1 true RU167833U1 (ru) | 2017-01-10 |
Family
ID=58451634
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016126447U RU167833U1 (ru) | 2016-07-01 | 2016-07-01 | Устройство для гидролиза водных растворов белков |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU167833U1 (ru) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176889U1 (ru) * | 2017-11-07 | 2018-02-01 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН | Устройство для гидролиза водных растворов биополимеров |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU77178U1 (ru) * | 2008-04-10 | 2008-10-20 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет леса" | Устройство для гидролиза водных растворов белков |
US20150159189A1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-06-11 | Dmk Deutsches Milchkontor Gmbh | Device and process for the continuous production of protein hydrolysates |
-
2016
- 2016-07-01 RU RU2016126447U patent/RU167833U1/ru not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU77178U1 (ru) * | 2008-04-10 | 2008-10-20 | Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет леса" | Устройство для гидролиза водных растворов белков |
US20150159189A1 (en) * | 2013-12-10 | 2015-06-11 | Dmk Deutsches Milchkontor Gmbh | Device and process for the continuous production of protein hydrolysates |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU176889U1 (ru) * | 2017-11-07 | 2018-02-01 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН | Устройство для гидролиза водных растворов биополимеров |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2607782C1 (ru) | Биореактор для выращивания метанутилизирующих микроорганизмов | |
Flaschel et al. | Ultrafiltration for the separation of biocatalysts | |
Slater et al. | Shear-enhanced microfiltration of microalgae in a vibrating membrane module | |
RU163602U1 (ru) | Устройство для гидролиза водных растворов белков | |
JPS5937945B2 (ja) | 生成する代謝生成物の同時の分離および除去下に微生物を通気培養する発酵装置 | |
RU167833U1 (ru) | Устройство для гидролиза водных растворов белков | |
MX2019008154A (es) | Proceso de obtencion de un ramnolipido producido por pseudomonas o enterobacter usando el residuo de semilla de andiroba o murumuru. | |
CN109152341B (zh) | 借助于co2源来培养光合生物的方法 | |
CN207581810U (zh) | 一种膜分离式连续发酵反应装置 | |
RU2596396C1 (ru) | Биореактор с мембранным устройством газового питания микроорганизмов | |
US9315845B2 (en) | Process for the continuous enzymatic hydrolysis of proteins | |
RU77178U1 (ru) | Устройство для гидролиза водных растворов белков | |
JP2008199994A (ja) | 培養液濾過用平膜エレメント | |
NL1033083C1 (nl) | Meet- en regelsysteem ten behoeve van de besturing van de gas- of vloeistofstroom door scheidingsmembranen aangedreven door autogeneratieve biologisch opgewekte groene druk. | |
Mersmann et al. | Selection and design of aerobic bioreactors | |
CN105505748B (zh) | 一种用于化工的生物表活剂微乳液生产系统 | |
CN207552317U (zh) | 一种丙烯酰胺生产纯化设备 | |
JPS60259179A (ja) | 細胞培養槽及び細胞培養方法 | |
JP2009082029A (ja) | 有価物連続発酵生産用メンブレンバイオリアクター | |
CN110106215A (zh) | 一种果糖生产过程中糖化、过滤工艺及其设备 | |
JP2008161071A (ja) | メンブレンバイオリアクターの運転方法 | |
CN220370604U (zh) | 一种牛磺酸脱色过滤系统 | |
Pauzi et al. | Effect of organic antifoam’s concentrations on filtration performance | |
Atri | The importance of foams and antifoaming in bioprocesses | |
RU176889U1 (ru) | Устройство для гидролиза водных растворов биополимеров |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20170702 |