В кн. Обработка дисперсных материалов и сред. Периодический сборник научных трудов. Вып. Сентябрь 1999 г. Одесса, нпо вотум. С. 60-62. (международный сборник) icon

В кн. Обработка дисперсных материалов и сред. Периодический сборник научных трудов. Вып. Сентябрь 1999 г. Одесса, нпо вотум. С. 60-62. (международный сборник)


Смотрите также:
Межвузовский сборник научных трудов...
Л. А. Тресвятский // Философия в XXI веке: международный сборник научных трудов. Воронеж: вгпу...
Правила представления рукописей в международный сборник научных трудов Донецкого национального...
Книга Сборник научных трудов...
Печатный Вопросы комплексной автоматизации мелиоративных систем". Сб научных статей...
Шестая Всероссийская заочная научно-практическая конференция "Проблемы реформирования экономики...
Список научных трудов М. Б. Игнатьева...
Исследование роли самопрезентации в процессе восприятия человека человеком Опубликовано:...
Шестая Всероссийская заочная научно-практическая конференция "Актуальные вопросы современной...
Четвёртая Всероссийская заочная научно-практическая конференция "Проблемы реформирования...
Список научных трудов Столина Александра Моисеевича...
Третья Всероссийская заочная научно-практическая конференция "Механизмы регулирования...



Загрузка...
скачать
Помол биоматериалов







В кн. Обработка дисперсных материалов и сред. Периодический сборник научных трудов. - Вып. 9. – Сентябрь 1999 г. – Одесса, НПО ВОТУМ. - С. 60-62. (международный сборник)


УДК 541.18:663.01(663/1+576/7)


ДЕЗИНТЕГРАЦИЯ МИКРООРГАНИЗМОВ В ВИХРЕВОЙ МЕЛЬНИЦЕ

Касаткина Н.С., Левагина Г.М.

ООО "ДИАФАРМ", г. Бердск, Россия

Лебедев А.В.

ЗАО “Вихревые технологии-ВТ”, г. Новосибирск, Россия

Правдина М.Х.

Институт теплофизики СО РАН, г. Новосибирск, Россия.


Под дезинтеграцией микроорганизмов понимают процесс необратимого нарушения анатомической целостности оболочки живой клетки[1]. Этот процесс является ключевой стадией производства ряда ценных биологически активных веществ, которые выделяются из клетки только после повреждения ее стенки. Наряду с химическими и физическими методами разрушения клеток известны и широко применяются механические методы. Последние осуществляют, как правило, в жидкой среде, причем к разрушению клеточной стенки фактически приводит прерывание потока жидкости, которое сопровождается комплексом физических явлений, таких как сдвиговые напряжения при резких градиентах скорости, гидродинамическая кавитация при разрыве сплошности жидкости, движении и схлопывании газовых пузырьков. Наиболее распространены роторные и баллистические дезинтеграторы, в которых прерывание потока жидкости происходит при проходе через узкие каналы между ротором и статором и при обтекании мелющих тел. Недостатком этих аппаратов является наличие неконтролируемых избыточных локальных напряжений и локальных разогревов, которые приводят к нежелательным изменениям внутриклеточного вещества, что лишь частично компенсируется громоздкой системой охлаждения.

В тех случаях, когда ставится задача выделения внутриклеточного материала без излишнего повреждения, приходится использовать “щадящие” методы воздействия на клетку. Здесь интересны газодинамические вихревые мельницы, которые дают возможность осуществить сравнительно недорогой по затратам энергии и вполне управляемый процесс дезинтеграции в щадящем режиме без разогрева материала, который даже охлаждается за счет расширения воздуха [2-3].

В настоящей работе исследована возможность диспергирования киллерных дрожжей Sacchromyces cerevisiae в вихревой мельнице, модифицированной для дезинтеграции микроорганизмов в дисперсных жидких частицах. Схема аппарата представлена на рисунке. Воздух подают в мельницу в виде узкой тангенциальной струи под давлением от 0,05 до 0,6 МПа, при этом в вихревой камере образуется высокоскоростной вихрь с разрежением в центральной зоне, куда жидкий материал поступает самотеком. При подаче жидкости в зону разрежения, она увлекается на периферию, диспергируется при встрече с газом, в результате чего формируется разреженный неустойчивый газо-капельный слой, который импактно взаимодействует с поверхностью камеры. Далее газожидкостная смесь через раскручивающую камеру подается на сепаратор.




В мельницу подавалась биомасса клеток Sacchromyces cerevisiae, которая после разведения буферным раствором представляла собой жидкую суспензию с вязкостью, близкой к вязкости воды. Клетки микроорганизмов, предназначенные к разрушению, имели диаметр около тридцати микрон. В дальнейшем количественные данные по производительности мельницы и удельным затратам энергии приводятся по исходному, не разведенному продукту.

При анализе степени разрушения клеток под микроскопом обнаружено повреждение от 60 до 90% клеток. По-видимому, ответственность за разрушение несет импактное взаимодействие дисперсных частиц несущей жидкости со стенкой вихревой камеры. Детальное исследование гидродинамических процессов при диспергировании жидкой среды не проводилось, сделаны лишь предварительные выводы по аналогии с каскадным разрушением в ней твердых материалов при многократном низкоскоростном (15…30 м/с) ударе[2-3].

Проведена оптимизация режима дезинтеграции в вихревой мельнице по содержанию в конечном продукте нуклеотидного материала, в частности двуспиральной РНК. Этот материал наиболее подвержен повреждению при избыточном механическом или тепловом воздействии. Оптимизация проводилась за счет подбора давления воздуха перед мельницей, что при заданной скорости загрузки определяет скорость соударений жидких частиц со стенкой. Качественно наличие дс РНК определялось с помощью электрофореза. Для получения количественных данных после разрушения в мельнице продукт подвергался последующей обработке, а именно: методом солевого фракционирования, спиртового осаждения и последующей лиофильной сушки выделялась дс РНК. Оказалось, что при входном давлении воздуха менее 0,05 МПа разрушение клеточной стенки незначительно, а при давлении более 0,3 МПа вместе с клеточной стенкой значительно разрушается дс РНК, так что оптимальный режим находился в этом диапазоне.

Ниже приведено сравнение результатов дезинтеграции в вихревой мельнице на оптимальном режиме при 0,1 МПа и в баллистическом дезинтеграторе ФУГ-1[4]. В таблице приводятся данные о содержании дс РНК, а также общее содержание нуклеотидного материала в конечном продукте.


Дезинтегратор

Вихревая мельница,

1 проход

Вихревая мельница,

2 прохода

ФУГ-1

Производительность, кг/ч

4-5

2-4

1

Содержание нуклеотидного материала, %

78,11

85,5

60,5

Содержание дс РНК, %

26

60

27

Удельные затраты энергии, кВтчас/кг

1-1.5

2-3

2,5

Охлаждение

Не требуется
^

Не требуется


Водяное


Преимущества вихревого метода проявились в уменьшении удельных затрат энергии и увеличении содержания целевой фракции. Масштабирование вихревой мельницы открывает возможность применения описанного метода в микробиологической, фармацевтической и пищевой промышленности.

^ СПИСОК ИСТОЧНИКОВ

1. Дезинтеграция микроорганизмов. Материалы всесоюзной конференции. Сборник. - Пущино-на Оке, 1972.- 324 с.

2. Аман С.О., Гольдштик М.А., Лебедев А.В., Правдина М.Х. Низкоскоростное ударное измельчение.//Изв. СО АН СССР.-1989.-Сер. Техн. Наук.-Вып.6, с.51-57

3. Правдина М.Х. Принципы низкоскоростного измельчения: примеры и модели. Лекция.//Материалы комплекса научных и научно-технических мероприятий стран СНГ, школа “Вибротехнология-93” по механической обработке дисперсных материалов и сред.- Одесса, 1993.- с.338-340.

4. Фихте Б.А., Ушаков И.М., Гуревич Г.А., Полпудников В.С. Дезинтегратор для микроорганизмов ФУГ-1// АС СССР № 514627.




Скачать 48,77 Kb.
оставить комментарий
Дата03.10.2011
Размер48,77 Kb.
ТипДокументы, Образовательные материалы
Добавить документ в свой блог или на сайт

Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rudocs.exdat.com

Загрузка...
База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2017
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Анализ
Справочники
Сценарии
Рефераты
Курсовые работы
Авторефераты
Программы
Методички
Документы
Понятия

опубликовать
Загрузка...
Документы

наверх