BIOPARAMETRI MISURATI Concentrazione cellulare

Presentazione sul tema: "BIOPARAMETRI MISURATI Concentrazione cellulare"— Transcript della presentazione:

1 BIOPARAMETRI MISURATI Concentrazione cellulare
E LORO CONTROLLO T pH Ossigeno disciolto Anidride carbonica Flusso d’aria Pressione Agitazione Schiuma Concentrazione cellulare

2 dal progetto al processo: criticita’
rate limiting step(s) scale up vincoli impiantistici economie di scala

3 metodi di scale up costanza del rapporto: flusso d’aria/volume
calcolo della velocita’ periferica che garantisce lo stesso trasferimento di ossigeno costanza della velocita’ periferica correlazione potenza applicata/volume

4 recovery (down stream processing)
costo variabile da prodotto a prodotto Etanolo: 15% Penicillina G (bulk): 20-30% Enzimi: >70%

5 scelta del metodo di recovery
prodotto: eso o endocellulare? concentrazione nel brodo di fermentazione? proprieta’ chimico-fisiche uso finale definizione di standard di purezza accettabili rischio biologico-chimico del brodo/prodotto impurezze nel brodo di fermentazione prezzo di mercato

6 uso di centrifughe o filtri
primo obiettivo: rimozione delle particelle solide rimozione delle cellule uso di centrifughe o filtri

7 secondo obiettivo: purificazione
frazionamento del brodo estrazione di frazioni “ricche” ultrafiltrazione, cromatografia, estrazione liquido/liquido, estrazione bifasica

8 terzo obiettivo: precipitazione
frazionamento delle fasi “ricche” uso di tecniche cromatografiche piu’ “avanzate” precipitazione frazionata cristallizzazione

9 “pre-trattamenti” selezione di microrganismi (metaboliti indesiderati, pigmenti) modifiche delle condizioni fermentative (riduzione dei metaboliti indesiderati) tempo di harvesting controllo del pH dopo harvesting controllo della T dopo harvesting agenti flocculanti uso di enzimi per l’attacco alle pareti cellulari

10 fermentazione-recovery sviluppo “integrato”
variazioni nelle condizioni di fermentazione possono influire sulla “qualita’” del brodo (produzione di pigmenti, uso di agenti anti-schiuma,…)

11 recovery:strade alternative
costo del processo quantita’ richiesta o commerciabile resa potenziale qualita’ richiesta competenze tecniche disponibili

12 recovery:strade alternative
conformita’ alle richieste regolatorie necessita’ di waste water treatment processing continuo oppure a batch automazione requisiti per sicurezza/salute

13 filtrazione proprieta’ del filtrato (viscosita’, densita’)
natura delle particelle solide (forma/dimensioni) rapporto solido/liquido scelta della frazione da recuperare (solida, liquida, tutte e 2?)

14 filtrazione scala batch/ continua rapporto solido/liquido
condizioni asettiche sovrapressione o vuoto?

15 pressione nella filtrazione
per vincere la resistenza del filtro per vincere la resistenza del materiale accumulato sul filtro

16 uso di filter aids aumento della porosita’ del materiale da flitrare
quantita’ da valutare sperimentalmente formazione di pre-coat mix con brodo di fermentazione non utile se prodotto endocellulare

17 filtrazioni industriali
filtri pressa filtri rotativi (vuoto) filtrazione tangenziale

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21 centrifugazione se filtrazione lenta e difficoltosa
impossibilita’ di uso di filter aids separazione continua (alto standard di igiene)

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23 centrifugazione: ideale se…
cellule con grande diametro elevata differenza di densita’ tra cellule e liquido liquidi a bassa viscosita’ ma…

24 aggregazione cellulare
stessa densita’ delle cellule singole ma aumento del diametro > velocita’ di sedimentazione

25 come aggregare superficie cellulare anionica shell di molecole d’acqua
irregolarita’ della forma

26 come aggregare neutralizzazione delle cariche (pH)
riduzione del’idrofilicita’ uso di “ponti polimerici” Sali di calcio, ferro, sali di ammonio quaternari, polielettroliti,…

27 metodi di distruzione cellulare
fisico-meccanici: uso di pressure-drop, agitazione con abrasivi, ultrasuoni,congelamento-scongelamento chimici: detergenti, shock osmotico, trattamenti alcalini, trattamenti enzimatici

28 estrazione liquido/liquido
coefficiente di ripartizione mono o pluristadio equi e controcorrente mono e bifasica

29 distillazione recupero del solvente (costo industriale/ambientale)
processo in continuo

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