Operazioni a valle Downstream processing Operazioni a monte Upstream processing SCELTA DEL CEPPO MIGLIORAMENTO DEL CEPPO

Biostat ® B (B.Braun Biotech Int.)

Il Fermentatore o Bioreattore (Donadio, Marino par. 16.1) Ambiente controllato dove far avvenire la crescita e la produzione Funzioni principali: Mantenere la sterilità Mantenere l’omogeneità Trasferire l’ossigeno Smaltire il calore Controllare il processo Altre funzioni: Versatilità Resistenza Economicità Dimensioni: Lab scale: 1-10 l Pilot scale: l Production scale: m 3

Fermentatori ad agitazione meccanica (STR) OTR max = mmol O 2 l -1 h -1

Fermentatori ad agitazione pneumatica o insufflamento d’aria OTR max < 100 mmol O 2 l -1 h -1 Semplicità, economicità, ma scarsa omogeneità e inferiore velocità di trasferimento dell’O 2 rispetto a STR

Misura e controllo 1

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3

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Il sensore di Clark è un dispositivo elettrochimico che permette di misurare per via amperometrica la concentrazione di ossigeno disciolto nelle acque o nei fluidi biologici. Ideato da Leland Clark, venne brevettato nel Quando è immerso nell'analita, l'O 2 diffonde attraverso la membrana e giunto al catodo viene ridotto, le reazioni sono: O 2 + 4e − + 2H 2 O → 4OH − CATODO 2Ag + 2Cl − → 2AgCl + 2e − ANODO REAZIONE GLOBALE O 2 + 4e − + 2H 2 O + 4Ag + 4Cl − → 4OH − + 4AgCl + 4e − La misura della corrente prodotta dalla reazione di ossidoriduzione è direttamente proporzionale alla pressione parziale di ossigeno che diffonde attraverso la membrana. L'elettrodo viene tarato con soluzioni a concentrazione nota di ossigeno disciolto. Sensore di Clark Sensore di Clark: elettrodi di Pt (A) e Ag/AgCl (B) soluzione di KCl (C) membrana (D) anello di gomma (E) potenziostato (F) galvanometro (G)

Strategie di controllo

pH measurement and control

RECUPERO

prezzo Concentrazione nel material e di partenza (g/l)

Biomassa Metaboliti endocellulari Metaboliti extracellulari Classificazione dei prodotti di fermentazione relativamente al recupero: Il processo di recupero può essere suddiviso in 5 fasi principali: Separazione della biomassa dal mezzo di coltura (filtrazione, centrifugazione, flottazione) Rottura delle cellule (nel caso dei metaboliti endocellulari) Trattamenti meccanici (omogenizzazione, uso di ultrasuoni) Trattamenti fisici (shock osmotico, congelamento-scongelamento) Trattamenti chimici ( alcali, detergenti,) Trattamenti biochimici (enzimi litici) Recupero primario purificazione grossolana (estrazione liquido-liquido, precipitazione) Purificazione ad alta risoluzione (cromatografia, elettroforesi…) Formulazione finale del prodotto, necessaria alla commercializzazione (essiccamento, liofilizzazione etc…)