Procesi u biotehnologiji

Video: septička jama i septička procese

Važan zadatak u stvaranju bilo biotehnoloških procesa je razvoj i optimizaciju tehnologije naučno zasnovanih i opremu za njega.

U organizaciji biotehnoloških proizvodnja je djelomično pozajmljen iz iskustva razvio vremena kemijske tehnologije. Međutim, biotehnoloških procesa su sasvim drugačiji od kemijski, kao što se koristi biotehnologije kompliciranije organizacije materije - biološki. Svaki biološki objekt (ćelija, enzim, itd ...) - je autonomna samoregulacija sistema. Priroda bioloških procesa je kompleksan i nije u potpunosti razjašnjen. Za mikrobiološke populacije, na primjer, odlikuje značajnim heterogenost po više osnova - starost, fizičku aktivnost, otpornost na nepovoljne faktore okoline.

Oni su takođe predmet slučajne mutacije, učestalost koja je 10-4-10-8. Heterogenost također može biti zbog prisustva površina sučelje i neuniformnosti medija.

Osnova podjele biotehnoloških procesa mogu biti zasnovani na različitim principima, na primjer, procjenu objekata koji pripadaju superkingdom živa bića, funkcionalnu aktivnost bio-objekta, mogućnost izdvajanja pojedinca faze biotehnoloških proizvodnju sheme kao odvojeni procesi: razdvajanje, pročišćavanje i pakiranje gotovog proizvoda, itd (Tabela 2.1.).

Tabela 2.1. Sistematizacija biotehnoloških procesa

ovu vrstu sheme klasifikacije su opravdani, a možete ih koristiti kao ravnopravne.

Biotehnološkim procesima može se podijeliti na biološke, biohemijske i bioanalogichnye. Bivši uključuju one koji su zasnovani na upotrebi akariot, prokariota i eukariota, drugi - o upotrebi enzima i drugih - hemijskom sintezom ili hemisynthesis supstance funkcionalno slične ili ekvivalent primarne (priprema amino kiseline, itd) ili sekundarni metaboliti živih organizama ( derivatizacije penicilina i cefalosporina, tetraciklina, itd nukleobaza.).

U opštem smislu, bilo biotehnološki proces sastoji se od tri glavne faze: predfermentatsionnuyu, fermentacije i postfermentatsionnuyu. Shematski dijagram implementaciju biotehnoloških procesa može generalno biti predstavljen dijagram u kojem se vrši pokušaj da odražava sve mogućnosti procesa fermentacije (Sl. 2.1).

Sl. 2.1. Generalizirani shema procesa u biotehnologiji

Predfermentatsionnaya fazi

U ovom koraku obavlja skladištenje i priprema kulture proizvođača (inokuluma) i primanje pripremu hranljivih medija i podloge, fermentacija opreme i reciklirani proces zraka i vode.

Komponente za kulturu se biraju na osnovu obračuna balans mase povezan s transformacijom izvor energije na biomasu ćeliju i / ili metabolita s dodatak konzumira (pušten) energije. Tipično, kvalitativni i kvantitativni sastav medijske kulture je navedeno u regulatornom dokumentacije.

Održavanje i priprema čiste kulture je vrlo važna stvar predfermentatsionnoy korak da proizvede željene proizvode: najčešće je to biomase mikroorganizama - proizvođač. To su bakterije i niže gljive, ali ponekad može djelovati kao proizvođači viših eukariota (insekata, sisari, biljke).

Proizvodnju, fiziologobiohimicheskie njegove karakteristike i svojstva određuju efikasnost biotehnoloških procesa. U čistoj kulturi prostora za pohranu koje industrijskih sojeva i daju svoje reaktivaciju i vrijeme rada proizvodnju u iznosima potrebne za početak procesa.

Industrijski soj bi idealno ispunjavati sljedeće osnovne zahtjeve:
1) stabilnost strukturnih i morfoloških karakteristika i fiziološke aktivnosti u proizvodnji i radu;
2) povećanu stopu rasta i biosinteze cilja (-s) proizvoda (e);
3) dovoljno širok spektar otpornost na nepovoljne faktore okoliša (temperatura fluktuacije pH, agitacija, srednje viskoznosti);
4) umjereni zahtjevi na ograničen broj izvora nego opskrba širi spektar izvora ugljenika, azota i drugi elementi mogu se koristiti za proizvodnju soj, lakše je kulturan i profitabilnije.

Kada raste uzgaja inokuluma doze koriste skaliranje principu, t. E. Izvodi sekvencijalno proizvodnju biomase kapaciteta u boce, boce, zatim u nizu uzastopnih fermentaciju. Svaki naredni korak u procesu razlikuje od prethodnog u smislu reda obično. Dobiveni proizvodi sterilne sjemena linije usmjerene dalje u aparat, pri čemu se provodi korak fermentacije.

Priprema podloge vrši se u posebnim reaktorima opremljen mješalice. Ovisno o vodi i kompatibilnosti među komponente odvoje reaktori mogu biti zaposleni. Prehrambeno-tehnološki okruženja znatno komplikuje, ako se ne rastvara komponente uključene u njihov sastav. U raznim biotehnoloških procesa koji se koriste su različite porijekla i iznos od podloge, tako da je proces njihove pripreme variraju.

Doziranje hranjive tvari odabranih i obavlja pojedinačno za svaki proces proizvodnje u skladu sa propisima određenog procesa. Kao mjerne opreme koja se koristi u ovom težine i volumena uređaja koji se koriste u industriji hrane i kemikalije. Transport supstanci pumpama, pojasa i pužni transporter. Bulk komponente su hranjene u fermentaciju pomoću vakuum pumpe.

Često se koristi princip premiksi, i.e. soli prethodno otopljenog a zatim prevozi cjevovodima, doziranje hrane po volumenu.

Zbog izrazite raznolikosti biotehnoloških procesa i koristi se za svojim sredinama realizaciju, metodama i instrumentima, razmatranje ovih elemenata će sada biti povezan sa specifičnim biotehnologije industrije.

fermentacija

Korak fermentacije je veliki korak u procesu biotehnologije, jer se javlja prilikom interakcije sa podloge i proizvodnju željenog proizvoda. Ovaj korak se izvodi u biohemijski reaktoru (fermentora) i može se organizovati na različite načine ovisno o karakteristikama i zahtjevima proizvođača za vrstu i kvalitetu finalnog proizvoda.

Fermentacija se može javiti u strogo aseptičnim uslovima ili ne poštuju pravila sterilnosti (tzv "nezaštićene" fermentacija) - tekućina i čvrstih medija, aerobno i anaerobno. Aerobne fermentacije može se javiti, s druge strane, tenzida ili duboko (u cijeloj debljini medija kulture). Uzgoj bioloških objekata može se obaviti u seriji i protoka kroz modu, polu-kontinuirani FED-serije podlogu.

Tokom serije fermentacije uzgajaju kulture prolazi kroz niz uzastopnih koraka: (. Slika 2.2) fazu lag, eksponencijalni, sporog rasta, stacionarni i umire. Tako postoje znatne promjene u fiziološkom stanju bioobject, a broj parametara životne sredine.

Sl. 2.2. rast kriva mikroorganizama tokom serije fermentacije: 1 - 2-faza-lag - faza eksponencijalnog rosta- 3 - faza linearno rosta- 4 - 5 rosta- faza usporavanja - stacionarne faze-6 - umire faza

Željene proizvode se formiraju u eksponencijalnom (primarni metabolita - enzimi, aminokiseline, vitamini, odnosno tvari koje su potrebne za rast ćelija kulture ..) i stacionarne (sekundarnih metabolita - antibiotici, alkaloidi, hormoni, toksini - male molekularne materije koje nisu potrebne za rast kulture ali neophodne za funkcionisanje stanovništva zrele, često zaštitnu funkciju) faze, međutim, ovisno o namjeni biotehnoloških procesa u modernim industrijskim procesima primjenjuju princip diferencijacije načina uzgoja. Kao rezultat toga, uvjeti za maksimalnu proizvodnju željenog proizvoda.

Kontinuirano fermentacije bioobjects obavlja pod stabilnom stanju uslovima, kada mikrobiološke populacije i njenih proizvoda najviše homogena, tj. E. U stacionarnom fazi. Korištenje kontinuiranog procesa fermentacije osigurava uvjete za efikasno upravljanje i kontrolu procesa biosinteze. kontinuirani sistem fermentacije može se dogovoriti po principu pune raseljavanje ili potpuno miješanje.

Prvi primjer - tzv cjevaste kulture: procesa fermentacije se odvija u dugom cijevi, koji na jednom kraju se stalno hranio hranjivu podlogu i inokuluma, a na drugoj - s istom brzinom slijedi kulture fluida i željene proizvode. Sistem radi fermentacije je heterogena i sprovodi se, po pravilu, bez miješajući.

U kontinuiranom fermentacije u fermentora kompletan miješanje (metoda homogena-flow) u cijelom fermentacije jedinica mase su identični uvjetima. Korištenje takvih sistema omogućava efikasno fermentacije za kontrolu pojedinačnih koraka i sve biotehnoloških procesa proizvodnje i stabilizirati u suštinski bilo koju željenu eksperimentator biotehnologije ili stanja.

Pružanje proces fermentacije sa stanovišta provođenja inženjering svodi na dozira protok jednog fermentora potoka (inokuluma, klima ili smeša gasova nutrijenata nutrijenata, antipenušavci) i uklanjanje topline iz toga, ispušni zrak, kultura tekućine, kao i mjerenje i stabilizacije glavnih parametara procesa na nivou potrebnom za optimalan razvoj proizvođača i ciljnog proizvoda.

Tokom fermentacije nastaju složene mješavine koje sadrže ćelije, ekstracelularne metaboliti, zaostala koncentracija početne podloge. U ovom slučaju željene proizvode se obično nalaze u ovom mješavina u malim koncentracijama, a mnogi od njih su lako uništeni. Sve to nameće ograničenja o metodama izolacije i sušenja bioloških proizvoda.

LV Timošenko, MV Chubik

Udio u društvenim mrežama:

Povezani