Процеси в областта на биотехнологиите

Видео: септична яма и септични процеси

Съдържание

Видео: септична яма и септични процеси
етап predfermentatsionnaya
ферментация

Важна задача в създаването на който и да е биотехнологичен процес е развитието и оптимизирането на научно-обоснована технологии и оборудване за него.

В организацията на биотехнологичните производства е частично заимствана от опита, натрупан от времето на химични технологии. Въпреки това, биотехнологични процеси са доста различни от химикала, както и в използването на биотехнологиите по-сложна организация на материята - биологичната. Всеки биологичен обект (клетка, ензим, и др ...) - е автономна самостоятелно регулирана система. Естеството на биологични процеси е сложна и не е напълно изяснен. За микробните популации, например, се характеризира със значителна хетерогенност на няколко основания - възраст, физическа активност, устойчивост на неблагоприятни фактори на околната среда.

Те също са обект на случайни мутации, честотата на който е 10-4-10-8. Разнородност може да се дължи на присъствието на интерфейс повърхности и нееднородното на средата.

В основата на разделянето на биотехнологични процеси може да се основава на различни принципи, например, оценка на обекти, принадлежащи към superkingdom живи същества, функционалната активност на био-обект, възможността за изолиране на отделните фази на биотехнологични производствени схеми като отделни процеси: разделяне, пречистване и опаковането на крайния продукт, и т.н. (Таблица 2.1.).

Таблица 2.1. Систематизиране на биотехнологични процеси

този вид схеми за класификация са оправдани, и можете да ги използвате като равни.

Биотехнологични процеси могат да бъдат разделени в биологично, биохимични и bioanalogichnye. Първите включват тези, които се основават на akariot на използване, прокариоти и еукариоти, а вторият - за използването на ензими и други - чрез химически синтез или полусинтез вещества функционално подобни или еквивалентни първични (Получаване на аминокиселини и т.н.) или вторични метаболити на живи организми ( дериватизация на пеницилин и цефалоспорин, тетрациклин и т.н. нуклеобази.).

В общи линии, всяка биотехнологичен метод включва три основни етапа: predfermentatsionnuyu, ферментационни и postfermentatsionnuyu. Схематична диаграма на едно изпълнение на биотехнологични процеси обикновено може да бъде представена чрез диаграма, в която е направен опит да се отразяват всички варианти ферментационни процеси (фиг. 2.1).

Фиг. 2.1. Схема за общи процеси в областта на биотехнологиите

етап Predfermentatsionnaya

В този етап, се извършва съхранение и получаване на културата на производителя (инокулум) и получаване на получаването на хранителна среда и субстрати, ферментация оборудване и рециклирани процес въздух и вода.

Компонентите на културална среда са избрани въз основа на изчисление масов баланс, свързани с превръщането на източник на захранване на клетъчната биомаса и / или метаболит с помощ консумира (освободен) енергия. Обикновено, качествения и количествен състав на културалната среда е посочено в регулаторната документация.

Поддържането и подготовката на чиста култура е много важна стъпка точка predfermentatsionnoy да се получат желаните продукти: най-често това е биомасата на микроорганизми - производители. Това са бактерии и гъбички по-ниски, но понякога могат да действат като производителите на висши еукариотни клетки (насекоми, бозайници, растения).

Производство, fiziologobiohimicheskie неговите характеристики и свойства определят ефективността на биотехнологичен процес. В чиста култура отделението за съхранение извършва промишлени щамове и да осигури тяхното активиране и времето за производство в количества, необходими за стартиране на процеса.

Промишлени щам в идеалния случай трябва да отговарят на следните основни изисквания:
1) стабилност на структурните и морфологични характеристики и физиологичната активност в производството и експлоатацията;
2) повишена скорост на растеж и биосинтезата на целта (= S) на продукта (ите);
3) достатъчно широк спектър на резистентност към неблагоприятни фактори на околната среда (температурни колебания, рН, възбуда, умерен вискозитет);
4) умерени изисквания към ограничен брой източници в предлагането широк спектър от източници на въглерод, азот и други елементи могат да се използват производство щам, толкова по-лесно се култивира и по-изгодно.

Когато нараства култивирани инокулум доза използва принцип мащабиране, т. Е. Извършва се последователно производство на биомаса капацитет в колби, бутилки, след това в серия от последователни ферментатори. Всеки следващ етап на процеса се различава от предишния по отношение на реда обикновено. Получават се чрез представяне стерилни линии семена насочени допълнително в апарат, при който етапът на ферментация се прилага.

Получаване на културална среда се извършва в специални реактори, снабдени с бъркалки. В зависимост от разтворимостта и съвместимостта между компонентите се разделят могат да се използват реактори. Технология на храните среди биха усложнили, ако неразтворими компоненти са включени в състава им. В различни биотехнологични процеси, използвани са различни по произход и количество субстрат, така че процесът на получаването им варира.

Дозировка хранителни вещества, избрани и извършват индивидуално за всеки производствен процес в съответствие с нормативната уредба на даден процес. Както измервателното оборудване, използвано в това тегло и обем устройства, използвани в хранително-вкусовата промишленост и химични. Превоз на вещества от помпи, колан и шнек. Насипни компоненти се подават в ферментатори с помощта на вакуумни помпи.

принцип премикси, т.е. Често използвани соли предварително разтворени и след това транспортирани по тръбопроводи, дозиране на храна по обем.

Благодарение на изключително разнообразие от биотехнологични процеси и се използва за тяхната среда за изпълнение, методи и инструменти, разглеждане на тези елементи вече ще бъде свързан със специфични биотехнологични производства.

ферментация

Етап ферментация е важна стъпка в процеса на биотехнологиите, тъй като това се случва по време на взаимодействието със субстрата и получаване на желания продукт. Тази стъпка се извършва в биохимичен реактор (ферментатор) и могат да бъдат организирани по различни начини в зависимост от характеристиките и изискванията на производителя, използван за вида и качеството на крайния продукт.

Ферментацията може да се случи в строго асептични условия или без спазване правила стерилност (така наречените "незащитена" ферментация) - течни и твърди носители, аеробно и анаеробно. Аеробна ферментация може да се случи, на свой ред, повърхностно активни вещества или дълбоко (през дебелината на културалната среда). Култивирането на биологични обекти може да бъде извършена в партида и потока режим, полу-непрекъснато подхранване субстрат.

През Периодична ферментация отглежда културата преминава през серия от последователни стъпки: (. Фигура 2.2) фаза на забавяне, експоненциална, бавен растеж, стационарни и умират. По този начин ще има съществени промени в физиологичното състояние на bioobject и редица параметри на околната среда.

Фиг. 2.2. растеж крива на микроорганизми по време на периодичната ферментация: 1 - стационарна фаза-6 - - фаза умира 2-фаза закъснение - еднофазно експоненциално rosta- 3 - фаза линеен rosta- 4-5 rosta- фаза забавяне

Желаните продукти се образуват в експоненциална (първични метаболити - ензими, аминокиселини, витамини, т.е. вещества, които са необходими за растежа на клетъчната култура ..) и стационарни (вторични метаболити - антибиотици, алкалоиди, хормони, токсини - нискомолекулни вещества не се изисква за растеж култура но са необходими за функционирането населението на зрели, често защитна функция) фази, обаче, в зависимост от целта на биотехнологичен процес в модерните индустриални процеси се прилага принципът на диференциация режими на отглеждане. В резултат на условията за максимална продукция на желания продукт.

Постоянна ферментация bioobjects проведени при условия на стабилно състояние, когато микробната популация и неговите продукти са най-хомогенни, т.е.. Е. В неподвижната фаза. Използването на непрекъснати ферментационни процеси осигурява условия за ефективно управление и контрол на процеса на биосинтез. непрекъсната система ферментация могат да бъдат организирани в съответствие с принципа на пълно изместване или пълно смесване.

Първи пример - така наречената тръбна Култура: Процесът на ферментация се извършва в дълга тръба, която в единия край се подава непрекъснато хранителна среда и инокулум, и от друга - със същата скорост следва културална течност и на желаните продукти. Системата работи ферментация е хетерогенна и се осъществява, като правило, без разбъркване.

В непрекъсната ферментация във ферментатори пълно смесване (метод хомогенен поток) в цялата ферментационна маса единица са идентични условия. Използването на такива системи позволява ефективно ферментация за контрол на отделните етапи и всички биотехнологичен процес за производство и стабилизира в по същество всяка желана експериментатор биотехнологията или състояние.

Осигуряване на ферментационния процес от гледна точка на прилагането инженерство намалява с отмерена поток ферментатор потоци (инокулум, въздушни или газови смеси хранителни вещества, антипенители) и отделяне на топлина от тях, за отработен въздух, културалната течност, както и измерване и стабилизиране на основните параметри на процеса на ниво, необходимо за оптимално развитие на производителя и на целевия продукт.

По време на ферментацията се образуват комплексни смеси, съдържащи клетки, извънклетъчни метаболити, остатъчната концентрация на изходния субстрат. В този случай желаните продукти обикновено се намират в тази смес в малки концентрации, и много от тях са лесно унищожени. Всичко това налага ограничения върху методи за изолиране и изсушаване на биологични продукти.

LV Тимошенко, MV Chubik

Споделяне в социалните мрежи:

сроден