Procesi u biotehnologiji

Video: septička jama i septička procesi

sadržaj

Video: septička jama i septička procesi
Predfermentatsionnaya faza
Fermentacija

Važan zadatak u stvaranju bilo biotehnološkog procesa je razvoj i optimizacija znanstveno utemeljenih tehnologije i opreme za njega.

U organizaciji biotehnološke proizvodnje djelomično je posuđen iz iskustva razvio u vrijeme kemijske tehnologije. Međutim, biotehnološki postupci su sasvim drugačiji od kemijskog, kao u korištenju biotehnologije složeniji organizacije materije - biološki. Svaki biološki objekt (stanica, enzima, itd ...) - je autonomna samoregulacija sustav. Priroda bioloških procesa je kompleksan i nije u potpunosti razjašnjen. Za mikrobne populacije, na primjer, karakterizira značajna heterogenost na nekoliko osnova - starost, fizičku aktivnost, otpornost na nepovoljne čimbenike okoliša.

Oni su također podliježu slučajnim mutacijama, frekvencija koja je 10-4-10-8. Heterogenost također može biti zbog prisutnosti graničnih površina i nejednolikost medija.

Osnova podjele biotehnološkim postupcima mogu se temeljiti na raznim principima, na primjer, procjena objekata koji pripadaju superkingdom živim bićima, funkcionalna aktivnost bio-objekt, mogućnost izoliranja pojedinačnih faza biotehnološke proizvodnje programa kao zasebnih procesa: razdvajanje, pročišćavanje i pakiranje gotovog proizvoda, itd (Tablica 2.1)..

Tablica 2.1. Sistematizacija biotehnološkim postupcima

ova vrsta klasifikacijskih shema opravdane, a možete ih koristiti kao jednaki.

Biotehnološki procesi mogu se podijeliti na biološke, biokemijskoj i bioanalogichnye. Bivši uključuju one koji se temelje na upotrebi akariot, prokariota i eukariota, drugi - na uporabu enzima i drugih - kemijskom sintezom ili hemisynthesis tvari funkcionalno sličnih ili ekvivalent primarnih (priprema amino kiselina i slično) ili sekundarnih metabolita živih organizama ( derivacija penicilina i cefalosporina, tetraciklina, itd nukleobaze.).

Općenito, bilo koji biotehnološki postupak obuhvaća tri glavna stadija: predfermentatsionnuyu, fermentacije i postfermentatsionnuyu. Shematski dijagram provedbu biotehnološkim postupcima općenito može zastupati dijagram u kojem je napravljen pokušaj da se odražavaju sve procese opcije fermentacije (Sl. 2.1).

Sl. 2.1. Općenita shema procesa u biotehnologiji

Predfermentatsionnaya faza

U ovom koraku, provodi skladištenje i dobivanje kulture inokuluma (proizvođača) i primanje pripravljanje hranjivih medija i supstrata, za fermentaciju opreme i reciklirati procesnog zraka i vode.

Komponente medija za kulturu su odabrane na temelju masenog izračuna ravnoteže koja je povezana s transformacijom izvor napajanja na stanice biomase i / ili metabolit sa vrijednosti konzumira (objavljen) energije. Tipično, kvalitativni i kvantitativni sastav kulturi medija navedeno u regulatornom dokumentacijom.

Održavanje i priprema čiste kulture je vrlo važan korak točka predfermentatsionnoy proizvesti željene proizvode: najčešće je to biomase mikroorganizama - proizvođači. To su bakterije i gljivice niže, ali ponekad može djelovati kao proizvođače višim eukariotskim stanicama (insekte, sisavaca, biljaka).

Proizvodnju, fiziologobiohimicheskie njegove karakteristike i svojstva određuju učinkovitost biotehnološkog procesa. U čistoj kulturi pretinac za pohranu provodi industrijskih sojeva i osigurati njihovu ponovnu i vrijeme rada proizvodnju u količinama potrebnim za pokretanje postupka.

Industrijska soj idealno bi trebao zadovoljiti sljedeće osnovne uvjete:
1) stabilnost strukturnih i morfoloških značajki i fiziološke aktivnosti za proizvodnju i rukovanje;
2) povećana brzina rasta i biosinteza mete (-S) produkta (ima);
3) dovoljno širok raspon otpora štetnih čimbenika okoliša (promjena pH, temperatura, miješanje, srednje viskoznosti);
4) umjerene zahtjevi na ograničenom broju od izvora supply- širi spektar izvora ugljika, dušika i drugih elemenata mogu se koristiti za proizvodnju soj, što je lakše kultiviraju, i dobiti.

Kada raste uzgaja dozu inokuluma koristi skaliranje princip, t. E. Izvodi sekvencijalno kapacitet proizvodnje biomase u boce, bočice, a zatim u nizu uzastopnih fermentora. Svaki sljedeći korak postupka razlikuje se od prethodnog u smislu reda obično. Dobiven proizvodnju sterilnih sjemena linije dalje usmjeren na aparatu, naznačen time što se fermentacijski korak provodi.

Priprema kulture medija provodi se u posebnim reaktorima opremljenim miješalice. Ovisno o topljivosti i kompatibilnosti među komponentama odvojiti se mogu koristiti reaktori. Hrana Tehnologija okruženja uvelike komplicirano, ako su netopive komponente uključene u svom sastavu. U različitim postupcima koji se koriste su biotehnološkim različiti porijekla i količini supstrata, tako da se proces njihove priprave varirati.

Doziranja hranjive odabrani i provodi individualno za svaki postupak za proizvodnju u skladu s propisima za određeni proces. Kao mjerne opreme koja se koristi u ovom težine i volumena uređaja koji se koriste u prehrambenoj i kemijskoj industriji. Transport tvari pumpe, remena i pužnog transportera. Bulk komponente su hranjeni u fermentorima pomoću vakuum pumpe.

Često se koristi princip premiksa tj soli prethodno otopi i zatim se transportira cjevovodom, doziranje hrane za volumena.

Zbog izrazite raznolikosti biotehnološkim postupcima i korišten je za njihovu provedbu okruženja, metoda i instrumenata, razmatranje tih elemenata sada će biti povezan s određenim biotehnologije industrije.

fermentacija

Fermentacija je glavni korak u procesu biotehnologije, jer se javlja u interakciji sa supstratom i proizvodnju željenog proizvoda. Ovaj korak se izvodi na biokemijski reaktor (fermentor) i može se organizirati na različite načine, ovisno o svojstvima i zahtjevima proizvođača koji se koristi za vrstu i kvalitetu finalnog proizvoda.

Fermentacija se može pojaviti u strogo aseptičkim uvjetima i bez pravila promatranje sterilnosti (takozvani „nezaštićena” fermentacija) - tekućina i čvrstih medija, i aerobno anaerobnim uvjetima. Aerobnu fermentaciju može dogoditi, s druge strane, ili površinski aktivne tvari duboko (tijekom debljinom mediju kulture). Uzgoj bioloških objekata može se provesti u seriju i protočni modu, polu-kontinuiranom Fed-Batch supstrata.

Tijekom fermentacije kultura rasle prolazi kroz niz uzastopnih koraka: (. Slika 2.2) lag faze, eksponencijalnim rastom, spore, stacionarni i umiru. Tako postoje značajne promjene u fiziološkom stanju bioobject, te broj parametara okoliša.

Sl. 2.2. Rast mikroorganizama krivulja tijekom fermentacije: 1 - faza umire - nepokretna faza 6 - 2-fazni lag - faza eksponencijalnog rosta- 3 - faza linearni rosta- 4 - 5 rosta- usporavanje fazu

Željeni produkti nastaju u eksponencijalnoj (primarnih metabolita - enzimi, aminokiseline, vitamine, tj tvari koje su potrebne za rast stanične kulture ..) i stacionarne (sekundarnih metabolita - antibiotika, alkaloidi, hormoni, toksina - male molekularne tvari nije potrebna za rast kulture ali je potrebno za funkcioniranje stanovništva zrele, često zaštitna funkcija) faze, no, ovisno o namjeni biotehnološkog procesa u suvremenim industrijskim procesima primjenjuju načelo diferencijacije Načini uzgoj. Kao rezultat toga, uvjeti za maksimalnu proizvodnju željenog proizvoda.

Kontinuirane fermentacije bioobjects izvodi pod stacionarnim uvjetima, kada je mikrobna populacija i njegovi proizvodi su najsrodniji, tj. E. U stacionarnoj fazi. Upotreba kontinuirane fermentacije procesa osigurava uvjete za učinkovito upravljanje i kontrolu biosinteze procesa. kontinuirani sustav za fermentaciju može biti uređen prema principu potpunog pomaka ili potpunog miješanja.

Prvi primjer - tzv cjevastog kultura: Postupak se provodi fermentacija u dugom cijevi, koji na jednom kraju kontinuirano se dovodi sredstvo za ishranu i inokuluma, a s druge strane - s istom brzinom slijedi tekućine iz kulture i željeni produkt. Sustav radi fermentacija je heterogena, a provodi se, u pravilu, bez miješanja.

U kontinuirane fermentacije u fermentatorima potpuno miješanje (metoda homogenosti protoka) u cijelom fermentacije jedinica mase su jednaki uvjeti. Uporaba takvoga sustava omogućava učinkovitu fermentacija za kontrolu pojedinačne korake procesa i sve biotehnološki proizvodnju i stabilizirati u bitno bilo koji željeni eksperimentator biotehnologiju ili stanja.

Pod uvjetom da je proces fermentacije sa stanovišta provedbe inženjering smanjuje s odmjerenom protok fermentor potoka (Inokulum, smjese zrak ili plin hranjivih hranjive tvari, otpjenjivači) i uklanjanje topline iz njega, ispušni zrak, tekućine iz kulture, kao i mjerenje i stabilizaciju glavnih parametara postupka na razini je potrebno za optimalan razvoj proizvođača i ciljnom proizvodu.

Tijekom fermentacije nastaju složene smjese koje sadrže stanice izvanstanične metabolite, zaostale koncentracije polaznog supstrata. U tom slučaju željeni proizvodi se obično nalaze u ovu smjesu u malim koncentracijama, a mnogi od njih odmah su uništeni. Sve to nameće ograničenja na metodama izolacije i sušenja bioloških proizvoda.

LV Timošenko, SN Chubik

Dijelite na društvenim mrežama:

Povezan