Procesi v biotehnologiji

Video: greznica in septični procesi

Vsebina

Video: greznica in septični procesi
Faza predfermentatsionnaya
Fermentacija

Pomembna naloga pri oblikovanju koli biotehnološkega procesa je razvoj in optimizacija, ki temelji na znanosti tehnologije in opreme v njem.

V organizaciji biotehnološke proizvodnje je delno izposojen iz izkušenj, ki jih v času kemijsko tehnologijo razvil. Vendar biotehnoloških procesov so precej drugačna od kemične, kot pri uporabi biotehnologije bolj zapleteno organizacijo snovi - biološko. Vsak biološki objekt (celica, encim, itd ...) - je samostojna samoregulacija sistem. Narava bioloških procesov je zapletena in ne povsem pojasnjen. Za mikrobne populacije, na primer, je značilna precejšnja heterogenost iz več razlogov - starost, telesno aktivnost, odpornost na neugodne okoljskih dejavnikov.

Prav tako so predmet naključnih mutacij, pogostost, ki je 10-4-10-8. Heterogenost lahko tudi zaradi prisotnosti notranjih površin in neenotnosti medija.

Osnova za delitev biotehnoloških procesih lahko temeljijo na različnih načelih, na primer, ovrednotenje predmetov, ki pripadajo superkingdom živih bitij na, funkcionalna aktivnost bio-objekta, možnost izoliranja posameznih faz biotehnoloških proizvodnih sistemov kot ločenih procesov: ločevanje, čiščenje in pakiranje končnega izdelka, itd (Tabela 2.1.).

Tabela 2.1. Sistematizacija biotehnoloških procesov

ta vrsta sistemov za razvrščanje so utemeljene, in jih lahko uporabite kot enaka.

Biotehnološki procesi lahko razdelimo na biološke, biokemijske in bioanalogichnye. Prvi vključujejo tiste, ki temeljijo na akariot uporabe, prokariontih in evkariontih, drugi - o uporabi encimov in drugih - s snovmi kemično sintezo ali hemisynthesis funkcionalno podobne ali enakovredne primarnih (priprava aminokislin itd) ali sekundarnih metabolitov živih organizmov ( derivatizacija penicilina in cefalosporin, tetraciklin, itd nukleobaze.).

Na splošno kateremkoli biotehnološke postopek obsega tri glavne faze: predfermentatsionnuyu, fermentacije in postfermentatsionnuyu. Shema za izvajanje biotehnoloških procesov na splošno lahko predstavimo s shemo, v kateri je poskus, ki odražajo vse možnosti fermentacijskih procesov (sl. 2.1).

Sl. 2.1. Generalizirane shema procesi v biotehnologiji

faza Predfermentatsionnaya

V tem koraku izvedemo skladiščenje in pripravo kulture proizvajalcev (inokulum) in sprejem pripravo medijev in substratov hranil, fermentacijski opremo in reciklirane procesnega zraka in vode.

Sestavine gojišča so izbrani na podlagi izračun masne bilance, povezane s preoblikovanjem vir energije za celice biomase in / ali metabolita s dodatka porabi (sprosti) energije. Značilno je, da je kvalitativno in kvantitativno sestavo gojišča je določeno v upravljalnem dokumentaciji.

Vzdrževanje in priprava čiste kulture je zelo pomembna točka predfermentatsionnoy korak za izdelavo želene izdelke: najpogosteje je biomasa mikroorganizmov - proizvajalci. To so bakterije in glive nižje, včasih pa lahko delujejo kot proizvajalce višjih evkariontskih celicah (žuželke, sesalci, rastline).

Proizvodnja, fiziologobiohimicheskie njegove značilnosti in lastnosti ugotavljanja učinkovitosti biotehnološko pretvorbo. V čisti kulturi prostor za shranjevanje izvaja industrijskih sevov in zagotoviti njihovo ponovnega vklopa in čas delovanja, ki proizvajajo v količinah, potrebnih za začetek postopka.

Industrijska sev bi bilo najbolje, izpolnjevati naslednje osnovne zahteve:
1) stabilnost strukturne in morfološke značilnosti in fiziološke aktivnosti v proizvodnji in delovanjem;
2) povečano hitrost rasti in biosinteza cilja (= S) proizvoda (-ov);
3) dovolj širok spekter odpornosti proti neugodnih okoljskih dejavnikov (nihanja temperature, pH, vznemirjenost, srednje viskoznosti);
4) zmerne zahteve do omejenega števila virov kot dobavo-širši spekter virov ogljika, dušika in drugih elementov, ki jih lahko uporabimo proizvodni sev, lažje kultiviramo in bolj donosno.

Ko raste goji inokuluma odmerek uporabljeno načelo luščenje, t. E. Nastopajo zaporedno izdelavo zmogljivosti biomase v stekleničkah, steklenicah, nato pa v nizu zaporednih fermenterje. Vsak naslednji korak v procesu razlikuje od prejšnjega v smislu, da običajno. Dobljeni s proizvodnjo sterilnih semen linije nadalje nanaša na naprave, kjer se korak fermentacije izvajajo.

Priprava gojišča se izvaja v posebnih reaktorjih, opremljenih z mešalnimi napravami. Odvisno od topnosti in združljivost med komponentami ločevanje reaktorji lahko uporabimo. Hrana Tehnologija okolja zelo zapleteno, če so netopne komponente vključeni v njihovo sestavo. V različnih biotehnoloških postopkih, ki se uporabljajo različni izvora in količino substrata, tako da je postopek njihove priprave spreminja.

Odmerjanje hranila izbrana in izvedena za vsako posamezno proizvodnega procesa v skladu s predpisi določen postopek. Kot merilne opreme, ki se uporablja v tem teže in obsega naprav, ki se uporabljajo v industriji hrane in kemikalij. Transport snovi s črpalkami, pas in vijačnim transporterjem. Bulk komponente dovaja v fermentorjih z uporabo vakuumske črpalke.

Pogosto uporabljeni načelo premiksi, t.j. soli prej raztopi in nato odpelje cevovodih, doziranje krme z volumni.

Zaradi izjemne različnih biotehnoloških procesov in uporablja za svoje okolje izvajanja, metod in instrumentov, bo upoštevanje teh elementov je sedaj povezana s posebnimi biotehnološke industrije.

fermentacija

Korak fermentacija je velik korak v procesu biotehnologije, saj se pojavi v interakciji s substratom in proizvaja želen produkt. Ta korak se izvaja v biološkem reaktorju (fermentor) in se lahko izvede na različne načine, odvisno od značilnosti in zahteve proizvajalca, ki se uporablja za vrsto in kakovost končnega izdelka.

Fermentacija se lahko pojavijo v strogo aseptičnih pogojih ali brez upoštevanja pravil sterilnosti (tako imenovani "nezaščitene" vrenje) - tekoči in trdni medijev, aerobno in anaerobno. Aerobna fermentacija se lahko pojavi v zameno, površinsko aktivnih sredstev ali globoko (celotni debelini gojitvenega medija). Gojenje bioloških predmetov lahko izvedemo v serije in pretočni način, polkontinuirnem fed-batch substrata.

Med šaržno fermentacijo gojena kultura prehaja skozi niz zaporednih korakov: (. Slika 2.2) na lag-faze, eksponentno, počasna rast, stacionarnih in umirajočih. Tako obstajajo znatne spremembe v fiziološkem stanju bioobject in številne okoljskih parametrov.

Sl. 2.2. Rast Krivulja mikroorganizmov med šaržno fermentacijo: 1-2-fazni zamik - faza eksponentna rosta- 3 - faza linearno rosta- 4 - 5 rosta- zaviranja faza - stacionarna faza-6 - faza umiranja

Želene izdelki so oblikovani v eksponentni (primarnih metabolitov - encime, aminokisline, vitamini, tj snovi, ki so potrebne za rast celične kulture ..) in stacionarni (sekundarnih metabolitov - antibiotiki, alkaloidi, hormoni, toksini - nizko molekulsko snovi ni potrebno za rast kulture vendar je potrebno za delovanje prebivalstva zrel, pogosto zaščitna funkcija) faze, pa je odvisno od namena biotehnološkega procesa v sodobnih industrijskih procesih uporabljajo načelo diferenciacije načini pridelave. Kot rezultat, pogoje za maksimalno proizvodnjo želenega produkta.

Nenehne fermentacije bioobjects izvede v stanju dinamičnega ravnovesja, ko so mikrobne populacije in njegovih proizvodov najbolj homogena, tj. E. V stacionarno fazo. Uporaba neprekinjenih postopkov fermentacije zagotavlja pogojev za učinkovito upravljanje in nadzor nad procesom biosinteze. sistem za neprekinjeno fermentacije lahko nameščena po načelu popolne premikom ali popolno mešanje.

Prvi primer - tako imenovani cevasto Kultura: Postopek fermentacijo izvedemo v dolgi cevi, ki je na enem koncu kontinuirano dovajamo hranilni medij in inokulum, in na drugi strani - z enako hitrostjo izhaja kulture tekočino in želene produkte. Sistem deluje fermentacija je heterogena in se izvaja, kot pravilo, brez mešanja.

V kontinuirni fermentaciji v fermentorjih so popolno mešanje (Uporaba homogenega toka) v celotnem fermentacijsko enoto mase enakimi pogoji. Uporaba takšnih sistemov omogoča učinkovito fermentacije za nadzor posameznih korakov in vse biotehnološkega procesa proizvajajo in stabilizira v bistvu poljubno poskusa biotehnologijo ali stanja.

Zagotavljanje fermentacije z vidika izvajanja inženiringa zmanjša na odmerjeno tok fermentorja tokov (inokulum, zračne in plinske mešanice hranil hranil, protipenil) in odvod toplote nje, pri čemer izpušni zrak, kulturo tekočino, kot tudi merjenje in stabilizacijo glavnih procesnih parametrov na ravni, potrebne za optimalen razvoj proizvajalca in ciljno izdelka.

Med fermentacijo se tvori kompleksne zmesi, ki vsebujejo celice, zunajcelične metabolite preostalo koncentracijo začetne substrata. V tem primeru so želene produkte ponavadi najdemo v tej mešanici v manjših koncentracijah, in mnogi od njih so zlahka uniči. Vse to nalaga omejitve glede metod izolacije in sušenjem bioloških izdelkov.

LV Timoshenko, MV Chubik

Zdieľať na sociálnych sieťach:

Príbuzný