Procese în Biotehnologie

Video: fose septice și procese septice

conținut

Video: fose septice și procese septice
Etapa predfermentatsionnaya
Fermentație

O sarcină importantă în crearea oricărui proces biotehnologic este dezvoltarea și optimizarea tehnologiei bazate pe știință și echipamente pentru el.

La organizarea producției biotehnologice a fost parțial împrumutată din experiența dezvoltată de momentul tehnologiei chimice. Cu toate acestea, procesele biotehnologice sunt destul de diferite de produsul chimic, la fel ca în utilizarea biotehnologiei mai complicată organizare a materiei - biologice. Fiecare obiect biologic (celulă, o enzimă, etc ...) - este un sistem de auto reglementat în mod autonom. Natura proceselor biologice este complexă și nu este complet elucidat. Pentru populațiile microbiene, de exemplu, se caracterizează prin heterogenitate semnificativă pe mai multe motive - vârstă, activitatea fizică, rezistența la factorii de mediu nefavorabile.

Ele sunt, de asemenea, obiectul unor mutații aleatoare, frecvența de care este 10-4-10-8. Eterogenitatea poate fi, de asemenea, datorită prezenței suprafețelor de interfață și neuniformitatea a mediului.

Baza diviziunii proceselor biotehnologice se pot baza pe diferite principii, de exemplu, evaluarea obiectelor aparținând ființelor superkingdom vii, activitatea funcțională a bio-obiect, posibilitatea de a izola fazele individuale ale schemelor de producție biotehnologice ca procese separate: separarea, purificarea și ambalarea produsului final, etc. (Tabelul 2.1.).

Tabelul 2.1. Sistematizarea proceselor biotehnologice

acest tip de scheme de clasificare sunt justificate, și le puteți folosi ca egali.

biotehnologică pot fi împărțite în biologice, biochimice și bioanalogichnye. Primele includ pe cele care se bazează pe akariot utilizare, procariotele și eucariotele, al doilea - privind utilizarea enzimelor și altele - prin sinteză sau hemisinteza substanțe chimice similare funcțional sau primare echivalente (de preparare a aminoacizilor, etc.) sau metaboliții secundari ai organismelor vii ( derivatizare de penicilină și cefalosporină, tetraciclină, etc. nucleobaze.).

In termeni generali, orice procedeu biotehnologic cuprinde trei etape principale: predfermentatsionnuyu, fermentare și postfermentatsionnuyu. Diagrama schematică a unei implementări a proceselor biotehnologice pot fi reprezentate în general printr-o diagramă în care se face o încercare de a reflecta toate procesele opțiunile de fermentație (fig. 2.1).

Fig. 2.1. Schema de procese generalizate în Biotehnologie

etapa Predfermentatsionnaya

În această etapă, efectuat stocarea și prepararea culturii producător (inocul) și primirea la prepararea mediilor și substraturi nutritive, echipamente de fermentație și a aerului de proces reciclat și apă.

Componentele medii de cultură sunt selectate pe baza calculului de echilibrare a masei asociate cu transformarea unei surse de energie pentru biomasa celulară și / sau metabolitul său cu alocație consumată (eliberată) de energie. De obicei, compoziția calitativă și cantitativă a mediilor de cultură este specificată în documentația de reglementare.

Întreținerea și pregătirea culturii pure este un pas foarte important punct predfermentatsionnoy pentru a produce produsele dorite: cel mai adesea este biomasa microorganismelor - producători. Acestea sunt bacterii și ciupercile inferioare, dar uneori pot acționa ca producători de celule eucariote superioare (insecte, mamifere, plante).

Producerea de, fiziologobiohimicheskie caracteristicile și proprietățile sale determină eficiența procesului biotehnologic. În cultură pură compartimentul de depozitare transportate speciile industriale și să ofere timpul de reactivare și de exploatare care produc în cantități necesare pentru a începe procesul.

tulpina industriale ar trebui să îndeplinească în mod ideal următoarele cerințe de bază:
1) stabilitatea caracteristicilor structurale și morfologice și activitatea fiziologică în fabricarea și exploatarea;
2) o creștere a ratei de creștere și a biosintezei țintei (-s) ale produsului (produselor);
3) o gamă suficient de largă de rezistență la factorii de mediu nefavorabile (fluctuații de temperatură, pH, agitare, vâscozitate medie);
4) cerințe moderate până la un număr limitat de surse decât gamă mai largă de furniza-surse de carbon, azot și alte elemente pot fi utilizate tulpina de producție, mai ușor este cultivat și mai profitabil.

Atunci când în creștere a dozei de inocul cultivată utilizat principiul scalarea, t. E. Efectuat secvențial producătoare de biomasă capacitate în flacoane, sticle, apoi într-o serie de fermentatoare succesive. Fiecare etapă ulterioară a procesului diferă de cea anterioară în ceea ce privește ordinea de obicei. S-a obținut prin producerea de linii de semințe sterile dirijate în continuare în aparat, în care etapa de fermentație este pus în aplicare.

Prepararea mediilor de cultură se realizează în reactoare speciale prevăzute cu agitatoare. În funcție de solubilitatea și compatibilitatea între componentele separate reactoarele pot fi folosite. medii de tehnologie alimentară foarte complicată, în cazul în care componentele insolubile sunt incluse în compoziția lor. In diferite procese biotehnologice utilizate sunt diferite în originea și cantitatea de substrat, astfel încât procesul de preparare a acestora variază.

Dozare nutrienți selectate și realizate în mod individual pentru fiecare proces de fabricație în conformitate cu reglementările unui anumit proces. Deoarece echipamentul de măsurare utilizat în această greutate și volum dispozitivelor utilizate în industria alimentară și chimică. Transportul substanțelor de pompe, curea și transportor cu melc. Componentele în vrac sunt alimentate în fermentatoare prin utilizarea pompelor de vid.

Principiul premixuri, adică utilizate frecvent Sărurile dizolvate în prealabil și apoi transportate prin conducte, dozarea de hrană în volum.

Datorită varietății excepțională a proceselor biotehnologice și utilizate pentru medii de implementare a acestora, metode și instrumente, luarea în considerare a acestor elemente vor fi asociate cu anumite industrii biotehnologie.

fermentație

Etapa de fermentare este un pas important în procesul de biotehnologie, deoarece acesta se produce în timpul interacțiunii cu substratul și realizînd produsul dorit. Această etapă se realizează într-un reactor biochimic (fermentator) și pot fi organizate în diferite moduri în funcție de caracteristicile și cerințele producătorului utilizat pentru tipul și calitatea produsului final.

poate avea loc în condiții strict aseptice sau fără respectarea regulilor de sterilitate Fermentare (așa-numitul „neprotejat“ fermentație) - lichide și medii solide, aerobioză și anaerobioză. fermentare aerobă poate avea loc, la rândul său, agenți activi de suprafață sau profund (pe toată grosimea mediului de cultură). Cultivarea obiectelor biologice pot fi efectuate în mod discontinuu și cu flux, semi-continuu substrat discontinuu cu alimentare.

In timpul seriei de fermentație crescute cultură trece printr-o serie de etape succesive: (. Figura 2.2) o fază de latență, o creștere exponențială, lentă, staționare și moarte. Astfel, există schimbări substanțiale în starea fiziologică a bioobject, și un număr de parametri de mediu.

Fig. 2.2. creștere curba microorganismelor în timpul fermentației lotului: 1 - faza moarte - faza staționară-6 - 2 faze-lag - faza exponențială rosta- 3 - fază liniară rosta- 4 - 5 faze de decelerare rosta-

Produsele dorite sunt formate în exponențială (metaboliții primari - enzime, aminoacizi, vitamine, adică substanțe care sunt necesare pentru creșterea culturii celulare ..) și (metaboliți secundari staționare - antibiotice, alcaloizi, hormoni, toxine - substanțe moleculară mică nu este necesară pentru creșterea culturii dar necesar pentru populația funcțională a deseorii matură, protectoare) faze, cu toate acestea, în funcție de scopul procesului biotehnologic în procesele industriale moderne aplică principiul diferențierii moduri de cultivare. În consecință, condițiile de producție maximă a unui produs dorit.

bioobjects de fermentație continuă efectuate în condiții de echilibru, atunci când populația microbiană și produsele sale sunt cele mai omogene, adică. E. În faza staționară. Utilizarea proceselor de fermentație continuă asigură condiții pentru gestionarea și controlul proceselor de biosinteză eficace. sistem de fermentație continuă pot fi aranjate în conformitate cu principiul deplasării complete sau amestecarea completă.

Primul exemplu - așa-numita cultură tubulară: Procesul de fermentație se realizează într-o țeavă lungă, care la un capăt este alimentat continuu mediu nutritiv și un inocul, iar pe de altă parte - cu aceeași viteză rezultă fluid de cultură și produsele dorite. Sistemul se execută fermentare este eterogenă și este pus în aplicare, de regulă, fără agitare.

În fermentație continuă în fermentatoare amestecarea completă (metoda de curgere omogenă) în întreaga unitate de masă de fermentație sunt condiții identice. Utilizarea unor astfel de sisteme permite fermentarea eficientă de a controla etapele individuale și toate procesul biotehnologic care produc și să se stabilizeze în mod substanțial orice biotehnologie experimentator dorită sau condiție.

Asigurarea procesului de fermentație din punctul de vedere al implementării ingineriei reduce la un debit măsurată a unui fluxuri fermentatorului (inoculări, amestecuri de aer sau de gaz nutrienți nutrienți, despumanți) și îndepărtarea căldurii din acesta, aerul evacuat, lichidul de cultură, precum și măsurarea și stabilizarea principalilor parametri de proces la nivelul necesar pentru dezvoltarea optimă a producătorului și produsul țintă.

In timpul fermentației se formează amestecuri complexe conținând celule, metaboliți extracelulare, concentrația reziduală a substratului inițial. În acest caz, produsele dorite se găsesc de obicei în acest amestec, în concentrații mici, și multe dintre ele sunt ușor distruse. Toate acestea impune restricții cu privire la metodele de izolare și uscare a produselor biologice.

LV Timoșenko, MV Chubik

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit