Schema tipică și principalele producții biotehnologice

proces biotehnologic numit sinteza - o substanță (produs de biotehnologie), cu participarea directă a microorganismelor vii și enzime izolate din ele - catalizatori biologici.

Principalele caracteristici și diferențele de proces din domeniul biotehnologiei sunt: participarea microorganismelor, compoziția complexă a mediului de reacție, mecanismul de reacție complex și durata apariției sale, sensibilitatea la condițiile externe (sterilitate, presiune, temperatură, etc ...).

Produsele preparate biotehnice prin tehnologii individuale cu agenții săi, materii prime, numărul de etape ale modurilor de operare. Cu toate acestea, puteți selecta tipuri de diagrame pentru datele de producție. O privire de ansamblu este prezentată în Fig. 4.

Fig. 4. producții biotehnologice schema tipică

În acest circuit principal este etapa biotehnologie, al cărui obiectiv principal - obținerea unor materii organice. Acesta include următoarele serii de procese biologice prin care materia primă este transformată într-un produs final (vezi. Fig. 4).

Fermentarea - o clasă specială de transformări chimice ale materiei constând dintr-o serie de reacții interdependente de sinteză și degradare care apar în substanțele organice sub influența enzimelor. Enzimele reprezintă astfel catalizatori biologici universale având o compoziție complexă.

Biotransformare - procesul de schimbare a structurii chimice a substanței sub acțiunea enzimelor sau a activității enzimatice ale celulelor microbiene.

Biocataliză - transformarea chimică a substanțelor care apar folosind biocatalizatori - enzime.

Biooxidation - consumul de contaminanți de către microorganisme sau microorganisme în asociere condiții aerobe.

Metanul fermentare - procesarea deșeurilor organice prin asociere microorganisme metanogene în condiții anaerobe.

Biocomposting - reducerea asociere substanțe organice microorganisme dăunătoare în deșeuri solide care au devenit vzryhlonnaya structură specială pentru a asigura accesul aerului și umectare uniformă.

-Oxidarea - sorbție impurităților nocive din gaze sau lichide cu microorganisme, de obicei, fixate pe purtători solizi specifici.

Bacterial levigare - procesul de transfer a compușilor metalici insolubili în apă în stare dizolvată sub acțiunea microorganismelor specifice.

Biodegradarea - distrugerea compușilor periculoși, sub influența biodestruktorov microorganisme.

etapele pregătitoare sunt utilizate pentru gătit și prepararea materiilor prime necesare stadiul biotehnologiei. Acesta utilizează următoarele procese: pregătirea media, sterilizarea ei, prepararea semințelor și biocatalizator pretratare a hranei.

Separarea lichidului și biomasă, în funcție de proprietățile acestora realizate în diverse moduri, diferite forță motrice a procesului:

sedimentare - separarea prin gravitație (pentru stațiile de epurare a apelor uzate);
Filtrarea - trecerea suspensiei printr-un material de filtrare sub influența diferenței de presiune în scopul întârzierii pe suprafața materialului de biomasă. Cu micro- sau ultrafiltrare pentru a obține o soluție fără celule de biomasă în suspensie;
separare sau centrifugare - separarea prin forța centrifugă. In acest mod a fost separat, de exemplu, în prepararea biomasei furajere drojdie;
flotație - selectarea fracțiunii de biomasă a spumei sale;
Coagularea - separarea solidelor din lichide prin precipitarea lor sub formă de aglomerate mari și sedimentare ulterioară.

Izolarea produselor de biosinteză, purificarea și concentrarea produsului sunt procese auxiliare pentru a produce un produs în formă terminat. Unele diferențe sunt doar în etapa de selecție a produselor de biosinteză pentru produsele intra- și extracelulare. Astfel, este necesară distrugerea peretelui celular al o celulă dezintegrare metodov- prin hidroliză, hidroliză enzimatică, autoliză și altele asemenea. D pentru produsele intracelulare.

dezintegrarea celulei fizice se efectuează (cu ultrasunete congelare și decompresia m. p.), metode biotehnologice și chimice.

Hidroliza - distrugerea membranelor celulare sub influența reactivilor chimici și temperatura.

Hidroliza enzimatica - distrugerea membranelor celulare prin enzime la o temperatură ridicată.

Autoliză - un fel de hidroliză enzimatică, atunci când se utilizează enzima lor de celule proprii.

Comun pentru a izola produsele intra- și extracelulare sunt precipitare extracție, adsorbție, schimb ionic, distilare, rectificare și nanofiltrare ultrarovanie, osmoza inversa, centrifugare, ultracentrifugare.

tranziția produs din titlu din faza apoasă într-un lichid organic nemiscibil cu apa (extractant) - extracție. Extracția direct din faza solidă, inclusiv biomasa organismelor, numite extracție.

Depoziție - izolarea produsului dorit prin adăugarea lichidului reactiv care interacționează cu produsul dizolvat și cedentul-l în fază solidă.

Adsorbtia - traducere dizolvată în produsul lichid în fază solidă, prin purtătorul său de absorbție solid - sorbent.

Schimbul de ioni este similar cu adsorbție, dar în acest caz, faza solidă se deplasează ioni (cationi sau anioni) și nu în întregime așteptat molecula produs sau impurități.

Distilarea, rectificare sunt utilizate pentru a izola dizolvate în lichidul de cultură a cazanelor mici, de exemplu, alcool etilic.

Ultrafiltrarea, nanofiltrare, osmoza inversa este utilizat pentru izolarea compușilor cu masa moleculară înaltă (proteine, polipeptide, polinuk-leotidov). osmoza inversa și nanofiltrare chiar permit separarea dimensiunii reduse a moleculei.

Centrifugarea, ultracentrifugarea utilizat pentru a izola virusurile, organite celulare, compuși macromoleculari.

Purificarea produsului se realizează folosind o varietate de procese, inclusiv extracția, cromatografia, ultrafiltrarea, osmoza inversă. Este utilizat în etapa de concentrare prin evaporare, uscare, precipitare, cristalizare, ultra-, hiper- sau nanofiltrare oferind „stoarce“ solvent din soluție.

Cromatografia se utilizează pentru amestecuri separate de substanțe sunt adesea foarte similare în structură. Procedeul se realizează în coloane cromatografice speciale umplute cu un adsorbant solid. Toate materialele sunt mai întâi adsorbit pe acest adsorbant. Desorbția diferiților compuși cu greutate moleculară are loc la viteze diferite, ceea ce permite să se separe și să le purifice unul față de celălalt cu ajutorul unui solvent adecvat.

Dializa este utilizat pentru amestecuri separate de compuși cu greutate moleculară mică și mare. Procesul se bazează pe capacitatea substanțelor cu greutate moleculară mică, trec prin membrana, care este impermeabilă la compuși cu masa moleculară înaltă. În acest fel, purificarea vaccinurilor și enzime din săruri și impurități solubile cu greutate moleculară mică.

Cristalizarea - un proces bazat pe solubilității diferite ale materialelor la temperaturi diferite. De obicei, în acest procedeu, un produs solid din titlu a fost izolat și impurități rămân în lichidul mumă. Astfel, de exemplu, pentru a da cristale de penicilină.

În funcție de poziția ocupată de produse biotehnologice într-un sistem tipic de proces, ele pot fi: 1) gazele din etapa de fermentare (exemple - dioxid de carbon, biogaz) - 2) mediu Fermentare - kulypuralnuyu lichid împreună cu microorganismele (de exemplu - kefir) sau substrat solid (de exemplu - brânză) - 3) se concentrează lichidul de cultură (de exemplu - lizină pupa) - 4) lichidul obținut după separarea biomasei din lichidul de cultură (de exemplu - kvass, bere) - 5) biomasă inactivat (exemplu - furaj drojdie) - 6) viabile lea biomasă - preparat biologic (Exemplu - brutari însilozarea drojdie ferment) - 7) a atenuat biomasa (de exemplu - vaccinuri vii) - 8) fluxul de fluid purificat în purificarea apelor reziduale, etc.

SV Makarov, TE Nikiforov, NA Kozlov

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit