Exemple de procese biotehnologice. Obținerea de vitamine

Video: Uleiul de pește de la Oriflame Omega 3

Prin biotehnologie sunt unele vitamine. Cel mai important, producția biotehnologică vitaminelor B2, B12 și C, precum și caroten (provitamina A). Pentru producția lor utilizată o varietate de bacterii, drojdii și mucegaiuri. În funcție de tipul de microorganism si vitamina mediu nutritiv poate fi făină de porumb-soia, ulei vegetal, kerosen, metanol, glucoză, zaharoză.

Astfel, vitamina B2 a fost preparat prin fermentarea uleiului vegetal folosind ciuperca Ashbya gossypii. Companii de top au în vedere posibilitatea unei înlocuirea completă a tehnologiei chimice de producție de vitamina B2 la biotehnologie. domeniu important de biotehnologie, intensiv în curs de dezvoltare în ultimii ani - surse regenerabile de energie, dintre care cea mai comună este biogazul.

Acest termen se referă la un produs gazos rezultat din anaerob, adică fără acces fermentării aerului provenit (fermentare) substanțe organice de origine diferită. Biogazul este un amestec gazos. Principalele sale componente: metan - 55 ani - 70% de dioxid de carbon - 28-43%, și cantități foarte mici de azot, oxigen, hidrogen și hidrogen sulfurat. Biogazul a fost folosit cu succes ca un combustibil de mare energie.

La primirea biogazului sunt etape pregătitoare tipice (Figura 9). - prepararea materiilor prime și a semințelor, fermentarea metan, uscare ca o etapă de concentrare. Compresia poate fi văzută ca crearea formei produsului finit.

Fig. 9. Circuitul de producere a biogazului

In medie, 1 kg de material organic uscat, fermentat biologic, la 70%, produce aproximativ 0,8-1,0 m3 de biogaz.

Deoarece descompunerea deșeurilor organice se datorează activității anumitor tipuri de bacterii, o influență substanțială asupra mediului ea. Astfel, cantitatea de gaz generată depinde în mare măsură de temperatura: mai cald, cea mai mare rata și gradul de fermentare a materialului organic. Acesta este motivul pentru care, probabil, primele plante de biogaz au fost în țările cu climă caldă.

Cu toate acestea, utilizarea de izolație fiabilă și apă, uneori încălzite permite biogaz principale generatoare de construcție în zonele în care temperatura de iarnă este coborâtă la -20 ° C, În producția de biogaz este influențată și de durata fermentării, structura de instalare, dimensiunea și conținutul de solide, cantitatea de sarcină, raportul de intensitate amestec de carbon - azot.

Există anumite cerințe și la materia primă: trebuie să fie adecvat pentru dezvoltarea bacteriilor care conțin materii organice biodegradabile și apă într-o cantitate mare. De preferință, mediul a fost neutru și fără agenți de acțiune de bacterii, cum ar fi săpunuri, detergenți, antibiotice interferente.
Biogazul poate fi folosit uleiuri vegetale și deșeuri comerciale, gunoi de grajd, ape reziduale, etc. N.

In timpul lichidul de fermentație în rezervor tinde să se separe în trei fracții. - crusta superioară formată din particule mari antrenate în creștere bule de gaz în timp poate deveni destul de greu și ar interfera cu eliberarea de biogaz. În partea de mijloc a fluidului fermentator se acumulează. Inferior, gryazeobraznaya fracție precipită. Bacteriile sunt cele mai active în zona de mijloc, astfel încât conținutul rezervorului trebuie agitat periodic.

Agitarea poate fi realizată prin mijloace mecanice, mijloace hidraulice (reciclare cu o pompă), sub presiunea sistemului pneumatic (biogaz reciclare parțială) sau utilizând diferite metode samoperemeshivaniya.

De asemenea, este foarte eficient de conversie a biomasei în bioetanol. În Brazilia, etanolul este produs din trestia de zahăr, în SUA - de la porumb. Cu eficiența producției de bioetanol crește în fiecare an. Potrivit USDA, arderea de bioetanol în prezent oferă 67% mai multă energie decât era necesar pentru producția sa (în 1995 cifra a fost de 24%). Bioetanolul este utilizat drept combustibil, fie în formă pură sau în amestec cu benzină. Pentru biodiesel utilizat în principal de canola.

Procesul biotehnologic major este tratamentul biologic al apelor uzate. Metode biologice pentru îndepărtarea contaminanților recunoscute ca fiind cel mai economic și ecologic efectiv. Procesul de purificare are o serie de etape pregătitoare (vezi. Figura 10).

Fig. 10. Tratarea biologică a apelor uzate

De fapt etapa Biotech, este cea mai raspandita in tara noastra, este de a curăța (bio-oxidare), folosind microorganisme aerobe, efectuate în bazine de aerare, biofiltre și iazuri de stabilizare.

dezavantaje esentiale tehnologiei aerobe sunt costurile ridicate ale aerării, necesitatea unor suprafețe mari în cadrul stațiilor de epurare, prezența mirosurilor, problemele asociate cu manipularea și eliminarea unor cantități mari de excesul de nămol format (nămol în exces pot fi eliminate prin una dintre următoarele operații: uscarea la „paturi de nămol“ (aceasta este cel mai dăunător mediului metoda) concentrarea prin flotație, prelucrarea în biogaz).

Elimina tehnologii dezavantaje pot aerobă tratarea anaerobă a apelor reziduale care necesită nici o energie de aerare și de conjugat pentru a forma o sursă valoroasă de energie - metan. Degradarea substanțelor organice în fermentația metan anaerobă este un proces în mai multe etape, în care legăturile carbon-carbon sunt treptat distruse de către diferitele grupe de microorganisme. Procesele anaerobe, comparativ cu aerobic însoțită de formarea de mult mai mici (mai mult de 10 ori) cantitățile ila- de reactoare care funcționează folosind tehnologia anaerobă, foarte compact. Aceste avantaje au condus la un interes considerabil în tratamentul anaerob în multe țări.

Cele mai utilizate pe scară largă tehnologia anaerobă a fost în industria de fabricare a berii și fabricarea moale napitkov.V Rusia aceste tehnologii abia încep să se dezvolte. Până în prezent, construit 5 reactoare (Kashira, Moscova, Stupino, Samara, Khabarovsk-comparație - India are 150 de digestoarele anaerobe, Japonia - 122 Statele Unite ale Americii - 108, Olanda - 98, Germania -94). În etapa de proiectare sunt facilitățile anaerobe pentru industria berii din Sankt-Petersburg, Tula, Rostov-pe-Don, Yaroslavl, Kaluga, precum și pentru producerea de băuturi răcoritoare din Chernogolovka, regiunea Moscovei.

Un dezavantaj al tehnologiei anaerobe este incapacitatea de a asigura calitatea de curățare care respectă standardele în rezervoarele de resetare pescărești, deoarece utilizarea lor este practic eliminat compuși cu azot și fosfor. În acest caz, este necesar să se aplice o purificare aerobică finală, dar costurile sale sunt deja reduse semnificativ, deoarece contaminarea cu până la 90% este eliminată în faza anaerobă.

Un domeniu promițătoare este dezvoltarea unor metode biotehnologice de detoxifiere și eliminarea substanțelor toxice. Printre contaminanți toxici care intră apa de suprafață din efluenții industriali, cele mai comune fenoli și compuși ai metalelor grele. Cea mai eficientă metodă de neutralizare a apelor reziduale industriale este purificarea sorbție a apei. S-au găsit a fi adsorbanți eficiente pot servi o varietate de turbă și biomasă (deșeuri producții microbiologice).

substanță solidă de turbă formată în timpul biodegradării plantelor, este alcătuită din compuși cu molecule mari de natură chimică diferită :. Celuloza, hemicelulozei, substanțe humice, lignina, etc. Turba poate fi folosit ca material de filtrare sorbție pentru curățarea apelor uzate uleioase și conținând fenol. Biomasa microorganismelor utilizate pentru producerea biosorbents, format prin sinteza microbiologică a antibioticelor, enzime și alte substanțe biologic active și este distrus parțial celule microbiene care conțin proteine, polizaharide și altele.

Există două mecanisme de bază de agenți de legare biologici - și bioacumularea-oxidarea. Din cauza mai multor-oxidarea (procese-ing sorbție de legare, de schimb ionic, complexare, legarea chelat, microprecipitarea) care duc la depunerea substanței asupra structurilor biologice. Spre deosebire de oxidarea, bioacumularea este numai organismele vii și este asociat cu un metabolism activ. Pe baza numeroaselor studii a constatat ca adsorbanți pe bază de turbă, deșeuri de producție microbiologică selectivă și relativ ieftină. Acest proces conduce la eliminarea mai ieftină a poluanților menținând în același timp un nivel ridicat de epurare a apelor uzate și contribuie la rezolvarea problemei creării tehnologiei wasteless.

In ultimii ani, dezvoltarea intensiva Biogeotechnology - zona biotehnologie, investigarea rolului microorganismelor în procesele de formare și de distrugere a petrol, cărbune, minereuri sulfuroase, sulf, fier, mangan și alte metale. Un exemplu de utilizare a biotehnologiei în tehnologia de exploatare este o levigare cu temperatură scăzută bacteriană și chimică a metalelor din minereuri sulfuroase.

Acest proces se utilizează microorganisme specifice, sulfurile de oxidare, sulf și fier. Ca rezultat al oxidării sulfura de sulf se formează acid sulfuric, care se traduce printr-o soluție de ioni de metale feroase. Apoi, aceste metale sunt extrase din soluție sau prin electroliză sau prin coloane schimbătoare de ioni sau orice alt mod. Metoda cea mai frecvent utilizată este așa-numita leșiere heap. Metoda de leșiere bacteriană și chimică utilizată pentru obținerea cuprului, zincului și a altor metale neferoase din minereuri conținut de metale deosebit de redus.

În comparație cu metodele convenționale de prajire cu temperatură ridicată a minereurilor sulfuroase, această metodă este mult mai puțin consumatoare de energie și în condiții de siguranță pentru mediu. De asemenea, metodele de extracție a aurului nutrienți dezvoltate. Biotehnologie sunt tot mai folosite în extracția petrolului și purificarea de contaminarea cu ulei. În aplicarea metodelor nemikrobiologicheskih valoarea medie a recuperării de numai 40-45% din rezervele de petrol. Metode microbiologice de recuperare îmbunătățită se bazează pe capacitatea microorganismelor de a produce un agent de ulei de deplasare, cum ar fi gaze, solvenți etc.

In plus, multe microorganisme oxidat hidrocarburi din petrol cu formarea de acizi și C02 cu greutate moleculară scăzută organice care dizolvă mineralele carbonatice, în creșterea porozității unui rezervor de ulei, care este de asemenea favorabil afectează EOR. Pentru curățarea suprafețelor contaminate cu ulei tratate cu microorganisme de ulei oxidant, care permite utilizarea hidrocarburilor petroliere, transformarea lor în biomasa microbiană și dioxid de carbon. Pe lângă acestea, tehnicile biotehnologice deja utilizate pe scară largă în curs de dezvoltare sunt noi biotehnologie legate de purificarea aerului din hidrogen sulfurat și compuși organici volatili, reciclarea substanțelor organice formate în timpul detoxificarea armelor chimice, în combaterea coroziunii conductelor etc.

Exemplele de mai sus arată producțiile biotehnologice, că în funcție de schema de la primirea tipului de produs nu include toate procesele biotehnologice și conține un număr diferit de etape. Trebuie remarcat faptul că, în plus față de biotehnologie reală (fermentare, bio biocataliză, sterilizare biocomposting mediu de dezintegrare) aici include procese comune în industria chimică: filtrare, separare, decantare, centrifugare etc. Dar aceste etape în industriile biotehnologice au propriile lor specifice.

Deoarece acest ghid este destinat în primul rând pentru studenții chimiști, aceasta nu abordează mai multe utilizări ale biotehnologiei în medicină (obținerea de vaccinuri, antibiotice, imunomodulatori, imunosupresori, enzime medicale, inlocuitori de sange, etc.). Informații despre aceste aspecte ale biotehnologiei pot fi găsite în cărți și articole enumerate în bibliografie.

SV Makarov, TE Nikiforov, NA Kozlov

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit