Typické schéma a hlavní fáze biotechnologické produkce

Biotechnologie proces zvaný syntéza - látka (biotechnologického produktu) s přímou účast živých mikroorganismů a enzymů izolovaných z nich - biologických katalyzátorů.

Hlavní rysy a rozdíly biotechnologického procesu jsou: účast mikroorganismů, komplex složení reakčního média, komplexní reakční mechanismus a dobu trvání jejího výskytu, citlivost na vnějších podmínkách (sterility, tlak, teplota, atd ...).

Biotechnologické produkty připravené jednotlivých technologií s jeho látky, suroviny, je počet fází provozních režimů. Nicméně, můžete si vybrat typy grafů pro výrobní data. Celkový pohled na to je na obr. 4.

Obr. 4. Typické schéma biotechnologické produkce

V této hlavní obvod je biotechnologie krok, jehož hlavním cílem - získání určité organické hmoty. Obsahuje následující řadu biologických procesů, kterým je surovina převede na konečný produkt (viz. Obr. 4).

Fermentace - speciální třída chemických transformací hmoty, sestávající z řady propojených reakcích syntézy a degradace vyskytujících se v organické látky pod vlivem enzymů. Enzymy tak představují univerzální biologické katalyzátory, které mají komplexní složení.

Biotransformace - proces změny chemického složení látky, působením enzymů nebo aktivity enzymu z mikrobiálních buněk.

Biokatalýza - chemická transformace látek vyskytujících se pomocí biokatalyzátorů - enzymů.

Biooxidation - spotřeba nečistot mikroorganismy nebo mikroorganismy ve spojení aerobních podmínek.

Metan fermentace - zpracování organického odpadu prostřednictvím sdružení methanogenních mikroorganismů, za anaerobních podmínek.

Biocomposting - snížení škodlivé organické látky mikroorganismy sdružování v pevných odpadů, které byly učiněny vzryhlonnaya speciální konstrukce k zajištění přístupu k vzduchu a rovnoměrné smáčení.

Biosorpce - sorpce škodlivých nečistot z plynů nebo kapalin mikroorganismy, obvykle stanovena na základě specifických pevných nosičů.

Bakteriální loužení - proces převedení ve vodě nerozpustných kovových sloučenin v rozpuštěném stavu za působení určitých mikroorganismů.

Biodegradace - zničení nebezpečných sloučenin, pod vlivem biodestruktorov mikroorganismů.

Přípravná fáze se používají pro vaření a příprava potřebných surovin fázi biotechnologie. Používá následující procesy: příprava média, sterilizace s ní, příprava semen a biokatalyzátoru podávání předběžné zpracování.

Oddělení kapaliny a biomasy, v závislosti na svých vlastnostech provádí různými způsoby, různé hnací síly procesu:

sedimentace - separace gravitací (pro čistírny odpadních vod);
Filtrování - vedením suspenze skrze filtrační materiál pod vlivem tlakového rozdílu s účelem zpoždění na povrchu materiálu biomasy. S mikro- nebo ultrafiltrace, aby se získal roztok bez suspendovaných buněk biomasy;
separace nebo odstřeďování - separace odstředivou silou. Tímto způsobem se oddělí, například, při přípravě krmných kvasnic biomasy;
flotace - výběr podílu biomasy jeho pěny;
Koagulace - oddělování pevných látek z kapalin nebo jejich vysrážením v podobě velkých aglomerátů a následnou sedimentací.

Izolace produktů biosyntézy, čištění a koncentrace produktu jsou pomocné procesy za vzniku produktu v opracované formě. Některé rozdíly jsou jen ve fázi výběru biosyntetických produktů pro intra- a extracelulární produkty. Proto je třeba zničit buněčné stěny jedné buňky metodov- rozkladu hydrolýzou, enzymatickou hydrolýzou, autolýzy a podobné. D pro intracelulární produktů.

fyzikální buněk dezintegrace se provádí (ultrazvuk zmrazení a dekomprese m. s.), chemických a biotechnologických metod.

Hydrolýza - destrukci buněčných membrán pod vlivem chemických činidel a teploty.

Enzymatická hydrolýza - zničení buněčných membrán pomocí enzymů při zvýšené teplotě.

Autolýza - druh enzymatické hydrolýzy, při použití jejich vlastní buněk enzym.

Společné pro izolaci intra- a extracelulární produkty jsou extrakce srážení, adsorpce, iontová výměna, destilace, rektifikace a ultrarovanie nanofiltrace, reverzní osmóza, odstřeďování, ultracentrifugaci.

Extrakce - název přechod produktu z vodné fáze do organické kapaliny nemísitelné s vodou (extrakčního prostředku). Extrakce přímo z pevné fáze, včetně biomasy organismů, tzv extrakce.

Depozice - izolace požadovaného produktu, že se k reakční činidlo kapaliny, která interaguje s rozpuštěným produktem a převodce it v pevné fázi.

Adsorpce - překlad rozpuštěn v kapalném produktu v pevné fázi jeho absorpčním pevným nosičem - sorbentu.

Iontová výměna je podobná adsorpce, ale v tomto případě se pevná fáze pohybu iontů (kationtů nebo aniontů) a ne zcela očekávání molekulu produktu nebo nečistot.

Destilace, rektifikace se používají k izolaci rozpustí v kultivačním médiu z nízkovroucích, například ethylalkohol.

Ultrafiltrace, nanofiltrace, reverzní osmóza se používá pro izolaci vysokomolekulárních sloučenin (proteiny, polypeptidy, polinuk-leotidov). Reverzní osmóza a nanofiltrace umožňují dokonce oddělit malé velikosti molekuly.

Centrifugace, ultracentrifugace použít k izolaci virů, buněčné organely, makromolekulární sloučeniny.

Čištění produktu se provádí pomocí různých procesů, včetně extrakce, chromatografie, dialýza, ultrafiltrace, reverzní osmóza. Používá se v koncentračním kroku odpařování, sušení, srážení, krystalizace, ultra, hyper- nebo nanofiltrace poskytující „sevření“ rozpouštědla z roztoku.

Chromatografie se používá k oddělení směsí látek jsou často velmi podobnou strukturu. Tento proces se provádí ve speciálních chromatografických kolonách s pevným sorbentem. Veškerý materiál se nejprve adsorbuje na tomto sorbentu. Desorpce různých sloučenin molekulové hmotnosti probíhá při různých rychlostech, což umožňuje separaci a purifikaci je od sebe navzájem s použitím vhodného rozpouštědla.

Dialýza se používá k oddělení směsi sloučeniny s nízkou a vysokou molekulovou hmotností. Tento proces je založen na schopnosti nízkomolekulárních látek procházejí přes membránu, která je nepropustná pro vysoce molekulární sloučeniny. Tímto způsobem čištění očkovacích látek a enzymů z solí a nízkomolekulárních rozpustných nečistot.

Krystalizace - proces na základě rozdílné rozpustnosti materiálů při různých teplotách. Obvykle je v tomto procesu, Pevný titulní produkt se izoluje, a nečistoty zůstávají v matečném louhu. Tak například, čímž se získají krystaly penicilinu.

V závislosti na poloze obsazené biotechnologických produktů v typické schéma procesu, mohou být: 1), se plyny z fermentačního stupně (příklady - oxid uhličitý, bioplyn) - 2) Fermentační médium - kulypuralnuyu kapalina spolu s mikroorganismy (například - kefír) nebo pevný substrát (například - sýr) - 3) koncentrát kultivační tekutiny (například - na zádi lysin) - 4) kapaliny, získané po oddělení biomasy z kultivačního kapaliny (například - kvas, pivo) - 5) inaktivovaného biomasy (příklad - krmné kvasnice) - 6) životaschopná th biomasa - biologickým přípravkem (příklad - pekařské kvasnice kvas siláž) - 7), atenuovaný biomasy (například - živých vakcín) - 8), vyčištěný proud tekutiny na čištění odpadních vod, atd

SV Makarov, TE Nikiforov, NA Kozlov

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné