Příklady biotechnologických procesech. získání vitamíny

Video: Rybí olej od Oriflame Omega 3

Biotechnologie jsou některé vitaminy. A co je nejdůležitější, biotechnologická výroba vitaminy B2, B12 a C, stejně jako karoten (provitamin A). Pro jejich výrobu používá řadu bakterií, kvasinek a plísní. V závislosti na druhu mikroorganismu a vitaminu živném médiu může být kukuřičný sojová mouka, rostlinný olej, petrolej, metanol, glukóza, sacharóza.

Tak vitamín B2 byl připraven fermentací rostlinného oleje pomocí houby Ashbya gossypii. Přední společnosti zvažují možnost kompletního nahrazení chemické technologie výroby vitamin B2 na biotechnologie. Důležitou oblastí biotechnologií, intenzivně rozvíjí v posledních letech - obnovitelné zdroje energie, z nichž nejčastější je bioplyn.

Tento termín se vztahuje na plyn výrobku vyplývající z anaerobních, to znamená bez přístupu vzduchu pocházející kvašení (fermentace), organické látky různého původu. Bioplyn je směs plynů. Jeho hlavní složky: metanu - 55 až 70%, oxidu uhličitého - 28 až 43%, a velmi malá množství dusíku, kyslíku, vodíku a sirovodíku. Bioplyn byl úspěšně použit jako high-energetického paliva.

Po obdržení bioplynu jsou typickými přípravné kroky (obr. 9) - příprava surovin a osivo, methanu fermentace, sušení jako krok koncentrace. Komprese může být viděn jako vytvoření konečného tvaru výrobku.

Obr. 9. Obvod výroby bioplynu

V průměru 1 kg suchého organického materiálu, biologicky fermentovaných na 70%, produkuje přibližně ,8-1,0m3 bioplyn.

Vzhledem k rozkladu organického odpadu je díky aktivitě některých druhů bakterií, podstatný vliv na životní prostředí to. To znamená, že množství vytvořeného plynu, je do značné míry závislá na teplotě: teplejší, tím vyšší je rychlost a rozsah fermentace organických látek. To je důvod, proč pravděpodobně první bioplynové stanice byly v zemích s teplým podnebím.

Nicméně, použití spolehlivé izolace a někdy i ohřáté vody umožňuje master bioplynové generátory konstrukci v místech, kde je v zimě teplota sníží na -20 ° C, Při výrobě bioplynu je také ovlivněn celou dobu fermentace, instalace struktura, velikost a obsah pevné látky, množství nákladu, je směšovací poměr intenzit uhlíku - dusík.

Existují určité požadavky a na surový materiál: musí být vhodné pro množení bakterií, které obsahují biologicky odbouratelné organické látky a vody ve velkém množství. Je žádoucí, aby médium bylo neutrální a bez rušivých agenty působení bakterií, jako jsou mýdla, čisticích prostředků, antibiotik.
Bioplyn je možné použít rostlinné oleje a komerční odpad, hnůj, odpadních vod, atd. N.

Během fermentační kapaliny v nádržce má tendenci rozdělit na tři frakce. - Horní kůra vytvořena z velkých částic unášeného stoupající plynové bubliny v průběhu času může být docela těžké a že zasahují do uvolňování bioplynu. Ve střední části fermentoru tekutiny hromadí. Nižší, gryazeobraznaya frakce sraženin. Bakterie jsou nejaktivnější ve střední zóně, takže obsah nádoby je třeba pravidelně míchá.

Míchání může být provedeno mechanickými prostředky, hydraulické prostředky (recyklace čerpadlem), pod tlakem pneumatického systému (částečnou recyklaci bioplynu), nebo za použití různých metod samoperemeshivaniya.

Je také velmi efektivní přeměna biomasy na bioetanol. V Brazílii etanol se vyrábí z cukrové třtiny, v USA - z kukuřice. S účinností výroby bioetanolu se zvyšuje každým rokem. Podle USDA, spalování bioetanolu dnes poskytuje 67% více energie, než bylo potřeba pro jeho výrobu (v roce 1995 to bylo 24%). Bioethanol se používá jako palivo buď v čisté formě nebo ve směsi s benzínem. Bionafty používají hlavně řepky.

Hlavním biotechnologický postup je biologické čištění odpadních vod. Biologické metody pro odstraňování znečišťujících látek uznávané jako ekonomicky efektivní a z hlediska životního prostředí. Proces čištění má řadu přípravných kroků (viz obr. 10).

Obr. 10. biologické čištění odpadních vod

Ve skutečnosti biotech stupeň, je nejvíce převládající v naší zemi, je vyčistit (bio-oxidace) pomocí aerobních mikroorganismů, prováděné v aktivačních nádržích, biofiltrů a bioponds.

Podstatné nevýhody aerobní technologie jsou vysoké náklady na provzdušňování, je potřeba velké plochy v odpadních vod, přítomnost pachů, problémy spojené s manipulací a likvidace velkého množství vytvořeného přebytečného kalu (přebytečný kal lze likvidovat podle jednoho z následujících způsobů: sušení při „odkalištích“ (to je neekologické metoda) koncentrace flotací, zpracování na bioplyn).

Odstranění znevýhodnění technologie mohou aerobní anaerobní čištění odpadních vod nevyžadující provzdušňovací energii a konjugát tvoří cenný zdroj energie - metan. Degradace organických látek v anaerobním methanu fermentace je vícestupňový proces, ve kterém jsou vazby uhlík-uhlík postupně zničen různých skupin mikroorganismů. Anaerobní procesy ve srovnání s aerobní doprovázena tvorbou mnohem menších (více než 10 krát) částky ila- reaktorech provozovaných pomocí anaerobní technologie, velmi kompaktní. Tyto výhody vedly ke značnému zájmu o anaerobního zpracování v mnoha zemích.

Nejrozšířenější anaerobní technologie byla v pivovarnictví a výroby měkkých napitkov.V Rusku tyto technologie jsou teprve začíná rozvíjet. K dnešnímu dni, postavený 5 reaktory (Kashira, Moskva, Stupino, Samara, Chabarovsk porovnání - Indie má 150 anaerobních vyhnívacích nádrží, Japonsko - 122 Spojené státy - 108, Nizozemsko - 98, Germany -94). Ve fázi návrhu jsou anaerobní zařízení pro pivovarnictví v Petrohradě, Tula, Rostov na Donu, Jaroslavl, Kaluga, stejně jako pro výrobu nealkoholických nápojů v Chernogolovka, Moskevské oblasti.

Nevýhodou anaerobní technologie je nemožnost zajistit kvalitu čištění, který splňuje standardy v resetu rybolovu nádrží, protože jejich použití je prakticky odstraněn sloučenin dusíku a fosforu. V tomto případě je nutné použít aerobní dočištění, ale její náklady jsou již výrazně snížena, neboť až 90% znečištění se odstraní v anaerobním stupni.

Jedním ze slibných oblastí je rozvoj biotechnologických metod detoxikace a likvidace toxických látek. Mezi toxických nečistot do povrchové vody z průmyslových odpadních vod, nejběžnější fenolů a sloučenin těžkých kovů. Nejúčinnější metodou neutralizace průmyslových odpadních vod, je čištění vody sorpce. Bylo nalezeno, že jsou účinné sorbenty mohou sloužit různým rašeliny a biomasy (odpadní mikrobiologické výroby).

Rašelina pevná látka vznikající při biologické rozložitelnosti rostliny, se skládá z vysokomolekulárních sloučenin různé chemické povahy :. celulóza, hemicelulóza, huminové látky, lignin, atd. Rašelina mohou být použity jako filtrační materiál sorpční čištění mastný a fenol obsahující odpadní vody. Biomasa o mikroorganismy používané pro výrobu biosorbents, tvořený mikrobiologické syntézy antibiotik, enzymů a dalších biologicky aktivních látek, a je částečně zničen mikrobiální buňky, které obsahují proteiny, polysacharidy a další.

Existují dva základní mechanismy biologických pojivy - biosorpce a bioakumulace. Biosorpce v důsledku několika procesů (sorpční-ing vazby se pro výměnu iontů, komplexů, chelátové vazby, mikroprecipitací), které vedou k nanášení látky na biologických strukturách. Na rozdíl od biosorpce, bioakumulace žije pouze organismy a je spojena s aktivním metabolismem. Na četných studií zjistilo, že sorbenty na bázi rašeliny, mikrobiologické produkce odpadů selektivní a relativně levná. Tento proces vede k levnějšímu likvidaci znečišťujících látek při současném zachování vysoké úrovně čištění odpadních vod a přispívá k řešení problému vytváření bezodpadové technologie.

V posledních letech, intenzivní rozvoj Biogeotechnology - oblast biotechnologie, zkoumání role mikroorganismů v procesech formování a destrukce ropy, uhlí, sulfidových rud, síra, železo, mangan a dalších kovů. Jedním z příkladů využití biotechnologií v těžební technologie je nízkoteplotní bakteriální a chemické loužení kovů ze sulfidických rud.

Tento proces využívá specifické mikroorganismy, oxidační sulfidy, síru a železo. Jako výsledek oxidace sulfidu síry se vytvoří kyselina sírová, která se projevuje roztoku železných kovových iontů. Potom se tyto kovy jsou extrahovány z roztoku, nebo elektrolýzou nebo ionexových kolon, nebo jakýmkoli jiným způsobem. Nejběžněji používanou metodou je tzv haldy loužení. bakteriální a chemická metoda loužení použit pro získání mědi, zinku a dalších neželezných kovů z rud, zejména nízký obsah kovu.

Ve srovnání s konvenčními metodami s vysokou teplotou pražení sulfidických rud, tato metoda je mnohem méně energeticky náročná a šetrná k životnímu prostředí. Také vyvinuli metody živin těžbu zlata. Biotechnologie se stále více používají při těžbě ropy a čištění od znečištění oleje. Při použití metody nemikrobiologicheskih průměrnou hodnotu zotavení pouze 40 až 45% z zásob ropy. Mikrobiologické metody intenzifikace těžby jsou založeny na schopnosti mikroorganismů produkovat činidlo oleje vytěsnit, jako jsou plyny, rozpouštědla, atd

Navíc, mnoho mikroorganismů oxiduje ropných uhlovodíků s tvorbou C02 a nízkomolekulárních organických kyselin, které se rozpouštějí v karbonátových minerálů, čímž se zvyšuje poréznost ropného ložiska, která je rovněž příznivě ovlivňuje EHB. Pro čištění ploch znečištěné olejem ošetřených mikroorganismy olej oxidujících, který umožňuje využití ropných uhlovodíků, jejich převedení do mikrobiální biomasy a oxid uhličitý. Kromě nich již široce používá biotechnologických technik ve vývoji jsou nové biotechnologie vztahující se k čištění vzduchu od sirovodíku a těkavých organických sloučenin, recyklace organických látek, vytvořených během detoxikace chemických zbraní v boji proti korozi potrubí, atd.

Výše uvedené příklady ukazují biotechnologických výrob, že v závislosti na struktuře obdržení typu výrobku nezahrnuje všechny biotechnologické procesy a obsahuje různý počet stupňů. Je třeba poznamenat, že kromě skutečné biotechnologie (fermentace, biooxidation, biokatalýza, biocomposting sterilizační médium dezintegrace) zde zahrnuje procesy obvyklých v chemickém průmyslu: filtrace, separace, sedimentace, odstřeďování atd Ale tyto etapy biotechnologických odvětvích mají své vlastní specifika.

Vzhledem k tomu, tato příručka je určena především pro studenty chemiky, neřeší mnoho využití biotechnologií v medicíně (získáním vakcíny, antibiotika, imunomodulátory, imunosupresiva, lékařské enzymy, krevních náhrad apod.) Informace o těchto aspektech biotechnologie lze nalézt v knihách a článcích uvedených v seznamu literatury.

SV Makarov, TE Nikiforov, NA Kozlov

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné