Principiile de bază ale organizării industriale a proceselor biotehnologice
Fermentarea, dispozitivul unui fermentator
Stadiul fermentației este unul dintre etapele producției industriale. Prin fermentație se înțelege întregul set de operații succesive de a intra într-un mediu pregătit și termostat de inocul până la finalizarea proceselor de creștere, biosinteză sau biotransformare.
Fermentația are loc în recipiente speciale numite fermentatoare sau bioreactoare. Construcția bioreactorului este prezentată în Fig. 3. Elementele principale ale fermentatorului sunt pereți dubli, spațiul dintre care este umplut cu un lichid de răcire sau încălzire, orificii de intrare pentru fluxurile de gaz și lichid, un sistem de monitorizare a compoziției mediului nutritiv și a condițiilor din interiorul reactorului.
Deoarece biotehnologia industrială alocă 2 tipuri de procese - acumularea biomasei și acumulării de substanțe care apar în timpul creșterii și dezvoltării ulterioare a culturii se schimbă natura și construcția timpului de producție. Biomasa cultivate mod continuu unicelulare tip aparate hemostatnogo și toate procesele din al doilea grup sunt efectuate periodic, când într-unul și același aparat în ciclul de producție au loc toate fazele de dezvoltare a celulelor si biosinteză. Procesele de cele două tipuri considerate diferă în cerințele pentru gradul de aseptic, datorită volumului lor - proteine unicelulare produse milioane de tone de materie uscată, iar eliberarea de al doilea tip de produse este, ca un maxim, mii sau zeci de mii de tone. Prin urmare, în producerea de substanțe proteiforme limitate suficient de mare, dar nu 100% grad asepsia, oferind ultima selecție regim cultivare adecvate pentru producerea, dar nefavorabil pentru eventuale tulpini de impurități.
Proiectarea tehnologică a proceselor biotehnologice industriale este în mare măsură determinată de raportul dintre producătorul de microorganisme și oxigen. Atunci când utilizează culturi de echipamente de fermentație aerobă și modul de standarde tehnologice sunt selectate astfel încât transferul de masă (transferul de oxigen din gazul de la faza lichidă), cu condiția furnizarea de oxigen la celule în cantități necesare și optime pentru această cultură în faza de creștere.
Utilizarea industrială a anaerobilor pune problema facultativi excluderii absolute a oxigenului din mediul înconjurător, astfel încât acest tip de procese (fermentație) din punct de vedere tehnologic aerobice mai simple. În faza inițială a acestor procese este necesar doar pentru a elimina oxigenul din faza gazoasă deasupra lichidului de cultură, care poate fi realizată prin introducerea unui gaz inert sau deplasarea aerului dintr-un dioxid de carbon eliberat în timpul metabolismului celulelor.
Procesul tehnologic al proceselor strict anaerobe este mai complicat decât în cazul proceselor de fermentare, deoarece în acest caz este necesar să se elimine complet posibilitatea introducerii de oxigen în gaz și, prin urmare, în mediul lichid.
Fig. 3. Dispozitivul fermentatorului
Problemele legate de termostatul procesului de fermentare (furnizarea sau îndepărtarea căldurii în timpul fermentării) sunt foarte acute într-o serie de producții de biotehnologie. În condiții aerobe, sinteza microbiană continuă cu căldură considerabilă, ceea ce determină nevoia de disipare a căldurii din dispozitivele volume mari (sute de mii de metri cubi). Cerințele tehnologice pentru rata de disipare a căldurii sunt foarte stricte datorită optimului temperaturii înguste a creșterii culturii (2-3 până> о С). Modul cel mai practic de îndepărtare a căldurii acceptabilă - apă de răcire prin bobine, cămășile și alte dispozitive. - Complicat de mică diferență de temperatură între conținutul bioreactorului (32-34 ° C pentru drojdii Candida) și apa de răcire (20 ° C), temperatura în sezonul cald chiar mai mare. Prin urmare, în reactor se formează o suprafață schimbată de schimb de gaze, viteza fluidelor crește etc.
De asemenea, este important să se mențină o anumită compoziție a mediului nutritiv. În procesele continue de biosinteză, sarcina tehnologului este de a menține concentrația tuturor nutrienților (și a oxigenului) și introducerea măsurată a acidului sau a alcalinilor pentru statilizarea pH-ului la un anumit nivel. Varianta cea mai simplă de a controla stadiul de fermentare într-un mod în lot este schimbarea concentrațiilor componentelor mediului și a pH-ului acestuia, precum și introducerea aditivilor necesari în conformitate cu programul dezvoltat anterior realizat de tehnolog în fiecare ciclu de fermentație. Această metodă este relativ simplă și ușor de automatizat.
În multe cazuri, este necesar să se evacueze complet componentele mediului nutritiv astfel încât acestea să nu cadă în etapele ulterioare de prelucrare. Această necesitate se poate datora mai multor motive:
- Expansivitatea sau deficitul substratului;
- efectele adverse ale substratului asupra calității produsului finit (. de exemplu, la fabricarea parafinelor drojdie atunci când evacuarea cantităților reziduale din hidrocarburile de greutate de celule este dificil, se adaugă secțiuni, astfel suplimentare pentru coacerea depozitate sau eliminate în citoplasmă hidrocarburilor);
- dificultățile întâlnite în stadiul de izolare și purificare a metaboliților cu prezența simultană în lichidul de cultură a substanțelor neutilizate.
Alte capitole ale secțiunii:
Trimiteți-le prietenilor: