Раздел 4. Аппараты и методы, применяемые в биотехнологии.

Тема 12. Аппараты и методы, используемые для культивирования микроорганизмов (2 часа)

Студент должен знать: основное биотехнологическое оборудование, основы эксплуатации биореакторов и корректирования технологических параметров ферментации.

Студент должен уметь: характеризовать различные виды ферментеров, особенности устройства и функционирования ферментёров по принципам организации материальных потоков.

Содержание темы: Виды ферментеров: по структуре потоков, по способу ввода энергии, аэрации, а также особенности культивирования клеток растений и животных. Критерии подбора ферментаторовпри реализации конкретных целей. Классификация биосинтеза по технологическим параметрам. Принципы организации материальных потоков: периодический, полупериодический, отьемно-доливной, непрерывный. Массообмен. Основные типы ферментационной аппаратуры для поверхностного и глубинного культивирования. Устройство и функционирование типичного ферментёра. Хемостат и турбидистат.

Основы асептики в биотехнологических производствах. Системы подготовки стерильного сжатого воздуха и очистки отработанного воздуха. Пенообразование и пеногашение. Системы контроля и управления процессом ферментации.

Рекомендуемая литература по теме:

Основная:

1. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. Учебн. пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 208 с.

2. Егоров Н.Е. Введение в биотехнологию. М.: МГУ. 2002. с.

Дополнительная:

1. Бейли Д., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, в 2-х частях. М.: "Мир", 1989.

Бекер М.Е., Лиепинш Г.К., Райпулис Е.П. Биотехнология. М.: Агропромиздат. 1990

Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии. Учебн. пособие. М.: КолосС, 2004. 296 с.

Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биотехнология: кинетические основы микробиологических процессов. Учебное пособие для биологических и химических специальностей ВУЗов. М.: Высшая школа. 1990.

5. Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич А.В. Биотехнология: биотехнологические агенты, технология, аппаратура. Рига: "Зинатне", 1987.

Воробьева Л.И. Техническая микробиология. М.: МГУ. 1987.

7. Голубев В. Н, Жиганов И. Н. Пищевая биотехнология. – М.: ДеЛи принт, 2001. – 123 с.

8. Грачева И. М. Технология ферментных препаратов. – М.: Агропромиздат, 1987. – 335 с.

9. Гриневич А.Г., Босенко А.М. Техническая микробиология. Мн.: "Вышэйшая школа", 1986

 

Тема 13. Аппараты и методы, используемые в процессах биокатализа и биотрансформации (2 часа)

Студент должен знать:основные группы технически важных биотрансформаций реакций биокатализа; преимущества и недостатки биокаталитических процессов, технологические схемы реализации процессов биотрансформации, типы ферментеров.Студент должен уметь: давать характеристику процессам биотрансформации и биокатализа и ферментерам, используемых в данных процессах.

Содержание темы: Основные группы технически важных биотрансформаций. Основные виды реакций биокатализа. Преимущества и недостатки биокаталитических процессов. Методы иммобилизации ферментов и оценка их качества и метода иммобилизации.

Технологические схемы реализации процессов биотрансформации, типы ферментеров. Преимущества и недостатки процессов биотрансформации. Примеры использования ферментов. Создание биокатализаторов второго поколенияна основе одновременной иммобилизации продуцентов и ферментов трансформации продукта биосинтеза. Объединение в одном реакторе процесса биосинтеза и реакции трансформации. "Открытые системы для усложнения". Биореакторы различных типов.

Рекомендуемая литература по теме:

Основная:

1. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. Учебн. пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 208 с.

2. Егоров Н.Е. Введение в биотехнологию. М.: МГУ. 2002. с.

Дополнительная:

1. Бейли Д., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, в 2-х частях. М.: "Мир", 1989.

Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биотехнология: кинетические основы микробиологических процессов. Учебное пособие для биологических и химических специальностей ВУЗов. М.: Высшая школа. 1990.

3. Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич А.В. Биотехнология: биотехнологические агенты, технология, аппаратура. Рига: "Зинатне", 1987.

4. Грачева И. М. Технология ферментных препаратов. – М.: Агропромиздат, 1987. – 335 с.

5. Гриневич А.Г., Босенко А.М. Техническая микробиология. Мн.: "Вышэйшая школа", 1986.

 

Тема 14. Аппараты и методы, применяемые для выделения и очистки продуктов биотехнологии (2 часа)

Студент должен знать: основные методы выделения, очистки и концентрирования экзо- и эндометаболитов.

Студент должен уметь: давать характеристику аппаратуре, используемой для выделения, очистки и концентрирования целевых продуктов.

Содержание темы: Экзо- и эндометаболиты как целевые продукты биотехнологии. Дезинтеграция. Сепарация. Осаждение. Флотация. Упаривание. Современные методы выделения метаболитов из растворов: мембранные процессы (ультрафильтрация и обратный осмос), ионный обмен, гельпроникающая и аффинная хроматография, экстракция, кристаллизация, вымораживание, сорбция и т.д. Физико-химические основы и аппаратурное оформление процессов выделения и очистки продуктов ферментации.

Рекомендуемая литература по теме:

Основная:

1. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. Учебн. пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 208 с.

2. Егоров Н.Е. Введение в биотехнологию. М.: МГУ. 2002. с.

Дополнительная:

1. Бейли Д., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, в 2-х частях. М.: "Мир", 1989.

Бекер М.Е., Лиепинш Г.К., Райпулис Е.П. Биотехнология. М.: Агропромиздат. 1990

3. Биотехнология / отв. ред. А.А. Баев. – М.: Наука, 1984. – 310 с.

Варфоломеев С.Д., Калюжный С.В. Биотехнология: кинетические основы микробиологических процессов. Учебное пособие для биологических и химических специальностей ВУЗов. М.: Высшая школа. 1990.

5. Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич А.В. Биотехнология: биотехнологические агенты, технология, аппаратура. Рига: "Зинатне", 1987.

 

Раздел 5. Применение биотехнологических процессов в народном хозяйстве

Тема 15. Процессы производства полезных веществ (2 часа)

Студент должен знать: основы биотехнологических процессов, используемых в многотоннажных производствах пищевых продуктов, ферментов, в сельском хозяйстве, медицине и других отраслях народного хозяйства

Студент должен уметь: характеризоватьбиотехнологические процессы, используемые в многотоннажных производствах пищевых продуктов, ферментов.

Содержание темы: Характеристика процессов получения этилового спирта, пива, вина. Биотехнологические процессы получения органических кислот. Бродильные процессы получения молочной и пропионовой кислот. Использование молочнокислых бактерий в процессах силосования кормов, квашения овощей, сыроварении, приготовлении профилактических и лечебных препаратов. Получение уксуса. Получение лимонной кислоты. Получение микробных препаратов – удобрений почв, стимуляторов и регуляторов роста растений. Технология получения препаратов для биологического метода борьбы с вредителями и болезнями растений. Научные основы применения таких препаратов. Выведение сортов растений, обладающих новым спектром свойств; повышение урожайности сельскохозяйственных культур методами биотехнологии; клонирование растений; трансгенные растения. Создание новых пород сельскохозяйственных животных; создание антибиотиков, вакцин и других ветеринарных препаратов; производство кормов и кормовых добавок; перспективы клонирования животных.

Проведение экскурсий на производства г. Сыктывкара: ОАО «Сыктывкарпиво», ОАО «Сыктывкарский хлебокомбинат», ОАО Молокозавод «Сыктывкарский» для ознакомления с многотоннажными производствами пищевых продуктов.

Рекомендуемая литература по теме:

Основная:

1. Егорова Т.А., Клунова С.М., Живухина Е.А. Основы биотехнологии. Учебн. пособие. М.: Издательский центр «Академия», 2005. 208 с.

2. Егоров Н.Е. Введение в биотехнологию. М.: МГУ. 2002. с.

Дополнительная: