Основные этапы биотехнологических процессов: ферментация.

Ферментация - вся совокупность последовательных операций от внесения в пит среду инакулята до завершения процессов роста, биосинтеза и биотрансформации вследствие элементов питательной среды или потери активности культуры. Осуществляется в б.х. реакторе (ферменторе) Проблемы асептики иногда решают подбором оптимальных условий обитания или созданием технологии исключающей заражение.

Биореактор – прибор осуществляющий перемешивание культуральной среды. Проблема отвода лишней температуры решается посредством теплообменников. В биореактор подается вода с определенной скоростью, регулируя которую регулируют температуру. Так же необходимо регулировать скорость мешалки для предотвращения осаждения микроорганизмов на теплообменнике.
Существуют различные способы ферментации: аэробн-я и анаэробная,переодическая и непрерывная, глубинная и поверхностная. В пром.БТ выделяют 2гр процессов по типу целевого продукта:1гр-получение биомассы самого продуцента, 2гр-получение прод метаболизма культивируемых к-к. 1-й способ отличается от второго т.к. биомасса м.о. производится непрерывно, а прод метаболизма периодическим способом.
При периодическоп процессе все компоненты вносят в начале ферментации затем добавляют только О2,пеногаситель и к-ту либо основание для контроля ph. Выращиваемая культура в таком процессе проходит 4стадии:1)лаг-фаза;2)экспоненциальная фаза3)стационарная фаза4)фаза отмирания. Целевые прод об-ся в экспоненциальной фазе(первичные метаболиты),либо в стационарной(вторичные метаболиты).недостатки такой ферментации:1)большая затрата времени,связана с загрузкой и разгрузкой биореактора;2)большая затрата из-за малой производимости, исчерпание субстрата;3)необходимость отделения прод от микр.к-к. 4)длительность самого процесса.
Непрерывная проточная ферментация. Осуществляется в условиях установившегося режима,когда микробн.популяция и ее прод однородны.Используется для получения биомассы дрожжей,этанола, очистки сточных вод и т.д. Протекает с большой скоростью и высокой плотностью к-к на протяжении всей ферментации, при этом конечный прод должен постоянновыводиться из системы. Преимущества передпериодической:1)более низкозатратная,2)позволяет лучше контролировать процесс ферментации,3)оч.высоко продуктивная. Сист-ма непрерывной ферментации основана по принципу полного вытеснения или полного смешения. В первом случае используется тубулярный реактор полного вытеснения-длинная труба в кот поступают прод пит среды и инокулят а с др стороны уходит культуральная жидкость.При полном смешении исползуют хемостаты-гомогенноеперемешивание что обеспечивает одинаковые условия в разныхместах ферментативного аппарата.

 

9. Основные этапы биотехнологических процессов: выделение и очистка продукта; товарные формы продуктов.

Стадии: 1. Обделение биомассы продуцента от жидкой фазы методом фильтрования на барабанных вакуумных фильтрах.

2. сНятие биомассы с фильтра и ее пресирование. Рассмотрим на примере производства дрожжей. При производстве дрожжей фильтры не приемлемы, поэтому для них сначала производят спорализацию, а потом выпаривают на вакуумной сушке. При их использовании в качестве белка не должно быть живых клеток (применяют температуру в 60 градусов).

Сложно выделять аминокислоты, белки, антибиотики, ферменты. Биомассу осаждают; если продукт метаболизма находиться в жидкой среде то ее соответственно и используют для его выделения; если в клетках, то их предварительно разрушают. Метод: 1) Механический - растирание и выделение согласно структуре вещества.

2) Химический – разрушение клеточной стенки ферментом или кислотой и выделение веществ. Ферменты выделяют высаливанием, осаждением, экстракцией. Аминокислоты – кристолизацией и т. д.

Мембранной технологией можно получить до 90% всего, что находится в исходной жидкости. Требование чистоты выделения наиболее важно в медицине. Тут используют метод иммобилизации моноклональных антител.

Основные группы товарных форм био препаратов:

1) должны иметь в товарном продукте в качестве основных компонентов жизнеспособные микроорганизмы (закваски, биопестициды, препараты используемые в охране окружающей среды);

2) в системе имеют инактивированную массу клеток и продукты ее переработки (дрожжи, грибной мицелий – используют как заменитель мяса);

3) препараты на основе очищенных продуктов метаболизма микроорганизмов. Например: жидкий концентрат лизина – в культуральной среде содержится много витаминов. В сухом виде – белково–витаминный концентрат. Получают путем упаривания жидкости пляс добавляют клетки кормовых дрожжей. Важной отраслью является получение спор бактерий паразитирующих в кишечнике насекомых – паразитов. Фасовка – заключение препарата в тару: мешки, ампулы, целлофан, стекло, тетропак. Здесь важна стерильность и герметичность. Для предотвращения слеживания спор добавляют такие вещества как целлюлозу. При производстве кристаличаских аминокислот их выпуск осуществляется в жидком виде.