Основните принципи на организацията на промишлени биотехнологични процеси

апарат Ферментация ферментатор

Ферментацията Етап - централна сред промишлените производствени етапи. При ферментация разбере съвкупността от последователни операции, като предварително приготвена и термостат инокулум среда до завършване на процеса на растеж на биосинтеза или биотрансформация.

Ферментацията протича в специални съдове, наречени ферментатори или биореактори. Дизайнът на биореактора е показано на фиг. 3. Основните елементи на ферментатора са двойни стени, пространството между които е запълнено с охлаждане или загряване на флуид, отвори за течност система за контрол на дебита на газ и за хранителния състав на средата и условията вътре в реактора.

От промишлените биотехнологии отпусне 2 вида процеси - натрупването на биомаса и натрупване на вещества, които се случват по време на растеж и по-нататъшното развитие на културата се променя характера и изграждането на времето за производство. Биомасата се отглеждат едноклетъчен непрекъснат начин в тип апарати hemostatnogo и всички процеси от втората група се извършва периодично, когато в един и същ апарат в производствения цикъл се появят всички фази на развитие на клетките и биосинтеза. Процесите на двата разглеждани вида се различават в изискванията за степента на асептична, поради техния обем - едноклетъчни протеини, произведени милиони тонове сухо вещество, а освобождаването на втория тип продукти е, като максималните, хиляди или десетки хиляди тона. Следователно, в производството на протеинови вещества ограничава достатъчно висока, но не 100% степен на асептика, предоставяща последната избор режим подходящ за производство, но вредна за възможни щамове примеси култивиране.

клирънс Метод промишлени биотехнологични процеси до голяма степен се определя от съотношението на кислород микроорганизъм производство. При използване на култури на аеробна ферментация оборудване и режим технологични стандарти са избрани така, че прехвърлянето маса (прехвърлянето на кислород от газа към течната фаза), при условие доставката на кислород към клетките в количества, необходими и оптимума за тази култура във фаза на растеж.

Промишлена употреба на факултативни анаероби поставя проблема за абсолютната изключването на кислород от околната среда, така че този вид процеси (ферментация) на технологично опростен аеробни. В началната фаза на тези процеси се изисква само за отстраняване на кислорода от газовата фаза над течната култура, която може да се постигне чрез въвеждане на инертен газ или въздух заместване на въглероден диоксид освободен по време на метаболизма на клетките.

Технологичният проект на строго анаеробен процес е по-сложно, отколкото за процеса на ферментация, както в този случай е необходимо да се елиминира напълно възможността за кислород получаване на газ, а от там в течната среда.

Фиг. 3. Апаратура ферментационния

ферментационен процес Въпроси термостатиране (доставката или премахване на топлина по време на ферментацията) е много остър и в много производствени биотехнологиите съоръжения. При аеробни условия, микробен синтез протича с голяма топлина, което води до необходимостта от разсейване на топлината от устройствата на голям обем (стотици хиляди кубически метра). Технологични изисквания за скорост на отделяне на топлина е много трудно поради тесен температура растежа оптималната култура (2-3up> С). Най-практичен начин на приемлива отстраняване на топлина - охлаждане на вода през серпентините, ризи и други устройства -. Усложнява от малката разлика в температурата между съдържанието на биореактора (32-34 ° С за Candida дрожди) и охлаждащата вода (20 ° С), температурата на горещия сезон дори по-висока. Поради това в реактора се създава развита повърхност обмен газ скорост увеличава движението на течности, и т.н.

Също така е важно да се поддържа определен състав на хранителната среда. В непрекъснати процеси биосинтеза технолог задача е да се поддържа концентрацията на всички хранителни вещества (и кислород) и измерената въвеждането на киселина или основа за рН statirovaniya система на предварително определено ниво. Най-простото изпълнение на етапа на контрол на ферментация в режим на партида е да се промени концентрацията на средни компоненти, и неговата рН, и въвеждане на добавки, необходими за предварително проектирана програма, изпълнявана технолог във всеки цикъл на ферментация. Този метод е сравнително проста и лесно се поддават на автоматизация.

В много случаи, трябва да се изчерпи напълно възможни компоненти на хранителната среда, така че те не попадат за следващия етап на обработка. Тази необходимост може да бъде причинено от няколко причини:

- expensiveness или дефицит субстрат;

- неблагоприятни ефекти на субстрата върху качеството на крайния продукт. (например, при производството на дрожди парафини, когато изпълнението на остатъчни количества от въглеводороди клетка тегло е трудно се добавят така допълнителни секции за узряване на съхранение или разположен в цитоплазмата на въглеводороди);

- затруднения при етапа на изолиране и пречистване на метаболити в едновременното присъствие в културална течност Nonrecycled вещества.

Други глави в този раздел: