Устройство и основные принципы работы биореакторов
Принцип работы биореактора достаточно прост, а его устройство и методики сочетания необходимых условий, наоборот, сложны. До помещения в ферментер исходный рабочий продукт – необходимую биологическую культуру – хранят в специальных условиях, так сказать, в неактивном состоянии – например, замораживают. Для культивации небольшую пробу микроорганизмов наращивают в лабораторных условиях до состояния «рабочей порции»- достаточного для динамичной культивации количества. После данного асептического этапа культуру помещают в биореактор, предварительно его поверхность, воздух в камере и все соединительные отверстия стерилизуют, используя для этого водяной пар и вентиляцию. После очистки начинается этап инокуляции – когда помещенные внутрь ферментера культуры начинают активно размножаться и расти, благодаря тому что для них создают оптимальные условия и питательную среду. Конечным продуктом подобных процессов является необходимое количество биомассы или полезные метаболиты микроорганизмов. В зависимости от конструктивных решений, объемов и других характеристик биореакторы делят на группы.: так на основе рабочего объема биореакторы делятся на лабораторные (их емкость 0,5-100 л), пилотные (100 л-10м3) и промышленные (10-100 м3). Все биореакторы могут быть разделены по используемому принципу культивирования на закрытые и открытые. В закрытых биореакторах осуществляют периодическое культивирование, иногда его называют накопительным культивированием. Систему называют закрытой в том случае, если после начала культивирования ни один из компонентов, участвующих в процессе, не вводится и не выводится из биореактора. В открытые системы постоянно и равномерно вводят компоненты питательной среды, которые уже использованы культурой, так что бы их концентрация оставалась постоянной, при этом постоянным сохраняется и объем питательной среды. Регулируя концентрацию субстрата, можно поддерживать концентрацию биомассы на постоянном уровне. Такой тип реактора называют турбодистатом. Обоснование выбора реактора может быть основано на знании механизмов регуляции обмена веществ культивируемых клеток.
|
|
|
Промышленная технология производства белков, аминокислот.
Промышленное производство аминокислот осуществляется двумя способами: микробиологическим и химическим. Микробиологический синтез основан на выращивании определенных видов микроорганизмов на питательных средах, имеющих подходящий источник углерода. Чаще всего это сахара, содержащиеся, например, в патоке. Мутированные микроорганизмы с нарушенным азотным обменом выделяют в раствор большое количество какой-либо одной аминокислоты. После окончания процесса ферментации аминокислоту выделяют из раствора химическими методами.Химический синтез более универсален, чем микробиологический, и позволяет получать соединения любой возможной структуры. Здесь используется непищевое минеральное сырье, достигается любая концентрация продукта, однако, как правило, процесс многостадиен и требует более сложной аппаратуры.Промышленное производство белков полностью автоматизировано, и скорость роста дрожжевых культур в тысячи раз выше, чем крупного рогатого скота. Искусственные белковые питательные вещества - продукция бурно развивающейся микробиологической промышленности.
|
|
|
Промышленная технология производства ферментов, витаминов.
Ферменты.Промышленное производство ферментных препаратов осуществляют в настоящее время в основном из культур микроорганизмов: плесневых грибов, бактерий, дрожжей, актиномицетов. Необходимо отметить, что по количеству, разнообразию и активности ферментов высшие растения и животные не могут конкурировать с микроорганизмами. По-видимому, у микроорганизмов ферменты возникают в результате приспособления их к различным условиям внешней среды. Так, например, микроорганизмы почвы могут непосредственно ассимилировать атмосферный азот и, следовательно, у них имеется соответствующая ферментная система. Ни животные, ни растения способностью к биологической фиксации азота не обладают. Микроорганизмы очень быстро размножаются. У некоторых из них деление происходит каждый час или даже десятки минут. В результате из небольшого исходного количества бактерий можно получить значительную биомассу. Такие темпы совершенно недостижимы для растений и животных. Кроме того, микроорганизмы способны продуцировать большое количество ферментов также благодаря специфическим способностям их ферментативного аппарата и высокой способности к адаптации в различных условиях окружающей среды. Витамины. В настоящее время витамин А редко получают из рыбьего жира. Современный метод промышленного синтеза витамина А, идентичного природному, - сложный и многоступенчатый процесс. Витамин В12 производится биотехнологическим методом преимущественно в форме цианокобаламина. Рибофлавин может быть получен путем химического синтеза или биотехнологическим методом. Витамины группы В широко используются для обогащения злаковых.
|
|
|
Дата добавления: 2018-02-28; просмотров: 764; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!