Reja: Kirish Asosiy qism Ishlab chiqarish amaliyoti qoidalari

Sanoat fermentatsiyasi mikroorganizmlar yordamida kimyoviy va tegishli sohalarda turli xil moddalarni ishlab chiqarishning maxsus ixtisoslashgan jarayoni, shu jumladan mikroorganizmlarning o'zlarini ko'paytirish jarayoni sifatida belgilanishi mumkin. Ushbu jarayon orqali siz hujayra oqsili, xamirturush, fermentlar, alkogolli ichimliklar, sirka kislotasi, antibiotiklar, vitaminlar va boshqa moddalar kabi ba'zi organik kislotalarni olishingiz, shuningdek steroid va boshqa birikmalarning mikrobiologik transformatsiya bosqichlarini amalga oshirishingiz mumkin.
Mikroorganizmlar sifatida bakteriyalar shtammlari, shu jumladan aktinomitsetlar (antibiotiklar ishlab chiqarishda ishlatiladi), xamirturushlar, filamentli qo'ziqorinlar (mog'or) ishlatiladi. Substrat sifatida turli shakllarda qamish yoki lavlagi shakar, pekmez, glyukoza yoki kraxmal kabi uglevodorodlar ishlatiladi. Suyuq uglevodorod fraktsiyalari, metan, metanol va sirka kislotasini fermentatsiya qilish ham mumkin. Fermentatsiya jarayonini amalga oshirish uchun azot kerak, uning manbai kimyoviy yoki hayvon yoki o'simlik xom ashyosi; fosfor, kaliy va boshqa elementlar ham kerak.
Yuqorida aytib o'tganimizdek, fermentatsiya bioreaktor yoki fermentatorda amalga oshiriladi. Fermentator - bu madaniyatning o'sishi yoki kerakli metabolik mahsulotlarni olish uchun zarur bo'lgan ozuqaviy va fiziologik muhitni ta'minlaydigan reaktsiya qobiliyati.
Biologik ishlab chiqarishni jihozlash tamoyillari:

1. 
   Biorektorlarning strukturaviy mukammalligi va nisbiy ko'p qirraliligi.
   
2. 
   Bioreaktor materiallarining inertligi va korroziyaga chidamliligi, biob'ektga ta'sir qiluvchi yoki u yoki uning metabolik mahsulotlari bilan aloqa qiladigan boshqa texnologik uskunalar.
   
3. 
   Texnologik uskunalarning operatsion ishonchliligi.
   
4. 
   Jihozlarning tugunlari va tegishli qismlarini antiseptiklar va dezinfektsiyalovchi vositalar bilan texnik xizmat ko'rsatish, almashtirish, tozalash, davolashning mavjudligi, estetikasi va qulayligi.
   

Birinchi printsipga ko'ra, turli xil biob'ektlardan (bakteriyalar, zamburug'lar, o'simlik va hayvon hujayralari) foydalanishga asoslangan biotexnologik jarayonlarni amalga oshirish uchun ishlatilishi mumkin bo'lgan bioreaktorlarni loyihalash maqsadga muvofiqdir.
Bioreaktor materiallarining inertligini hisobga olgan holda, bioreaktor tarkibiy materiallarini tanlashda zanglamaydigan po'lat, shisha, keramika, titan, cho'g'on va boshqalar ishlatiladi.xrom, nikel, molibden bog'lovchi elementlar sifatida cho'g'onning issiqlikka chidamliligi va kimyoviy qarshiligini oshiradi. Polietilen va boshqa polimer materiallar biotexnologik jarayonda ham keng qo'llaniladi.
Texnologik uskunalarning operatsion ishonchliligi apparatlar, asboblar va boshqa jihozlarning maqsadga muvofiqligi, xususan, xavfsizlik talablarini hisobga olgan holda texnologik jarayonning rivojlanishi va uni nazorat qilish uchun maqbul sharoitlarni to'liq ta'minlaydigan dizayn mukammalligi bilan ta'minlanadi.
Uskunaning intensivligini avtomatlashtirish va davriy jarayonlarni uzluksiz jarayonlar bilan almashtirish, xom ashyo va yakuniy mahsulot birligiga energiya sarfini kamaytirish tufayli qurilmaning energiya sarfini kamaytirish orqali oshirish mumkin.
Yig'ish va demontaj qilish, materiallarni yuklash, oziqlantiruvchi vositalar va tozalash, yuvish, moylash, ta'mirlash va boshqalar uchun tushirish uchun osongina kirish mumkin bo'lgan har qanday qurilma va qurilma uning qismlariga kirish qiyin bo'lgan uskunadan yuqori baholanadi.
Biotexnologik ishlab chiqarishning texnik qurollarini shartli ravishda etishtirishga asoslangan ishlab chiqarishlarning apparat dizayni bilan cheklash tavsiya etiladi:

1. 
   bakteriyalar va zamburug'lar;
   
2. 
   o'simlik hujayralari va to'qimalari;
   
3. 
   hayvonlar va inson hujayralari va to'qimalari.
   

Bunday bo'linma quyidagilarga bog'liq bakteriyalar va zamburug'lar ularning aksariyati deyarli bir xil turdagi jabduqlarga ega bo'lgan bir xil turdagi bioreaktorlarda o'stiriladi, ular quyidagilarni o'z ichiga oladi: fermentator, steril ko'p korpusli valf (o'sayotgan muhitni, urug'ni va boshqalarni etkazib berish uchun), pH, haroratni tartibga solish tizimlari, defoamer ta'minoti, havo oqimini boshqarish tizimlari, namuna oluvchi, elektr motor.
O'simlik hujayralari, hujayra devorlariga ega bo'lganlar (bakteriyalar va zamburug'lar kabi) ko'pchilik bakteriyalar va zamburug'larga qaraganda ancha uzoq vaqt o'sadi, ko'payadi va rivojlanadi va bu tegishli biotexnologik jarayonlarning apparat dizayniga ma'lum o'zgarishlar kiritadi.
Hayvonlar va inson hujayralari madaniyati, hujayra devorlari bo'lmagan, boshqa prokaryotlar va eukaryotlarning hujayralariga qaraganda, ularning mavjudligi sharoitlariga nisbatan zaifroq va talabchan. Shuning uchun ular uchun uskunalar bio-ob'ektlarga yumshoq ishlov berishni ta'minlaydigan "past tezlikda" deb tasniflanishi mumkin.
Shu munosabat bilan bioreaktorlar quyidagilarga bo'linadi::

• 
  urug'larni etishtirish uchun asboblar – inokulyatorlar;
  
• 
  mikroorganizmlarni etishtirish uchun asboblar – kultivatorlar, fermentatorlar, katta hajmli fermentatorlar (200 m gacha³);
  
• 
  o'simlik hujayralarini etishtirish apparati – fitatray - o'simlik hujayralari ekinlarini etishtirish uchun membranali idish.
  
• 
  nisbatan kichik hajmdagi (10 l gacha) tebranish aralashtirgichlari yoki sekin (yumshoq) pervanel aralashtirgichlari bo'lgan hayvon hujayralarini etishtirish uchun bioreaktorlar.
  

Bioreaktorlarning dizayn xususiyatlariga qarab ular quyidagicha tasniflanadi:

1. 
   Steril havoni tarqatish va aralashtirish uchun energiya iste'mol qilish usuli bo'yicha:
   

a) energiya ichki qurilmalarning mexanik harakatiga sarflanadi;
b) energiya suyuqlik va / yoki gazni qayta ishlashni ta'minlaydigan tashqi nasosning ishlashiga sarflanadi;
C) energiya siqish va madaniy suyuqlikka gaz etkazib berish uchun sarflanadi.

2. 
   Gaz-suyuqlik fazalarini aralashtirish usuli bo'yicha:
   

Pufakchali, havo ko'taruvchi, pufakchali-havo ko'taruvchi, harakatlanuvchi-pufakchali, aylanma aralashtirish bilan pufakchali, aylanadigan aralashtirish va shamollatish bilan va boshqalar.

3. 
   Aralashtirish uchun energiya kiritish usuli bo'yicha:
   

a)gaz fazasi bilan energiya etkazib berish bilan (qabariq, havo kemasi, injektor);
b) suyuqlik fazasi bilan energiya etkazib berish bilan (ejektsiya, assimilyatsiya aralashtirgichi bilan);
C) kombinatsiyalangan (mexanik aralashtirish bilan pufakchali).
Fermentatsiya qat'iy aseptik sharoitda ham, bepushtlik qoidalariga rioya qilmasdan ham amalga oshirilishi mumkin ("himoyalanmagan fermentatsiya" deb ataladi), fermentatsiya aerob yoki anaerob sharoitda sodir bo'lishi mumkin. Fermentatsiya muhit yuzasida sodir bo'lishi mumkin – yuzaki etishtirish yoki atrof-muhit tubida – chuqur etishtirish. Bundan tashqari, etishtirish davriy va uzluksiz bo'lishi mumkin.
Davomida davriy fermentatsiya yetishtiriladigan ekin bir qator ketma-ket bosqichlardan o'tadi: kechikish fazasi, eksponensial, o'sishning sekinlashishi, statsionar va o'lim. Bunday holda, biologik ob'ektning fiziologik holatida, shuningdek atrof-muhitning bir qator parametrlarida sezilarli o'zgarishlar yuz beradi.
Maqsadli mahsulotlar eksponent (birlamchi metabolitlar: aminokislotalar, vitaminlar) va statsionar (ikkilamchi metabolitlar: antibiotiklar) fazalarda hosil bo'ladi, shuning uchun biotexnologik jarayonning maqsadlariga qarab zamonaviy sanoat jarayonlarida quyidagilar qo'llaniladi differentsial madaniyat rejimlari printsipi. Natijada, ma'lum bir maqsadli mahsulotni maksimal darajada olish uchun sharoitlar yaratiladi.
Quyidagi turlar ajratiladi davriy etishtirish: oziqlantirish bilan davriy etishtirish, hajmli-qo'shimcha etishtirish, dializ bilan etishtirish.

• 
  oziqlantirish bilan davriy etishtirish – mikroorganizmlarni ma'lum vaqt oralig'ida etishtirish jarayonida qismlarga yangi o'sadigan vosita qo'shiladi.
  
• 
  volumetrik-qo'shimcha etishtirish – madaniyat muhitining bir qismi bioreaktordan olinadi va bir xil miqdordagi o'sish muhiti qo'shiladi.
  
• 
  dializ bilan davriy etishtirish – substrat fermentatorga maxsus yarim o'tkazuvchan membrana orqali kirganda amalga oshiriladi, bu chiqindi mahsulotlar kontsentratsiyasining pasayishiga olib keladi.
  

Uzluksiz fermentatsiya biob'ektlar mikroblar populyatsiyasi va uning mahsulotlari eng bir hil bo'lgan barqaror holat sharoitida amalga oshiriladi. Uzluksiz fermentatsiya jarayonlarini qo'llash biosintez jarayonlarini samarali tartibga solish va boshqarish uchun sharoit yaratadi. Uzluksiz fermentatsiya tizimlari printsip asosida tashkil etilishi mumkin to'liq repressiya yoki to'liq aralashtirish. Birinchi misol-deb nomlangan naychali madaniyat: fermentatsiya jarayoni uzun trubkada amalga oshiriladi, unga bir uchidan ozuqa moddalari va emlash doimiy ravishda kiradi, ikkinchi uchidan esa madaniyat suyuqligi bir xil tezlikda oqadi. Ushbu oqim fermentatsiya tizimi heterojen bo'lib, odatda aralashtirmasdan amalga oshiriladi. To'liq aralash fermentatorlarda uzluksiz fermentatsiya bilan (bir hil oqim usuli) fermentatsiya apparati butun massasida bir xil sharoitlar yaratiladi. Bunday fermentatsiya tizimlaridan foydalanish individual bosqichlarni, shuningdek butun biotexnologik jarayonni samarali boshqarish va ishlab chiqarishni eksperimentator yoki biotexnolog talab qiladigan deyarli har qanday holatda barqarorlashtirish imkonini beradi.
Uzluksiz etishtirish bilan mikroorganizmlar o'sishning eksponensial bosqichida saqlanadi. Ushbu etishtirish usuli uchun yangi o'sayotgan muhitning doimiy oqimi va madaniy suyuqlikning doimiy chiqishi xarakterlidir. Uzluksiz etishtirishning 2 usuli mavjud: xemostat va turbidostat.
Qachon xemostatik usul kultivatsiya reaktorga doimiy boshqariladigan tezlikda ozuqa muhiti beriladi, uning tarkibiy qismlaridan biri madaniyatning maksimal o'sish tezligini ta'minlash uchun etarli bo'lmagan miqdorda etkazib beriladi va shuning uchun bu holda bunday bioreaktor o'z-o'zini tartibga soluvchi tizimning xususiyatlariga ega bo'ladi. Kimyostatning tarkibiy qismlari quyidagilardan iborat: ozuqa muhitini ta'minlash uchun qurilma, madaniyat suyuqligining chiqishi uchun egzoz moslamasi, oqim tezligini nazorat qilish tizimi.