Контрольна з біотехнології

Технологічні основи біотехнологічних виробництв. Характеристика основних стадій біотехнологічних процесів.

Найважливішим завданням будь-якого біотехнологічного процесу є розробка й оптимізація технології й апаратури для нього. При організації біотехнологічних виробництв частково був запозичений досвід розвиненої на той час хімічної технології. Однак біотехнологічні процеси мають істотну відмінність від хімічних у силу того, що в біотехнології використають більш складну організацію матерії - біологічну. Кожний біологічний об'єкт (клітка, фермент) - це автономна саморегулююча система.
Природа біологічних процесів складна й далеко не з'ясована остаточно. Для мікробних популяцій, наприклад, характерна істотна гетерогенність по ряду ознак - вік, фізіологічна активність, стійкість до впливу несприятливих факторів середовища. Гетерогенність також може бути обумовлена наявністю поверхонь фаз і неоднорідністю умов середовища.
У загальному виді будь-який біотехнологічний процес включає три основні стадії: предферментаційну, ферментаційну й постферментаційну.
На предферментаційній стадії здійснюють зберігання й підготовку культури продуцента (інокулята), одержання й підготовку живильних субстратів і середовищ, ферментаційних апаратур, технологічної й рециркуліруємої води й повітря. Підтримка й підготовка чистої культури є дуже важливим моментом предферментаційної стадії, тому що продуцент, його фізіолого-біохімічні характеристики й властивості визначають ефективність усього біотехнологічного процесу.
У відділенні чистої культури здійснюють зберігання виробничих штамів і забезпечують їх реактивацію й наробіток інокулята в кількостях, необхідних для початку процесу. При вирощуванні посівних доз інокулята застосовують принцип масштабування, тобто проводять послідовне нарощування біомаси продуцента в колбах, суліях, далі в серії послідовних ферментерів. Кожний наступний етап даного процесу відрізняється по обсягу від попереднього звичайно на порядок. Отриманий інокулят по стерильній посівній лінії направляється далі в апарат, у якому реалізується ферментаційна стадія.
Готування живильних середовищ здійснюється у спеціальних реакторах, обладнаних мішалками. Залежно від розчинності й сумісності компонентів середовищ можуть бути застосовані окремі реактори. Технологія готування середовищ значно ускладнюється, якщо в їхній склад входять нерозчинні компоненти.
У різних біотехнологічних процесах застосовуються різні по походженню й кількостям субстрати, тому процес їхнього готування варіюється. Тому дозування живильних компонентів підбирається й здійснюється індивідуально на кожному виробництві відповідно до Технологічного регламенту конкретного процесу. Як дозуюче встаткування при цьому застосовуються вагові й об'ємні пристрої, використовувані в харчовій і хімічній промисловості. Транспорт речовин здійснюється насосами, стрічковими й шнековими транспортерами. Сипучі компоненти подають у ферментери за допомогою вакуумних насосів. Часто застосовують принцип попередніх сумішей, тобто солі попередньо розчиняють і потім транспортують по трубопроводах, дозуючи їхню подачу по обсягу. У силу виняткової розмаїтості біотехнологічних процесів і застосовуваних для їхньої реалізації середовищ, методів і апаратури розгляд даних елементів далі буде пов'язаний з конкретними біотехнологічними виробництвами.