Полная версия

Главная arrow Медицина arrow Вирусология и биотехнология

  • Увеличить шрифт
  • Уменьшить шрифт


<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>

БИОТЕХНОЛОГИЯ

ОЗНАКОМЛЕНИЕ С ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ЛИНИЯМИ И ТЕХНОЛОГИЯМИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПОЛУЧЕНИЯ БИОПРЕПАРАТОВ. БИОПРЕДПРИЯТИЯ

Цель занятия

Ознакомиться с производственными линиями и технологиями изготовления получения биопрепаратов. Изучить типы биопредприятий, их устройство и режимы работы.

Оборудование и материалы

Таблицы-схемы устройства, журнал регистрации студентов, получавших инструктаж по технике безопасности, документация лаборатории и основные утвержденные инструкции по правилам работы на биопредприятиях, мультимедийное оборудование, презентации MS Office Power Point по теме занятия.

Методика проведения занятия и методические указания по теме

Инструктаж и роспись в журнале по технике безопасности.

Объяснение преподавателя

Цели и задачи производственных линий и технологий изготовления и получения биопрепаратов.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОИЗВОДСТВ

Важнейшей задачей любого биотехнологического процесса является разработка и оптимизация научно-обоснованной технологии и аппаратуры для него. При организации биотехнологических производств частично был заимствован опыт развитой к тому времени химической технологии. Однако биотехнологические процессы имеют существенное отличие от химических в силу того, что в биотехнологии используют более сложную организацию материи - биологическую. Каждый биологический объект (клетка, фермент и т. д.) - это автономная саморегулирующаяся система. Природа биологических процессов сложна и далеко не выяснена окончательно. Для микробных популяций, например, характерна существенная гетерогенность по ряду признаков - возраст, физиологическая активность, устойчивость к воздействию неблагоприятных факторов среды. Они также подвержены случайным мутациям, частота которых составляет от 10"4 до 10"8. Гетерогенность также может быть обусловлена наличием поверхностей раздела фаз и неоднородностью условий среды.

В общем виде любой биотехнологический процесс включает три основные стадии: предферментационную, ферментационную и постферментационную.

Принципиальная схема реализации биотехнологических процессов в общем виде может быть представлена блок-схемой, в которой сделана попытка охватить все варианты ферментационных процессов (рис. 37).

Принципиальная схема реализации биотехнологических процессов (по У. Э. Виестур и др., 1987)

Рисунок 37 - Принципиальная схема реализации биотехнологических процессов (по У. Э. Виестур и др., 1987): 1 - реактор для приготовления сред,

  • 2 - вихревой насос, 3 - аппарат для приготовления твердых сред, 4 - паровая колонка для подогрева сред до температуры стерилизации, 5 - выдер- живатель сред при температуре стерилизации, 6 - теплообменник для охлаждения сред, 7 - мерник-сборник питательной среды, 8 - дозатор,
  • 9 - анаэробный ферментер, 10 - глубинный аэробный ферментер, 11 - био- каталитический реактор, 12 - ферментер для поверхностной твердофазной ферментации, 13 - то же для поверхностной жидкостной ферментации,
  • 14 - экстрактор, 15 - сепаратор для отделения биомассы, 16 - система локальной автоматики, 17 - плазмолизатор биомассы, 18 - дезинтегратор биомассы, 19 - выпарная установка, 20 - фракционирование дезинтегратов, 21 - сушилка и другие аппараты для обезвоживания, 22 - аппаратура для расфасовки продукта, 23 - ионообменные колонны, аппараты для химических и мембранных методов выделения, центрифуги, фильтры, кристаллизаторы и др. устройства.

Условные обозначения: pH - раствор для коррекции pH, П - компоненты и среды для подпитки, Пос - посевной материал, В - сжатый воздух, ПАВ - пеногаситель, Ср - стерильная питательная среда, БА - биологический агент.

На предферментационной стадии осуществляют хранение и подготовку культуры продуцента (инокулята), получение и подготовку питательных субстратов и сред, ферментационной аппаратуры, технологической и рециркулируемой воды и воздуха. Поддержание и подготовка чистой культуры является очень важным моментом предферментационной стадии, так как продуцент, его физиологобиохимические характеристики и свойства определяют эффективность всего биотехнологического процесса.

В отделении чистой культуры осуществляют хранение производственных штаммов и обеспечивают их реактивацию и наработку инокулята в количествах, требуемых для начала процесса. При выращивании посевных доз инокулята применяют принцип масштабирования, то есть проводят последовательное наращивание биомассы продуцента в колбах, бутылях, далее в серии последовательных ферментеров. Каждый последующий этап данного процесса отличается по объему от предыдущего обычно на порядок. Полученный инокулят по стерильной посевной линии направляется далее в аппарат, в котором реализуется ферментационная стадия. Приготовление питательных сред осуществляется в специальных реакторах, оборудованных мешалками.

В зависимости от растворимости и совместимости компонентов сред могут быть применены отдельные реакторы. Технология приготовления сред значительно усложняется, если в их состав входят нерастворимые компоненты. В различных биотехнологических процессах применяются различные по происхождению и количествам субстраты, поэтому процесс их приготовления варьирует. Поэтому дозирование питательных компонентов подбирается и осуществляется индивидуально на каждом производстве в соответствии с Технологическим регламентом конкретного процесса. В качестве дозирующего оборудования при этом применяются весовые и объемные устройства, используемые в пищевой и химической промышленности. Транспорт веществ осуществляется насосами, ленточными и шнековыми транспортерами. Сыпучие компоненты подают в ферментеры с помощью вакуумных насосов. Часто применяют принцип предварительных смесей, то есть соли предварительно растворяют и затем транспортируют по трубопроводам, дозируя их подачу по объему. В силу исключительного разнообразия биотехнологических процессов и применяемых для их реализации сред, методов и аппаратуры рассмотрение данных элементов далее будет связано с конкретными биотехнологическими производствами.

Стадия ферментации является основной стадией в биотехнологическом процессе, так как в ее ходе происходит взаимодействие продуцента с субстратом и образование целевых продуктов (биомасс, эндо- и экзопродуктов). Эта стадия осуществляется в биохимическом реакторе (ферментере) и может быть организована в зависимости от особенностей используемого продуцента и требований к типу и качеству конечного продукта различными способами. Ферментация может проходить в строго асептических условиях и без соблюдения правил стерильности (так называемая «незащищенная» ферментация); на жидких и на твердых средах; анаэробно и аэробно. Аэробная ферментация, в свою очередь, может протекать поверхностно или глубинно (во всей толще питательной среды).

 
<<   СОДЕРЖАНИЕ ПОСМОТРЕТЬ ОРИГИНАЛ   >>