Промышленный биотехнологический процесс

Перспективы развития промышленных биотехнологических процессов [c.464]

У инженера-технолога такая классификация по целевому продукту не вызывает возражений, однако она не отражает наиболее существенных с технологической точки зрения аспектов промышленных биотехнологических процессов, которые, с одной стороны, роднят их с химической технологией, а с другой — резко отличают от последней. В этом плане наиболее эффективно рассмотреть, какие стадии включает в себя типичный процесс промышленной биотехнологии, каковы общие черты и различия этих стадий в зависимости от конечной цели производства. [c.10]

Создать промышленную технологическую линию получения низина и других бактерицидов для бродильных и других пищевых производств на основе оптимального сочетания мембранных, ионообменных и биотехнологических процессов [c.1343]

Биоповреждения — неизбежное следствие важнейшей роли микроорганизмов в круговороте элементов в биосфере. Проявления биоповреждений весьма многообразны от порчи пищевых продуктов до загрязнения смазочных масел и топливных систем, разрушения бетона и развития электрохимических процессов коррозии под влиянием микроорганизмов. Биотехнология поможет создать новые методы борьбы с биоповреждениями благодаря более глубокому пониманию лежащих в их основе процессов. На этой базе могут быть созданы новые биотехнологические процессы. Примером такого рода служит использование ферментов в пищевой промышленности. [c.26]

Изложены основные принципы промышленных биотехнологических процессов. Рассмотрены микробиологический синтез аминокислот, антибиотиков, средств защиты растений и препаратов для растениеводства, промышленные методы микробиологической трансформации органических соединений. Освещены экологические проблемы промышленной биотехнологии. Показаны перспективы использования биотехнологических процессов в промышленности и сельском хозяйстве. [c.4]

Изложенное далеко не исчерпывает перечень химических производств, базирующихся на использовании иммобилизованных ферментов и клеток. Список ряда биотехнологических процессов с применением иммобилизованных биокатализаторов, разработанных на уровне промышленных и опытных установок, представлен в табл. 4.3. [c.99]

Промышленный биотехнологический процесс, в котором для производства коммерческих продуктов используются микроорганизмы, обычно состоит из трех ключевых этапов (рис. 1.1.). [c.17]

Биотехнологические процессы в связи с особенностями метаболизма клеток Процессы в биохимической технологии в большинстве своем базируются на использовании продуктов вторичного метаболизма Даже в тех случаях, когда преследуют цель промышленного производства биомасс i клеток или тканей, оптимизация условий ее выращивания также основывается на знаниях особенностей метаболизма тест-культур Эффективность накопления такой биомассы по-прежнему оценивается экономическим коэффициентом (ЭК), то есть отношением веса сухой массы клеток (ткани)-У к весу потребленного углевода (Сп) Величину экономического коэффициента выражают в процентах, и она, как правило, обратно пропорциональна концентрации сахара ЭК%=У/Сп 100 [c.269]

В, заключение следует отметить, что в последнее время не уделялось достаточно внимания использованию в промышленных биотехнологических процессах смешанных, неприхотливых культур определенного состава. Впрочем, даже в процессах, осуществляемых при участии таких культур, значительные изменения условий могут приводить к нарушению равновесия в соотношении между разными микроорганизмами, составляющими эти смешанные популяции. [c.416]

Получение кормовых дрожжей на гидролизатах древесины и сулЕ>фитных щелоках (отходах целлюлознобумажной промышленности), приведено в главе 9. Здесь рассмотрены биотехнологические процессы использования растительной массы. [c.522]

Вместе с тем использование биообъектов в столь широком промышленном масштабе поставило большое количество разнообразных задач, часть из которых требует разработки специфических подходов для их решения. Прежде всего отметим, что опыт создания, пуска и эксплуатации промышленных биотехнологических процессов показывает необходимость качественно нового уровня знаний о физиологии одноклеточных и свойствах клеточных популяций, потребность в которых просто не возникала до начала промышленного производства антибиотиков, белка, аминокислот и т. д. По существу, речь идет о разработке теоретических основ промышленной биотехнологии, включающих в себя качественные и количественные закономерности роста и развития отдельной клетки и популяции в целом. [c.138]

Рассмотрены основные принципы промышленных биотехнологических процессов. сырьевые источники промышленной биотехнологии, основы технологии белковых веществ и ферментов, современное аппаратурное оформление промыш ленных производств, вопросы повышения качества продукции. [c.144]

Глава 1 БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ПРОЦЕССЫ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ [c.7]

Если аминокислота предусмотрена в качестве добавки к кормам, то биотехнологический процесс кормового продукта включает следующие стадии ферментацию, стабилизацию аминокислоты в культуральной жидкости перед упариванием, вакуум-упаривание, стандартизацию упаренного раствора при добавлении наполнителя, высушивание и упаковку готового продукта, в котором должно содержаться не более 10% основного вещества. Например, в промышленности изготавливают сухой кормовой и жидкий кормовой концентраты лизина наряду с кристаллическим лизином (рис. 136). [c.446]

В последние годы усиленно разрабатываются биотехнологические процессы, использующие фотосинтез для получения промышленным путем полноценных кормовых добавок, богатых белком, углеводами, витаминами и др. С этой целью в заводских условиях выращивают фотосинтезирующие водоросли, используемые далее для приготовления сельскохозяйственных кормов и некоторых лечебных препаратов. [c.181]

Со временем биомасса, видимо, будет все более распространенным исходным продуктом при производстве сырья для химической промышленности на основе биотехнологических процессов. Примером такого рода может быть превращение лигнина в соединения ароматического ряда. [c.21]

Такая тенденция в развитии пищевой промышленности путем интенсификации биотехнологических процессов уже проявилась в полной мере при выработке ценных пищевых добавок. Наиболее яркий пример — производство лимонной кислоты (гл. 3). Сегодня ее получают главным образом микробиологическим методом, а не из цитрусовых. Намечается также рост использования микробных белков в питании человека. [c.23]

Значение инженерной энзимологии, как и вообще биотехнологии, возрастет в будущем. По подсчетам специалистов, продукция всех биотехнологических процессов в химической, фармацевтической, пищевой промышленности, в медицине и сельском хозяйстве, полученная в течение одного года в мире, будет исчисляться десятками миллиардов долларов к 2000 г. В нашей стране уже к 2000 г. будет налажено получение методами генной инженерии Ь-треонина и витамина В,. Уже к 1998 г. предполагается производство ряда ферментов, антибиотиков, О -, 3-, у-интерферонов проходят клинические испытания препараты инсулина и гормона роста. Гибридомной техникой в стране налажен выпуск реактивов для иммуно-ферментных методов определения многих химических компонентов в биологических жидкостях. [c.165]

При получеМи продуктов валового синтеза биотехнологическими методами из экономических соображений независимо от сырья или технологической схемы в промышленном масштабе обычно реализуют непрерывный процесс производства. Такие производства включают ряд последовательных или параллельных элементарных процессов, обеспечивающих надежное получение продукта на протяжении 300—330 дней в году. Основная задача состоит в оптимальном использовании ресурсов, К сожалению, подобный путь параллельного проведения элементарных процессов обычно затрудняет управление производством в целом и поддержание больших скоростей потребления сырья и образования продукта. Перечислим стадии, обычно составляющие полный непрерывный биотехнологический процесс 1 хранение сырья, его предварительная обработка и смешивание 2) проверка степени загрязнения 3) переработка сырья с целью получения продукта 4) концентрирование продукта 5) отделение продукта 6) конечная обработка продукта 7) хранение продукта. Если говорить о капитальных затратах и эксплуатационных расходах, то на долю ключевого этапа производства приходится не более 30—40% от общего их количества. Отсюда сразу становится ясно, насколько значимы вспомогательные технологические этапы. [c.460]

В предыдущих разделах данной главы относительно подробно обсуждались ключевые аспекты применения химической техно логии к биотехнологическим, преимущественно микробиологическим, процессам, а также теория и экономика промышленных технологических систем. К сожалению, данных, необходимых для дальнейшего развития биотехнологии, удручающе мало-. Так, нам практически ничего не известно о физических свойствах микроорганизмов. Вместе с тем за последние сто лет огромных успехов достигли гидродинамика, химия поверхностей и процессов на границе раздела фаз а также молекулярная биология, имеющие решающее значение для разработки биотехнологических процессов. Такое несоответствие совершенно недопустимо, особенно если учесть, что существует много методов, позволяющих получить необходимые физические данные о микроорганизмах, но ими просто не пользуются. [c.464]

Напротив, кинетика биотехнологических процессов в большинстве случаев хорошо изучена и в последние годы широко использовалась для развития технологии. Но даже в этом случае еще не решены проблемы, возникающие при использовании полученных в лаборатории данных для анализа промышленных процессов и создания технологических схем. Остаются спорными вопросы, связанные с вариабельностью данных и с теми предельными значениями величин, которые можно использовать для систем, отличных от тех, для которых эти величины были получены. Например, вариация в коэффициентах выхода или конверсии в 15% может привести как к значительным коммерческим выгодам, так и к полному краху. Однако лишь немногие микробиологи, занимающиеся биотехнологией, могут дать более точные оценки этих коэффициентов, особенно если анализ процесса или разработка технологии должны быть осуществлены за короткие сроки. Другие типичные примеры того [c.464]

Влияние значительного числа факторов резко усложняет ведение биохимической очистки в оптимальном режиме. В последнее время наметился определенный прогресс в управлении биохимическими процессами, по-видимому, в связи с бурным развитием биотехнологии и в первую очередь промышленного культивирования микроорганизмов. Тем не менее сложности ведения биотехнологических процессов, в том числе культивирования микроорганизмов активного ила на сточных водах, в ряде случаев не устранены. Особенно это относится к управлению такими сложными процессами, как флокуляция микроорганизмов активного ила, отделение его от воды и последующее сгущение. Определенные преимущества перед другими способами сгущения имеет флотация, применение которой для уплотнения избыточного активного ила получает все большее распространение. При этом флотацию используют, как правило, на первой стадии сгущения активного ила перед его последующим центрифугированием либо фильтрованием. [c.4]

Этапы разработки и функционирования биотехнологического производства. Общая схема стадий развития и поддержания промышленного микробиологического процесса выглядит следующим образом [c.313]

В самом ближайшем будущем биотехнология станет играть все возрастающую роль и при добыче нефти. Поскольку цены на нефть растут, добыча ее из сложных в эксплуатации залежей становится все более экономически выгодной. Здесь могут оказаться полезными микроорганизмы. Во-первых, некоторые образуемые ими полимеры, особенно производные ксантана, можно использовать в качестве компонентов закачиваемых в пласт растворов, обладающих нужными реологическими характеристиками, для добычи остаточной нефти (гл. 5). Во-вторых, в нефтяной промышленности используются поверхностно-активные вещества микробного происхождения. С экономической точки зрения производство таких веществ будет особенно выгодным, если их удастся получать путем микробиологической переработки отходов, содержащих нефть. Как правило, экономические характеристики биотехнологических процессов улучшаются, если удается совместить переработку отходов с производством полезного продукта. [c.22]

В связи со всем сказанным выше важно отметить, что многие культуральные среды, применяющиеся в промышленных биотехнологических процессах, представляют собой сложные смеси субстратов и их состав влияет на производительность процесса. Характер потребления смешанных субстратов в непрерывных проточных культурах не всегда можно предсказать исходя из результатов, полученных на экспериментальных установках с периодическими культурами, растущими на таких же смесях субстратов. В непрерывных проточных системах компоненты смеси могут потребляться одновременно, даже если в периодической культуре того же микроорганизма они использовались последовательно. Особый интерес представляет следующее наблюдение, сделанное на хемостатной культуре. Оказалось, что в двухкомпонентной смеси субстратов критическая скорость разбавления для полного использования того компонента, который обеспечивает более медленный рост периодической культуры, может значительно превышать нормальную скорость вымывания. Кроме того, применяя двухкомпонентные смеси субстратов в непрерывной культуре, можно контролировать пбСЧ упление углерода в те или иные метаболические пути, изменяя состав субстратной смеси или условия протекания процесса, и регулировать тем самым количество образующейся энергии или какого-либо продукта. [c.414]

Клоны гибридных, бесконечно размножающихся антителоп ду-цирующих клеток (так называемые гибридомы) можно растить как 1п vltroy так и 1п vivo. Реально получаемые количества индивидуального антитела таковы, что его можно использовать в промышленных биотехнологических процессах, например для промышленного получения очень чистых веществ гормонов, ферментов, наркотиков, лекарств. Области применения моноклональных антител в практике, по существу, неограничены медицина и ветеринария, фармацевтическая и многие другие виды химической промышленности, сельское хозяйство, пищевая и микробиологическая промышленность, криминалистика, таможенный контроль и допинг-контроль в спорте. [c.132]

Совместно с Л.С.Гордеевым и А.Ю.Винаровым сформулированы научные принципы анализа, оптимизации, масштабирования и проектирования биотехнологических процессов. С позиций системного подхода последовательно проведен анализ эффектов и явлений, происходящих в биохимическом реакторе на микро- и макроуровне. Разработаны математические модели, учитывающие кинетику роста микробных популяций, транспорт питательного субстрата к клеткам и гидродинамическую обстановку в реакторе, характеризуемую эффектами се1регации ферментациогшой среды и неидеальностью структуры потоков в реакторе большого объема. Предложена методика решения задачи масштабного перехода от лабораторных установок к промышленным биореакторам на основе вычислительных экспериментов. Показаны направления оптимизащш конструктивных и режимных параметров биотехнологических процессов. [c.13]

Внедрение биотехнологии в практику изменяет соотношение в системе человек—производство —природа, повышает производительность труда. Широкое использование биотехнологических процессов способствует стиранию грани между промышленным и сельским производством, поскольку продукты питания, корма и другие сельскохозяйственные продукты вырабатывают в индустриальных условиях. Так, на фермах применяют установки для переработки сельскохозяйственных отходов в биогаз, используемый для удовлетворения собственных потребностей в топливе внедряются промышленные методы производства компонентов 1едрмов. [c.5]

Большой интерес для практики представляет микробный полисахарид курдалан (от англ. urda — коагулировать, уплотнять), применяемый в хлебопечении, пищевой, медицинской промышленности. Известны биотехнологические процессы получения из крахмала циклодекстринов, применяемых в качестве носителей для включения в них многих летучих и ароматизирующих вкусовых ингредиентов, а также лекарственных веществ. [c.238]

Для всестороннего изучения морфолого-физиологических свойств и продуктов обмена, прежде всего, микробов все ранее предложенные способы их выращивания оказались малопригодными Более того, накопление однородной по возрасту большой массы клеток оставалось исключительно трудоемким процессом Вот почему требовался принципиально иной подход для решения многих задач в области биотехнологии В 1933 году А. Клюйвер и Л X Ц Перкин опубликовали работу "Методы изучения обмена веществ у плесневых грибов", в которой изложили основные технические приемы, а также подходы к оценке и интерпретации получаемых результатов при глубинном культивировании грибов С этого времени начинается третий период в развитии биологической технологии — биотехнический Началось внедрение в биотехнологию крупномасштабного герметизированного оборудования, обеспечившего проведение процессов в стерильных условиях Особенно мощный толчок в развитии промышленного биотехнологического оборудования был отмечен в период становления и развития производства антибиотиков (время второй мировой войны 1939 — 1945 гг, когда возникла острая необходимость в противомикробных препаратах для лечения больных с инфицированными ранами) Все прогрессивное в области биологических и технических дисциплин, достигнутое к тому времени, нашло свое отражение в биотехнологии Следует отметить, что уже в 1869 г Ф Мишер получил "нуклеин (ДНК) из гнойных телец (лейкоцитов), В Оствальд в 1893 г установил каталитическую функцию ферментов, Т Леб в 1897 г установил способность к выживанию вне организма (в пробирках с плазмой или сывороткой крови) клеток крови и соединительной ткани, Г Хаберланд в 1902 г показал возможность культивирования клеток различных тканей растений в простых питательных растворах, Ц Нейберг В 1912 г раскрыл механизм процессов брожения, Л Михаэлис и М Л Ментен в 1913 г разработали кинетику ферментативных реакций, а А Каррел усовершенствовал способ выращивания клеток тканей животных и человека и впервые применил экстракт эмбрионов для ускорения их роста, Г А Надсон и Г С Филлипов в 1925 г доказали мутагенное действие рентгеновских лучей на дрожжи, а в 1937 г Г Кребс открыл цикл трикарбоновых кислот (ЦТК), в 1960 [c.16]

Борьба с микробами-контаминанталш в биотехнологических производствах Защита биотехнологических процессов от микробов-контаминантов эффективно осуществляется с помощью различных фильтров В последнее десятилетие широкое распространение приобрела мембранная фильтрация в целях получения стерильных воздуха и различных жидкостей (разновидность холодной стерилизации) Более того, мембраны нашли применение в рДНК-биотехнологиии, в дисперсионном и других анализах биомолекул. Многие термолабильные вещества стерилизуют такими же способами Следовательно, мембранная фильтрация может рассматриваться как самостоятельный (лабораторный или промышленный) процесс [c.253]

Аппаратурное оснащение микробнологаческих производств Человек с древнейших времен эмпирически применял дрожжевце организмы в примитивных по аппаратурному оформлению биотехнологических процессах (хлебопечение, виноделие и пр ) Развитие промышленности антибиотиков продвинуло далеко вперед проблему создания специальной аппаратуры для культивирования микробов — продуцентов БАВ (аминокислот, антибиотиков, полисахаридов, витаминов, ферментов и других соединений) Были предложены различного типа биореакторы для выращивания микроорганизмов, однако все конструкции ферментаторов (ферментеров) оставались в основном сходными по большинству параметров и, усредненно, их можно подразделить на 2 типа без подводки стерильного воздуха (для анаэробов) и с подводкой его (для аэробов) Аэрируемые биореакторы могут быть с мешалками и без них (рис 88) [c.297]

При пpoизвoд tiвe любого валового микробиологического продукта аэробным способом охлаждение биореактора представляет собой серьезную технологическую проблему. Если температурный оптимум, при котором достигается максимальный" выход продукта и производительность, лежит ниже 40 "С, нал охлаждение приходится основная часть производственных расходов. Обычно в практике биотехнологических процессов промышленного масштаба используют в качестве охлаждающей среды воду, а не какой-либо хладагент. При определении размеровз [c.447]

В целом, предферментация схематично представлен на рис. 125. В инокуляторах, как и в промышленных ферментаторах, целесообразно поддерживать незначительное избыточное давление воздуха, когда случайные утечки будут происходить только в направлении из системы, а не наоборот. Этим дополнительно обеспечивается асептичность биотехнологического процесса. [c.383]

Ацетонобутиловое брожение. Ранее упоминаемые углеводные источники (крахмал, патока, гидролизаты целлюлозы различного происхождения и др.), применяемые для дрожжей при спиртовом брожении, могут быть использованы при ацетонобутиловом брожении, протекающем в анаэробных условиях в процессе жизнедеятельности спорообразующих бактерий — lostridium a etobutyli um. В результате образуются такие нейтральные продукты, как ацетон и бутанол, а также уксусная и масляные кислоты, диоксид углерода, водород. Нейтральные продукты представляют большой интерес для промышленного органического синтеза (эфиров для лакокрасочной промышленности), как экстрагенты и растворители, и т. д. Несмотря на то, что синтетические и биотехнологические процессы получения ацетона и бутанола являются конкурирующими, на практике реализуют оба вида производств, так как все зависит, главным образом, от стоимости сырья (экономические проблемы). Очевидно "сосуществование" синтетических [c.409]

По оценкам примерно 15% реализуемой продукции , пищевой промышленности вырабатывается на основе биотехнологии, но влияние ее на эту промышленность сегодня не больше, чем 25 лет назад (Tonge, Jarman, 1981). Определяется это тремя причинами. 1, Производство пищевых продуктов и сегодня является трудоемкой отраслью промышленности с большим объемом ручного труда и низким уровнем технологии. Мн ие производственные процессы в ней есть не что иное, увеличенные копии кулинарных приемов. Наука, изучающая их основы, ела бо развита, а суть самих процессов не до конца понята. 2. В табеле о рангах биотехнологии, о котором речь шла в начале этой главы, изготовление пищевых продуктов относится к крупнотоннажным производствам с малой прибавочной стоимостью, В сущности именно малая прибавочная стоимость пищевых продуктов мешает вкладывать средства в -изучение и развитие производства и методов определения безопасности продуктов, а это необходимо для того, чтобы сделать биотехнологические процессы и продукты конкурентоспособными. [c.128]

Сегодня быстро развиваются разнообразные отрасли промышленности, в которых процессы жизнедеятельности микроорганизмов используются для создания замкнутых систем, для контроля за загрязнением сточных вод, для использования альтернативных энергоресурсов и химического сырья в промышленности эти процессы широко используются и в сельском хозяйстве. В развивающихся странах подобная деятельность, известная под названием целенаправленная технология , могла бы привести к значительному повышению жизненного уровня и — что еще более важно — повышению качества жизни многих миллионов людей. Масштабы некоторых из этих новых биотехнологических процессов и их применение для реше- [c.246]

Что касается таксономических аспектов, то слишком многие микробиологические данные получены при условиях, весьма далеких от тех, при которых протекают интересующие нас процессы. Экстраполяция подобных данных нередко приводит к таким результатам, которые можнх) назвать мистикой или фольклором в микробиологии. Для разработки эффективных биотехнологических процессов крайне важны два момента построение как умозрительных, так и основанных на реальных данных гипотез, их тщательная проверка в соответствующих условиях с целью их подтверждения или опровержения и одно-временная разработка строгих теорий и установление законов, которым подчиняется поведение микробов в той среде, в которой их предполагается использовать. Только при таких условиях можно надеяться на успешное применение биотехнологии во многих областях промышленности в ближайшие десятилетия. [c.465]