Ферментёрлар-Биореакторлар - Биотехнология - Презентации

Информация о документе

Цена	3000UZS
Размер	2.7MB
Покупки	0
Дата загрузки	17 Январь 2024
Расширение	pptx
Раздел	Презентации
Предмет	Биотехнология

Ферментёрлар-Биореакторлар

Купить

Ферментёрлар- Биореакторлар

Ферментёр ёки биореактор – шундай это қурилмаки,унда микроорганизмларни яшаши ва кўпайиши учун барча шароитларни яратиш имконияти мавжуд. Микроорганизлар турли катталикларда бўлиши мумкин, лекин хеч қачон уларни катталиги бир неча микрондан ошмайди. Кўпайишда уларни катталиги бир неча бир миллилитр мухитда бир неча миллион хўжайрага етиши мумкин.

 Демак биореакторни вазифаси культурадаги биоманбани ўсишини таъминлаш ва мақсадли маҳмулотни биосинтези юзага чиқишида жараённи стериллиги ва иқтисодий самарадорлигинин таъминлашдан иборат бўлиб. Қовушқоқ суюқликларни аралаштириш алоҳида вазифасига киради.

Биореакторларни турлари :  механик,  аэрлифтли,  газо-вихревые,  аэроб (хавони ёки кислородни газсимон аралашмалар берадиган),  анаэроб (кислородни бермайдиган)  биореакторлар (ферментаторлар)  комбинирланган-аэроб-анаэроб биореакторлар.

Ферментаторни конструкцияси Одатда ферментёр ёпиқ цилиндрли кўринишга эга бўлиб ўзида ва озуқа мухитига микроорганизмларни қўшгандан кейин мухитни механик арлаштириш хусусиятини номоён қилади. Баъзида аралаштириш барбатёр хилида бўлиб, махсус мослама орқали мухитга хаво ёки тўйинтирилган кислород берилади. Мухит температураси эса иссиқлик алмашиш манбаси трубкаси орқалисув ёки буғ ёрдамида бошқарилади. Ферментёр конструкцияси микроорганизм ўсиш шароитини бошқариш имконини бериши лозим: доимий температурани, pH (кислоталийлик ёки ишқорийлик) ва эритилган мухитда кислородни концентрациясини. Ферментация якунида ишчи микрорганизмлар ва ўзлаштирилмаган озуқа мухити компонентларидан ташкил топган аралашма эритма хосил бўлади. Бу культураль эритма ёки булион деб юритилади.

Ферментёр схемаси

ФЕРМЕНТЁР ИШИНИ ТАЪМИНЛОВЧИ ЖИҲОЗЛАРИ  Ферментёрни (биореакторни) автоматик стерилизациялаш босқичлари функционал схемаси.  Ф1 Аппарат ферментёр буғ ва совутиш манбаси, барботёр (хаво бериш манбаси), аралаштиргич(электр энергияси истеъмоли) ва ўлчаш-назорат қилиш жихозлари.

ФЕРМЕНТАЦИЯ ТИЗИМИ  Ферментёрни (биореакторни) автоматик стерилизациялаш босқичлари функционал схемаси.  Ф1 Аппарат ферментёр буғ ва совутиш манбаси, барботёр (хаво бериш манбаси), аралаштиргич(электр энергияси истеъмоли) ва ўлчаш-назорат қилиш жихозлари билан таъминланган.  Ферментатив жараённи функционал схемемасига қуйидагилар киради:  стериланган подпиток учун сиғим Е1;  стериланган кўпик ўчириш йиғмаси Е2;  кислотлар йиғиш жамланмаси Е3;  ишқор йиғиш жамланмаси Е4;  хаво фильтри ФВ;  Иссиқлик алмашувчи Т1;  перистальтик насослар НП1-4;  Сув бериш трубалари;  Таянч-бошқарув арматураси

Биосинтез жараёнидан олдин ферментёр (аппарат) Ф1 ишга ёроқлиги бўйича жиддий назоратдан ўтказилади ва яроқлилик бўйича бир қанча назорат синовларидан ўтказилади. Ферментёрга озуқа мухитини солишдан олдин ферментёр доимий равишда иссиқ сув билан ювилади, назорат-ўлчаш жихозлари, аралаштиргич ва барбатёрни талаб даражада ишлаши текширилади. Сўнгра ферментёрни герметиклиги ва схемадаги барча комуникациялар сиқилган хаво босими юбориш йўли билан назоратдан ўтказилади. Ферментёр ва схемадаги барча комуникацияларни герметиклик талабларга жавоб бергандан сўнг, ферментёрни ва тизимдаги барча комуникацияларни стерилизация қилиш бошланади. Ферментер иссиқлик бериш манбалари орқали 90 0 C даражада ўткир буғ билан қиздирилади. Ферментерни 90 0 С қиэдириш даврида 3 ҳафтада бир маротаба ҳаво фильтри ҳа

 Қиздириш охирига етиши ферментёрдан чиқаётган конденсатни 90 0 С иссиқликга етиши билан белгиланади. Шундан сўнг иссиқлик бериш манбаси орқали ўткир пар бериш тўхтатилади. Ва ферментёрга Е1 сиғим орқали озуқа мухити насос ёрдамида бериш бошланади. Шу билан бир қаторда ферментёрни маълум қисмларида озуқа маҳсулотлари билан тўлиб қолишини олдини олиш мақсадида унчалик кўп бўлмаган миқдорда барбатёр орқали буғ ҳам бериб туриш давом этирилади. Ферментёрни талаб даражасида керакли миқдордаги озуқа мухити билан тўлдириш мақсадида ичимлик суви қўшиб етказиш мумкин. Озуқа муҳити билан тўлдириб бўлингандан сўнг фементёр стерилизация даражаси 121 0 С бўлган қиздириш жараёни қуйидагича амалга оширилади: Ферментёр ва унинг қобиғига иссиқлик берувчи манбалар ва барбатёр орқали юқори миқдорда буғ сарф

 Ферментёрни механик бирлаштирувчилари ҳам озуқа муҳити билан бир вақтда стерилизланади.  Ферментёр температура даражаси 121 0 С етганда иссиқлик бериш манбалари орқали ўткир буғ бериш тўхтатилади фақат барбатёр орқали кам миқдорда бериш тўхтатилмайди.  Шундан сўнг ферментёр 30 минут давомида t=121 0 C, P=0,2 Мпа холатда ушлаб турилади.  Ферментёрни қобиғига сарфланаётган буғ миқдорига қараб стерилизация температураси назорат қилиб борилади..  Ушлаб туриш вақти (30 минут) ўтгандан кейин ферментёр қобиғига ва барбатёр орқали берилаётган ўткир буғ бериш тўхтатилади. Ферментёрдаги 121 0 С иссиқлик даражасини 28 0 С гача пасайтириш мақсадида қобиқ орқали совуқ сув бериш бошланади. Шу билан бирга ферментёрдаги босимни ткшиб кетмаслигини олдини олиш учун барбатёр орқали стерилланган сиқилга

 Экиш намунаси (культураси) экилгандан кейин ферментёрда экиш намунасини ферментацияси учун зарур бўлган омиллар (параметрлар) яратилади. Жараён давомида узлуксиз холда ҳаво фильтри (ВФ) орқали стерилланган хаво бериш, В ходе процесса осуществляется , pH ни ушлаб туриш учун Е3 сиғимдан кислота ва Е4 сиғимдан ишқор берлиши, кўпикларни миқдори Е1 сиғимдан кўпик ўчирувчилар юбориш, керакли вақтда экиш намунаси Е1 сиғимидан бериш амлга оширилади, жарённи температурасини бир меъёрда ушлаб туриш қобиққа совуқ сув бериш орқали амалга оширилади, Ферментёр ичидаги босимни бир маромда ушлаб туриш ферментёрдан чиқиб кетувчи газларни миқдорини бошқариш йўли билан амалга оширилади.  Биосинтез жараёнини тўлиқ амалга ошириш колбадаги экиш намунаси экиб бўлингандан ўртача ~240 соатни ташкил этади. Шу бо

 Биореакторы (ферментаторы) составляют основу биотехнологического производства и отличаются широким диапазоном приложений. Примером может служить промышленное производство эритромицина, антибиотика, полученного из Saccharopolyspora erythraea путём ферментации при аэробных условиях.

 К микробиологической ферментации прибегают также при производстве таких витаминов как рибофлавин, бета- каротин и витамин В12 в промышленных масштабах.

 Техническую вооруженность биотехнологических процессов целесообразно условно ограничить аппаратурным оформлением производств, базирующихся на культивировании: 1) бактерий и грибов, 2) клеток и тканей растений, 3)клеток и тканей животных организмов и человека.

 Такое подразделение обусловлено тем, что бактерии и грибы в большинстве своем выращивают в однотипных биореакторах, имеющих почти однотипную обвязку, в которую входят: ферментатор, многокорпусный вентиль стерильный (для подачи питательной среды, посевного материала, подпитки и пр.), системы регулирования рН, 1°,система контроля расхода воздуха, пробоотборник, электродвигатель .

 Микроорганизмы растут в питательной среде, из которой получают всё необходимое для размножения. Дополнительным "продуктом питания" может быть кислород, подаваемый при помощи сжатого воздуха. Температура не должна изменяться более чем на 10C в одну или другую сторону. Среда должна быть кислой ровно настолько, насколько это нравится микроорганизмам, и никаких отклонений. Чем больше народилось микроорганизмов, тем больше им нужно кислорода. Кроме того, биореактор должен быть надёжно закрыт для внешнего мира. Поэтому нужно позаботиться о том, чтобы всё было герметично закрыто.

 Подготовка биореактора к работе (для культивации микроорганизмов необходимо): подготовить биореактор для культивации; простерилизовать его; подготовить посевной материал – инокулант.  Питательную среду можно стерилизовать отдельно и затем стерильно ввести в реактор, например, при помощи перистальтического насоса. Можно стерилизовать питательную среду и вместе с биореактором.

ПРОЦЕСС КУЛЬТИВАЦИИ МИКРООРГАНИЗМОВ - ФЕРМЕНТАЦИЯ - НАЧИНАЕТСЯ С ТОГО МОМЕНТА, КОГДА ЗАРАНЕЕ ПОДГОТОВЛЕННЫЙ ПОСЕВНОЙ МАТЕРИАЛ ВВОДИТСЯ В РЕАКТОР.

Принцип действия биореактора:  Назначением всякого биореактора является создание оптимальных условий для жизнедеятельности культивируемых в нём клеток и микроорганизмов, а именно обеспечивать дыхание, подвод питания и отвод метаболитов путём равномерного перемешивания газовой и жидкой составляющих содержимого биореактора. При этом нежелательно подвергать клетки тепловому или механическому воздействию.

 В механическом биореакторе перемешивание осуществляется механической мешалкой, что приводит к недостаточно равномерному перемешиванию с одной стороны, и к гибели микроорганизмов с другой.

 В аэрлифтном биореакторе перемешивание осуществляется за счёт продувки газа фазы через жидкость (барботажное перемешивание), что не всегда обеспечивает достаточно интенсивное перемешивание и приводит к нежелательному пенообразованию.

 В биореакторе газо- вихревого типа перемешивание осуществляется квазистационарным потоком с осевым противотоком, который создаётся аэрирующим газовым вихрем за счёт перепада давления над поверхностью и силы трения воздушного потока о поверхность суспензии.

 Применяется в биотехнологической промышленности при производстве лекарственных и ветеринарных препаратов, вакцин, метана, продуктов пищевой промышленности (ферменты, пищевые добавки, глюкозные сиропы), а также при биоконверсии крахмала и производстве полисахаридов и нефтедеструкторов.

 В последнем случае в комбинированном биореакторе проводят культивирование как аэробных, так и анаэробных культур одновременно. Обычно это применяется для получения биогаза, когда тепловыделения в аэробном процессе используют для подогрева анаэробной культуры.

 Газо-вихревой биореактор:  — осуществляет мягкое, но эффективное перемешивание без образования пены, гидроударов, кавитации, высокотурбулентных и застойных зон;  — имеет высокую скорость массобмена по кислороду КL 6- 8 1/час;

 — работает, не меняя своих характеристик при заполнении на 10–90% объема, что позволяет при промышленном производстве убрать промежуточные «запускные» биореакторы;  — обладает малым энергопотреблением — 0,3вт/л, что в 10–12 раз меньше, чем у биореакторов с механической мешалкой;  — обеспечивает хорошее перемешивание вязких жидкостей;  — биореактор легко масштабируется.

ТАК ЖЕ, ПРИМЕНЯЮТ БИОРЕАКТОРЫ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД.

ЗНАЧЕНИЕ  Микробиологическая, фармацевтическая промышленность:  — производство лекарственных препаратов (в том числе — с использованием особо чувствительных эмбриональных, гибридомных, стволовых клеток);  — производство моноклональных антител;  — производство широкого спектра микробиологических препаратов для сельского хозяйства и ветеринарии;  — культивирование клеток тканей растений, насекомых, животных и человека для нужд вирусологии;  — производство ферментов;  — производство полисахаридов и нефтедеструкторов для нефтедобывающей промышленности.

 Нефтехимическая промышленность:  — химический синтез различных продуктов;  — производство ПАВ и ферментов для химической промышленности.  Пищевая промышленность:  — производство сахаристых продуктов из зернового крахмала – различных паток, глюкозных сиропов, ГФС;  — производство маргариновой продукции;  — пивоварение;  — производство лечебно-профилактического питания.

Биореакторы - генетическое будущее всех...

Купить