Битехнологиялық процестердің типтік нұсқасы жəне негізгі сатылары

Битехнологиялық процестердің типтік нұсқасы жəне негізгі сатылары.
Битехнологиялық процестердің типтік нұсқасы жəне негізгі сатылары. Биотехнология өнімдерін өзінің биологиялық агенттерін, шикізатты, өндіріс сатысының санын жəне технологиялық тəртібін (режим) ескере отырып жеке технологиямен алады. Дегенмен биотехнологиялық өндірістің жалпы типтік нұсқасын көрсетуге болады.
Дайындық сатысы – биотехнологиялық процесске қажетті шикізат түрі дайындалады жəне əзірленеді. Бұл саты төмендегідей процестерден өтеді:
Ортаны əзірлеу. Əдетте сұйық, өзіне биотехнологиялық сатыға қажет компоненттерді сіңірген.
Ортаны стерильдеу. Стерильді орта деп — микроағзаладың тіршілік формасы жоқ ортаны айтады. Берілген объектіні физикалық (температура, сəулемен атқылау, фильтрация) жəне химиялық құралдармен өңдеу кезінде стерильденеді. Нəтижесінде жасушалық коллоидтық микроағзалар коагулиацияланады. Жасушалық массаның температурасы жəне ылғалдығы қаншалықты жоғары болған сайын, соншалықты ұшқыштығы жоғары. Химиялық заттар микроағзалардың өліміне əкеп соғады. Оған хлор, йод, формалин жатады. Іс жүзінде көбіне ыстықпен ылғалды жəне құрғақ стерильдеу, фильтрлі стерилдеу қолданылады.
Биотехникалық процестердің жүруіне қажетті газдарды стерилдеуге əзірлік. Көбіне ауаны биотехнологиялық процестің жүруіне қажет ауаны даярлау шаң мен ылғалдылықтан тазарту, қажетті температурада ұстау жəне ауадағы микроағзалардан тазарту болып табылады.
Əр мəдени өсімдік морфологиялық, физиологиялық толық жазбасы бар төлқұжатқа ие. Ол культивация жəне мəдени өсімдікті сақтау барысында қажет. Мəдени қасиетін сақтау үшін, оны сəйкес жағдайларда сақтау қажет. Сақтау негізіне суыту, мұздату жəне кептіру жатады.
Технологиялық процестің алдында дақылды зертханасында стерильді жағдайда ортаның оптимальді құрамында жəне режимінде (рН, температура, уақыт) көбейтеді. Қиғаш агардың бетінен дақылды стерильді 100-200 мл көлемді колбаға ауыстырып термостатта инкубациялайды. Колба ішіндегі затты инокуляция уақыты 2-4 тəулік болатын таза дақыл цехінің бірінші инокуляторы үшін егу материалы ретінде пайдаланады. Егу материалын дайындаған кезде аппараттарда культивациялаудың оптимальды режимінің болуын қадағалау керек. Басты ферментация үшін егу материалын пайдаланып отырған қорек ортаның 5-20 % көлемі мөлшерінде дайындау керек.



Сурет 12. Биотехнология өндірісіндегі технологиялық процестердің негізгі сатыларының типтік сызбанұсқасы
Биокатализаторларды əзірлеу. Биотрансформация немесе биокатализ процестері үшін алдын ала биокатализаторды – бос немесе тасымалдағышқа бекітілген фермент немесе алдын ала ферментативті белсеңділік пайда болғанға дейін өсірілген микроағзалардың биомассасын даярлау керек.
Шикізатты алдын ала өңдеу. Биотехнологиялық процеске жарамсыз күйде келген шикізатты алдын ала өңдейді. Мысалы спиртті алғанда бидайды алдын ала ұнтақтайды, содан кейін ферментативті процеске «тəттілеуге» кіріседі, содан соң қантталған суслоны биотехнологиялық сатыда ферментация жолымен спиртке айналдырады.
Биотехнологиялық саты. Биотехнологиялық сатының негізгі мəселесі белгілі органикалық затты алу. Бірақ биотехнолгиялық саты тек қана органикалық заттардың синтезінен ғана емес, басқа да биотехнологиялық процестерден тұрады.
Ферментация. Ол көбіне үлкен көлемді ферментаторларда жүреді. Аппаратты ортамен толтыру алдында оның герметикалық күйін тексеріп ыстық бумен стерилиздейді. Осыдан кейін оны суытылған стерильді қорек ортамен толтырады. Ферментатордағы ортаның мөлшері жалпы көлемнің 70%-нан аспау керек. Ферментация кезінде ортаның температурасы мен рН-ы автоматты түрде реттеледі. Белсеңді заттарды периодты ферментация тəсілімен алған кезде екі кезеңнен өтеді. Бірінші кезеңде қорек ортаның компоненті энергия алу жəне құрылымдылық алмасу үшін пайдаланылады. Екінші кезеңде қажет метаболизмнің интенсивті синтезі жүреді, клеткалардың ескіруі байқалады.. Ферментацияны қажет өнімнің максимал мөлшері жиналған кезде тоқтатады. Ферментацияның соңын микробиологиялық жолмен де продуцент клеткаларының морфологиялық өзгерістерінен де айқындауға болады.
Биотрансформация – микроағза жасушаларының ферментативті белсенділігініңнемесе дайын ферменттердің əсерінен заттың химиялық құрылымының өзгеру процесі. Бұл процесте қалыпты жағдайда микроағзалардың жасушалары жинақталмайды да заттың химиялық құрылымы аса өзгермейді. Зат негізінде дайын болған кезінде биотрансформация оның химиялық модификациясын жасайды: радикалдарды, гидроксилді иондарды қосады немесе алады.
Биокатализ – биокатализатор-ферменттердің қатысымен заттардың химиялық өзгерістерге ұшырауы.
Биоқышқылдану — аэробты жағдайдағы микроағзалар немесе микроағзалар ассоциациясы көмегімен ластаушы заттарды қолдану.
Биосорбция – арнайы қатты тасымалдағышқа бекітілген микроағзалармен газдардағы немесе сұйықтардағы зиян заттарды жұту.
Бактериалды сілтілеу – суда ерімейтін металл қосындыларын арнайы микроағзалар əсерімен еріген күйге айналдыру процесі.
Сұйықтық пен биомассаны ажырату. Қажетті өнім көп жағдайда биомассаның өзінде немесе сұйықта болады. Екі жағдайда да алдымен осы екі фазаны айыру керек.
Тұндыру – гравитациялық күштердің əсерімен бөлу.
Фильтрация – биомасса өтпей тұрып қалатын фильтрлеу материалынан суспензияны өткізу.
Сепарация, центрифугалау – ортаға тартатын күштердің əсерімен бөлу. Жемдік биомасса өндірісінде ашытқы немесе бактерияларды бөлу кезінде жиі қолданылады.
Коагуляция – үлкен жасушалы агломераттардың пайда болуы жəне тұнуына көмегін тигізетін реагенттерді суспензияға қосу жəне олардың тұндыру арқылы сұйықтан бөліп алу.
Биосинтез өнімдерін бөліп алу. Алдымен жасуша ішіндегі өнімдерге төмендегі əдістердің бірін қолдана отырып жасуша қабықшасын бұзуы қажет.
Жасушалардың дезинтеграциясы. Бұл жағдайда жасуша қабықшасының бұзылу процесі физикалық (мұздатып ығыстыру, ультрадыбыс əсері, қысымды күрт түсіру) немесе химиялық тəсілдері арқылы жүреді.
Гидролиз – жасуша қабықшасының бұзылуы химиялық реагенттер жəне температураның əсерінен жүреді.
Ферментолиз –жоғарғы температурада ферменттердің əсерінен жасуша қабықшасының бұзылуы.
Экстракция – көзделген өнімнің су фазасынан сумен араласпайтын органикалық сұйыққа ауысуы.
Тұндыру – еріген өніммен əрекеттесіп, оны қатты фазаға айналдыратын реагентті сұйыққа қосу арқылы қажет затты бөліп алу.

Адсорбция – сорбция арқылы сұйықтықта еріген өнімнің қатты күйге айналуы.
Ультрафильтрлеу, центрифугалау, ультрацентрифугалау – ақуыздарды, полипептидтерді, полинуклеотидтеді, вирустарды, жасуша органеллаларын бөліп алуда қолданылады.
Өнімді тазалау. Өнімді бөліп алу сатысындағы басты мəселе қоспа күйінде болса да өнімнің негізгі бөлігін бөліп алу. Тазарту сатысының мəселесі өнім жоғары дəрежеде таза болу үшін оны қоспадан бөліп алу. Бұл мəселе түрлі процестер арқылы шешіледі: экстракция, адсорбция, ион алмасу, ректификация. Бұл процестерден басқа келесілер де қолданылады.
Хроматография – қатты сорбентте көп жағдайда құрылымы жағынан жақын болып келетін заттар жиналады. Мысалы, ақуыздар, нуклеотид, қант, антибиотик қоспалары. Адсорбция кезінде олар барлығы бірге адсорбцияланады. Ал хромотография барысында олар сорбенттен кезектесіп шығады, яғни оларды бөлу оңайға тиеді.
Кристаллизация – заттардың температураға тəуелді ерігіштік қасиетіне негізделеді.
Баяу суыту көзделген өнімдердің ерітіндісінен кристаллдар түзуге мүмкіндік тудырады.
Өнімді концентрлеу. Өнімді тазартқаннан кейін ол ерітіндіде аз концентрацияда болады.. Келесі мəселе – концентрацияны көбейту. Биотехнологиялық сатыдан кейін суспензияда көзделген заттың мөлшері 0,1-1%, биомассаны ажырату сатысынан кейін 0,1- 2%, өнімдерді бөліп алу сатысынан кейін 1-10%, тазалау сатысынан кейін 50-80%, концентрациялаудан кейін 90-100% болады.
Концентрациялау сатысында буландыру, кептіру, тұндыру, фильтрлеу арқылы кристаллизациялау, ультрафильтрлеу, нанофильтрлеу сияқты процесстер қолданылады.
Дайын өнімді алу. Соңғы сатыда өнім гранулирлеу (домалақтау) (ұнтақтан немесе ерітіндінің өзінен гранулалар жасау), дражирлеу (дəрі пішініне келтіру), құю, қаптау, яғни ампулуларға салу нəтижесінде тауарлық пішінге келеді.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *