Відмінності мікрокапсулювання:

1. завжди отримують заключні клітини;

2. розмір часток~100 мкм. Оболонка клітини з різним діаметром пор;

3. мікро капсули знаходяться у стаціонарному стані.

Оболонка мікро капсули є специфічною. Її функції:

1. захисний бар’єр від зволоження, висушування і т. д.;

2. підвищення ефективності препаратів за рахунок локалізації препарату за місцем дії;

3. запобігає неконтрольованій взаємодії із субстратом.

Особливістю мікро капсул є їх включення в додаткові оболонки, які виконують захисну функцію при зберіганні, але не при функціонуванні. Вона відразу розчиняється при внесенні в середовище.

Особливості промислового використання іммобілізованих клітин: використовують в одностадійних процесах, клітини використовують оброблені ферменти, діаметр пор дозволяє пришвидшити процес.

Спирти та диметилсульфаксит (ДМСО) діють токсично на клітини і роблять поверхню більш проникною, але не знижують вартість процесу.

Незавжди іммобілізовані клітини є більш доцільними: треба знати фізіологію культури, склад ферменту і на основі цього вибирати.

Каталіз або проведення багатостадійного процесу:

Використовують живі клітини, які іммобілізують мікрокапсулюванням. Перші процеси – трансформація глюкози з утворенням спирту. Використовують градки колонного типу на які вкладаються рамки з іммобілізованими клітинами і реактор наповнюється поживним середовищем. Вихід глюкози складає 70-80 %, трансформація глюкози складає 90 %. Вихід спирту 160 г/л поживного середовища.

Основна ідея такого реактору – безперервний процес. Реактор заповнюють поживним середовищем, де проходить процес. Потім витягують рамки для виділення спирту, а залишену систему використовують ще 4-5 разів. Це зменшує час процесу оскільки нема підготовчих стадій.

Використовують у виробництві ацетону та бутанолу з використанням бактерій р. Clostridium, отримання пеніциліну на ПАГ, отримання ферментів L – амілази включенням в ПАГ (р. Bacillus), глутамінової кислоти.

Існують 3 основні типи реакторів:

1. реактор зі стаціонарним шаром іммобілізованих клітин та струменевим током поживного середовища;

2. реактор по типу барботажних колон. Поживне середовище рідке, структури барботуються, час подовжується за допомогою додавання поживних компонентів;

3. реактори з псевдозрідженим шаром. Використовують мікрокапсульовані клітини, йде інтенсивне спізнення, утворюється псевдокиплячий шар. Є більш активними і процес є періодичний.

Біодатчики – це системи, які включають біологічні об’єкти. Приймач підсилює сигнал і може перетворювати біохімічну енергію в різні типи енергії, які можуть фіксуватися зовнішніми приладами. Біодатчики приймають інформацію про стан навколишнього середовища. Створені біодатчики NH₃ на основі клітин Pseudomonas, які локалізовані в електроді. Цей електрод занурюють у середовище або вимірюють у повітрі та чекають 3 хв. Клітини споживають аміак і починають рости, кисень в середовищі зменшується і датчик показує кількість спожитого кисню, який перераховується на азот, а останній пропорційний кількості аміаку. Є датчики для вимірювання метану, індикації глютамінової кислоти. В харчовій промисловості визначають кількість цукру (у виробництві молока, соків). В медицині визначають цукор в крові та біологічних розчинах. За допомогою біодатчиків контролюють забруднення навколишнього середовища, визначаючи концентрацію важких металів у воді за оптичною густиною.

Біологічне очищення відходів біотехнологічної галузі

Характеристика промислових стоків і водоймищ приймачів:

Відходами біотехнологічної галузі є біомаса (у вигляді рідини – суспензії або переводиться з пасти в рідину) яка відправляється на знешкодження у вигляді рідини, виключенням є скло, посуд, колби.

Для виробництва різних продуктів використовують різні види сировини. БВК – рослинна сировина і гідролізати, антибіотики – природна сировина. Основним компонентом будь – якої сировини є зважені частки. Для БВК вони складають 1000 мг/мл за масою, для антибіотиків – 3000-4000 мг/мл. Для ферментних компонентів характерна наявність фосфатину 100-150 мг/мл, вуглеводи 50-100мг/мл. Тобто сировина для біосинтезу складається з натуральних речовин + свої специфічні компоненти.

Важливим показником стоку є рН (визначають у суміші всіх стоків), в залежності від нього стік направляють або до очисних споруд або в каналізацію.

Стоки в водоймища скидати не можна, оскільки є такі небезпека як зважені частки (пригнічує придонні організми, пригнічує інші компоненти живлення риб, що призводить до їх гибелі, можуть стимулювати розвиток анаеробних організмів, в результаті чого кількість кисню у водоймищі зменшується і риби гинуть або навпаки водойма заростає ряскою) та можливість наявності в стоку токсичних компонентів (отруєння риби та інших живих організмів).

Причини чому не можна скидати біотехнологічні стоки у водоймища:

1. зниження кількості розчиненого кисню;

2. зміна рН, кольору (вода стає мутною) – сонячні промені не проходять до рослин;

3. промислові стоки необхідно знати коли скидати.

Характеристики за ступеню забруднення:

1. БПК – біологічна потреба кисню (біохімічна) – це так кількість кисню, яку споживають мікроорганізми в даному стоку (водоймищі) для окислення даної кількості органічних речовин. Вимірюють в мг кисню/г або мг кисню/л. Тобто, при окисленні органічних речовин мікроорганізми споживають кисень, а БПК це та кількість кисню, яку необхідно витратити, щоб окислити ті речовини, які знаходяться в стоку. Чим вища ця цифра, тим забруднінішою є водойма, тим більше треба її очищати (тим більше потребує водойма кисню). БПК_{5(20, повне)} – кількість кисню, яка потрібна для знешкодження забруднюючих речовин в 5, 20 разів або повна очистка. Порядок – 200-3000 мг кисню/г. Визначають експериментально (за який термін кисень споживається при переробці (очистці) води), автоматично (на системах збору стоків), цей показник контролюють при скиданні стоків.

2. ХПК (хімічна потреба кисню) – кількість кисню, яка необхідна для окислення органічних речовин в даному водоймищі чи стоці біхроматом калію. Вимірюють в мг кисню/г, мг кисню/л. ХПК є синтетичним показником, є більш простим для визначення. БПК приблизно відповідає ХПК, але ХПК трохи більше.

Ми повинні досягти такої чистоти стоку, щоб направити його або в водоймище або на доочистку.