35.Стадії основного технологічного процесу: перелік, характеристика.

Стадії основного технологічного процесу починаються з отримання посівного матеріалу, продовжуються у вигляді промислового біосинтезу і закінчується виділенням та стандартизацією готового продукту.

1. Проектування відділення біосинтезу

Найбільш складною і відповідальною ділянкою біотехнологічного виробництва є стадія біосинтезу, основною метою якого є отримання максимальної кількості цільового продукту у межах генетично детермінованих властивостей біологічних агентів, за рахунок оптимізації факторів оточуючого середовища. В умовах промислового виробництва оточуюче середовище штучно створюється в спеціальній апаратурі – ферментері (біологічному реакторі).

2. Проектування відділення виділення цільового продукту

В результаті біосинтезу отримують культуральну рідину або твердофазну культуру, що включає клитини мікроорганізмів, залишки поживних речовин, різні позаклітинні продукти метаболізму та ін. Вміст біомаси або іншого цільового продукту в культуральній рідині зазвичай не перевищує 3—4% сухої речовини. Концентрування і отримання товарної форми продукту з культуральної рідини або твердофазної культури здійснюють при подальшій переробці.

3. Отримання концентратів

У тих випадках, коли допускається застосування продукту біосинтезу в неочищеному вигляді (шкіряна, спиртова промисловість, сільське господарство), доцільно випускати цей продукт у вигляді концентрату. Це найбільш простій і дешевий спосіб отримання товарної форми.

4. Отримання очищених препаратів

При виробництві ферментів, амінокислот, антибіотиків і інших продуктів мікробного синтезу стоїть завдання виділити цільовий продукт з культуральної рідини і отримати його в чистому вигляді. Це складне технічне завдання, для її вирішення потрібне багатостадійне селективне розділення сумішей. В технології отримання очищених продуктів мікробного синтезу характерне зменшення масштабності стадій від початкових до кінцевих (зменшення об’єму рідини що переробляється). Це обумовлено малою концентрацією цільових продуктів в культуральнії рідині і їх концентрацією в процесі виділення і очищення.

4.1. Розділення фаз культуральної рідини

Ця процедура вимагає великих витрат, оскільки пов’язана з переробкою великих об’ємів суспензій. Для інтенсифікації цієї стадії і зниження втрат цільового продукту рідина перед розділенням фаз, як правило, піддають спеціальній обробці. В результаті змінюється структура осаду, що забезпечує максимальний ступінь переходу продукту в ту фазу, з якої його далі виділяють, а також видалення домішок, що утрудняють добування цільового продукту. Залежно від вимог до повноти відділення дисперсної фази і особливостей культуральної рідини для розділення використовують процеси фільтрації, відцентрової сепарації або фракціонування на віброситі.

4.2. Виділення цільової речовини і отримання готового продукту

На наступному етапі технологічного циклу цільовий продукт відокремлюють від основної маси домішок і концентрують. При цьому використовують в основному ті ж процеси, як і при виділенні продукту з нативного розчину в різних поєднаннях. У необхідних випадках проводять додаткове очищення розчинів спеціальними сорбентами.

4.3. Мембранні методи розділення

Звичайна фільтрація використовується для відділення від рідини достатньо крупних частинок твердої фази (50—100 мкм і більш). Для відділення дрібніших частинок (2—5 мкм), а також для розділення розчинів використовують мембранні способи. До них відносяться мікрофільтрація, діаліз, електродіаліз, зворотний осмос і ультрафільтрація. Особливістю всіх цих методів є застосування напівпроникних мембран. Переваги мембранних методів розділення біологічних суспензій і розчинів наступні: відсутність температурних, механічних і хімічних дій на продукт, що переробляється; простота апаратурного оформлення, відсутність рухомих деталей; низька енергоємність процесу; можливість забезпечення герметичності і асептики процесу.

4.4. Сушіння

Сушіння є кінцевою стадією виробництва багатьох продуктів мікробного синтезу, іноді її застосовують як проміжний процес при отриманні високоочищених препаратів. Для сушки біологічних об’єктів застосовують різноманітні способи і установки. Вони розрізняються по агрегатному поляганню вологи у висушуваному матеріалі (сушка з рідкого стану або з твердого), а також за способом підведення теплоти (контактна, конвективна і радіаційна). Вибір способу сушки залежить від виду початкового матеріалу (концентрированний розчин, паста, суспензія), його вологості, термостабильности і т.д. Найбільші труднощі зазвичай виникають при висушуванні живих мікроорганізмів у виробництві бактерійних препаратів і сухих дріжджів, ферментів, деяких антибіотиків і інших термолабільних препаратів.