8 Сурет -Биотехнологиялық өндірістің типтік технологиялық сызба нұсқасы.

Типтік технологиялық сызба – нұсқа

Биотехнологиялық өндірістің технологиялық процесінде бір – бірімен байланысқан технологиялық операциялардың ағымы, шикізат материалын өңдеуден бастап, дайын өнімді бөліп алуға дейінгі процестер қарастырылған. Қазіргі заманғы биотехнологиялық өндірістерде әртүрлі биопрепараттар өндірілуде және олардың әрқайсысының өзіне тән технологиясы құрылған. Бірақ барлық өндірістерде микроорганиздердің өмір сүруіне негізделген жалпы сатылары бірдей. Сондықтан биотехнологиялық синтездің принципиальді технологиялық сызба-нұсқасы қарастырған . Барлық биотехнологиялық өндірістердің сатысында жалпы және міндетті түрде жүретін процестер көрсетілген. Биотехнологиялық процестің негізгі сатылары болып саналатындар:

- егіс материалын алу;

- шикізатты дайындау;

- қоректік ортаны дайындау;

- ауаны залалсыздау және дайындау;

- микроорганизмдерді беттік және түптік культивирлеу;

- дайын өнімді бөліп алу;

- ағын су мен газ қалдықтарын тазарту.

Егіс материалын алу сатысы

Егіс материалы деп – микроорганизм - продуцентінің таза культурасын өндіріс аппаратына егуге қажет көлемге дейін «көбейтіп» дайындап алуды айтамыз.

Егіс материалын алу үшін зауыттың орталық зертханасында (ЗОЛ) сақталған бастапқы культура продуценті қолданылады.

Әрбір өндірілген культураның өзінің құжаты болады, онда оның аты (тұқымы, түрі) коллекциялық нөмері, сериясы және дайындалған мерзімі,орташа активтік деңгейі,жарамды сақтау мерзімі көрсетіледі. Құжатта культураны өсіру және культураны сақтау туралы мағлұматтар жазылған.Продуцент – культурасының қасиетті өзгермей қалу үшін, оны қолайлы ортада сақтау қажет.

Ұзақ уақыт сақтауда, әсіресе культураны жиі-жиі қайта егуде культураның физиологиялық белгілері оңай өзгереді, ол дайын өнімді алу үшін үлкен қызығушылық тудырады.

Продуцент – культурасының қасиеті сақталу мерзімін ескере отырып, қазіргі заманға сай сақтау әдістерімен жұмыс жүргізуде. Олардың кейбіреулері биотехнологиялық өндірістердің зауыттарында қолданылады.

Цехтағы таза культурадан егіс материалын алу технологиясы

Е гіс материалын дайындау микроорганизм - продуцентінің түріне байланысты, оның физиологиялық-биохимиялық ерекшеліктері бірнеше тізбектелген сатылардан тұрады: (пробиркада) бастапқы культура(пробиркада) қисық агарланған қоректік ортада өсірілген колбада сұйық қоректік ортада тербелмелі шайқағышта (бір-екі сатылы) (бір немесе бірнеше инокуляторда) егіс аппаратында өсірілген кіші ферментерде микроорганизм культурасының жиналуы егіс материалы.

М ұнайдың н-парафиннің нормально көмірсутекті құрылысы қолданылған ашытқы өндірісіне арналған егіс материалын дайындаудың сызба нұсқасы 9-суретте келтірілген.

9 Сурет-Егіс материалын дайындаудың технологиялық сызба нұсқасы.

Егіс материалын өсіру келесі сатыларда жүргізіледі

1- микроорганизм культурасын зауыттың микробиологиялық лабораториясында алу;

2 - егіс материалын кіші егіс аппаратында өсіру(сыйымдылығы 300 литрлік ;

3 - ашытқыны үлкен егіс аппаратында өсіру (сыйымдылығы 3200 литрлік);

4- кіші ферментерде ашытқы культурасының жиналуы(сыйымдылығы 50м³).

Егіс материалын өсірудің бірінші сатысы зауыттың лабораториясында жүргізіледі. Бастапқы культура залалсызданған жолмен қисық агарланған ортада оптимальды қоректік ортада, режимде (рН, t , процесс ұзақтығы) өсіріледі.

Агарланған қоректік ортаның бетінде өсірілген микроорганизмнің культурасын залалсызданған сумен шайып оны cыйымдылығы 750мл Эрленмейер колбасының ішіндегі 50-100 мл сұйық қоректік ортаға құяды. Культурасы бар колбаны (28-30°С) бөлме температурасымен тербелмелі шайқағышқа қояды, культураны араластыру тербелгіштің айналу жылдамдығы (120-240 айн/мин) орындалады, культураның қарқынды өсу жылдамдығының арқасында масса алмасу жоғарылайды.

Тербелмелі шайқағышта колбаның ішіндегі культураның өсу мерзімі 18-36 сағатқа созылады. Бұл сатыда микроорганизмнің морфологиясы бойынша микроорганизмнің өсіруін бақылайды. Логарифмдік өсу фазасының соңында культураның физиологиясы жағынан жетілген сатысы нәтижелі болады. Екінші сатыда егіс материалының дайын культурасын өсіру, колбадан егіс аппаратына (инокуляторға) залалсызданған күйде ауыстыруды айтады, осыған қайта–қайта минерал тұздарды белгілі мөлшерде қосып отырады. Егіс аппараты араластырғышпен, аэрирлеуші қондырғымен, сонымен қатар температурасын, рН-ын, бақылаушы - өлшегіш аспаппен, көбік деңгейін реттегішпен және тағы басқада қондырғылармен жабдықталады. Аппараттағы қоректік орта көлемінің деңгейі жалпы аппарат көлемнің 60%-нен аспауы керек. Егіс материалының аппаратқа салынған мөлшері жоғарғы мәнге ие. Аппараттағы аз мөлшердегі егіс материалы, инокуляцияның ұзақ уақыт жүруін болдырады. Сондықтан егілетін аппаратқа егіс материалының қоректік орта көлемінің 10-12% ғана салады. Егіс материалын дайындау кезінде аппаратта культивирлеу режимін оптимальды ұстау қажет. Процесті бақылау жасау үшін, қайта – қайта сынамалар алынып оған микробиологиялық және биохимиялық анализдер жасалынады. Ашытқы қоректік ортада 14-20 г/л (есеп бойынша құрғақ массада) жиналғанша культивирлеу процесі жалғаса береді, культивирлеу процесі 12-14 сағатта аяқталады.

Үшінші саты көлемі 3,2м³ болатын егіс аппаратында егіс материалын культивирлеу процесі жүргізіледі. Ол үшін кіші инокулятордағы массаның барлық құрам бөлігін үлкен көлемді аппаратқа айдап жібереді, ол жерде залалсызданған қоректік орта бар. Ауысу коэффициенті, бір аппараттан басқа аппаратқа ауысуы, микроорганизмнің әрбір культурасын өсірудің нақтылы шартына байланысты. Егерде бұл ауысу экспоненциальды өсу фазасында іске асырылса, онда ауысу коэффициенті келесі аппараттың көлеміне қарағанда 10-ға тең. Микроорганизм культурасын культивирлеу процесі 12-14 сағатқа созылады.

Төртінші саты көлемі 50м³ болатын аппаратта жүргізіледі. Ашытқы суспензияларын алдынғы сатыдан қабылдап алар алдында, қоректік ортаны аппаратта дайындау үшін парафинді, қоректік тұздардың ерітіндісін және микроэлементтерді аппаратқа жібіреді. Ортаның оптимальды рН мәнін, қажет температурасын жеткізеді, егістік ашытқыларды келесі сатыға жібереді және үздіксіз аэрациялау мен арастырудың арқасында микроорганизмді өсіру процесі жүргізіледі. Ашытқының жиналу процесі 10-12 сағатқа созылады. Абсолютті құрғақ ашытқының концентрациясы ортада 14-17 г/л құралғанда, ашытқы суспензиясы өндіріс ферментерлеріне жіберіледі. Алынған егіс материалына микробиологиялық және биохимиялық бақылау жасалынады, демек келесі сатыдағы өнімділігінің жоғары болуы, циклдің тазалығы мен активтілігіне байланысты.

Ауаны залалсыздау және тазарту сатысы

Биотехнологиялық технологияда және биосинтезде көмекші операциялар үшін мол мөлшерде сығылған ауа немесе инертті газ қажет болады. Ауаны дайындау жүйесі технологиялық белгісі бойынша төрт топқа бөлінеді:

1) аэробты культивирлеу кезінде ферментацияға ауаны дайындау және беру;

2) анаэробты культивирлеу кезінде культуральды сұйықтықтан газ тәрізді өнімді шығару үшін инертті газды дайындау және беру;

3) пневматикалық тасымалдағышта сусымалы өнімді тасмалдауда және микроорганизм суспензиясын бір аппараттан екінші аппаратқа айдау үшін тасымалдағышқа сығылған ауаны дайындау және беру;

4) технологиялық құрал-жабдықтың барлық түрлерінен шығарылатын газ қоспасын немесе ауаны тазарту;

Залалсыздау процесі бойынша жалпы теориялық негіздеріне байланысты бұл жүйелердің өзіне тән ерекшелігі бар. Түптік культивирлеуде микроорганизмдерді аэробты өсіруде ферментерге ауа үздіксіз беруі қажет.Ферментерге берілетін ауа бірнеше функцияны орындайды:

1. микроорганизмдерді оттегімен қамтамасыз етіледі;

2. газ тәрізді өнім алмасқанда шығарылады;

3. микроорганизмнен бөлінген жылу шығарылады;

4. микроорганизм массасының суспензиясы біркелкі болуын құрайды;

5. Массаны беру жылдамдығы мен сұйық ортаны араластыру

жылдамдығын күшейтеді.

Ауадағы микроорганизмнен тазартылған ауаны, сығылған ауаны алу күрделі технологиялық мақсатта арнайы жүйеде іске асырылады. Ауаны залалсыздаудың және тазартудың принципиальды технологиялық сызба нұсқасы 10-суретте келтірілген.

10 сурет-Ауаны залалсыздаудың және тазартудың технологиялық сызба нұсқасы.

1-алдын – ала тазарту фильтрі; 2-құбырлы компрессор;

3-жылу алмастырғыш-салқындатқыш; 4-ылғал бөлгіш; 5-жылу алмастырғыш-қыздырғыш; 6-басты фильтр; 7- жеке фильтр.

Атмосфералық ауаны шаңнан және оны сығылған ауадан тазарту бірінші сатыда тұр. Атмосферадағы ауаны алдын ала тазарту 1 - фильтрі арқылы 2 - компрессорға келіп түседі, онда қажет қысымға дейін (350-500 кПа) сығылады. Биотехнологиялық өндірістерде ауаны сығуда көбінесе құбырлы компрессор немесе поршенді компрессор қолданылады.

Сығылған ауаны екінші сатыда оптимальды термодинамикалық жағдайда ұстауы қажет.Сығылған ауа 100-200⁰С –температураға дейін қыздырылады, сондықтан оны жылу алмастырғышта 3-тен 25-30⁰С темперптураға дейін салқындатады. Сығылған ауаны салқындатқанда атмосферадағы ылғал ауа конденсирленіп 4 - ылғал бөлгіште бөлінеді. Су бөлінгеннен кейін 5 - қыздырғыш – жылу алмастырғышта қыздырылады. Одан әрмен қарай ауа 6 - басты фильтрге келіп түседі, оның оптимальды ылғалдылығын және температурасын ұстап тұрады. Осы фильтрде ауаны салқын залалсыздайды. Микроорганизмнің жасушалары және шаңның бөлшектері бөлінеді.Үшінші сатыда 7- жеке фильтрде ауаны соңына дейін тазалау және залалсыздау іске асырылады.

Ауаны тазартудың бақылау процесі.Ауаны тазарту және залалсыздандыру жүйесінде бақылау және реттеу процесі үшін арнайы қондырғы орнатылады(25 сурет). Ауаның температурасы 3 тоңазытқыштан шыққанда, кіргенде бақыланады, 5 қыздырғаннан кейінгі ауаның ылғалдылығы мен температурасы анықталады. Автоматты бақылау және ауаның параметрлерін реттеу және жұмыс істеу принциптері келесідей, 6 басты фильтрге кіретін жерде температураның көрсеткішін тіркейтін аспап, ал арнайы реттегіш 5 қыздырғышта будың берілуін өзгертеді,олай болса ауаның температурасы регламент бойынша сәйкес келеді. Фильтрдің жұмыс істеу принципін бақылау тиімді, АЗ-3 және АЗ-5 түрлері шаңданған ауаның тазарғанын анализ жасап жазып отырады. Аспап жоғары сезімділікке ие ( өлшемі 0,3 мкм болатын 1м³-те 2-3 мың бөлшектер).

Фильтрлермен ауа өткізгіш құбырларды залалсыздау үшін өткір бу қолданылады. Фильтрлеуші элементке будың қысымын төмендету үшін, фильтрге екі жағынан шығатын және кіретін ауа өткізгіш құбырға бу беріледі. 120⁰С температурада таза және құрғақ бу берілуі керек, қысымын тұрақты ұстап отыру керек.