19. Преимущества и недостатки биотехнологических производств по сравнению с химическими технологиями.

Ответ. Преимущества производства органических продуктов биотехнологическими способами перед чисто химическими методами достаточно многогранны: многие сложные органические молекулы, такие, как белки и антибиотики, не могут практически быть синтезированы химическими способами; биоконверсия обеспечивает значительно больший выход целевого продукта; биологические системы функционируют при более низких температурах, менее высоких значениях рН (близких к нейтральному) и т. п.; каталитические биологические реакции намного специфичнее, чем реакции химического катализа; биологические процессы обеспечивают почти исключительно продукцию чистых изомеров одного типа, а не их смесей, как это часто бывает в реакциях химического синтеза. Но вместе с тем биологические способы в сравнении с химическими методами обладают рядом явных недостатков: биологические системы могут легко быть загрязнены посторонней нежелательной микрофлорой; целевой продукт, синтезируемый биологическим способом, присутствует в довольно сложной смеси, что обусловливает необходимость разделения его от примеси ненужных веществ; биотехнологические производства требуют больших количеств воды, которую в итоге необходимо удалять, сбрасывая в окружающую среду; биопроцессы обычно идут медленнее в сравнении со стандартными химическими процессами. Для каждого биотехнологического процесса должна быть разработана подходящая схема, а сам процесс должен постоянно наблюдаться и тщательно контролироваться. Для большинства практических биотехнологических процессов такими системами являются ферменторы или биореакторы, которые обеспечивают необходимые физические условия, способствующие наилучшему взаимодействию катализатора со средой и поставляемым материалом. Биореакторы варьируют от простых сосудов до весьма сложных систем с различным уровнем компьютерного оснащения.

20. Принципиальные схемы биотехнологических процессов, определяющие конструкции биореакторов (ферментеров).

Ответ. Принципы: 1. Принципы масштабирования – поэтапно увеличивается объем аппарата. 2. Однородность физико-химических условий (температура, ph) 3. Принцип массопередачи. Должны происходить процессы обмена веществом между разными фазами (перенос О2). 4. Теплообмена. Перераспределение тепловой энергии междуу взаимодействующими фазами. 5. Пенообразование. Связано с наличием поверхностных активных веществ(ПАВ) и перемешиванием. 6. Принцип асептики. Должны быть стирильные условия, т.к. производиться работа с чистыми культурами. 7. Дифференцированных режимов. Должен быть возможен перевод из 1 режима культивирования в другой. Разные этапы 1 процесса – различные условия. Биореактор должен обладать системами: эффективного перемешивания (гомогенизация питательной среды); обеспечение доступа и диффузии газообразных компонентов; теплообмена; пеногашения; стерилизации; контроля и регулировки. По размерам: лабораторные (1-10л); опытно-промышленные (10л-40м3); промышленные. По отношению к свету: фототрофы; хемотрофы. По условиям культивирования (по основной фазе в которой протекает процесс ферментации): для поверхностного культивирования (на агаровых средах, на зерне); для глубинного культивирования (в жидкой питательной среде); для газофазного культивирования (на твёрдых носителях). По отношению к О2: для: аэробов, анаэробов, факультативно-аэробных организмов. По способу перемешивания: механическое; пневматическое; циркуляторное. По способу организации: периодическое культивирование; непрерывное культивирование; многоциклическое; объёмно-доливное; периодическое с подпиткой субстрата; полунепрерывное с подпиткой субстрата. По числу видов микроорганизмов: монокультура (чистая); смешанная культура (ассоциация 2-ух или более культур)