Технологические приемы и аппаратурное оформление микробиологического синтеза

В основе типовых схем получения продуктов биотехнологии с использованием микроорганизмов лежат следующие этапы:

1. Выращивание чистой культуры (ЧК) в пробирках (если она в замороженном виде ее оживляют).

2. Получение маточной культуры.

3. Получение посевной культуры для производства (инокулят) в аппарате ЧК.

4. Получение питательных сред: при составлении питательных сред необходимо учитывать потребности микроорганизмов в питательных веществах. Источник углерода – углеводы, реже спирты. Основой питательной среды могут служить отходы различных производств: сусло, гидролизаты древесины (лиственные породы).

5. Ферментация: выращивание в биореакторе (ферментере) либо на кюветах.

6. Выделение необходимого продукта, его очистка, концентрирование и стандартизация.

Питательные среды, биореактор, вспомогательное оборудование, воздух, вода повергаются стерилизации:

- термически (острый пар, подаваемый струей под давлением, глухой пар через змеевик)

- химически (дезинфицирующими агентами)

- фильтрационным методом (пропускание газов, питательных сред через мелкопористые или ватные фильтры).

При выделении готового продукта имеет значение, где накопился продукт:

1. продукт может быть биомасса

2. продукт может быть внутри клетки

3. продукт может выделяться в питательную среду

Наиболее сложно, если продукт находится внутри клетки.

Вначале отделяют биомассу от культуральной жидкости (КЖ). Применяется сепарирование, флотация, может фильтрация и центрифугирование.

Если продукт накапливается в клетках, их дезинтегрируют, т.е. разрушают клеточные стенки. Используется ультразвук, вибратор, давление, осмотический шок, вымораживание, т.е. физические методы. Могут применяться химические методы, т.е.обработка антибиотиками, ПАВами. Можно применить комплексный метод. Перспективно использование ферментов различных целлюлаз для разрушения КС.

Отделение продуктов осуществляют осаждением, регулируя при этом рН, температуру, в качестве осаднителей используют спирты, другие растворители. Используют экстракцию, адсорбцию. Концентрирование продуктов осуществляется путем ультрафильтрации, обратного осмоса, выпариванием. Обезвоживание проводят путем сушки. Стабилизируют.

Схематично работу получения продуктов биотехнологии можно представить следующей схемой