УПРАВЛІННЯ БІОТЕХНОЛОГІЧНИХ ПРОЦЕСІВ

Важливим науковим розділом біотехнології, інтенсивно розвиваються в даний час, є мікробіологічна біотехнологія, або біотехнологія мікробного синтезу, що вивчає закономірності, притаманні популяціям мікроорганізмів різних видів.

Розвиток біотехнології мікробного синтезу продиктовано, з одного боку, потребою в певних продуктах, а з іншого - наявністю дешевої сировини і накопиченням відходів, які економічніше утилізувати, ніж знищувати.

До основних завдань мікробіологічної біотехнології відноситься теоретичне і експериментальне обгрунтування методів і режимів, що забезпечують відтворюється (з необхідною ймовірністю) отримання популяцій мікроорганізмів і цільових продуктів їх життєдіяльності з заданими властивостями в оптимальних умовах на макрорівні.

Результати вивчення закономірностей росту і метаболізму популяцій служать науковою основою створення мікробіологічних виробництв, а також обладнання, приладів та автоматизованих систем, необхідних для отримання, обробки та зберігання мікробіологічних препаратів.

За допомогою мікробіологічного синтезу отримують:

1) мікробну біомасу (дріжджі, мікроводорості, белкововітамінний концентрат);
2) біохімічні продукти, що виділяються мікроорганізмами при культивуванні або отримані з біомаси (антибіотики, вітаміни, органічні кислоти, ферменти, спирти);
3) хімічні продукти, що утворюються в результаті ферментативної активності мікроорганізмів, і їх компоненти (6 амінопеніцілліновая кислота);
4) очищені від небажаних компонентів середовища (прояснені стічні води, депарафінізірованная нафту);
5) цінні метали, виділені за допомогою мікробіологічного вилуговування металів з руд.

Виробництва на основі мікробіологічної технології носять багатостадійний характер і включають поряд з мікробіологічної стадією велике число інших процесів, характерних для хімічної технології в цілому.

Найбільш важливим елементом мікробіологічних технологій є власне мікробіологічна стадія - ферментація, що включає культивування, бродіння, біосинтез, біотрансформацію, Біоконверсія.

Перелічимо основні особливості проведення мікробіологічної стадії.

1. Культивування мікроорганізмів повинно проходити в умовах суворої чистоти культури, що досягається стерилізацією як основний, так і допоміжної апаратури, а також всіх компонентів, що надходять в ферментер.
2. Культивування мікроорганізмів проводиться в гетерогенних багатофазних системах, реологічні властивості яких в ході процесу часто змінюються.
3. Многокомпонентность поживних середовищ.
4. Складність біохімічних механізмів регуляції росту біомаси та синтезу мікробних метаболітів.
5. Автокаталітічность процесу, т. Е. Вплив продуктів на його швидкість.
6. Вища варіабельність біотехнологічних процесів в порівнянні з хіміко-технологічними.
7. Щодо низькі швидкості реакцій, а також концентрації субстратів і одержуваних продуктів, які, як правило, ще не є кінцевими.
8. Зазвичай помірна температура (20 ... 40 ° С) і близькі до нейтральних значення pH.
9. Різниця умов, оптимальних для росту мікроорганізмів і біосинтезу цільових продуктів метаболізму.
10. Культивування мікроорганізмів є складною системою з вираженою багаторівневою структурою.
11. Культивування мікроорганізмів - технологічний процес, що вимагає наявності складної апаратури, інструментального, комп'ютерного та інших видів забезпечення.