Príklady biotechnologických procesoch. získanie vitamíny

Video: Rybí olej od Oriflame Omega 3

Biotechnológie sú niektoré vitamíny. A čo je najdôležitejšie, biotechnologická výroba vitamíny B2, B12 a C, rovnako ako karotén (provitamín A). Na ich výrobu používa rad baktérií, kvasiniek a plesní. V závislosti od druhu mikroorganizmu a vitamínu živnom médiu môže byť kukuričný sójová múka, rastlinný olej, petrolej, metanol, glukóza, sacharóza.

Tak vitamín B2 bol pripravený fermentáciou rastlinného oleja pomocou huby Ashbya gossypii. Predné spoločnosti zvažujú možnosť kompletného nahradenia chemickej technológie výroby vitamín B2 na biotechnológie. Dôležitou oblasťou biotechnológií, intenzívne rozvíja v posledných rokoch - obnoviteľné zdroje energie, z ktorých najčastejšie je bioplyn.

Tento termín sa vzťahuje na plyn výrobku vyplývajúce z anaeróbnych, to znamená bez prístupu vzduchu pochádzajúce kvasenia (fermentácie), organické látky rôzneho pôvodu. Bioplyn je zmes plynov. Jeho hlavné zložky: metánu - 55 až 70%, oxidu uhličitého - 28 až 43%, a veľmi malé množstvá dusíka, kyslíka, vodíka a sírovodíka. Bioplyn bol úspešne použitý ako high-energetického paliva.

Po obdržaní bioplynu sú typickými prípravné kroky (obr. 9) - príprava surovín a osivo, metánu fermentácia, sušenie ako krok koncentrácie. Kompresia môže byť videný ako vytvorenie konečného tvaru výrobku.

Obr. 9. Obvod výroby bioplynu

V priemere 1 kg suchého organického materiálu, biologicky fermentovaných na 70%, produkuje približne, 8-1,0m3 bioplyn.

Vzhľadom k rozkladu organického odpadu je vďaka aktivite niektorých druhov baktérií, podstatný vplyv na životné prostredie to. To znamená, že množstvo vytvoreného plynu, je do značnej miery závislá na teplote: teplejšie, tým vyššia je rýchlosť a rozsah fermentácie organických látok. To je dôvod, prečo pravdepodobne prvý bioplynovej stanice boli v krajinách s teplým podnebím.

Avšak, použitie spoľahlivej izolácie a niekedy aj ohriatej vody umožňuje master bioplynovej generátory konštrukciu v miestach, kde je v zime teplota zníži na -20 ° C, Pri výrobe bioplynu je tiež ovplyvnený celý čas fermentácie, inštalácia štruktúra, veľkosť a obsah pevnej látky, množstvo nákladu, je zmiešavací pomer intenzít uhlíka - dusík.

Existujú určité požiadavky a na surový materiál: musia byť vhodné pre množenie baktérií, ktoré obsahujú biologicky odbúrateľné organické látky a vody vo veľkom množstve. Je žiaduce, aby médium bolo neutrálne a bez rušivých agentmi pôsobenia baktérií, ako sú mydlá, čistiacich prostriedkov, antibiotík.
Bioplyn je možné použiť rastlinné oleje a komerčné odpad, hnoj, odpadových vôd, atď. N.

Počas fermentačnej kvapaliny v nádržke má tendenciu rozdeliť na tri frakcie. - Horná kôra vytvorená z veľkých častíc unášaného stúpajúce plynové bubliny v priebehu času môže byť docela ťažké a že zasahujú do uvoľňovania bioplynu. V strednej časti fermentora tekutiny hromadia. Nižšia, gryazeobraznaya frakcie zrazenín. Baktérie sú najaktívnejšie v strednej zóne, takže obsah nádoby je potrebné pravidelne mieša.

Miešanie môže byť vykonané mechanickými prostriedkami, hydraulické prostriedky (recyklácia čerpadlom), pod tlakom pneumatického systému (čiastočnú recykláciu bioplynu), alebo za použitia rôznych metód samoperemeshivaniya.

Je tiež veľmi efektívne premena biomasy na bioetanol. V Brazílii etanol sa vyrába z cukrovej trstiny, v USA - z kukurice. S účinnosťou výroby bioetanolu sa zvyšuje každým rokom. Podľa USDA, spaľovanie bioetanolu dnes poskytuje 67% viac energie, než bolo potrebné pre jeho výrobu (v roku 1995 to bolo 24%). Bioetanol sa používa ako palivo, buď v čistej forme alebo v zmesi s benzínom. Bionafty používajú hlavne repky.

Hlavným biotechnologický postup je biologické čistenie odpadových vôd. Biologické metódy pre odstraňovanie znečisťujúcich látok uznávané ako ekonomicky efektívne a z hľadiska životného prostredia. Proces čistenia má rad prípravných krokov (viď obr. 10).

Obr. 10. biologické čistenie odpadových vôd

V skutočnosti biotech stupeň, je najviac prevláda v našej krajine, je vyčistiť (bio-oxidácia) pomocou aeróbnych mikroorganizmov, vykonávané v aktivačných nádržiach, biofiltrov a bioponds.

Podstatné nevýhody aeróbne technológie sú vysoké náklady na prevzdušňovanie, je potrebné veľké plochy v odpadových vôd, prítomnosť pachov, problémy spojené s manipuláciou a likvidácia veľkého množstva vytvoreného prebytočného kalu (prebytočný kal možno likvidovať podľa jedného z nasledujúcich spôsobov: sušenie pri "odkaliskách" (to je neekologické metóda) koncentrácia flotáciou, spracovanie na bioplyn).

Odstránenie znevýhodnenia technológie môžu aeróbne anaeróbne čistenie odpadových vôd nevyžadujúci prevzdušňovací energiu a konjugát tvorí cenný zdroj energie - metán. Degradácia organických látok v anaeróbnom metánu fermentácie je viacstupňový proces, v ktorom sú väzby uhlík-uhlík postupne zničený rôznych skupín mikroorganizmov. Anaeróbne procesy v porovnaní s aeróbne sprevádzaná tvorbou oveľa menších (viac ako 10 krát) sumy ila- reaktoroch prevádzkovaných pomocou anaeróbne technológie, veľmi kompaktný. Tieto výhody viedli k značnému záujmu o anaeróbnej úpravy v mnohých krajinách.

Najrozšírenejšie anaeróbne technológia bola v pivovarníctve a výroby mäkkých napitkov.V Rusku tieto technológie sú ešte len začína rozvíjať. K dnešnému dňu, postavený 5 reaktory (Kashira, Moskva, Stupino, Samara, Chabarovsk porovnanie - India má 150 anaeróbnych vyhnívacích nádrží, Japonsko - 122 Spojené štáty - 108, Holandsko - 98, Germany -94). Vo fáze návrhu sú anaeróbne zariadenie pre pivovarníctvo v Petrohrade, Tula, Rostov na Done, Jaroslavľ, Kaluga, rovnako ako pre výrobu nealkoholických nápojov v Chernogolovka, Moskovskej oblasti.

Nevýhodou anaeróbne technológia je nemožnosť zabezpečiť kvalitu čistenia, ktorý spĺňa štandardy v resete rybolovu nádrží, pretože ich použitie je prakticky odstránený zlúčenín dusíka a fosforu. V tomto prípade je nutné použiť aeróbne dočistenie, ale jej náklady sú už výrazne znížená, pretože až 90% znečistenia sa odstránia v anaeróbnom stupni.

Jedným zo sľubných oblasťou je rozvoj biotechnologických metód detoxikácie a likvidácia toxických látok. Medzi toxických nečistôt do povrchovej vody z priemyselných odpadových vôd, najbežnejšie fenolov a zlúčenín ťažkých kovov. Najúčinnejšou metódou neutralizácia priemyselných odpadových vôd, je čistenie vody sorpcia. Bolo nájdené, že sú účinné sorbenty môžu slúžiť rôznym rašeliny a biomasy (odpadové mikrobiologické výroby).

Rašelina pevná látka vznikajúca pri biologickej odbúrateľnosti rastliny, sa skladá z vysokomolekulárnych zlúčenín rôzne chemické povahy:. Celulóza, hemicelulóza, humínové látky, lignín, atď. Rašelina môžu byť použité ako filtračný materiál sorpčné čistenie mastný a fenol obsahujúci odpadovej vody. Biomasa o mikroorganizmy používané na výrobu biosorbents, tvorený mikrobiologické syntézy antibiotík, enzýmov a ďalších biologicky aktívnych látok, a je čiastočne zničený mikrobiálnej bunky, ktoré obsahujú proteíny, polysacharidy a ďalšie.

Existujú dva základné mechanizmy biologických pojivami - biosorpcia a bioakumulácie. Biosorpcia v dôsledku niekoľkých procesov (sorpčnou-ing väzby sa pre výmenu iónov, komplexov, chelátové väzby, mikroprecipitací), ktoré vedú k nanášaniu látky na biologických štruktúrach. Na rozdiel od biosorpcia, bioakumulácia žije iba organizmy a je spojená s aktívnym metabolizmom. Na početných štúdií zistilo, že sorbenty na báze rašeliny, mikrobiologické produkcia odpadov selektívne a relatívne lacná. Tento proces vedie k lacnejšiemu likvidáciu znečisťujúcich látok pri súčasnom zachovaní vysokej úrovne čistenia odpadových vôd a prispieva k riešeniu problému vytváraniu bezodpadovej technológie.

V posledných rokoch, intenzívny rozvoj Biogeotechnology - oblasť biotechnológie, skúmanie role mikroorganizmov v procesoch formovania a deštrukcie ropy, uhlia, sulfidových rúd, síra, železo, mangán a ďalších kovov. Jedným z príkladov využitia biotechnológií v ťažobnej technológie je nízkoteplotný bakteriálne a chemické lúhovanie kovov zo sulfidovej rudy.

Tento proces využíva špecifické mikroorganizmy, oxidačné sulfidy, síru a železo. Ako výsledok oxidácie sulfidu síry sa vytvorí kyselina sírová, ktorá sa prejavuje roztoku železných kovových iónov. Potom sa tieto kovy sú extrahované z roztoku, alebo elektrolýzou alebo ionexových kolón, alebo akýmkoľvek iným spôsobom. Najbežnejšie používanou metódou je tzv haldy lúhovanie. bakteriálne a chemická metóda lúhovanie použitý pre získanie medi, zinku a ďalších neželezných kovov z rúd, najmä nízky obsah kovu.

V porovnaní s konvenčnými metódami s vysokou teplotou praženia sulfidovej rudy, táto metóda je oveľa menej energeticky náročná a šetrná k životnému prostrediu. Tiež vyvinuli metódy živín ťažbu zlata. Biotechnológia sa stále viac používajú pri ťažbe ropy a čistenie od znečistenia oleja. Pri použití metódy nemikrobiologicheskih priemernú hodnotu zotavenia iba 40 až 45% z zásob ropy. Mikrobiologické metódy intenzifikácie ťažby sú založené na schopnosti mikroorganizmu produkovať činidlo oleja vytesniť, ako sú plyny, rozpúšťadlá, atď

Navyše, mnoho mikroorganizmov oxiduje ropných uhľovodíkov s tvorbou C02 a nízkomolekulárnych organických kyselín, ktoré sa rozpúšťajú v karbonátových minerálov, čím sa zvyšuje pórovitosť ropného ložiska, ktorá je tiež priaznivo ovplyvňuje EHB. Pre čistenie plôch znečistené olejom ošetrených mikroorganizmy olej oxidujúcich, ktorý umožňuje využitie ropných uhľovodíkov, ich prevedenie do mikrobiálnej biomasy a oxid uhličitý. Okrem nich už široko využíva biotechnologických techník vo vývoji sú nové biotechnológie vzťahujúce sa na čistenie vzduchu od sírovodíka a prchavých organických zlúčenín, recyklácia organických látok, vytvorených počas detoxikácie chemických zbraní v boji proti korózii potrubia, atď.

Vyššie uvedené príklady ukazujú biotechnologických výrob, že v závislosti od štruktúry obdržaní typu výrobku nezahŕňa všetky biotechnologické procesy a obsahuje rôzny počet stupňov. Je potrebné poznamenať, že okrem skutočnej biotechnológie (fermentácia, biooxidation, biokatalýza, biocomposting sterilizačné médium dezintegrácie) tu zahŕňa procesy obvyklých v chemickom priemysle: filtrácia, separácia, sedimentácia, odstreďovanie atď Ale tieto etapy biotechnologických odvetviach majú svoje vlastné špecifiká.

Vzhľadom k tomu, táto príručka je určená predovšetkým pre študentov chemikov, nerieši mnoho využití biotechnológií v medicíne (získaním vakcíny, antibiotiká, imunomodulátory, imunosupresíva, lekárske enzýmy, krvných náhrad a pod.) Informácie o týchto aspektoch biotechnológie možno nájsť v knihách a článkoch uvedených v zozname literatúry.

SV Makarov, TE Nikiforov, NA Kozlov

Delež v družabnih omrežjih:

Podobno