ПӘннің ОҚУ Әдістемелік кешені 5В070100 «Биотехнология» мамандығының студенттеріне арналған «Ақуыз өнімдерінің биотехнологиясы» пәнінен ОҚУ-Әдістемелік материалдары

5В070100 «Биотехнология»

«Ақуыз өнімдерінің биотехнологиясы» пәнінен

ОҚУ-ӘДІСТЕМЕЛІК МАТЕРИАЛДАРЫ

Мазмұны

№1 Дәріс. Кіріспе. Биотехнологияның қазіргі заманғы жағдайы

1. 
   Биотехнологияның даму перспективалары
   
2. 
   Биотехнологияның даму сатылары
   

Өндіріс биотехнологиянын дамуы ертеде басталған. Ең манызды кезені – бұл медициналық және ветеринарлық антибиотиктерді кен өндірістік өндіру. Кеінгі кездері микробиологиялық және инженерліқ энзимология арқылы заттарды алуі өте тез жоғарлады. Молекулярлы биологияны, биохимия, микробиология жетістіктерін колдану арқылы ақуыздарды және аминқышқылдарды, медициналық препараттарды, ферменттерді алу жаңа технологияларды әзірлеу. Биотехнология - жоғарғы эфективті микроорганизмдердің формаларын, клетка даңқылы, және өсімдік жануар ткандері берілген қасиеттерімен алу үшін биологиялық процестерден және биосинтез өнімдерін өнеркәсіпте пайдалануы. Голландық ғалым Хаугинг 1984 жылы биотехнология тарихын 5 кезенге бөлген:

1.Пастерден бұрынғы эрасы(1865 жылға дейін) Сыра, шарап, ірімшік, нан алуы- бұл ашу процестерімен байланыстыбиотехнологиясы. 19 ғасырда Луи Пастер (француз ғалымы) субстратқа микроорганизмдердің спецификалық әсер етуін көрсетті. Бұл микробтардың физиологиясын оқу үшін негіз болып тапты.

2.Пастерден кейінгі эра (1865-1940). Дәл осы кезде микроәлемде өмірдің көптеген формалары ашылды және сонымен қатар биохимиялық белгі белгіленді. Жаңа биологиялық әдістерді игеру биохимия, вирусология, генетика, цитология, биофизика және басқа ғылымдардың дамуын анықтайды.Эталон, бутанол, ацетон, глицерол органикалық қосылыстар және вакционалардың өңделуі жөнделеді.

3.Жаңа биотехнология эрасы 1975 кейін. Биотехнологияның жаңа эрасы өз уақытын Уатсон мен Криктің ДНҚ молекула құрылымын ашқаннан бастады. Биосинтез обьектерін алу үшін гендік және клеткалық инженерияны пайдалану басталды. Тірі клетка және ДНҚ молекула зерттеулерінің негізгі обьектісі болып табылады.
Бақылау сұрақтары:

1. 
   Биотехнологияның даму перспективалары
   
2. 
   Биотехнологияның даму сатылары
   

1. 
   Быков В.А., Манаков М.Н., Панфилов В.И. и др. Производство белковых веществ: серия «Биотехнология» , кн.5. – М., «Высшая школа», 1987.
   
2. 
   Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. - М: Колос, 1992. – 382 с.
   

№ 2-дәріс. Биотехнологиялық процестерін жүргізу негізгі өнеркәсіптік принціптері.

1. 
   Биосинтезге аррналған қоректік орталарды дайындау технологиясы.
   
2. 
   Таза культураны ұстау.
   
3. 
   Ферментациялау.
   
4. 
   Өнімді тазалау және бөліп алу.
   
5. 
   Препарадтардың тауарлық түрін алу.
   

1. 
   Микроорганизмдерді культивирлеуге арналған қоректік ортаның негізгі көзі көмірсу болып табылыды. Микроорганизмдер клеткалары өсу процесінде қажетті көмірсу ғана емес, тағы да азот, фосфор, макро және микро элементер. Осы заттардың бәрі қ.о/ның құрамында тұздар түрінде болады. Микробиологиялық өндірісте қ.о. дайындау бөлімшесінде қатты және сұйық заттарды сақтауға арналған резервуарлар оларды тасмалдауға қажет кұрал-жабдықтар және ерітінді, суспензия, эмульсия дайындауға арналған араластыру құрал-жабдықтар болуы қажет. Тағамдық тұздар қатты түрде сақталады, ал олардың қоспасын дайындауды араластырғышы бар аппараттарда дайындалады. Оларды осы аппаратта суда ерітіп, қалған басқа ерітінділер қосылады. Араластырып гомогендеу процесі өтеді. Сұйық және қатты көмірсулардың көздері ферментациялау алдында дайын қоректік ортаға енгізіледі. Үздікті ферментациялау процесі әр түрлі қиындық туғызады.
   
2. 
   Микроорганзмдер процесінің сипаттамасы бт. өндірісінің негізі болып табылады. Техникалық процесте штамның қажетті қасиеттерін қолданылады. Сондықтан өндірістік сапасын түсу жылдамдылығын, биосинтез жылдамдылығын сақтау қажет. Таза культураны ұстамаса бұл техникалық және экономикалық көрсеткіштерін төмендетеді. Зерттеу кезінде табылған продуценттік керекті құнды қасиеттерін сақтау үшін микробиологиялық өндірісте таза культура бөлімшесі болады. Бұл бөлімше таза культураны сақтау және бақылау операцияларын жүргізеді және ферментация процесіне қажетті егінді матералдарды дайындайды.
   

Ферментация деп- инокулядты алдын –ала дайындалған және термостатталған ортаға енгізгеннен бастап, биосинтез және биотрансформация салдарынан қоректік орта елементерінің сарқылуы , биосинтездің аяқалуы, культура активтілігінің процесінің аяқталуына дейінгі кезекті операциялар жиынтығын айтада.

Екінші түріне ақуыздар, ферменттер, антибиотиктер өндіріледі, сонымен қатар клетка дамуының соңғы стадияларында культуралды сұйықтыққа бөлінетін , өмір сүруге қабілетті клеткалар, споралар, токсигендер алу мақсаттарындағы культивирлеу әдістері жатады. Культураның бұл әдісіне ауыл шаруашылық өнімдерін қорғауға арналған бактериалды тыңайтқыштар мен препараттар өндірісі жатады. Дәрлік заттар мен витаминдер өндірісінде кеңінен таралған микробиологиялық трансформация процесін атап өткен жөн. Қазіргі кезде гендік инжинирия операцияларының жүргізілуі салдарынан клетка ішінде болатын мысалы: интерферон, өсу гармондары,және т.б. мақстты өнім болып табылатын өнімдер өндірісінде көп көңіл бөлуде.

1. 
   Технология приготовления питательных сред для биосинтеза.
   
2. 
   Поддержание чистой культуры.
   
3. 
   Ферментация.
   
4. 
   Выделение и очистка продуктов.
   
5. 
   Получение товарных форм препаратов.
   

1. 
   Быков В.А., Манаков М.Н., Панфилов В.И. и др. Производство белковых веществ: серия «Биотехнология» , кн.5. – М., «Высшая школа», 1987.
   
2. 
   Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. - М: Колос, 1992. – 382 с.
   

№ 3-дәріс Өндірістік биотехнологияда көмірсутектік

1. 
   Мүнай дистеляттық мұнайды тікелей айдаумен алу.
   
2. 
   Мұнай дистилятын өңдеумен микроорганизмдерді культивирлеу N парафинді алу.
   

Мұнай ағыны 0,3-0,4 мПа қысымымен жылу алмастыратын регупираторга өтеді, ол 210-230°c дейін қыздырылып, бензинделетін калонаға барады. Бұл калонадан мұнайдан жеңіл бензинді фракция бөлініп, кондицирленіп, ыдысқа жиналады. (8) . Бұл ыдыстан жеңіл фракцияның бір бөлігі тұрақты калонаға жіберіледі. (7). Бұл прцестен бөлінген газ колилирлеуге жіберіліп, одан газды фракционирлегіш қондырғыда өндіріледі. Жартылай бензиндендірілген мұнайды калонаның астынан түтікті пешке жіберіп, 320-360° с темп/ға дейін қыздырылады. Түтікті пештен шығатын ағын екі бөлікке бөлінеді. Бірі 15-20% бензиндендірілген калонаға екі ыстық ағын түрінде қайтады, ректификацияға қажетті қосымша жолды бөледі, ал екіншісі атмосфералық ректификациялық калонаға ағады (5) , мұнда 60-100 кПа қысымда мұнай бірнеше фракцияларға бөлінеді.

2. Азықтық биомассаны алу үшін сұйық парафин кеңінен қолданылады. Қайнау темп. 180-350°с/да келесі құрамдау процесте N алкан 87-97% , ароматты комісутектер 0,5%, сера 0,05.

Бөлінген N парафин дизелді фракциядан негізделген жеңіл мачевина мен жеңіл кристалданған қосылыс реакция бойынша өтеді. (жеңіл моцевина – корбалит)

N ( Co ( NH ₂) ₂ +RH _{70-100 °}^{10-40 °} R N – n CO ( NH₂ ) ₂ .
Кристализаторға бірдей көлемде мұнай дистилятын береді , оол 20-30 % N паофинді құрайды. Метилен хлорид 70-80° с сулы ерітінді корбаксилді кристалдар тез пайда болады, ал кристалдардың жылуын аздап , метилен хлоридпен алады. Оларды булы конденсаторларда конденсирленеді ерітінді қайта кристализаторға келеді. Бұл циклға байланысты кристалды 30-40°с темп. Ұсталынады. Пайда болған масса барабан фильтрына барады (12) тұнба метилен хлоритпен жуылады кристалл филтрында (12) шнекпен (11) жылытқышқа барады, онда олар ыстық буға айналып немесе ыстық суға айналып, комплекстелінеді. Қыздырғыш пешпен 10 метилен хлорид бөлініп шығады. Кристалдармен бірігіп тоназытқышқа (4) конденсирленіп метилен хлорид (9) жинағышқа құйылады. Қыздырғыштан шыққан сұйықтықты біраз тұндырғышта тұрып , 2 қабатқа бөледі. Үстінде парафин, астында корбалидтің сулы қоспасы болады. Тұндырғыштағы ыстық парафин және филтрдегі (12) депрфинизат сәйкесінше ректифицерлейтін 6-7 калоналарына жіберіледі. Онда олардан еріткіш пайдаланылады. Еріткіштің буы канденсаторда (5) конденсирленеді және метилен хлориді жинғағыш ыдысқа құйылады (9). Сұйық парафин және депарафинизат калонадан шығарылады. Карболиттің сулы қоспасы тұндырғыштан (8) буландырғыш аппаратта (3) тұрақтанғаннан кейін 70-80° с қайтадан крестализаторға жіберіледі. Карболитті жолмен алған сұйық парафиндердің 85-92% N алкандардан және 5% дейігі алкил ароматты қосылыстардан тұрады.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Получение нефтяных дистиллятов прямой перегонкой нефти.
   
2. 
   Получение н-парафинов дли культивирования микроорганиз­мов переработкой нефтяных дистиллятов.
   

1. 
   Быков В.А., Манаков М.Н., Панфилов В.И. и др. Производство белковых веществ: серия «Биотехнология» , кн.5. – М., «Высшая школа», 1987.
   
2. 
   Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. - М: Колос, 1992. – 382 с.
   

№ 4-дәріс. Этил спиртін алу технологиясы.

1. 
   Этилен қышқылын гидратациясынан этанолды алу.
   
2. 
   Этиленнің этанолға тікелей гидротациясы.
   

1. 
   Ең алғаш рет синтетикалық этонол этилен реакциясы бойынша күкірт қышқылды гидротациядан негізделген.
   

CH₂ = CH₂ +H₂ O→← C₂ H₅ OH

Этонолды басқа да тәсілдермен алуға болады. Ол су буымен гидротациялау және фосфор қышқылының катализаторының қатысуымен бірінші техникалық процсс екі сатыда өтеді.

1. 
   Моно және диалкил сульфат қышқылымен концентрленген этилен абсобциясы.
   
2. 
   Алкил сульфат суынан алынған гидролиз.
   

Реактор абсорберге 2-2,5 мПа дейін қысымда қасылыста 50-60% этилен, 40-48 этан және 1% қосылысы бар реакторға концентрация күкірт күкірт қышқылы беріледі. Оның мөлшері H₂SO₄:C₂H₂=1,0: 1,2-1,4. Бұл күкірт шығынын қысқартады, 1 абсор/да 65-70 t қолданылады. Абсорбция жылуын суық сумен суытыдады, жылу алмастырғыштарымен циркульденді. Ғаздалған поток (ағын) шашырандыларды алу үшін ағынды насадкалардың ортасынын өтеді. Ол абсорбердің үстінде орналасқан қысымы 0,2-0,3 МПа тазартуға түседі. Содан скуберде (13) нитралездейді де перолизге апарады. Жанағы газда 90% этан және 2,4 этилен болуы керек. Моно және диэтил сульфат аздап күкірт қышқылы бар сұйықтық абсорвердан кейін тоназытқышта (2) суытылады. T 45-55 С қысымы 0,6 - 0,7 Мпа. Осы тоназтқышта дросирлерлейді. Араластырғыш 3 обородты сумен араластырады да гидролизге (4) түседі. Гидролиз этил сульфаттың гидролизі қысымы 0,2-0,3 МПа t 95-100°C өтеді. Қысымның төмендеуі температураның жоғарлануы етінділерден суық газ бөлінеді. Олар (13) сукуверға түседі. Гидролиздерден (4) астыныа шыққан сұйықтықта этанол, су, этилсульфат және басқада қосылыстар бар. Бұл ағынды тарелканың буланған калоналарына ыстық бу береді. Бұл калонада этил сульфатының гидролизі тоқтатылады. Сұйықтықтан этанол, эфир жіне жартылай аз булары бөлініп алыптасталады. Калонадан (5) шыққан булы газдалған қоспаны нитролизденген калонаға береді. Ыстық бумен оны ысытады. NaOH сулы сұйықтықпен зарарсыздандырады. Нитрализденген булы газды қоспа тоназтқыш конденцаторда өтеді де сепораторға еріткіш газды бөлу үшін скуверде (9) тазаланып болған соң төменге түседі. Сепоратордан (8) спирт-сирец құрамында этанолы бар жинағышқа (12) түседі.

Тазартылған этилен 97-99% компрессорда (1) қысылған қысымы 7-8 мПа тоазытқышқа түседі және май айырғышқа түседі. Турба компресорды жұмыс қысымына шейін жеткізілген аоаластырғышта 2 этиленнің циркуляциялық газбен араластырылуы өтеді. (4) Инжекторда газды ағынның су конденсаторымен араластырылады.

СН : НО = (1,4-1,6 ) : 1,0

Қоспаны 200 дейін жылу алмастырғыш кутилизаторда (5) қыздырады. Қоспаны ары қарай түтікшелі пеште 290 дейін қыздырады және гидрататорға жіберіледі. Реактордан шыққан (6) реакция газдар құрамында этилен су булары спирт, эфир, нитрализаторда (15) нитрализдейді. () пен пайда болған фосфаттан тұз айырғышта (16) бөлінеді. Одан кейін реакционды газдар жылу алмастырғыш кутилизаторға түседі. Тоназытқышқа (7) және сепараторда (8) конденсат газдардан бөлініп алады. Сепаратордағы булы газдың қоспасында спирттің біршама мөлшері абсорбциялық калонасына (10) жіберіледі. (10) калонаның үстінен циркуляциялық газдар циркуляциялық компрессрге және қайтадан гидротацияға жіберіледі. Сепаратордан (8) сулы конденсат және абсорбердан сулы ерітінді қысымы 0,5-0,6 мПа дровисирленеді және газды бөліп алу үшін сепараторға түседі. Құрамында 15% этонолы бар сулы ерітінді сепаратордан (9) жинағышқа (13) түседі.

Бақылау сұрақтары:

1. 
   Получение этанола сернокислотной гидратацией этилена.
   
2. 
   Прямая гидратация этилена в этанол.
   

1. 
   Быков В.А., Манаков М.Н., Панфилов В.И. и др. Производство белковых веществ: серия «Биотехнология» , кн.5. – М., «Высшая школа», 1987.
   
2. 
   Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. - М: Колос, 1992. – 382 с.
   

№ 5-дәріс. Өсімдіктекті шикізаттың гидролизі арқылы көмірсуларды алу.

1. 
   Өсімдіктекті шикізаттың гидролизі
   
2. 
   Этиленнен сірке қышқылын алу
   
3. 
   Метанолдан корбанилдеу арқылы сірке қышқылын алу
   
4. 
   Биотехнологияда мелассаны субстрат ретінде қолдану.
   

1. Өсімдік шикізатының гидролизі гидролизі гидролизаттардың дайындалуына жәрдемдеседі және ол ашытқылардың аэробты культивирлеуіндегі шикізат болып табылады. Гидролизаттар моносахаридтардың қоспағы яғни пентаз және пексоз және қоспалардан тұрады, өсімдік шикізаттардың шикізаттары бидролизделетін болып бөлінеді. Жеңіл гидролизделетін демиццелилоз бен пектинді заттар 15-40% тұрады. Ауыр гидрализденетін полисахаридтердің құрамында , целлюлоза және біраз геницелилоза қоспасы болады. Мөлшері 25-50%. Өсімдік шикізаттар гидролизінің негізгі әдісі перкаляция гидролизі . Күкірт қышқылы жоғ. Темп. және қысымда араластырады.

Схема бойынша: Майдалған өсімдік шикізат гидролиз аппаратқа жоғары жіберіледі. Веркаляция процесін жүру үшін араластырғышқа (6) үздіксіз ерітілген күкірт қышқылы құйылады. Содан кейін оны араластырып 180-190 °с концентрленген күкірт қышқылы сумен араластырылған күкірт қышықылының ерітіндісі үздіксіз араластырғышқа жіберіледі. Өлшенген бөлшектерді бөліп алу үшін концентрленген күкірт қыш/лы фильтр арқылы (24) сиымдылыққа 25-ке түседі. Гидролиз аппаратта және реакциондық газбен вертикалдың алдында өткір бумен қыздырып алады. Алдынғы стадияда гидролизаторда үстінгі жағында өсімдік шикізаттан ығылыстырылып шығарылатын ауа үстінгі жағында жиналады. Ауа құрамындағы оттегі тотыққан өнімдердің түзілуіне әкеледі. Гидролиз аппаратын ауаны бөліп алғаннан кейін аппараттың ішіндегі қысымы
0,3-0,1 мПа дейін төмендейді. Одан кейін аппараттағы будың қысымы жоғарлайды және веркаляция стадися басталады. 150-185 С температурада гидролизат гидролиз аппараттан буладырғыш жүйесіне беріледі. 20,19,18 буландырғышта гидролизаттың қысымы төмендейді және ол 100-105 С шейін салқындатылады. Буландырғышта қысымы төмендегенде өзіндік булану булары пайда болды. Олармен бірге гидролизаттың фурфор бөлініп алынады. Өзіндік буладырылған булар температурасы 140-150 С қысымы жоғарғы буландырғыштан (20) конденсаторға конденсациялау үшін түседі. 19, 18 буландырғыштан булар 11, 12 конденсаторларға түседі. 10-12 аппаратттан сұйықтығы 15-ші буландырғышқа түседі. Онда 100 С салқындатылады және жинағышқа түседі. Жинғыштағы конденсат фурфорол алу үшін гидролизді зауыттарға жіберіледі. 103- 108 С шейін салқындатыған гидролизат ақырғы буландырғыштан инвенторларға түседі (17). Бұл қондырғыда инверсия процессі жүреді. Инвенция процессі деген суда еритін гидролизді полисахариттер моносахариттерге ауысады. Атмосфералық қысымда жұмыс істейтін гидролизат қысымы төмендегеннен кейін ол қайнайды 98-99 С салқындатылады.
2.Тағамдық сірке қышқылын этанолды ацетобакторды тотықтыру арқылы алынады. Соңғы жылдары анықтағанда сірке қыш. бт. үшін өте қажет субстрат. Онда микробты ақуыз көз ретінде дрожжилар жақсы дамиды.

Оттегі және рецекуляцияланған біраз қоспаны жас этилен катализатор ертіндісімен толтырылған реакционды калонаның төменгі бөлігіне беріледі. Сұық арқылы өткен газ онда ериді және ацетоальдегид түзетін реакцияға түседі. Ацетоальдегид бумен өңделмеген реакцияға түспеген газдар, су және катализатор ертіндісімен тоңазтқышқа екінші рет түседі. Ерітіндіні және судың конденсирленген буы реакциянды калонаға біріншіге қайтады, ал булы газды қоспасы тоңазтқышта қосымша салқындатылады және ацетоальдегидтің абсорциясына абсордеуге (4) беріледі. Газ абсор берген кейін циркуляционды компресорда (16) жұмыстық қысымға дейін сығылады және реакционды калонға қайтады. Катализатор активтілігін ұстау үшін сұйық бөлігін бірінші калонадан регинираторға (3) регинирация процессін жүргізу үшін үздіксіз жүргізіледі. Онда оттегімен және хлорсутегімен ультракулгін сәулелермен өңдейді. Абсорбердің (4) төменгі жағынан ағып тұрған ацетоальдегидтің 10% сулы ертіндісі абсорбционды буландырғыш калонаға (5) ге түседі. Онда өткір бумен ертілген газбен айдайды. Ал олардан алынған ацетоальдегид сумен абсорбцияланады. Одан кейін ацетоальдегид ерітіндісі ректификационды (6) калонаға түседі. Өткір бумен судан жоғарғы қайнаушы қосылыстардан айдалады. Ацетоальдегид буы тоңазтқыш конденсаторда конденциленеді. Сұйық бөлігі плегма түрінде суландыру үшін калонасына (6) қайтады. Ал ацетоальдегидтің қалған бөлігі жинағышқа түседі, не алын ала ацетат марганец қоспасы мен араласқан тотықтыру калонасына (7) сірке қыш. синтездеу үшін түседі. 7 калонада темп. 60С қысымы 0,4 мПа, ал жоғарғы -өлігіінде 70С, қысысмы 0,3 мПа . Булы газды қоспаны ажырату және сірке қыш. концентрациясын төмендету үшін калонаны жоғарғы бөлігіне газ тәріді азот беріледі. Булы газды қоспа тотықтыру калонаны (7) жоғарғы бөлігінен конденсатор тоңазтқышқа түседі, онда конденсирленбеген газдың судан бөлінуі жүреді.

3. Бұл әдіс 180-200температурада қысымы 40-70мПа-да гидрокорбонил кобальт және гобальтиодид катализатор жүйесімен жүргізіледі.

Метан

Синтез газ

↓

Метанол

Сірке қышқыл

Қышқылдардың булары испорительде 13-тен ректификацияға тазалау үшін екі сатылы калонаға 14-15 беріледі. 15 калонаның үстінен тауарлы сірке қышқылы жинағышқа (16) түседі.

4. 50% сахароза мелассаның құрамына кіретін қант өндірісінің қалдығы болып саналады және микробиологиялық синтезіне қатысады.

Қызылша алдын-ала тазарту үшін сумен шайылады. Ол ондағы құнды тазартушы аппараттар арқылы өтеді. Ол жуылған судан алынып, арнайы қызылша жуғыш машинаға түседі (2), содан кейін қызылша ккесуші аппаратқа түседі (4). Онда ол ұсақталып кесіледі және ол сұйық сахароза ерітіндісіне айналып, ыстық сумен өңдеу аппараттарына түседі (5), онда ол ісініп, және экстракция процессі жеңілдетіледі. Мұнда диффузонды шырынмен қыздырылады (массаның бір бөлігі), одан кейін жылу алмастырғыштағы (6) циркурленген шырынның ағынмен 75°с шейін қыздырылады (4). Осы қоспа диффузонды (7) аппаратқа түседі. (Осында сурфирленген суға қарама –қарсы бағытта ауысады ). Піресі бар шнекті су айырғышта (8). Сығындысы бөліп алынған диффузонды шығынға және сурфирленген суға қарама-қарсы бағытта ауысады. Экстракциға дейін ыстық исумен өңдеу аппаратына үздікті қайтып келетін пульпадан тазаланады дуффузянды шырынның бөліп алынатын бөлігі экстрактордан (7) ұстағышқа (27) түседі. Қантты емес қосылыстардан диффузонды тазару бөліміне түседі. Онда (сатурация процесі) көміртегі диоксйдін бөліп алу үшін әкпен өңделеді (деффекация процесі).

1. 
   Өсімдіктекті шикізаттың гидролизі
   
2. 
   Этиленнен сірке қышқылын алу
   
3. 
   Метанолдан корбанилдеу арқылы сірке қышқылын алу
   
4. 
   Биотехнологияда мелассаны субстрат ретінде қолдану.
   

1. 
   Быков В.А., Манаков М.Н., Панфилов В.И. и др. Производство белковых веществ: серия «Биотехнология» , кн.5. – М., «Высшая школа», 1987.
   
2. 
   Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. - М: Колос, 1992. – 382 с.
   

№ 6-дәріс. Азықтық биомассаны алудың технологиялық схемасы.

1. 
   Шикізатты дайындау
   
2. 
   Егінді материалды дайындау
   
3. 
   Ферментация
   
4. 
   Қойылту және бөліп алу
   
5. 
   Кептіру
   

Ақуыз заттардың техникалық схемасы қолданады шикізат түріне байланысты болады. Процестің барлығында егінді культураны алу бөліміне асамән береді. Ол негізгі ферментацияның ондірістік ферментерлерде егуге қайта егуге Көшіріп егуге егінді материалдарын таза культура алу үшін қолданады.

Әдетте егінді материалдарды дайындау үздікті түрде қажеттілігіне қарай бірнеше кезеңде жүреді және микробиологиялық лабараторияда жүргізіледі. Онда сақталып тұрған штамм продуценттерді пробиркалардан стерилденген қоректік ортасы бар конусты кочалкалы колбаларға ауысты. Қоректік ортаның құрамы қолданылатын ортаның құрамына байланысты болады. Колбаларды кочалкаға орналастырып, оптималды температурасы және рН жағдайы бойынша культивирлеуді жүргізуді микроорганизімдердің дамуын байқайды. Өсудің логорифімдк кезеңіндегі таза культура көлемі 500 л дайын қоректік ортасы бар егінді аппаратқа (12) ауыстырады.

Қоректік ортаны қыздыруға арналған жейдесі және араластырғышы бар арнайы қоспа араластырғышта (7) дайындайды. Қоректік ортаның барлық компоненттері сәйкес жинағышта (1-5 кейін) мөлшерлегіш қондырғы арқылы биореакторға (7) жіберіледі.

1. Ерітінді 60-70°дейін ерітеді жылу алмастырғышт регупираторда (5) қыздырады.

1. 
   120-130 °с температураға шейін қыздырғыш калонада (6) ағынды өткір бумен қыздырылады.
   
2. 
   Микроорганизмдер алу үшін ағындыны ұстағышта (7) 10-15 минут ұстайды. Барлық қажетті миниралды компоненттерді екі ерітіндіге топтастырады. Олар паралелді негізі ферментерға беріледі.
   

ІІ – топ. Микроэлементер ерітіндісі (магний, марганец, темір, мырыш т.б.) концнетрация көлемі 5-70 г/л/ға алдын ала бөлімшелерде барлық техникалық ағымдар өндірстің негізгі стадиясына беріледі – ферментация стадиясына беріледі. Осы бөлімшеде негізгі аппарат болып, ферментер аппараты саналады. Ол келесі процестерді қамтамасыз етеді.

1. 
   Сұйық фаза көлемінде микроорганизмдердің өсуі және дамуы.
   
2. 
   Микроорганиздердің клеткаларына қоректік ортаның затттарды тасмалдау.
   
3. 
   Өздерінің алмасу өнімдерін микробты клеткалардан бөліп алу.
   
4. 
   Клеткалардан бөлінген жылуды ортадан бөліп алу.
   

1. 
   Шикізатты дайындау
   
2. 
   Егінді материалды дайындау
   
3. 
   Ферментация
   
4. 
   Қойылту және бөліп алу
   
5. 
   Кептіру
   

1. 
   Быков В.А., Манаков М.Н., Панфилов В.И. и др. Производство белковых веществ: серия «Биотехнология» , кн.5. – М., «Высшая школа», 1987.
   
2. 
   Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. - М: Колос, 1992. – 382 с.
   

№ 7- дәріс№. Көмірсу шикізатын қолдану арқылы азықтық биомассаны

1. 
   n-парафинді қолдану арқылы микроорганизмдерді культивирлеудің ерекшелігі;
   
2. 
   Мұнай дистиляторды қолдану арқылы микроорганизмдерді культивирленуінің ерекшелігі;
   
3. 
   Табиғи газ қолдану арқылы микроорганизмдердің культивирленуінің ерекшелігі.
   

1. Микроорганизмдерді культивирлеу үшін қайнау температурасы 200-340^оС аралығында сұйық тазаланған n-парафиндерді қолданады. Продуцент ретінде бактериалды және дрожжи культураларын қолдануғы болады. Көбінесе дрожжилар Candida тобынан болады. Өйткені, n-парафиндерді қолданғанда қоректік ортаның құрамы көп сұрақтарды тудырады. Дрожжи клеткаларының көбеюіне ортаға енгізілетін азот пен фосфор мөлшері әсер етеді. Макроэлементтердің ерітіндісіне келесі тұздар кіреді: Аммоний сульфаты – 0,4 кг/м³, суперфосфат – 1,5кг/м³, калий хлориді – 0,9кг/м³. Микроэлементтердің ерітіндісі құрамына сульфат тұздары креді: Mg, Mn, Fe, Zn, Cu, Na рН-ң тұрақты мәнін ұстау үшін ферменттерге аммиакты су беріліп тұрады. Дрожжилардың культивирлеу жағдайы 4 фазалық жүйесімен анықтайды (газ-су-сұйық парафин-дрожжи клетка). Сұйық фазаны зерттегенде клеткалардың 1/3 бөлігі сұйық фазада өседі, ал 2/3 бөлігі парафиндік тамшының қабықшасынды адсорбцияланады. Ферментация процестің эффективтілігіне аэрация әсер етеді. Дрожжи клеткаларының өсуіне және дамуына ферментация процесінде ортаның рН-ы әсер етеді (4-4,5). N-алкандардың тотығу процесінде аралық өнім ретінде май қышқылдары бөлінеді. Бұл өсу процесі кезінде сулы ортаның рН-ын төмендетеді, сондықтан, ферментерге аммиакты су беріліп отырады. Клеткаларды культивирлеу процесінде ортаның температурасы да әсер етеді. Ол 32-34 ^оС болуы керек. Сұйық тазаланған парафиннан алынған биомассаның құрамы:

Шикі протеин – 50-60%

Май – 5%

Күл – 10%

Ылғалдылығы – 10%

Көмірсу қалдықтары – 0,1%

Осы биомасса тауарлы өнім болып саналады және ауыл шаруашылық малдарына азықтық қосылғыш ретінде пайдаланады.

2. Осы процесті жүргізгенде 3 өнім алуға болады: азықтық биомасса, төмен температурады қататын дизельді жанармай және биомай. 240-260^оС қайнау температурасы және құрамында 15% n-парафиндері бар мұнай дистиляторын қолданады. Осы процесс алдындағы қарастырылған процеске сәйкес, бірақ ферментерде мұнай дистилятының концентрациясы 10-30% болуы қажет. Бөліп алу стадиясында деконтация және сепорация процестерін қолданылады. Биомассаның бөліп алу процесінде міндетті стадия – қалдық көмірсуларды азықтық экстракциялау саналады. Осы кезде биомай да бөлініп алынады.

Дайындау бөлімшесінде шашыраңқы кептіргіштен шыққан құрғақ препарат ылғалдылық грануляторға беріледі. Өткір бумен ылғалдандырылған биомасса фильтр арқылы сығылады және ылғалдандырылған гранулалар плющильді стноктың блікттеріне беріледі (зазоры 1-2 мм). Жалпақтығы жапырақ тәрізді биомасса таспалы кептіргішке түседі. Онда ыстық ауамен ылғалдығы 8-10% дейін кептіріледі. Құрғақ қабыршақтар температурасы 80^оС-де классификаторды өтеді. Онда ұсақ фракция және шаң-тозан бөлініп алынады. Ары қарай конвейірмен қарыма-қарсы ағынды экстракторға беріледі.

Азықтық дрожжи биомассасының құрамы:

Шикі протеин – 58-62%

Липидтер – 3% төмен болмауы керек

Қалдық көмірсулар – 0,05%

Қалдық көмірсулар – 0,05% жоғары болмауы керек

Күл - 10%

Ылғалдығы – 10% дейін

1 т. Мұнай дистилятынан 100ден-300 кг биомасса алуға болады.

Табиғи газға ннегінен метан жатады. Продуцент ретінде метанды тотықтырғыш бактериялар қолданылады. Меткулококкус капсулатус. Культивирлеу үшін қоректік ортаның құрамында микроэлементтер K, P,N көздері және т.б. өсу факторлары болуы керек. Қоректік ортадағы азоттың концтрациясы 18-30 мг/л болуы қажет. Одан жоғары концентрациясы 1-5 г/л. Микроэлементтер ортаға енгізілмейді, өйткені ортаны дайындау кезіндегі енгізілетін тұздар жеткілікті. Бактериялардың оттегіне қажеттілігі метанға қажетттілігін 2-3 есе артады. 18% жоғары оттегінің мөлшері клеткалардың өсуіне әкеледі. Метан тотықтырғыш бактериялар рН 6,5-7,1 арақатынасында және температурасы 34-38^оС дамиды. Суспенцияның концентрациясы 4-6% АҚЗ. Ферментция процесі ағынды ферментерлерде өтеді. Қойылту процесінің жүргізу ерекшелігіне бактериялардың алдын ала коагуляциясы жүргізіледі. Ал дайын өнімді алу кезінде бактериялды биомассаның грануляцияны қажет етеді. Азықтық бактериялды биомассаның құрамы келесідей:

Шикі протеин – 75%

Липидтер – 5%

Күл - 10%

Ылғалдығы – 10%

Нуклеин қышқылы – 10%

Осы алынған азықтық ақуызды тағамдық құндылығы мен теңестірілген амин қышқылдары бойынша балық ұнымен сәйкес келеді.

1. 
   n-парафинді қолдану арқылы микроорганизмдерді культивирлеудің ерекшелігі;
   
2. 
   Мұнай дистиляторды қолдану арқылы микроорганизмдерді культивирленуінің ерекшелігі;
   
3. 
   Табиғи газ қолдану арқылы микроорганизмдердің культивирленуінің ерекшелігі.
   

1. 
   Быков В.А., Манаков М.Н., Панфилов В.И. и др. Производство белковых веществ: серия «Биотехнология» , кн.5. – М., «Высшая школа», 1987.
   
2. 
   Грачева И.М., Иванова Л.А., Кантере В.М. Технология микробных белковых препаратов, аминокислот и биоэнергия. - М: Колос, 1992. – 382 с.
   

№ 8-дәріс. Төмен сприттерде микробты ақуыздарды алу

1. 
   Метанолда микроорганизмдерді культивирлеудің ерекшелігі
   
2. 
   Этанол орасында микрооганизмдерді культивирлеу ерекшелігі
   

1. 
   Продуцент ретінде Cfndida Boidinii дрожжиларын қолданылады. Олардың оптималды даму жағдайлары: температурасы 34-37^оС, рН 4,2-4,6. қоректік ортаны дайындаған кезде макро және микроэлементтердің дәстүрлі бейорганикалық көздері қосылады және азот көзі реттінде және витаминдер реттінде дрожжи автолизатын қосады. Дрожжилардың max өсу жылдамдығы биотиннің 10 мкг/л, тиаминнің 100 мкг/л және дрожжи экстрактың 50мг/л болғанда байқалады. Өнімдегі АҚЗ тәулігіне 75-100 т. Культивирлеу процесі бір стадияда өткенде субстраттың концентрациясы 8-10 г/л болу қажет. Одан жоғары 15 г/л-де клетканың өлуі байқалады. Қойылту алдында биомассаның 30 г/л болуы қажет.
   

Шикі протеин – 56-62%

Липидтер – 5-6%

Күл – 7-10%

Ылғалдығы – 8-10%

Нуклеин қышқылы – 5-6%

Шикі протеин – 70-74%

Липидтер – 7-9%

Күл – 8-10%

Ылғалдығы – 8-10%

Нуклеин қышқылы – 10-13%

2. 
   Көмірсудің жалғыз көзі ретінде қолданылатын этил спиртінен ақуызды продуцирлейтін микроорганизмдер ретінде дрожжиларды (C. Utitis, S. Lambica, Hansenula anomala жәнеetobacter Calcoaceticus бактериялары) қолданылады.
   

Этонолда өсірілген дрожжилар құрамы (%):

Бактериалды биомассаның құрамы:

Шикі протеин – 60-62%

Липидтер – 2-4%

Күл – 8-10%