3 боб. Гидромеханик жараёнлар

6-боб. БИОКИМЁВИЙ ЖАРАЁНЛАР
■


6.1. Умумий тушунчалар

Микроорганизмларнинг µаёт фаолиятига й´налтирилган жараёнлар биокимёвий жараёнлар дейилади. Бу жараёнлар маълум тезликка эга б´либ, улар микроорганизмлар биомассасининг ёки муµитда т´планган метаболит маµсулотлар массасининг ´сиши билан ани³ланилади.

¥озирги замонда к´про³ ди³³ат эътибор тирик организмларнинг µаёт-фаолиятига суяниб олиб бориладиган саноат жараёнларига ³аратилмо³да ва улар биотехнологик жараёнлар деб аталади. Биотехнологиянинг гуркираб ривожланиши охирги 40 йилларга т´²ри келиб, биология фанининг юту³лари, генетика ва µужайра инженерияси технологияларининг ишланмаларини юзага келиши, µамда табиий ресурсларни камайиши (ёки ³имматлашиши), анъанавий технологияларнинг ин³ирозга учраши билан бо²ли³дир. Биотехнологиянинг ривожланиши келажакда и³тисодий ва экологик манфаатдорликка олиб келади.
Биотехнологиянинг кенг маънодаги умумий тушунчаси деганда технологик жараёнларда микроорганизмлардан, микроб µужайралари ва т´³ималаридан фойдаланган µолда, биокимё, молекуляр биология ва амалий фанларни, интеграциялаган µолда ³´ллаш тушунилади.
6.1-расмда анъанавий биотехнологик тизимни тузилиши ва унинг асосий таркибий ³исмлари келтирилган.




6.1-расм. Биотехнологик тизимнинг асосий компонентлари.

Биотехнологиянинг бугунги кундаги фаол ривожланаётган илмий й´налиши – микробиологик биотехнологиядир ёки уни микроблар синтезининг биотехнологияси деб µам юритилади. Микроблар синтези биотехнологиясининг ривожланиши биринчидан айрим маµсулотларга б´лган талаб µисобланса, иккинчидан жараёнда ³´лланиладиган хом – ашёнинг бисёрлиги ва т´планган чи³индиларни утилизация ³илишнинг и³тисодий самарадорлигидир (6.2-расм).

Микробиологик биотехнологиянинг асосий вазифаларидан бири ю³ори таба³адаги оптимал шароитда микроорганизм популяцияларини ва к´зланган ма³садга мувофи³ уларни µаёт фаолиятини бош³арган µолда маµсулот олишни (талаб даражасидаги ани³ликда) услуб ва тартибларини назарий ва амалий жиµатдан асослаб беришдан иборат. £онуниятларни ´рганиш асосида олинган натижалар микробиологик ишлаб чи³аришда, махсус жиµозлар, ускуналар ва автоматлаштирилган тизимни яратишда асос б´либ, хизмат ³илади.
Микробиологик синтез жараёнлари ³уйидаги µолларда ³´лланилади:
1. Микроб биомассасини (ачит³илар, тубан сув ´тлари, о³сил – витамин комплекси ва µ.) олишда.
2. ¤стириш жараёнида микроорганизмлардан ажралувчи мураккаб тузилишга эга б´лган биокимёвий маµсулотларни олишда (антибиотиклар, витаминлар, органик кислоталар, ферментлар, спиртлар ва х.).
3. Микроорганизмлар ферментини ва уларнинг компонентларини ³´ллаш ор³али ´згариш натижасида кимёвий маµсулотлар олишда (6–аминопенициллин кислотаси ва х.).
4. Кераксиз компонентлардан тозаланган муµит олишда (тозаланган о³ава сувлар, парафинсизлаштирилган нефть ва бош³алар).
5. Рудалардан металларни микробиологик иш³орлаш й´ли билан ноёб металлар олишда.
Микроорганизмларни ´стириш учун ферментациялаш жараёни амалга оширилади. Жараён давомида микроорганизмлар нафас олади, ´сади, к´паяди, муµитга газсимон ва сую³ µолдаги метаболизм маµсулотларини ажратади, натижада муµитда биомасса ёки метаболизм маµсулоти йи²илади. Демак, ферментациялаш жараёнида муµитда микроорганизмлар биомассаси ва метаболизм маµсулоти т´планади. Масалан, ачит³илар ёки о³сил-витамин концентратларини олишда жараён микроорганизмлар биомассасини т´плашга ³аратилади.
Антибиотиклар, ферментлар ва бош³а моддалар олишда эса, жараён микроогранизмлар µужайраларида синтезланган метоболит маµсулотларни олишга й´налтирилади. Микроорганизм µужайраларида метоболит маµсулотлар 2 хил к´ринишда учрайди: айрим микроорганизмларда метоболизм маµсулоти унинг µужайларида синтезланади ва муµитга ажралиб чи³майди. Демак, бундай микроорганизмлардан, улар т´плаган метаболит маµсулотни олиш учун микроорганизмлар µужайраси парчаланиб, с´нгра ажратиб олинади. ¤зга хил микроорганизмларда метоболизм маµсулотлари µужайларида синтезланиб масса алмашиниш жараёни µисобига у ´саётган муµитга чи³ади. Биомасса ³анча к´пайса, метоболит маµсулот ми³дори µам шунча к´п б´лади.
Микробиологик синтездан, одатда жуда муµим маµсулотлар олишда фойдаланилади, чунки бундай маµсулотларни кимёвий технология усулида олиб б´лмайди ёки унинг и³тисодий самарадорлиги жуда паст б´лади.
Жумладан, ферментларни, бактериал препаратларни, о³силларни, антибиотикларни, ва к´пгина витаминларни ишлаб чи³аришда фа³ат микробиологик синтез усулидан фойдаланилади.
Саноат ми³ёсида шундай соµалар борки, уларда жорий ³илинган технологиялар асосан микроорганизмлар фаолиятига асосланган: масалан, ози³-ов³ат саноатидаги биж²иш маµсулотларини ишлаб чи³арувчи корхона (пиво ³айнатиш, шаробчилик, озу³авий спирт ишлаб чи³ариш, лимон, сут ва сирка кислоталарини олиш, ачит³и тайёрлаш, ³ишло³ х´жалик хом-ашёсини ³айта ишлаш ва µоказо) лар бунга мисол б´ла олади. Ачит³и ишлаб чи³ариш жуда катта ми³дордаги микроорганизм биомассасини т´плаш ор³али амалга оширилади. Ачит³илар ва бош³а органик кислоталарни олишда, микроорганизмларни нордон муµитда, чу³ур ферментациялаш усулида олиб борилади. Бундай шароитда ю³ори даражадаги асептика талаб ³илинмайди, чунки ушбу нордон муµитда ёт микроорганизмларнинг ´сиши ´та мушкул. Ундан таш³ари, муµитдаги ³анд, спирт ва ´зга компонентларнинг концентрацияси µам к´пгина бегона микроорганизмларнинг ривожланишига т´с³инлик ³илади. Шу билан бирга, саноатда к´пинча анаэроб микроорганизмлар ишлатилади, бу шароит эса к´пчилик микроорганизмлар (аэроблар) учун но³улай.
Шу сабабли, саноатда катта µажмдаги сую³ликларни, ускуналарни стерилизациялашга ва уларни герметиклигини таъминлаш учун µавони тозалашга µожат ³олмайди.
Лекин, бактериологик препаратларни ва физиологик фаол моддаларни, жумладан, антибиотикларни, фермент препаратларни, витаминларни, аминокислоталарни, гормонал препаратларни олишда, озу³а муµитини ифлосланишлардан муµофаза ³илиш катта аµамиятга эга. Шунинг учун, ишчи озу³а муµити ва ферментация бос³ичларини доимий назорат ³илиш талаб этилади.
Ишчи озу³а муµити одатда, µаво ор³али ёт микроорганизмлар билан ифлосланади. У ферментаторга ³уйилган ва³тда, ферментаторнинг герметик равишда ёпилмаслиги ёки ферментаторнинг яхши стерилизация ³илинмаганлиги µам ферментаторда бегона микроорганизмларнинг ´сишига сабаб б´лади. Шунинг учун ферментаторга ва ишчи озу³а муµитига жуда эµтиёткорлик билан ёндошиш лозим.
Ма³садга мувофи³ маµсулот олишда микроорганизмларнинг турларига катта аµамият берилади. Бир турдаги микроорганизмлар (махсус танланган микроб тури) ферментаторда к´пайтирилади. Агар ферментаторда технологик жараён давомида ёт микроорганизимлар ´са бошласа, бу ускуналарнинг ёмон стерилизацияланганлиги ёки уларнинг герметиклиги бузулганлигидан далолат беради.
О³ибатда, ма³сад асосида ´стирилаётган микроорганизм бутунлай µалок б´лади ёки олинаётган метаболизм маµсулоти кескин камайиб кетади. Микроорганизмларнинг µаёт жараёни метаболик маµсулотларни синтезланиши махсус ³урилмаларда – ферментаторларда - амалга оширилади.
Шу сабабли бундай жараёнларни амалга оширишда асептикага катта аµамият берилади: µаво махсус фильтрларда тозаланади, ускуна ва микробларни ´стирадиган озу³а муµити стерилизацияланади.
Ферментаторлар 2 хил иш принципига эга: даврий ва узлуксиз ферментаторлар. Жараён тугагач синтезланган маµсулотни ажратиб олиш учун, ферментаторларнинг иш принципидан катъий назар, микроблар ´стирилган сую³ муµит фильтрланади. Фильтрланган сую³ликка сепараторда ишлов берилади, ва экстракцияланади, аралашма бу²латилади ва ³уритиш усулларидан мос б´лгани танланиб, ³уритилади. £´лланиладиган ³уритиш усуллари хилма-хилдир ва улардан энг кенг тар³алгани: пуркаш, сублимациялаш, вакуум остида ва мавµум ³айнаш ³атламида ³уритиш жараёнларидир.