Лекция №5.

Отличительные особенности биотехнологического производства.

Структура производства. Ферментеры (биореакторы).

План:

1. Особенности биотехнологического производства

2. Общая структура биотехнологического производства

3. Субстраты для культивирования биообъектов

4. Получение действующего биологического начала (посевного материала)

5. Ферментация (образование целевого продукта)

6. Постферментационная стадия

1. Особенности биотехнологического производства

Основное направление биотехнологии - всемерная интенсификация производственных процессов. Это достигается не только на основе внедрения новых высокопродуктивных биообъектов, но и путем широкого применения эффективных технологических режимов. Необходимо подобрать необходимый субстрат (сырье), разработать конструкцию аппарата, оптимизировать условия культивирования биообъекта, обеспечить автоматический контроль за протеканием биотехнологического процесса, разработать способ выделения и очистки готового целевого продукта.

На этапе культивирования объекта биотехнология наиболее тесно смыкается с экономикой, что находит отражение в основных принципах этого этапа.

1. Принцип экономической обоснованности Биотехнология внедряется только в те производственные процессы, которые не могут быть столь же эффективно и с теми же затратами реализованы средствами традиционной технологии.

2. Принцип целесообразного уровня технологических разработок. Масштаб производства продукта, степень его очистки, уровень автоматизации производства - все это должно прямо определяться соображениями экономической выгоды, сырьевыми и энергетическими ресурсами, уровнем спроса готового продукта. Для получения препаратов медицинского назначения, которые требуются в количестве нескольких сотен граммов в год, целесообразно использовать небольшие биореакторы, крупномасштабное производство здесь себя не оправдывает.

3. Принцип научной обоснованности биотехнологического процесса. Объективной необходимостью является создание новых технологий, опирающихся на научные знания, позволяющие заранее провести расчет параметров среды, конструкции реактора и режима его работы.

4. Принцип удешевления производства (максимального снижения затрат). Хорошим примером служит использование в биотехнологических процессах энергии Солнца, естественных биореакторов природных водоемов.

Изложенные принципы говорят о двуединой задаче биотехнологии: необходимо стремиться к созданию оптимальных условий для синтеза целевого продукта клетками биообъекта и в то же время вести производство в максимально экономичном режиме при минимальных производственных затратах.

Биотехнологические процессы можно подразделить на биологические, биохимические и биоаналогичные. К первым относят те из них, которые основываются на использовании акариот, прокариот и эукариот, вторые - на использовании ферментов, и третьи (биоаналогичные) - на химическом синтезе или полусинтезе веществ, функционально близких или эквивалентных первичным или вторичным метаболитам живых организмов (получение производных пенициллина и цефалоспорина, тетрациклина, нуклеиновых оснований и др.).

Многие процессы биотехнологии являются общими, например стадии ферментации. Специальные биотехнологические процессы связаны в большей степени с особенностями биообъектов.

Классификацию вариантов биотехнологий, а в связи с этим, особенностей технологических схем и используемого оборудования можно провести по степени включения непосредственно биотехнологии в общий производственный процесс. В этой классификации можно выделить три группы биотехнологий.

1. Биотехнология используется в качестве базового этапа производства лекарственного средства. Биообъекты в таких ситуациях служат поставщиком сырья, из которого затем будет получен тот или иной лечебный, профилактический или диагностический препарат.

2. Биотехнология используется в качестве одного или нескольких этапов производства лекарственного средства. В этом случае биообъекты применяют чаще всего для биотрансформации полупродуктов на промежуточных (заключительных) стадиях приготовления лечебного, профилактического или диагностического препарата.

3. Биотехнология обеспечивает весь процесс изготовления лекарственного средства, а биообъекты функционируют на всех стадиях создания лечебного, профилактического или диагностического препарата.