O ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O RTA MAXSUS TA LIM VAZIRLIGI TOSHKENT KIMYO-TEXNOLOGIYA INSTITUTI BIOTEXNOLOGIYA KAFEDRASI

Transcript

1 O ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O RTA MAXSUS TA LIM VAZIRLIGI TOSHKENT KIMYO-TEXNOLOGIYA INSTITUTI BIOTEXNOLOGIYA KAFEDRASI Lizin ishlab chiqish texnologiyasida fermentyor hisobi mavzusidagi kurs ishi guruh talabasi Adilova Dinora Хаsan qizi BMI rahbari Katta o q. Qobilov G.U. Toshkent 2015

2 MUNDARIJA Topshiriq varag i Kirish I. NAZARIY QISM 1. Asosiy ishlab chiqarish texnologiyasi va uning izohi 2. Asosiy uskunaning ishlash prinsipi va uning texnik tavsiflari 3. O xshash uskunalar tavsifi 4. Foydalanilgan xom-ashyolar tavsifi II. HISOBLASH QISMI 1. Maxsulotlar xisobi 2. Asosiy uskunani tanlash va uning hisobi 3. Asosiy uskunaning issiqlik hisobi (gidravlik va mexanik hisoblar) 4. Uskunaning texnik xavfsizligi 5. Xulosa 6. Foydalanilgan adabiyotlar ro yxati 7. Ilova (asosiy uskunaning chizmasi (A1 formatda, CD-disk (kurs loyixasining elektron varianti). (Umumiy xajm bet bo lishi lozim, shrift-14, Times New Roman (lotin yozuvida)

3 KIRISH Hozirda fan texnologiyalari rivojlangan bir davrda, barcha fanlar kabi biotexnologiya fani ham shiddatli yangiliklar asosida rivojlana boshladi. SHu fanlar katorida, biologiya, kimyo, genetika, fizika va texnologik jarayonlarni jadal rivojlanishi asosida biotexnologiya fani qator yo nalishlar asosida rivojlandi. Biotexnologiya fani rivojlanishi bilan birga turli yunalishlarga bo linib rivojlandi. O z navbatida ishlab chiqarish sifati va salmog i ortdi. Kimyo sanotida, farmatsevtika sanoatida, ozik-ovkat sanoatida, meditsinada, kishlok xujaligida va boshka bir kator yunalishlarda biotexnologik ishlab chiqarishlar tadbiq etilmoqda. Keyingi yillarda xalq xo jaligida, meditsinada, ximiya sanoatida, oziq ovqat sanoatida turli xil aminokislotalar keng miqyosda qo llanilmoqda. Yildan yilga o rni qoplanmaydigan aminokislotalarga talab oshib bormoqda. Turli xil aminokislotalarga talab oshganligi sabali ularni qiymati va qimmatlilik darajasi ortmoqda. Ba zi bir oziq ovqat va ozuqa maxsulotlari o zida almashinmaydigan aminokislotalarni xususan, lizinni etarli miqdorda saqlamaydi. Bunday maxsulotlarga makkajo xori, bug doy, guruch va boshqalarni misol qilib keltirish mumkin. Yoki boshqa turdagi biologik maxsulotlarni ishlab chiqarishda aminokislotalar qo shimcha sifatida qo shilib ularni sifati, ozuqaviylik darajasi ortiriladi. Aminokislotalarni turli xildagi ishlab chiqarish sanoatlarida va shu bilan birga qishloq xo jaligida hayvonlar oziqasida qo llashdan tashqari oziq ovqat sanoatida ham keng foydalanish mumkin. Aminokislotalar olishning asosiy usullari, ya ni ular o simlik xom ashyolari oqsili gidrolizatlaridan ekstraksiyalash, kimyoviy sinez, o suvchi hujayralardan mikrobiologik sintez, mikroorganizmlardan ajratilgan fermentlar yoki immobillangan mikrob hujayralaridan foydalanish va boshqalar.

4 Ko plab aminokislotalarni mikrobiologik sintez asosida olish ayni vaqtda istiqbolli va iqtisodiy samara bermoqda. Aminokislotlarni mikrobiologik sintezdan tashqari yuqorida keltirilganidek, o simlik va hayvon xom ashyolari saqlagan tabiiy oqsillar gidrolizi yo li orqali olish mumkin. Bu usulning asosiy kamchiliklaridan biri oqsilli oziqa yoki oziq ovqat maxsulotlari sifatida foydalanish mumkin bo lgan xom ashyolardan foydalanilishidir. Keyingi yillarda aminokislotalarni olishning kimyoviy-mikrobiologik kombinirlangan usuli keng qo llanilmoqda, mikroorganizmlarning muvofiq shtammlarining fermentativ faolligi hisobiga aminokislotalar sintezi amalga oshirilmoqda. Aminokislotalarni mikrobiologik usulda sintez qilish ko pchilik mikroorganizmlarning oziqa muhitida ushbu maxsulotlarni yuqori darajada to plashiga asoslanadi. Mikroorganizmlar orasida yuqori darajada glutamin kislota hosil qilish xususiyatiga ega bo lgan qator bakteriyalar, achitqi va zamburug turlari mavjud. Mikroorganizmlarning aminokislotalar to plash xususiyati va turlar aro korrelyasiyasi qatiy ko rinishda bo lmaydi. Aminokislota produtsentlarining ko pchiligi grammanfiy sporasiz bakteriyalar bo lib, ular Corynebacterium, Micro coccus, Arthrobacter, Brevibacterium turkumlariga mansubdir. Lizin aminokislotasini ishlab chiqarish. Lizin odam va hayvonlar organizmida qator o ta muhim biokimyoviy funksiyalarni bajaradi: hujayrada kalsiy transporti, ovqat hazm qilish fermentlari sekretsiyasini va umumiy azot nisbatini oshirishni ta minlaydi va h.k. Lizinning produtsent-mikroorganizmlari, auksotrof bakteriyalarning Brievibacterium, Micrococcus, Corynebacterium kabi gomoseringa muhtoj mutant turkumlari hisoblanadi. Lizinning oziq ovqat sanoatida qo llanilishi maxsulotlarning sifatini yaxshilab, ularning biologik qiymatini oshiradi. Shuningdek, lizin hayvonlar oziqasidagi eng tanqis aminokislotalar hisoblanadi. hayvonlar oziqa ratsioniga lizinning 0,1-0,4% miqdorida qo shilishi oziqaning qiymatini keskin oshiradi va shu bilan birga ularning sarf bo lish miqdorini qisqartish imkonini beradi.

5 Ba zi qo shni davlatlarda lizin produtsenti sifatida Brievibacterium turkumlaridan foydalaniladi. Lizin produtsenti-auksotrof - biotin, tiamin, treonin va metioninga talabchan bo ladi. Sanoat asosida lizin va boshqa xil aminokislotalarni olish, qat iy rejimdagi aseptik sharoit, steril oziqa muhiti va produtsentning toza kulturasidan foydalanishni talab etadi. Lizin olishning texnologik jarayonlari quyidagi bosqichlardan iborat bo ladi, bular ekish materialini olish, oziqa muhitini tayyorlash va sterillash, barcha uskunalar, kommunikatsiya va havoni tayyorlash hamda sterillash, fermentatsiya, L-lizinni ajratish. Lizin produtsentlarini o stirish uchun tarkibida melassa, makkajo xori ekstrakti yoki bo r va o stirish moddalarini saqlovchi muhitdan foydalaniladi. Uglerodning asosiy manbasi melassa bo lib, tarkibida termolabil komponent bo lgan saxaroza saqlaydi, shuning uchun uni alohida sterillash talab etiladi. Melassa reaktorga solinib doimiy aralashtirilgan holda 80 o S gacha haroratda qizdiriladi va zarur miqdordagi saxaroza miqdori hosil bo lguncha suv solinadi. Maxsus uskunlardagi hosil qilingan melassa eritmasiga tezda S haroratgacha bo g iq bug yuboriladi va bu harorat aniq vaqt oralig ida ushlab turiladi. Lizin olish jarayonlari qatiy aseptik sharoitni talab qilganligi uchun barcha uskunalar, reaktorlar, kommunikatsiyalar va fermentatsiyaga beriladigan havo sterillanishi zarur. Havoni sterillash S haroratda o tkir bug bosimi ostida amalga oshiriladi. Bunda sterilizatsiyaning sovutish usulidan ya ni bakteriotsid gazlar (etilen) va kimyoviy reagent eritmalaridan (formalin, xlor saqlovchi birikmalar va h.k.) foydalanish mumkin. Sovuq sterillash amalga oshirilgandan so ng kimyoviy reagentlar qoldiqlari steril suvda yuvib tashlanadi. Lizin produtsentlarini sanoat asosida o stirish m 3 hajmli fermentyorlarda davriy o stirish usulida amalga oshiriladi. Fermentyorga solingan

6 steril oziqa muhitining 5-6 foizi miqdoridagi steril ekish materiali solinadi. Fermentyorning umumiy bandlik birligi 0,75 ni tashkil etishi lozim. Fermentatorga ekishdan keyin birdaniga steril havo yuboriladi va 500S haroratgacha qizdiriladi. 1 hajm havo 1 l oziqa muhiti hajmiga minutiga 0,12-0,13 MPa bosimda berib turiladi. Fermentatsiya jarayoni S haroratda uzluksiz aralashtirish va aeratsiya sharoitida soat davomida davom ettiriladi. Ko piklantiruvchi vositalar davriy qo shib turiladi, oziqa muhiti rn darajasi esa vaqti vaqti bilan 25% ammiak eritmasi yoki 15% o yuvchi kaliy eritmasidan qo shish orqali mo tadillashtirilib turiladi. Fermentatsiya oradan soat vaqt o tkach tugallanadi va kultural suyuqlik maqsaddagi maxsulotni ajratish uchun keyingi bosqichga yuboriladi. Kultural suyuqlikdan tayyorlanishiga bog liq holda turli xil mikrobiologik preparatlar: lizinninng suyuq konsentrati, lizinning quruq oziqa konsentrati va kristall lizin olish mumkin. Kristall lizin kultural suyuqlikdan ion almashinuv usullaridan foydalanilib ajratiladi. Kultural suyuqlikdan biomassa sentrifugalash yoki filtrlash orqali alohidalanadi. Lizin filtratdan KU-2 yoki KB-4P-2 markali ion almashinuv smolasida sorbsiyalanadi. Hozirda dunyoda har yili tonnadan ko proq aminokislotalar ishlab chiqariladi. Ishlab chiqarilayotgan aminokislotalarni ko pchilligi almashinmaydigan aminokislotalar. Ushbu aminokislotalarni rivoj langan davlatlarda texnologik jarayonlar asosida ishlab chiqilishi, ya ni yiliga bir nacha 100 mlrd. AQSH dollariga teng bo lgan bahoda toza holatdagi aminokislotalar hamda ularning aralashmasini ishlab chiqarish yo lga qo yilgan. Ishlab chiqarilayotgan aminokislotalar oziq-ovqat mahsulotlarining ta mini yaxshilash va ularning ozuqa qiymatini oshirish maqsadida qo shimchalar sifatida keng qo llaniladi.

7

8 ISHLAB CHIQARISHNI FIZIK-KIMYOSINING NAZARIY ASOSLARI Oqsillarning aminokilota tarkibini o rganishning eng qulay usuli gidroliz hisoblanadi. Oqsillar kislota yoki ishqor ishtirokida o S atrofida 24 soat bosim ostida, qaynatilsa to liq gidrolizga uchraydi. Oqsillar gidrolizida ko proq 6N (20%) NSI eritmasi ishlatiladi. Yoki (oqsilni parchalovchi ferment tripsin) fermentativ usulda ham aminokislotalarga ajratish mumkin. Hosil bo lgan oqsil gidrolizatining aminokislota tarkibi xromatografik usulda yoki avtomatik analizatorlarda aniqlanadi. Hozirgi vaqtda tirik organizmlar tarikibida 400 dan ziyod aminokislotalar borligi aniqlangan bo lib, shulardan 20 tasi oqsillar tarkibida doim, ba zilari ayrim hollarda uchraydi. Aminokislotalar tarkibida amino va karboksil gruppa tutuvchi organik birikmalardir. Ularning oqsillar tarkibida uchraydigan vakillari (prolindan tashqari) quyidagi umumiy formula bilan ifodalaniladi. Oqsil tarkibiga kiruvchi 20 xil aminokislotalar kimyoviy strukturasiga ko ra bir-biridan radikal qismi bilan farq qiladi va asosiy olti sinfga bo linadi. Aminokislotalar assimetrik fazoviy strukturaga ega bo lganligi uchun qutublangan nur sathini o nga yoki chapga buradi. Lekin ularning hammasi tabiiy manba larda asosan L-konfiguratsiyada uchrayda. D konfiguratsiyada aminokislotalar oqsillar tarkibida uchramaydi. Ular ayrim hollarda mikroorganizmlarda, ba zi peptidlar yoki siklopeptidlar tarkibida uchrashi mumkin. Aminokislotalarning D va L izomerlarini umumiy tarzda quyidagicha ifodalash mumkin:

9 Asosan tabiiy oqsillar tarkibida umuman ko proq L(-) aminokislotalar uchraydi. Aminokislotalarning radikal qismidagi xilma-xilligi, oqsillarning turli xil fizik va kimyoviy hususiyatlari bilan birgalikda turli fiziologik funksiyasini ham belgilaydi. Oqsil xarakteriga ko ra ayrim aminokislotalar shu oqsil tarkibiga kirmasligi ham mumkin. Lizin (Liz) Lizin aminokislotasi tarkibi jihatidan diamino monokarbon aminokislota bo lib hisoblanadi. Ushbu lizin aminokislotasi tarkibida 6 ta uglerod atomini tutuvchi o rni qoplanmaydigan, qimmatli, jahon bozorida yuqori talabga ega aminokislota. Polipeptid zanjirida peptid bog lari -SO-NH- shaklida bo lganidan zanjirdagi birinchi aminokislotaning NH2 gruppasi oxirgi aminokislotaning SOON gruppasi erkin holda qoladi, qolgan amino va karboksil gruppalar esa peptid bog hosil bo lish uchun sarf bo lganlar.zanjirning NH 2 vasoon uchlari, N va S uchlari bo ladi. Oqsil molekulasidagi peptid bog laridagi element atomlarining joylashishi. Hozirgacha lab oqsillarning birlamchi strukturalari aniqlangan. Akademik Yu.A. Ovchinnikov va uning xodimlari tomonidan ishlab chiqilgan mass-spektral analizda ham polipeptid zanjir dastlab kuchli elektronlar oqimi yordamida peptidlarga parchalanadi. So ng peptidlar tarkibidagi aminokislotalar

10 qoldig i tadan ortiq bo lmasligi kerak, aks holda samarali natijalar olish qiyin. Hozirgi vaqtda har xil usullar bilan molekulyar massasi ko plab oqsillarning birlamchi strukturalari aniqlangan. turlicha bo lgan Oqsil molekulasida aminokislotalarning peptid bog lari orqali bog lanishining ko rinishi. Masalan, birlamchi strukturasi eng sodda tuzilgan insulin oqsili tarkibida 2 ta polipeptid zanjiri bo lib A zanjirda 21 ta aminokislota, V zanjirda 30 aminokislotadan iborat ekanligi aniqlangan. ASOSIY ISHLAB CHIQARISH TEXNOLOGIYASI VA UNING TEXNIK TAVSIFLARI. Ishlab chiqarishni asosi qilib, Corynebacterium avlodiga mansub bakteriyalarni aukstrof shtammini mikrobiologik sintez orqali o stirish olingan. Odatda, auksotrof shtamm olingan yovvoyi shtammlarda lizinni ko p sintez qilish kuzatiladi, chunki ularda o zlarini boshqarish mexanizmi faoliyat ko rsatadi. Bakteriya xujayralarida lizin asparagin kislotasidan paydo bo ladi. Buning uchun asparagin kislotasi va lizin orasida qator oraliq molekulalari ya ni: asparagin kislotasini yarim avdegidi, digidropikolin kislotasi va L, E diaminopimelin kislotasi (lizinni old mahsuloti) paydo bo ladi. Lizin sintez qiluvchi bakteriya asosida mahsulotni bir necha xilda (ko rinishda) tayyorlash texnologiyasi ishlab chiqilgan: lizinni suyuq konsetrati (lsk), lizinni quruq ozuqa konsentrati (lqoq), yuqori konsentratsiyalik ozuqa va yuqori darajada tozalangan kristall holatdagi preparatlar oziq-ovqat va tibbyotda ishlatish uchun mo ljallangan.

11 Lizin sintez qiluvchi kultural suyuqlikni vakuum usqurmalarida, quruq moddasi 40% bo lguncha quyiltirish yo li bilan tayyorlanadi. Isitish jarayonida lizinni parchalanib ketmasligi uchun kultural suyuqlikga natriy bisulfit va n 4,5 5.0 bo lguncha xlorid kislotasi qo shiladi, oqibatda lizinni monoxlorgidrati hosil bo ladi. LQOK tayyorlash uchun kultural suyuqlik 90 0 S issiq havo berish orqali purkab quritgich uskunasida preparatda 4-8% namlik qolguncha qadar quritiladi. Mana shu yo l bilan quritilgan preparatda 15-20% lizin monoxlorgidrati, 15-17% oqsil, 14% boshqa aminokislotalar, V- guruh vitaminlari, mineral moddalar saqlanadi. Preparatni nam tortib olish xususiyatini kamaytirish maqsadida, unga to ldiruvchilar: suyak uni, bentonit bug doy kepagi, so ndirilmagan ohak qo shiladi. To ldiruvchi sifatida ko proq bug doy kepagi ishlatiladi, u Lizin sintez qiluvchiga porlatib, quyultirilgandan keyin aralashtiriladi. YAxshilab aralashtirilgandan keyin pasta mahsus quritgichlarda quritiladi va granulyasiya qilinadi. Granulyasiya qilingan LQOK preparati gigroskopik bo lmasdan, tarkibida 7-10% lizin saqlaydi. Yuqori konsentrlangan, tozalangan lizin olish uchun kultural suyuqlik, filtrlangandan keyin xlorid kislotasi bilan rn 1,6-2,0 keltiriladi. Kislota bilan o zaro ta sirida paydo bo lgan lizin monoxlorgidrati kationitlar bilan to ldirilgan kolonkalarga yuboriladi, natijada aminokislota kamonitlarga adsorbsiya bo lib qoladi, kultural suyuqlik esa kolonkadan o tib ketadi. Keyin 0,5 5% ammiak eritmasi yordamida aminokislotani desorbsiya qilib olinadi.

12 1.Isitish va lavlagi massasini eritish; 2- makkajo xori ekstrakti, ozuqa tarkibiga kirgan tuzlar va SaSO 3 ni suvda aralashtirish; 3 isitish kolonnasi; 4- oziqa muhitini saqlab turuvchi idish; 5-issiqlik almashtiruvchi (sovutish uchun); 6- ekuv kulturasini ko paytiruvchi va sterilizatsiya qiluvchi fermenterlar va uskunalar; 7- ekuv materiallarini uzatish; 8-havoni tozalash va sterilizatsiya qilish uchun filtrlar tizimi; 9-sanoat kulturasini o stiruvchi fermenter; 10-chiqadigan gazlarni ekologik tozalovchi fermenterlar; 11 lizinni monoxlorgidratini oluvchi idish; 12- reaktorga xlorid kislotasini yuborish; 13 tayyor monoxlorgidrat liznin; 14 monogidratlizin saqlagan kultural suyuqlik isitish; 15- parlatuvchi usqurmalar; 16 suyuq lizninni (s.l.) yog iladigan idish; 17 suyuq lizninni to ldirgich bilan aralashtirish; 18 purkatib qurituvchi usqurma; 19 issiq havo uzatuvchi; 20 - quruq liznin zarrachalarini havodan ajratish; 21 havoni

13 atmosferaga chiqarishdan oldin ekologik tozalash; 22 lizinni quruq ozuqa konsentrati to planadigan idish. Elyuat vakuum ostida 60 0 S da 30-50% quruq modda hosil bo lgunga qadar quyiltiriladi, undan keyin xlorid kislotasi bilan nordonlashtirilgan lizinni monoxlorgidrat eritmasi quritilib, hayvonlar ozuqasiga qo shimcha qilib ishlatiladi. Hosil bo lgan tuzni qaytadan kristallizatsiya qilish yo li bilan 97-98% monoxlorgidrali lizin preparati ham olish mumkin. Lizin ishlab-chiqarish jarayonida ishlatishga foydali bo lgan asosiy preparatdan tashqari, chiqindilar, qo shimcha mahsulotlar ham chiqadi. Masalan, kultural suyuqlik ajratilgandan keyin, cho kmada bakteriya- produtsentni xujayralari, fosfatlar, oziqa muhitini ishlatilmasdan qolgan kompopentlari qoladi, bularni quritib, oqsil konsentratsiyasi sifatida ishlatish ham mumkin. Boshqa tomondan, texnologiyadan chiqqan oqova suvlar hamda lizin monoxlorgidrati ajratib olingandan keyin qolgan suvlar, tarkibida aminokislotalar va boshqa qimmatbaho komponentlar saqlovchi suyuqliklar birga aralashtirilib, parlatiladi, keyin quritilib, to ldiruvchi (10% gacha) aralashtirilib, yuqori konsentratsiyali oqsil va almashmaydigan aminokislotalar saqlovchi (40% gacha oqsil) konsentrat sifatida ishlatiladi. ASOSIY USKUNANING ISHLASH PRINSIPI VA UNING IZOHI Hozirgi kunda biotexnologiya fani rivojlanishi, turli xildagi organik moddalarni sintez qilish natijasida biotexnologik mikroorganizmlar

14 produtsientlarini turli xildagi shtamlaridan foydalanib kelinmoqda. Ushbu ishlab chiqarish jarayolarida turli xildagi fermentativ apparatlar ishlatilmoqda, barcha foydalanilayotgan bioreaktorlarda fizik jarayon (gidromexanik, issiqlik va massaalmashinuv)lar ro y beradi, shuning uchun bioreaktorlarda biokiyoviy jarayon moddalar xosil bo lishi yuz beradi. Bunday fizik jarayonlar sodir bo lishi uchun biokimyoviy reaktorlar tipik konstruksiya elementlari (aralashtirgich, kontakt uskunalar, issiqlikalmashinuvchi uskunalar, dispergatorlar va b) bilan ta mirlanadi. Shuning uchun barcha fermentlar kompleks apparatlar xisoblanadi. Turli konstruksiyali fermentlarning barchasi xujayra kulturlash jarayonining asosiy talablariga javob berishi kerak: - barcha oziq moddalarning har biri xujayraga kerakli miqdorda etib kelishi; - metobolizm maxsulotlarining xar bir xujayradan chetlanishi; - xar bir nuqtada mikrob suspenziyasining termostatlanishi; - xar bir nuqtadagi optimal ishchi parametrlarini ushlab turish; - talab etilgan aeratsiya, aralashtirish darajasi; - kulturlash jarayonining avtomatizatsiyalashning yuqori darajasi; - texnika xavfsizligi. Bu talablarni bajarish uchun xar bir fermentyor quydagi sistemalar bilan jixozlangan bo lishi kerak: - gaz oqimining kirish va chiqishi; - fermentatsion muhit aeratsiyasi; - fermenta sion muhitni aralashtirish; -fermentatsion muhitni kupiksizlan tirish; - fermentyor va fermentatsion muxitni sterillash; - apparatdan suyuq ( yoki sochiluvchan) oqimni chiqarib yuborish; - jarayonga berilgan parametrlarni nazorat qilish va rostlash. Aerob mikroorganizmlarni bioreaktorda chuqur kulturatsiyalash uchun eng avvalo gazli fazadan xujayralarga kislorod massauzatish intensivligini ta minlash zarur. Bunga albatta aktiv aeratsiyalash va aralashtirish yo li bilan erishish mumkin. Apparatlardagi fermentatsion muxitni aeratsiyalash va aralashtirish funksiyalari bir uskunada birlashtirilgan bo lsada, har birining roli boshqaboshqadir. Fermentyorlarda aralashtirish jarayoni massayutish

15 intensifikatsiyasining asosi hisoblanib, unda kislorodning gazli fazadan suyuqlikka o zgarishi quyidagi sabablarga tayanadi: - gazning mayda pufakchalarga qo shimcha disperglanishini ta minlaydi, faza kontaktlarining yuqori qismini kengaytiradi; - gaz pufakchalarini suyuq fazaga etib kelish vaqtini va fazalar kontakti vaqtni ta minlaydi; - xujayralar kolonnasi o lchamini qisqartiradi va muhitning effektiv qovushqoqligini pasaytiradi; - statsionar suyuqlik plyonkasi qatlamini kamaytiradi, massauzatishi koeffitsientini kutaradi. Jarayonlar fizik mexanizmiga kura, aralashtirishni tezlashtirishi prtekaliyasiga kura, ularni 3 guruxga bulish mumkin: 1-gurux eruvchan moddalarni yuritish (olib borish, olib yurish) jarayonlari.(tomchi, xujayra, boshqa muallaq zarrachalar, gaz pufakchalari va masofadagi issiqlik.), 2-gurux pufakcha va tomchilarni parchalash (maydalash) va ularni ulchami. Apparat ulchamiga nisbatan ancha kichik, aralashtirishning oxirgi natijalari tomchi va pufakchalarning diametri yoki ularning yuqori qismi intensiv mikromashtabli turbulentda aniqlanadi. 3-gurux suyuqlik-gaz, suyuqlik-xujayra va suyuqlik-qattiq yuza qismining bulinish chegaralarida issiqlik va massaalmashinish sodir bulishi bilan asoslanadi. Kulturlash jarayonini qoidaga binoan aralashtirish natijasida suyuqlikning xarorati rejimi sodir buladi, lekin odatda butun apparat xajmida yuqori turbulentlikni xosil qilish mushkul. Shuning uchun suyuqlikni aynan trubulentlik intensiv (jadal) bulgan zonada utkazishga xarakat qilinadi. Aralashtirish effekti trubulentlik darajasi va serkulyasiya intensivligiga bogliq. U vaqt bilan belgilab butun suyuqlik ma lum oqimdan utishini ta minlaydi. Trubulent pulsatsiyasi mashtabini masofa (l)deb faraz qilsak, aynan shu masofaga turbulent uyurma material nuqtani utkazishi mumkin. Eng tezkor pulsatsiyalar eng katta turbulent mashtabiga ega. Ularda turbulent xarakatning asosiy kinetik energiya qismi mavjud. Bu pulsatsiyalardagi Reynold (Re) sonining lokal

16 axamiyati shundaki, undagi butun oqim butunligicha qoladi. Trubulent rejim uchun: Re=wlρ/µ>10; w-oqimning tezligi; l-xarakterli ulcham; ρ-oqim zichligi; µ- muxitning qovushqoqligi.eng tezkor pulsatsiyalar amaliy jixatdan energiyani sochmaydi va kinetik energiyani mos energiyasiga utishi juda kam miqdorda bo ladi. Fermentyorladan issiqlikni effektiv chiqarish uchun progress texnik va texnologik nazariy xulosalarga tayangan xolda, apparatni tugri ekspluatatsiya qilish zarur. Shuning uchun apparatning issiqlik balansini xisoblanayotganda issiqlik almashinish uskunalaridagi yuklama maksimal darajada bo lishi kerak. Kulturalanayotgan muxitga berilayotgan xarorat mikroorganizmlarning fiziologik holati va tarkibiga katta ta sir ko rsatadi. Birinchidan mikroorganizmlarning usishi tezligiga ta sir etadi. Ma lumki, xar bir produtsent uchun ustirishning optimal xarorati mavjud. Shuning uchun ishlab chiqarishda xaroratni ± 1 S da ushlab turiladi. Kulturlash jarayoning optimal xaroratini ta minlash mushkul texnik muammo xisoblanadi. Amaliyotda issiqlik ajratish jarayoni katta kapital xarajat talab etadi va murakkab sistemali issiqlik qaytarish uchun asosan apparat issiqlik yuklamasini xajmiga qarab korpusining sirt qismi, shu bilan birgalikda ichki fuksional konstruksiyalar yoki issiqlik almashtirgichlardan foydalaniladi. Fermentyorni tashqaridan sovitish(isitish) jarayoni ko p xollarda apparat rubashkasi orqali amalga oshiriladi, bu biotexnologiya yoki boshqa soxalarda issiqlik almashinish jarayonining keng tarqalgan usuli xisoblanadi. Jarayonning asosiy xususiyati shundaki, bunday tipdagi issiqlik almashinuvchi uskunalarda apparat ichki xajmidagi konstruktiv elementlar bo lmaydi, aynan shu narsa fermentyorni ekspluatatsiya qilishni engillashtiradi va ishchi xajmning sodda xoldagi va ishonchi germetikligini ta minlaydi. Issiqlik ajratish yuqori bulganda turli xildagi qurilgan issiqlik almashtirgichlar qullaniladi. Fermentyorlarda ichki issiqlik almashinish uskunalari

17 sifatida zmeevikli uskunalardan foydalaniladi. 5m 3 xajmli apparatlarda bir dona zmeevik apparat markaziy qismiga urnatiladi. Xajm jixatdan yanada kattaroq bulgan apparatlarda bir nechta zmeevik perifer buyicha urnatilib qaytaruvchi tusiqlar funksiyasini bajaradi. Fermentatsion jarayoniga ta sir kiluvchi asosiy fizik omillardan biri reologik ta sir xisoblanadi, ya ni fermentatsion suyukliklarni tavsifiy kaysiki, ozuka muxitini tarkibiy, mikroorganizmlar turi va metobolizm maxsuloti tarkibiga boglikdir. Reologik nuktai nazaridan Achitqilar nyutok suyuklik muxitini tashkil etadi. Shunday tushuntirish mumkin. Achitqi xujayrasi sferik kismiga (chastik) yakin formga ega. Muxitni kovushkokligi: Suyuklikni kovushkokligi korreiyasion uzgarish mikroorganizmning konsentratsiyasini uzgarishi bilan amaliy kizikishini uygotadi. Muhit kovushkokligida eruvchan moddalardan kora muallak zarrachalarining ta siri kattarokdir. LenNIIximmash kostruksiyasi asosida yaratilgan FBO rusumli vertikal Fermentyorining texnikxarakteristikasi. Geometrik hajmi., m Ishlash hajmi., m To ldirish kofitsienti Har minutda aralashtirish tezligi Quvvati kvt 600/ /300 Dvigatelni har minutda aylanish tezligi Sterilizatsiya davrida bosm osishi kgs/m Havo sarfi m 3 /m 3 -soat

18 LenNIIximmash kostruksiyasi asosida yaratilgan FBO rusumli vertikal Fermentyori 1.Mexanik ko pik o chirich. 2.Otboyka 3. Issiklik almashtirgichli kamera. 4.Korpus. 5. Issiklik almashtirgich. 6. Aralashtirgichli qurilma 7. Elektrodvigatel 8. SHkiv 9. Stanina 10. Quyultirilgan massa

19 Ayrim fermentyorlarni ishlash jarayonlari. Uskuna Xarakteristikasi ANKUM-2 Biostend FS-5 FU-6 (30) Abiteks XEMAP (SHetsariya Biotek (Щvetsiya) Nyu Bransvik Fermentyorning ishchi xajmi, l 1-1,5 (6gac 0,5-1 0,2-3 2,5-5 (20) ,5-11 Aralashtirish mex anik pnev mati M M M M M M Aralashtirgichning aylanish tezligi min gacha 1500 gacha 3000 gacha Meshalka tipi Trubin a, Aeratsiyalash turi Barb atyo Fermentyor orkali xavo sarfini nazorat kilish Rotametr yordamida rotametr Rotametr 50 l/min Rotametr 10 l/min 100 l/min gacha Rotametr CHora kurilgan Kurilgan Nasos-dozatorlar turi Membra nali, Membra nali Avtomat ik Membra nali SHlanka li SHlanka li Ko piksizlantirish Mex anik Yuk Mex anik Mex anik Mex anik Kim yovi Kim yovi Kim yovi Issiqlik almashinish uskunasi Kobik (rubashka Zmeevikli kurilgan Kobik Kobik Zmeevikli kurilgan Kobik va Zmeevikli Issiqlik almashtirg

20 Bunday fermentyorlarda aralashtirguvchi uskuna val bo lib, unga bir yoki bir nechta aralashtirgichlar urnatilgan buladi. Aralashtirgichlar tagida gaztaksimlagich mavjud. Apparat ichiga sirkulyasion stakanlar va issiklik almashtirgichlar o rnatilgan bo ladi. O XSHASH USKUNALAR TAVSIFI (FERMENTYOR misolida) Fermentyorlar biotexnologik ishlab chiqarishning asosi bo lib, ularning vazifasi sterillik v ekologik xolatni nazarda tutib bioob ektlarning o'sishi va sinteziga optimal sharoit yaratishdir. Sanoatda quyidagi turdagi fermentyorlar foydalaniladi: 1. Mexanik aralashtirgichli fermentyorlar - ya ni, fermentyor ichiga aralashtirgich parraklari urnatilib ular vertikal, gorizontal xolda aralashtirish vazifasini bajaradi. Mexanik aralashtirgichli bioreaktorlar zamonaviy mikrobiologik ishlab chiqarishda keng foydalaniladigan konstruksiyalar hisoblanadi.

21 2-rasm. Mexanik aralashtirgichlar. Parrakli: a-to g ri parrakli, b-kiya burchak ostida egilgan parrakli, v-diskli tugri parrakli, g-diskli uchi egik parrakli, d diskli egik parrakli, e - «qaldirg ochdum» parrakli; turbinali: j yopiq, z - ikki yo naltiruvchi apparatli.

22 3-rasm. Mexanik aralashtirgichli fermenter. 2. Kombinirlangan ya ni, bir necha jarayonlar uchun mo ljallangan fermentyorlar. 3. Tor doirali - ya ni, aynan bir jarayon uchun muljallangan fermentyorlar. Fermentyorlarda aralashtirishdan maksad kuyidagi vazifalarni bajarishdir: - gaz-suyuqlik va suyuqlik xujayra massa uzatish intensifikatsiyasi; - termostatlanayotgan muxitga issiklik uzatish intensifikatsiyasi; - gaz pufakchalari va suyuqlik tomchilarining disperslanishi; - aralashtirilayotgan muxit xajmidagi xaroratning tenglashtirilishi; - muxit xajmidagi moddalar konsentratsiyasining tenglashtirilishi.

23 Fermentatorlar konstruksiyasi issiklik va massa almashinish ga boglik bulgan xolda mikroorganizmlar xaeti va usish uchun mu tadil bulgan sharoit bilan ta minlay olishi zarur. Fermentatorlar uzida maxsus uskunalar: 1.Xavoning dispergirlanishi va uzatilishi uchun; 2.Ozikalar gomogenizatsiyasi; 3.Kupiklanish; 4.Kizitish va sovitish; 5.Epik armaturalar va o zgarishlarni nazorat kiluvchi uskunalari bilan ta minlangan epik silindrsimon idishni mujassamlashtirdi.

24 3-rasm. Mikroorganizmlardan aminokislotalr sintez qilishda mexanizatsiyalangan holda ko paytirish uskunasi. 1. Yuklash uchun lyuk. 2. Seksiya valigi. 3. Opora 4. Steril havoni kritish kollektori 5. Sovutuvchi Zmeevik 6. Val kurraklari 7. Yaroqsiz steril havoni chikarish kollektori. 8. Qapqoq. 9. Monometr babushkasi. 10. Shtutser 11. Havo chiqargich 12. Valni tutuvi shestrna 13. Val. 14. Yuklash uchun lyuk. 15.Korpus. Fermentatorlar konstruksiyasini tanlashda kanday mikroorganizmprodutsent turi va oxirgi biositez maxsuloti xususiyatini xisobga olinishi lozim. Fermentatorlar uzining xususiyatiga ko ra laboratoriya,yarim ishlab chikarish va sanoat asosida ishlab chiqarish uchun moslashgan bulishi kerak. Fermentatorlar konstruktiv farklari ozika aeratsiyasi va energiya berish usullari asosida aniklanadi. Shuning uchun fermentatorlarni mexanizmi buyicha uch guruxga bo lish mumkin: 1. Gazli fazaga energiya beruvchi fermentatorlar; 2. Suyuk fazaga energiya beruvchi fermentatorlar; 3. Kombinirlangan energiya bilan ishlovchi fermentatorlar. Lizin produtsentlarini ustirish uchun tarkibida melassa makkajo xori ekstrakti yoki ustirish moddalarini saklovchi komponentlardan foydalaniladi. Melassa reaktorga solinib doimiy aralashtirilgan holda 80 0 S gacha qizdiriladi va zarur miqdordagi saxaroza mikdori xosil bulguncha suv solinadi. Maxsus uskunalardagi xosil kilingan melassa eritmasiga tezda S xaroratgacha kuchli bug yuboriladi va bu xarorat anik vaqt oraligida ushlab turiladi. Oziqaning boshka komponentlari aralashtirilib aralashtirigich bilan jixozlangan reaktorga kuyiladi va qizdiriladi, sungra maxsus uskunada sterilizatsiya xaroratida ushlab turiladi, keyin sovutiladi.

25 Lizin produtsentlarini sanoat asosida o stirish m 3 xajmli fermentyorlarda davriy ustirish usulida amalga oshiriladi. Fermenterlarga solingan steril oziqa muxitining 5-6% mikdorida ekish materiali solinadi. Fermenterning umumiy bandlik birligi 0,75 ni tashkil etishi kerak. Fermenterga ekishdan sung birdaniga steril xavo yuboriladi va 50 0 S xaroratgacha kizdiriladi. 1 xajm xavo 1 litr ozika muxiti xajmiga minutiga 0,12-0,13 MPa bosimda berilib turiladi.fermentlash jarayoni S temperaturada uzluksiz aralashtirish va aeratsiya sharoitida soat davomida olib boriladi. Ko piksizlantiruvchi vositalar davriy qo shib turiladi, oziqa muxiti rn darajasi esa vakti vakti bilan 25% ammiak eritmasi yoki 15% li uyuvchi kaliy eritmasidan kushib mu tadillashtiriladi. Fermentlash soat davom etadi va kultural suyuqlik maksaddagi mahsulot uchun keyingi bosqichga yuboriladi. Bunda aerat gaz kolonkaning pastki qismidan yuqoriga ko tariladi, kultural suyuqlik sirkulyasion nasos yordamida pastki kolonka qismidan yuqoriga ko tariladi. Oziqa achitkisi tayyorlash uchun, ularni suyuk muxitda maxsus fermentyorlarda ustiriladi. Fermentyorlarda ozika muxitini doimiy ravishda aralashtirib turish xamda aeratsiya uchun mu tadil sharoit yaratilgan buladi.

26 4-rasm. EVS-6.3-1K rusumli Fermentyor Achitkilarni usish davri taxminan 20 soat davom etadi, ammo ularni yarim uzluksiz usulda ustirish texnologiyasi xam yaratilgan. Bu usulga asosan xar 6-8 soatda fermentyorda ustirilgan achitkining ¾ kismi kuyib olinadi va kolganini ustiga sterillanib, sovitilgan ozuka muxiti yuboriladi va shu xolda bir necha xaftalab, xattoki oylab fermentyorni tuxtamasdan maxsulot olish mumkin buladi. Fermentyordan chikarib olingan achitki suspenziyasi maxsus nasoslar orkali flotatsiya (ajratadigan) kiladigan uskunaga yuboriladi va u joyda achitki biomassasi ustiruvchi muxitdan ajratiladi. Achitki xujayralari kupik bilan birga tepaga kutariladi va suyuqlikdan dekantatsiya (chukmaga tushirish) yuli bilan ajratib olinadi. Biroz tindirib kuyilgandan keyin achitki massasi kuritiladi. Tayyor maxsulotda namlik 8-10% dan oshmasligi kerak, kuruk achitki massasida 40-60% oksil, 25-30% xazm buladigan karbon suvlar, 3-5% yog, 6-7% klechatka va kul moddalari, katta mikdorda (50mg % gacha) vitaminlar buladi.

27 Fermentatsiya yuli bilan usimlik chikindilari gidrolizatlaridan achitkidan tashkari spirt xam olish mumkin. Bu xolatda gidroliz jarayonida xosil bulgan geksozalar eng avval spirtli bijgish yuli bilan spirtga aylantiriladi. Xosil bulgan spirtni xaydab olingandan keyin, tarkibida pentoza saklovchi, ishlatilmay kolgan subatrat-barda koladi. Manna shu spirtdan kolgan barda achitki zamburuglar usib rivojlanishi uchun yaxshi ozika muxiti xisoblanadi. 5-rasm. Gazliftli Fermentyor1-tur; sxematik ko rinishi Drojjali biomassani etishtirish uchun gaz liftli barbotaj turidagi reaktorlardan foydalaniladi ikki qismdan tashkil topgan bo lib, asosiy reaktor va yordamchi sirkulyasiyani. Reaksion qism 5 kolonna kurinishli xar-xil balandligi buyicha kesim maydoni kurilma 6 ga ega bo lgan, shu erda aralashtirishni va gaz

28 ko piklarini koalessensiyasini oldini oluvchidar. 6-rasm. Gazliftli Fermentyor 2-tur kesma ko rinishi Pastki qismda gazni dispergirlash uchun barobater 4 urnatilgan. Aeroritlangan suyuqlik reaksion kolonna orkali tepaga chikib va degazatsiyaga bir qismi gorizontal seksiyasida 1 uchraydi, gazni va drojjali suspenziyani undan tashkariga chikariladi. Degazotsionlangan suyuqlik pastga sirkulyasion qismga 2 chukadi, kolonna formaga ega bo lgan (yoki trubali) reaksion qismidan ayrim joylashgan yoki uning ichida issiklik almashinuv 3 orkali o tib va keyinchali

29 substrat oziqlantiruvchi bilan reaksion kolonnani pastki kengaytirilgan qismiga kayta yunaltiriladi. Shunday qilib reaktorda aerorik va degazitsiyalangan suyuqlikni xar xil sirti tarangligi xisobiga ishchi muxitni uzluksiz sirkulyasiyasi ta minlanib jurostatik bosim xisobiga kolonnaning pastki qismida suyuqlikda erigan kislorodning katta qonsentratsiyasi xisobiga boradi. Fermentatsiya jarayonlari gidroliz drojjali ishlab chikarishda trubka gazliftli reaktorlardan foydalanish kerak, uning bosh konstruktiv elementi bo lib, reaksion kamera 1 xisoblanib, kojuxotrub apparati asosida. Standart issiklik almashinish bu turidan farqlangan bo lib reaksion kamerada gaz suyuqlik oqimining gidrodinamik asosiy xarakat tartibi xarakati trubalarda tashkil qilinadi. Aeratsiya uchun xavo pastki surib oluvchi kameraga 2 berilib, truba barobater orqali 3, kultural suyuqlik kamera trubkasida kontakttida 4 bor bo lib, truba orasida sovuk agent sirkulyasion aylanadi. Bu ichki sirkulyasion qontur gaz chsuyuqlik muxitini undagi massa uzatish sharoitini hosil qiladi. Suyuqlikning surib olishga kameraga suyuqlikni kaytishi tashki sirkulyasion qonturi yordamida tashkil kilish, kamera kontaktt trubalardan tashkil topgan bo lib, sirkulyasion truba 6 va mexanik ko pik uchiruvchi separator 5. Truba baroboterda hosil bo lgan gaz suyuqlik aralashmasi tepaga ko tarilib separatorga o tadi, kultural suyuqlik kamera trubalari orkali gazni tortib oluvchi kameraga yana kaytib keladi. Gaz suyuqlik aralashmasi va substrat suyuqligi xar-xil sirti taranglikka ega, apparatda sirkulyasion muxit xarakatini tashkil qiladi. Gazli oqimlarni sterilizatsiyalash uchun yukoridagi barcha sterilizatordan foydalaniladi. Biroq effektivligi, universalligi, texnologik va tejamkorligi jihatdan g ovak qatlamli, tolasimon va donador materiali filtrlab sterillash metodi eng ko p tarqalgandir.

30 7-rasm. Unumdorligi soatiga 5 t bo lgan oziqa muxitini isitish kolonkasi. 1 - bug taqsimlagich; 2- troynik; 3- prokladka; 4- qopqoq; 5- korpus; 6-tarqatish zonti. Ushbu fermentyor mikroorganizmlar shtammlarini ko paytirishga eng qulay bo lib hisoblanadi. Kerakli mikroorganizmlarni maqsadli ko paytirishga

31 asoslangan bo lib. Oziq-ovqat va boshqa sanoatlar uchun kerakli organik moddalarni sintez qilishga asoslangan. Fermentatorlar konstruksiyasini tanlashda qanday mikroorganizm-produtsent turi va oxirgi biositez maxsuloti xususiyatini xisobga olinishi lozim. 8-rasm. Process Engineering Company firmasi tomonidan ishlab chiqilgan barbatyorli fermentyor 1-barbater; 2-issiqlik almashinuv; 3-turbinali ko p yariusli aralashtirgich; 4- pastki qism; 5-aeratsiyalovchi qism; 6-ko pik o chirgich; 7-fermentyorni tutgich.

32 Fermentatorlar o zining hususiyatiga ko ra laboratoriya, yarim ishlab chiqarish va sanoat asosida ishlab chikarish uchun moslashgan bulishi kerak. XOM ASHYOLAR TAVSIFI Lizin aimnokislotasini ishlab chiqarishda asosiy xom ashyo vazifasini mikroorganizmlar, bakteriyalar sintez qiladi. Aminokislotalarni tayyor oqsillarni sintez qilish orqali ham olinadi. Oqsillarni ferment prorotein gidrolaza ta sirida gidrolizlash natijasida ham olinadi. Pepsin fermenti oqsillarni tez fermentativ gidroliz qiladi. Natijada hosil bo lgan aminokislotalar fraksiyalash orqali bir biridan ajratib olinadi. Aminokislotalarni biosintezi uchun oziq-ovqat mahsulotlarini har xil taksonomik guruhga mansub bo lgan mikroorganizmlardan foydalaniladi. Masalan, lizin va glyutamin kislotasini sintezi uchun Corunebacterium glutamicum va Brevibasterium flavum bakterialari ishlatiladi. Aminokislotalar sintez qiluvchi mikroorganizmlarning ko pchiligi klassik mikrobiologiya usullaridan foydalanib, tanlab olinganlar, ya ni ular mutantlar hisoblanadilar. Past molekulyar og irlikga ega bo lgan birikmalarni superprodutsentlarini yaratish strategiyasi unchali yaxshi yo lga qo yilmagan bo lsada, ba zi aminokislotalarni produtsentlari gen-muxandislik usullari

33 yordamida yaratilgan va ulardan ishlab chiqarish miqyosida foydalanib kelinmoqda. Kimyoviy yo l bilan, sintez orqali olinadigan aminokislotalarni qismi hozircha ko proq. Masalan, keng miqyosda ishlatiladigan aminokislotalardan glitsin va metionin asosan kimyoviy sintez yo li bilan ishlab chiqiladi. Aminokislotalar oziq-ovqat mahsulotlarini ta amini tuzatish va ularni oziqa birligini oshirish maqsadida keng qo llaniladi. Tarkibida yuqori miqdorda almashmaydigan aminokislotalar saqlovchi ozuqa oqsillari konsentratlari orqali faqatgina oqsili kam bo lgan ozuqa mahsulotlari tarkibidagi oqsil moddalar miqdorini me yoriga keltirish mumkin xolos, ammo bu mahsulotlar almashmaydigan aminokislotalar miqdorini me yorga keltirish uchun kamlik qiladi. Hayvonlar ozuqasini me yoriga keltirish uchun ba zi bir aminokislotalar sof holda qo shilishi shart, chunki ularni miqdori ozuqalar tarkibida me yoridan juda ham oz. Dunyoda har yili 300 ming tonnadan ko proq almashmaydigan aminokislotalar sanoat asosida ishlab chiqariladi. Ammo, afsuski bu texnologiya mamlakatimizda joriy etilmagan. Almashmaydigan aminokislotalar tayyorlashni uch yo li ma lum: o simlik yoki mikrob oqsilini gidroliz qilish orqali tayyorlash; mikroblar orqali sintez qilish (biosintez); kimyoviy sintez. Dunyo bo yicha sof holda ishlab chiqariladigan aminokislotalarni 60% mikrobiologiya sintezi orqali amalga oshiriladi. Hajm bo yicha ikkinchi o rinda kimyoviy sintez turadi. Bu yo lni eng katta kamchiligi, kimyoviy sintez qilinganda D va L- aminokislotalarni oralashmasi hosil bo ladi. Ma lumki, inson va hayvon organizmlar biologik faollikga faqatgina 4-shakldagi aminokislotalar egadirlar. Organizmga tushib qolgan D- aminokislotalarni nafaqat foydasi yo q, balki ular L-shakldagi aminokislotalarni o rinni egallab, ularni biologik faolligini

34 butunlay yo qotadi. D- formadagi aminokislotalar tirik orgaizmlarni ferment tizimi ta siriga kirmaydi, ulardan ba zilari esa organizm uchun zaharlidir. Faqatgina bitta aminokislota, u ham bo lsa metionin bu kamchiliklardan mustasno bo lib, bu aminokislotani D- shakli ham xuddi L- shaklil singari biologik faollikga ega. Shuning uchun ham metionin ko proq kimyoviy sintez orqali olinadi. Oqsillarni gidroliz qilish orqali aminokislotalar tayyorlash texnologiyasi iqtisodiy foydasiz bo lgani uchun, bu usul rivojlanmasdan qolgan. Mikrobiologik sintez orqali, maxsus tayyorlangan (seleksiya qilingan) mikroorganizmlar yordamida 1 l kultural suyuqlikda (ozuqa moddasida) 150 grammgacha L aminokislota olish mumkin. Bu usulda ko proq seleksiya yoki gen muxandisligi usullari orqali tayyorlangan auksatrof mikroorganizmlardan foydalaniladi. Bunday auksatrof mikroorganizm lardan foydalaniladi. Bunday auksotrof shtammlarda mutagen faktorlar yordamida muayyan aminokislotani sintezini tashkil qiluvchi ferment tizimini boshqarib turadigan bir moddani hosil bo lishi butunlay to xtatib qo yilgan yoki bostirib (ingibirovalo y) qo yilgan mutant hosil qilinadi. Bunday mutantlarda kerakli aminokislotalar miqdorini beixtiyor ko paytirishdan boshqa iloji bo lmaydi. Mikroorganizmlarni o stirish orqali toza holda aminokislotalar preparatlarini sanoat asosida olib borish bir yoki ikki bosqichda amalga oshirilishi mumkin. Bir bosqichli sintezda sanoat fermenterlarida yuqori hosildorlikga ega bo lgan auksotrof mutatantlar o stiriladi. o sish davri tugaganidan keyin mikroorganizmlar xujayralari kultural suyuqlikdan ajratiladi, kultural suyuqlik quyiltiriladi va undan yuqori konsentratsiyalik aminokislota ajratib olinadi. Aminokislotalarni ikki bosqichli sintezida esa, dastlab ularni oldingi avlodlari (ular ko proq arzonroq bo lgan kimyoviy sintez yo li bilan), keyin esa

35 mikroorganizmlar sintez qilgan fermentlar yordamida, fermentativ gidrolizorqali sof holdagi aminokislotalar olinadi. Bunday yo l bilan faqatgina L-aminokislotalar hosil bo lishini eslab qolish lozim. Ferment manbai bo lib yoki mikroorganizmlarni xujayralari yoki kultural suyuqlik xizmat qilishi mumkin. Yuqorida ajratib olingan aminokislotalar ikki xil ko rinishda bo ladi: bular suyuq va qattiq poroshok ko rinishda bo ladi. Sanoat miqyosida ishlab chiqarilayotgan aminokislotalar poroshok ko rinishda ishlab chiqariladi. Aminokilotalarni bunday holda ishlab chiqarilishi, ularning uzoq muddatlarda saqlanishiga, sifatini o zgarmasligiga olib keladi. Aminokislotalar ya ni lizin aminokislotasini sintez qilinishida hom ashyolar sorynebacterium, micrococcus, arthrobacter, Brevibacterium, Achitqi zamburug lari, fermentlar, kimyoviy kislotalar, Mn +2, Mg +2, Zn +2 ion saqlovchi kimyoviy faollashtiruvchi tuzlar birikmasi, achromobacter, flavobacteriumavlodiga mansub bakteriyalar, kultural suyuqliklar, lizin aminokislotasini sintez qilinishida mikroorganizm produ sientlar uchun maxsus mikro, makroelementlar va vitaminlar saqlovchi maxsus ozuqa muhiti va boshqalar lizin aminokislotasini ishlab chiqarishda yordamchi materiallar bo lib hisoblanadi. YORDAMCHI MATERIALLAR, CHIQINDILAR, ULARDAN FOYDALANISH. Aminokislotalarni sintez qiluvchi yoki oqsillarning fermentativ gidrolizlanishi natijasida aminokislotalarni olinishi natijasida kerakli aminokislotalar olinadi.

36 Aminokislotalar sanoat miqyosida turli xil usullar orqali olinadi. Mikrobiologik sintez orqali, biotexnologik usullar yordamida, tayyor oqsil preparatlarini fermentativ gidrolizlash natijasida aminokislotalar olinmoqda. Aminokislotalarni sintez qilishda asosiy yordamchi materiallar, bulur: - mikroorganizmlarninig turli xildagi shtammlari, bularga Corynebacterium, Micrococcus, Arthrobacter, Brevibacterium - lizin va glyutamin kislotasini sintezi uchun Corunebacterium glutamicum va Brevibasterium flavum bakterialari ishlatiladi. Aminokislotalar sintez qiluvchi mikroorganizmlarning ko pchiligi klassik mikrobiologiya usullaridan foydalanib, tanlab olinganlar, ya ni ular mutantlar hisoblanadilar. Past molekulyar og irlikga ega bo lgan birikmalarni superprodutsentlarini yaratish strategiyasi unchali yaxshi yo lga qo yilmagan bo lsada, ba zi aminokislotalarni produtsentlari gen-muxandislik usullari yordamida yaratilgan va ulardan ishlab chiqarish miqyosida foydalanib kelinmoqda. Kimyoviy yo l bilan, sintez orqali olinadigan aminokislotalarni qismi hozircha ko proq. Lizin sintez qiluvchi bakteriya asosida mahsulotni bir necha xilda (ko rinishda) tayyorlash texnologiyasi ishlab chiqilgan: lizinni suyuq konsetrati (lsk), lizinni quruq ozuqa konsentrati (lqoq), yuqori konsentratsiyalik ozuqa va yuqori darajada tozalangan kristall holatdagi preparatlar oziq - ovqat va tibbyotda ishlatish uchun mo ljallangan. Lizin sintez qiluvchi kultural suyuqlikni vakuum usqurmalarida, quruq moddasi 40% bo lguncha quyiltirish yo li bilan tayyorlanadi. Isitish jarayonida lizinni parchalanib ketmasligi uchun kultural suyuqlikga natriy bisulfit va n 4,5 5.0 bo lguncha xlorid kislotasi qo shiladi, oqibatda lizinni monoxlorgidrati hosil bo ladi.

37 Elyuat vakuum ostida 60 0 S da 30-50% quruq modda hosil bo lgunga qadar quyiltiriladi, undan keyin xlorid kislotasi bilan nordonlashtirilgan lizinni monoxlorgidrat eritmasi quritilib, hayvonlar ozuqasiga qo shimcha qilib ishlatiladi. Hosil bo lgan tuzni qaytadan kristallizatsiya qilish yo li bilan 97-98% monoxlorgidrali lizin preparati ham olish mumkin. Lizin ishlab chiqarish jarayonida ishlatishga foydali bo lgan asosiy preparatdan tashqari, chiqindilar, qo shimcha mahsulotlar ham chiqadi. Masalan, kultural suyuqlik ajratilgandan keyin, cho kmada bakteriya- produtsentni xujayralari, fosfatlar, oziqa muhitini ishlatilmasdan qolgan kompopentlari qoladi, bularni quritib, oqsil konsentratsiyasi sifatida ishlatish ham mumkin. Boshqa tomondan, texnologiyadan chiqqan oqova suvlar hamda lizin monoxlorgidrati ajratib olingandan keyin qolgan suvlar, tarkibida aminokislotalar va boshqa qimmatbaho komponentlar saqlovchi suyuqliklar birga aralashtirilib, parlatiladi, keyin quritilib, to ldiruvchi (10% gacha) aralashtirilib, yuqori konsentratsiyali oqsil va almashmaydigan aminokislotalar saqlovchi (40% gacha oqsil) konsentrat sifatida ishlatiladi. Achitqi zamburug lari ishqoriy sharoitda, ferment sintezi uchun me yoriga etkazilgan, Mn +2, Mg +2, Zn +2 singari faollashtiruvchi tuzlar saqlagan ozuqa muhitida o stiriladi. Kaprolaktamni lizinga o tkazish uchun, faol ferment saqlovchi achitqi xujayralarini suspenziyasi, xujayra ekstrakti (xujayralarni buzib, ajratilgandan keyin) yoki tozalangan ferment ishlatilishi mumkin. D-kaprolaktamni L-izomerga aylantirib beruvchi ferment ratsiemaza uchun produtsent bo lib, Achromobacter, Flavobacterium va boshqa avlodlarga mansub bakteriyalar xizmat qiladi. Aminokislotalar ya ni lizin aminokislotasini sintez qilinishida yordamchi materiallar: - Corynebacterium,

38 - Micrococcus, - Arthrobacter, - Brevibacterium - Achitqi zamburug lari, - Fermentlar, - Kimyoviy kislotalar, - Mn +2, Mg +2, Zn +2 ion saqlovchi kimyoviy faollashtiruvchi tuzlar birikmasi, - Achromobacter, Flavobacteriumavlodiga mansub bakteriyalar, - kultural suyuqliklar, - Lizin aminokislotasini sintez qilinishida mikroorganizm produ sientlar uchun maxsus mikro, makroelementlar va vitaminlar saqlovchi maxsus ozuqa muhiti va boshqalar lizin aminokislotasini ishlab chiqarishda yordamchi materiallar bo lib hisoblanadi. Lizin aminokislotalarini ishlab chiqarishda ham sanoat miqyosida o ziga xos chiqindilar ajralib chiqadi. Bular lizin monoxlorgidrati ajratib olingandan keyin qolgan suvlar, tarkibida aminokislotalar va boshqa qimmatbaho komponentlar saqlovchi suyuqliklar birga aralashtirilib, parlatiladi, keyin quritilib, to ldiruvchi (10% gacha) aralashtirilib, yuqori konsentratsiyali oqsil va almashmaydigan aminokislotalar saqlovchi (40% gacha oqsil) konsentrat sifatida ajratib olinadi. Chiqindi sifatida yukorida lizin aminokislotasini sintez qilinishida ishtirok etgan mikroorganizm produtsientlar barchasi chiqinid sifatida ajralib chiqadi. Ushbu produtsient chiqindilar tarkibada oqsil moddalari, vitaminlar, mikroorganizmlar ko p bo lganligi sababli qishloq xo jagi mollari ozuqasi tarkibiga qo shimcha sifatida qo shib ishlatilishi mumkin.

39 ASOSIY USKUNALAR XISOBI (ASOSIY, QO SHIMCHA VA YORDAMCHI USKUNALAR HISOBI) Nominal xajmi V n =1,0m 3 bo lgan qurilma uchun aralashtirish moslamasi hisobi. Suspenziya kovushokligi µ=0,0065 Pas, qattiq faza zichligi ρ t =1700 kg/m 3 va o lchami δ=1,5 mm. Qattiq faza konsentratsiyasi 90% gacha. Qurilmadagi bosim 0,3MPa, muxit korroziya emas va portlash xavfi yuk. Ushbu sharoitda samarali aralashtirish ochik turbinali yoki uch parrakli aralashtirgichda amalga oshirish mumkin. Bu muxit uchun uch parrakli aralashtirgich tanlaymiz, chunki kichik aylanish chastotasida ushbu moslama qattiq fazani muallak holatini ta minlay oladi. Nominal xajmi V n =5m 3 Normallashgan reaktor diametri D=1800mm. Agar, nisbat D/d sr =4 deb kabo l kilsaq, aralashtirgich diametri d m =1800/4=450 mm bo ladi. Aralashtirgich aylana buylab tezligini w=4m/s bo lsa, unda uning aylanish chastotasi 4 1 w n = = = 2,83 с πd 3,14 0,45 ср 3 yoki 1,8 1,5 10 ( ) 1 n > 4,72 = 0,98 4 c 0, ,5 Aralashtirgich aylanish chastotasini n=3,33c -1 deb kabo l kilamiz. Qurilmadagi urama chukurligini aniklash uchun G va Re parametrlarni topish kerak. qurilma tuldirish koeffitsienti ϕ=0,75 da suyuklik satxining balandligi N=1,62 m bo ladi.

40 8Н 8 1,62 Unda Г = + 1 = + 1 = 8, 2 D 1,8 Aralashtirish davrida Reynolds soni Re мк n d ср = µ ρ с 2 3,33 0, = = ,0065 Parametr E kiymatini uch parrakli aralashtirgich ξ ar =0,65 uchun aniklaymiz. 8,2 Е = = 0,81 0,25 0, ,5 3,33 0,45 Tusiklarsiz qurilmadagi urama chukurligi h у = = 5 2 Aralashtirgichning urnatish balndligi h = 0,5 dар = 0,5 0,45 = 0, 225 м 2 2 bo lsa, urama ruxsat etilgan chukurligi h рэ = 1,62 0,225 = 1, 4 м Urama chukurligi h u =5>>h re =1,4 bo lgani uchun, qurilmada aks ta sir etuvchi tusiklar urnatish zarur. Aralashtirgich uqining diametri d = 0,166 0,45 = 0, 075 м Standart ukning diametri d=0,08 m deb kabo l kilamiz. Masala shartlaridan kelib chikkan holda, TSK tipdagi zichlagich tanlaymiz. Zichlagich tufayli yukotilgan kuvvat Re mk = da kuvvat kriteriysi K N =0,33 bo ladi. Bunda, aralashtirish uchun sarflanayotgan kuvvat N = 0, ,33 0,45 = 230 Вт 3 5 1,3 3 = N = , Вт Elektr dvigatelining kuvvatini hisoblash uchun qo shimcha shartlar kabo l kilamiz: qurilmada termopara gilzasi va sikib chiqarish trubalari o rnatilgan. Unda k = 2 1,2 = 2, 4 i Qurilmada suyuklik satxi balandligi koeffitsienti Hc k = D 0,5 1,62 = 1,8 0,5 = 0,95

41 Tusikli aralashtirgichli qurilma uchun zarur elektr dvigatelining kuvvati 0,95 2, N э = = 890 Вт 0,85 MAXSULOT XISOBI. Yiliga 5000 tonna lizin aminokislotasi ishlab chiqarishda fermentyor hisobi (brevibacterium flavum bakteriyasi asosida LenNIIximmash konstruksiyasi asosida yaratilgan FBO rusumli vertikal Fermentyori hisobi quyidagicha amalga oshiriladi. Hisoblash uchun ma lumotlar: 1.) Ishlab chiqarish hajmi (Q) 5000 kg. 30 tonna. 2.) Oylik ish kuni miqdori (r) 30 kun. 3.) 1 m 3 kultural suyuqlikdan preparat chiqishi 30 g/m 3 Uskunani hisoblash uchun qabul qilamiz. - kultural suyuqlikka ishlov berish uchun reaktorlar va ozuqa muhiti tayyorlash alohidalash uchun to ldirish koeffitsienti 0,7 - filtirator va konsentratlarnit yig ish 0,8 - fermentyorlar 0,5 - ekish uskunalari 0,6 1.) Oylik preparat ishlab chiqarish hajmi (Q) 1 m 3 Bunda Q oylik (2500 kg) ishlab chiqarish hajmi.