: تخمیر صنعتی

||فرایند ((تغییر شیمیایی)) است که بوسیله ارگانیسم‌ها یا محصولات آنها ایجاد می‌شود و معمولا همراه تولید حباب و گرما می‌باشد.||

!ریشه لغوی

!تاریخچه

از لحاظ تاریخی به 6000 سال قبل برمی‌گردد، یعنی از زمانی که انسان به این فکر افتاد تا بتواند محصولات اولیه‌ای چون پنیر ، ماست ، شراب و... تولید کند. اما اولین تولید صنعتی به صورت پیشرفته در 1980 صورت گرفته است.

!مفاهیم کلی

در بیو تکنولوژی ، مفهوم میکرو بیولوژیکال ((تخمیر)) اهمیت دارد، یعنی اینکه: هر فرایند تولید کننده محصول بوسیله یک توده محیط کشت از میکرو ارگانیسم‌ها. اما از نظر ((بیو شیمی|بیو شیمیت‌ها)) ، تخمیر به عنوان یک فرایند تولید کننده انرژی از ترکیبات ((شیمی آلی|آلی)) می‌باشد که این ترکیبات ، هم دهنده ((الکترون)) هستند و هم گیرنده الکترون آن. بنابراین تخمیر ، یک فرایند غیر هوازی است که انرژی تولید شده ، بدون شرکت ((اکسیژن)) یا گیرنده‌های الکترونی ((شیمی معدنی|معدنی)) دیگر صورت می‌گیرد.

چند گونه میکرو ارگانیسمی می‌توانند تخمیر انجام دهند:

*پروکاریوت: تک سلولی (باکتری‌ها ، سیانو باکتری‌ها) _ چند سلولی (سیانو باکتری‌ها)

*یوکاریوتها: تک سلولی (مخمرها ، جلبک‌ها) _ چند سلولی و پر سلولی (قارچها ، جلبک‌ها)

جانداران تک سلولی و میکرو ارگانیسم‌ها ، بندرت در تخمیر استفاده می‌شوند، در حالیکه سلولهای ایزوله شده جانوران چند سلولی ، بطور رایج استفاده می‌گردند.

!طراحی فرایند تخمیر صنعتی

نیاز به موارد زیر دارد:

*__محیط کشت خالص__ از ارگانیسم انتخاب شده در مقدار مناسب و در وضعیت ((فیزیولوژی|فیزیولوژیکی)) صحیح.

*__محیط کشت دقیق و استریلیزه__ برای رشد ارگانیسم.

*__فرمانتور__ (دستگاهی که تخمیر درآن صورت می‌گیرد) کوچک برای رشد و شروع فرایند در اندازه کوچک و بعد انتقال آن به فرمانتوز بزرگ.

*__فرمانتور تولید کننده__ یا مدل بزرگ که بتوانند حجم‌های وسیعی از ارگانیسم مورد نظر را جای دهد.

*__ابزارهای جهت:__

**طراحی محیط کشت در وضعیت پایدار

**جداسازی سلولها

**جمع آوری مواد شناور

**تخلیص محصول

**قسمت بیرون ریزنده

*همچنین __فرمانتورها__ و __بیو اکتورها__ (برای کشت سلولهای جانوری و گیاهی استفاده می‌شوند نه میکروارگانیسم ها) مجهز شده اند با یک هوا دهنده برای تامین اکسیژن در فرایندهای هوازی و نیز یک حرکت دهنده برای یکنواخت ساختن ((غلظت)) محیط کشت و یک ((ترموستات)) برای تنظیم ((دما)) و __دتکتور__ ((معرف PH|PH)) و وسیله‌های کنترلی مشابه دیگر.

!نیازمندی‌های محیط کشت

سیستم‌های زیادی امروزه بوسیله کامپیوتر کنترل می‌شوند که شرایط مناسب را برای رشد ارگانیسم‌ها تامین می‌کنند. از آن جمله ، ((ترکیبات شیمیایی)) خاص به عنوان ماده غذایی یا واسط رشدی ، PH ، دما ، خلوص ارگانیسم کشت رشد و... که در رشد کثیری و در نتیجه در تولید __بیو مس__ و نیز ترکیبات مختلف تاثیرگذار است. منابع غذایی برای تخمیر صنعتی صنعتی به صورت زیر می‌باشد:

!!منبع کربن

*((گلوکز)) (قند ذرت ، ((نشاسته)) ، سلولز)

*((ساکارز)) (قند نیشکر ، چغندر)

*((لاکتوز)) (شیر)

*((چربی)) (چربی‌های گیاهی)

*((هیدروکربن)) (ذره‌های ((نفت خام)))

!!منبع نیتروژن

*((پروتئین)) (ذرت ، شیره لوبیایی جوشیده همراه شیر)

*((آمونیاک)) (نمکهای آمونیاکی یا آمونیاک خالص)

*نیترات (نمکهای نیترواتی)

*هوا (نیتروژن)

!!منبع فسفر

*نمکهای فسفات

!انواع سیستم‌های کشتی در تخمیر صنعتی

!!batch (پردازش دسته‌ای)

در این روش ، در مرحله __stationary__ یا سکون ، محیط کشت تخریب می‌گردد تا __بیو مس__ (((سلول|سلولها)) ، ارگانیسم‌ها) و ترکیبات اضافه شده و جدید را برداشت کنند. بهترین جهت مثبت این روش ، سطح مناسب بازده است و نقطه منفی آن ، مواد زائد غذایی استفاده نشده توسط ارگانیسم‌ها می‌باشد.

!!continouse (مداوم)

در این روش ، محیط کشت بر اساس یک یا دو ترکیب محدود کننده طراحی می‌شود. زمانیکه مقدار اولیه این ترکیبات ، کم باشد، رشد متوقف نشده و به وضعیت سکون می‌رسد. اما رشد دوباره با افزودن ترکیب محدود کننده آغاز می‌گردد و چون این روش ، بوسیله ماده محدود کننده ، کنترل می‌شود، به این روش __کموستات__ هم می‌گویند.

!!fed-batch (روش پردازش دسته ای - تغذیه ای)

!تولید آنزیم‌ها توسط تخمیر صنعتی

تولید صنعتی ((آنزیم|آنزیم‌ها)) ، برای تولید اقتصادی غذا و نوشیدنی نیازمند است. آنزیمها همچنین در آنالیزهای صنعتی و تکنیکی استفاده می‌شوند و امروزه به پودرهای شوینده (مثل سلولاز ، پروتئاز ، لیپاز) افزوده می‌شوند. آنزیمهای تولید شده بوسیله محیطهای کشت جانوری یا گیاهی یا میکروبی یا در __فاز تروپوفاز__ مثل __آمیلاز__ و یا در __ایدیوفاز__ صورت می‌گیرد.

!محصولات غذایی در صنعت

یک دامنه وسیعی محصولات مثل کره ترش ، ماست ، پنیر ، نان ور آمده ، نوشیدنی‌های الکلی ، ((سرکه)) ، سبزیجات خشک شده ، ترشیجات و... ، از طریق فرایندهای تخمیر میکروبی تولید می‌شوند. رفته رفته ، از گونه‌های مناسب‌تر ارگانیسم‌ها و فرایندهای بهتر استفاده می‌شود تا محصولات به قیمت مناسب‌تر به فروش برسند.

!چشم‌انداز بحث

تکنولوژی DNA نوترکیب ، استفاده از ((ژن|ژنهایی)) انتقال یابنده از ارگانیسم به ارگانیسم دیگر و ایجاد __گونه‌های ترانژنیک__ را ممکن کرده است که بعدا برای تولید محصولات ژنی استفاده می‌گردند. مثلا __Ecoli__ ، __ساکارو مایسس سروزیا__ و مخمرهای دیگر ، حتی قارچهای میله‌ای برای تولید __اینتروفرون__ ، __((انسولین))__ ، __سرم انسانی__ و چند محصول دیگراستفاده می‌شوند.

!مباحث مرتبط با عنوان

*((باکتریو لوژی))

*((بیو تکنولوژی))

*((بیو شیمی))

*((پنی سیلین))

*((تولید صنعتی پنی سیلین))

*((زیست شیمی))

*((شیمی مواد غذایی))

*((صنعت غذایی))

*((مخمر نان))

*((میکرو بیولوژی))