تاریخچه ی:
تخمیر صنعتی
تفاوت با نگارش: 1
|
| |
|
| ||فرایند ((تغییر شیمیایی)) است که بوسیله ارگانیسمها یا محصولات آنها ایجاد میشود و معمولا همراه تولید حباب و گرما میباشد.|| | | ||فرایند ((تغییر شیمیایی)) است که بوسیله ارگانیسمها یا محصولات آنها ایجاد میشود و معمولا همراه تولید حباب و گرما میباشد.|| |
| !ریشه لغوی | | !ریشه لغوی |
- | __~~green:تکنولوژی تخمیری~~__ ، قدیمیترین فرایند همه بیو تکنولوژریهاست. این واژه مشتق شده از فعل لاتین __fevere__ به معنای جوشیدن است. این به خاطر ظاهر عصاره های میوهای تخمیر یافته میباشد که مثلا ایجاد ((الکل)) میکند. |
+ | __~~green:تکنولوژی تخمیری~~__ ، قدیمیترین فرایند همه بیو تکنولوژریهاست. این واژه مشتق شده از فعل لاتین __fevere__ به معنای جوشیدن است. این به خاطر ظاهر عصاره های میوهای تخمیر یافته میباشد که مثلا ایجاد ((الکل)) میکند. />
{img src=img/daneshnameh_up/f/f2/fermentation.1.jpg}
|
تخمیر و تنفس در سلول
|
|
| !تاریخچه | | !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. | | 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 | | !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:
| | 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) | | *پروکاریوت: تک سلولی (باکتریها ، سیانو باکتریها) _ چند سلولی (سیانو باکتریها) |
| *یوکاریوتها: تک سلولی (مخمرها ، جلبکها) _ چند سلولی و پر سلولی (قارچها ، جلبکها)
| | *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. | | 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 | | !طراحی فرایند تخمیر صنعتی |
| نیاز به موارد زیر دارد:
| | نیاز به موارد زیر دارد:
|
| *__محیط کشت خالص__ از ارگانیسم انتخاب شده در مقدار مناسب و در وضعیت ((فیزیولوژی|فیزیولوژیکی)) صحیح. | | *__محیط کشت خالص__ از ارگانیسم انتخاب شده در مقدار مناسب و در وضعیت ((فیزیولوژی|فیزیولوژیکی)) صحیح. |
| *__محیط کشت دقیق و استریلیزه__ برای رشد ارگانیسم. | | *__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__ (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. | | *__فرمانتور تولید کننده__ یا مدل بزرگ که بتوانند حجمهای وسیعی از ارگانیسم مورد نظر را جای دهد. |
| *__ابزارهای جهت:__
| | *__ابزارهای جهت:__
|
| **طراحی محیط کشت در وضعیت پایدار | | **طراحی محیط کشت در وضعیت پایدار |
| **جداسازی سلولها | | **جداسازی سلولها |
| **جمع آوری مواد شناور | | **جمع آوری مواد شناور |
| **تخلیص محصول | | **تخلیص محصول |
| **قسمت بیرون ریزنده
| | **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. | | *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 | | !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:
| | 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 | | !!منبع کربن |
| *((گلوکز)) (قند ذرت ، ((نشاسته)) ، سلولز) | | *((گلوکز)) (قند ذرت ، ((نشاسته)) ، سلولز) |
| *((ساکارز)) (قند نیشکر ، چغندر) | | *((ساکارز)) (قند نیشکر ، چغندر) |
| *((لاکتوز)) (شیر) | | *((لاکتوز)) (شیر) |
| *((چربی)) (چربیهای گیاهی) | | *((چربی)) (چربیهای گیاهی) |
| *((هیدروکربن)) (ذرههای ((نفت خام))) | | *((هیدروکربن)) (ذرههای ((نفت خام))) |
| !!منبع نیتروژن | | !!منبع نیتروژن |
| *((پروتئین)) (ذرت ، شیره لوبیایی جوشیده همراه شیر) | | *((پروتئین)) (ذرت ، شیره لوبیایی جوشیده همراه شیر) |
| *((آمونیاک)) (نمکهای آمونیاکی یا آمونیاک خالص) | | *((آمونیاک)) (نمکهای آمونیاکی یا آمونیاک خالص) |
| *نیترات (نمکهای نیترواتی) | | *نیترات (نمکهای نیترواتی) |
| *هوا (نیتروژن) | | *هوا (نیتروژن) |
| !!منبع فسفر | | !!منبع فسفر |
| *نمکهای فسفات | | *نمکهای فسفات |
| !انواع سیستمهای کشتی در تخمیر صنعتی | | !انواع سیستمهای کشتی در تخمیر صنعتی |
| !!batch (پردازش دستهای) | | !!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. | | 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) | | !!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. | | 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) | | !!fed-batch (روش پردازش دسته ای - تغذیه ای) |
- | در این نوع ، یک تحریک کننده محیط کشت بطور مداوم یا یریودیک اضافه میگردد. در این روش ، __فمانتور__ برای حجمهای بزرگی طراحی شده است. ((تولید صنعتی پنی سیلین|تولید پنی سیلین)) که یک متابولیت ثانویه است، با این روش صورت میگیرد که دارای دو مرحله است: یکی __فاز شروع__ که با __فاز ایدیوفاز__ دنبال می شود که در سطح پائین فنیل استات اسید بطور مداوم پنی سیلین تولید میگردد. اما در غلظت بالا ، فنیل استات اسید ، به عنوان ماده سمی برای ارگانیسمها میباشد. |
+ | در این نوع ، یک تحریک کننده محیط کشت بطور مداوم یا یریودیک اضافه میگردد. در این روش ، __فمانتور__ برای حجمهای بزرگی طراحی شده است. ((تولید صنعتی پنی سیلین|تولید پنی سیلین)) که یک متابولیت ثانویه است، با این روش صورت میگیرد که دارای دو مرحله است: یکی __فاز شروع__ که با __فاز ایدیوفاز__ دنبال می شود که در سطح پائین فنیل استات اسید بطور مداوم پنی سیلین تولید میگردد. اما در غلظت بالا ، فنیل استات اسید ، به عنوان ماده سمی برای ارگانیسمها میباشد. />
{img src=img/daneshnameh_up/3/37/fermentation.4.jpg}
|
دستگاه تخمیر
|
|
| !تولید آنزیمها توسط تخمیر صنعتی | | !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. | | 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 | | !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. | | 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 | | !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. | | 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 | | !مباحث مرتبط با عنوان |
| *((باکتریو لوژی)) | | *((باکتریو لوژی)) |
| *((بیو تکنولوژی)) | | *((بیو تکنولوژی)) |
| *((بیو شیمی)) | | *((بیو شیمی)) |
| *((پنی سیلین)) | | *((پنی سیلین)) |
| *((تولید صنعتی پنی سیلین)) | | *((تولید صنعتی پنی سیلین)) |
| *((زیست شیمی)) | | *((زیست شیمی)) |
| *((شیمی مواد غذایی)) | | *((شیمی مواد غذایی)) |
| *((صنعت غذایی)) | | *((صنعت غذایی)) |
| *((مخمر نان)) | | *((مخمر نان)) |
| *((میکرو بیولوژی)) | | *((میکرو بیولوژی)) |