ПОЗНАВАТЕЛЬНОЕ

Оси и плоскости тела человека - Тело человека состоит из определенных топографических частей и участков, в которых расположены органы, мышцы, сосуды, нервы и т.д.

Отёска стен и прирубка косяков - Когда на доме не достаёт окон и дверей, красивое высокое крыльцо ещё только в воображении, приходится подниматься с улицы в дом по трапу.

Дифференциальные уравнения второго порядка (модель рынка с прогнозируемыми ценами) - В простых моделях рынка спрос и предложение обычно полагают зависящими только от текущей цены на товар.

Апаратурно-технологічна схема отримання пеніциліну. Ферментатори

123 4

Підготовка інокуляту

Підготовка посівного матеріалу включає наступні стадії:

- вирощування посівного міцелію 1-й генерації в апаратах малої місткості (інокуляторах);

-вирощування посівного міцелію 2-й генерації в апаратах великої ємності.

Спорова культура, яка використовується для засіву інокулятора, вирощується на пшоні в скляних флаконах, висушується і в такому вигляді зберігається при кімнатній температурі. Посів роблять сухими спорами з 2-3 флаконів. Основним завданням при культивуванні продуцента пеніциліну в посівних апаратах на стадії підготовки інокуляту є швидке отримання великої маси міцелію, здатного забезпечити при пересіві в ферментер інтенсивне зростання і високий вихід антибіотика. Для здійснення цього завдання продуцент необхідно вирощувати на середовищах, багатих легкозасвоюваними поживними речовинами, в умовах хорошої аерації, при оптимальній для росту мікроорганізму температурі.

Процес ферментації

Ферментація є основною стадією у виробництві пеніциліну, на якій формується цільовий продукт. У промисловості застосовується метод глибинної ферментації, при якому культура мікроорганізму вирощується в живильному середовищі, заповнюючи весь її обсяг. У різних штамів потреба в джерелах живлення неоднакова. У зв'язку з цим склад середовищ не є постійним і універсальним для всіх продуцентів, створюючих пеніцилін, і змінюється з появою нових штамів. Ферментаційна середу повинна бути складена таким чином, щоб розвивається культура, споживаючи живильні речовини і виділяючи продукти обміну, сама створювала необхідні умови і здійснювала перехід від фази росту міцелію до фази пеніцилін освіти. Бажано, щоб друга фаза була більш тривалою і щоб процес ферментації припинявся до настання автолиза. Для цього, як і при вирощуванні посівного матеріалу необхідно одночасна присутність в середовищі як легко-, так і трудноусвояемих вуглеводу. Легкозасвоюваний вуглевод забезпечує швидкий ріст і утворення рясної біомаси; трудноусвояемих вуглевод створює умови, сприятливі для біосинтезу антибіотика. Виключно важливу роль в обміні речовин клітини грає фосфор, який необхідний не тільки для нормального росту і розвитку гриба, але і для здійснення самого процесу біосинтезу пеніциліну. Для утворення пеніциліну потрібно значно більш висока концентрація фосфору в середовищі, ніж для росту гриба. Обов'язковим компонентом ферментаційної середовища є сірка, що входить до складу найважливіших амінокислот і ферментів. Сірка необхідна ще й тому, що вона входить до складу молекули пеніциліну. У поживні середовища сірка вноситься у вигляді солей сірчаної кислоти і гіпосульфіту. З інших елементів, необхідних для нормальної життєдіяльності гриба і освіти антибіотика, слід зазначити калій, магній, цинк, залізо, марганець, мідь.

Установкою для етапу ферментації є звичайний ферментер. Він являє собою закритий циліндричний резервуар, в якому механічно перемішуються середу і мікроорганізми. Через середу прокачують повітря, іноді насичений киснем. Температура регулюється за допомогою води або пари, що пропускаються по трубках теплообмінника. Такий ферментер з перемішуванням використовується в тих випадках, коли ферментативний процес вимагає багато кисню.

Рівень якості обладнання безпосередньо впливає на ефективність його експлуатації. Враховуючи ключове місце ферментеров в технологічному ланцюжку, їх якість визначає ефективність всього виробничого процесу. Якщо якість низька, то різко зростають простої обладнання у зв'язку з ремонтом, наступною налагодженням, ревалідації, очищенням і стерилізацією. У складних випадках, наприклад, при виході з ладу важливих вузлів і деталей ферментера, які потрібно закуповувати у постачальника, їх очікування може затягнутися на місяці. Відповідність вимогам GMP, як важливого показника якості, винятково важливо. Причому, воно повинно бути не по окремих елементах, а концептуальним. Це має бути і відповідність вимогам GMP всіх матеріалів, що контактують з продуктом, і застосування автоматичного миття і стерилізації на місці (CIP/SIP), і валідіруемость (IQ/OQ), і документування процесу ферментації, і багато іншого.

Фільтрація

Зазвичай для відділення міцелію від культуральної рідини застосовують вакуум-барабанні фільтри безперервної дії. Фільтрацію починають до початку автолиза міцелію, оскільки при фільтрації автолізірованной культури міцелій не утворює щільної плівки на фільтрувальної поверхні барабана, а налипає у вигляді окремих тонких грудок, які самі не відходять в зоні В«отдувкиВ» фільтра, і їх доводиться видаляти уручну. При цьому тривалість фільтрації збільшується в 2 - 3 рази, вихід фільтрату різко падає, а сам фільтрат виходить дуже каламутним. Необхідно ретельно дотримуватися умови, що перешкоджають руйнуванню пеніциліну під час фільтрації, - охолодження нативного розчину до 4-6 В° С і систематична (після кожного завантаження) обробка фільтра, комунікацій та збірників антисептиками, наприклад хлораміном. Фільтр також повинен систематично стерилізуватися гострою парою.

Попередня обробка нативного розчину

Нативний розчин (фільтрат культуральної рідини) являє собою більш-менш каламутну, забарвлену в жовто-коричневий або зеленувато-коричневий колір рідина. Величина рН середовища залежно від штаму продуцента, складу середовища і тривалості процесу ферментації зазвичай коливається від 6,2 до 8,2. Дуже важливою характеристикою нативного розчину є вміст у ньому білкових речовин, що визначаються осадженням трихлороцтової кислотою або іншим відповідним методом.

Застосовується кілька способів попередньої обробки нативного розчину з метою звільнення від білкових домішок: осадження солями багатовалентних металів (наприклад, А13 + Fе3 + або Zn2 +), коагуляція таніном, термічна коагуляція при температурі 60-75 В° С і рН 5 , 5 - 6,0, осадження домішок катіонними детергентами типу четвертинних амонієвих підстав (наприклад, цетилпіридиній-бромідом або додецилтриметиламмонийхлоридом і т.п.). Застосування цих методів призводить до втрат антибіотика. Зазвичай в результаті коагуляції і подальшої фільтрації або сепарування втрачається від 5 до 15%) пеніциліну. При цьому коагуляція солями металів дозволяє видаляти не більше 50% загальної кількості білкових речовин.

Екстракція і очищення пеніциліну

Нативний розчин містить 3-6% сухих речовин. На мінеральні речовини припадає 30-40% сухого залишку, від 15 до 30% припадає на пеніцилін, а інше являє складну суміш органічних речовин, включаючи білки, поліпептиди, низькомолекулярні азотисті сполуки, вуглеводи, різні органічні кислоти і, залежно від штаму продуцента, та або інша кількість пігменту. Для виділення пеніциліну з цієї складної суміші можна користуватися методами, заснованими на адсорбції, екстракції або осадженні. У промисловості витяг активної речовини з нативного розчину засноване на екстракції не що змішується з водою розчинником при пригніченою дисоціації карбоксильної групи пеніциліну. У розчинник, крім пеніциліну, переходить велика частина органічних кислот. Мінеральні забруднення, велика частина азотистих сполук та інших органічних речовин залишаються у водній фазі, так що в результаті екстракції чистота продукту збільшується в 4-6 разів. До розчинників, застосовуваним для екстракції пеніциліну, пред'являються наступні основні вимоги:

· мала розчинність у воді;

· відсутність взаємодії з пеніциліном;

· низька пружність пари при температурі 5-30 В° С;

· можливість регенерації при температурі не вище 120 - 140 В°;

· низька вартість.

З урахуванням цих та ряду інших показників основними розчинниками-екстрагентами були прийняті бутилацетат і амілацетат.

При екстракції пеніциліну з нативного розчину утворюються вельми стійкі, трудноразделяемие емульсін, що обумовлено наявністю в нативному розчині поверхнево-активних речовин. Це вимагає застосування спеціальних деземульгаторов. Зазвичай для цієї мети застосовують аніонні детергенти, наприклад сульфовані жирні або нафтенові кислоти. Зазвичай вибір детергенту визначається його доступністю і економічними міркуваннями. Для розділення емульсії в екстракторах-сепараторах, як правило, досить додавати до нативному розчину 0,05-0,1% детергенту. На стадії екстракції пеніциліну з нативного розчину використовуються або багатоступінчасті екстрактори-сепаратори типу «ЛувестаВ» і «РосіяВ», або двоступенева схема екстрагування (контактування підкисленого нативного розчину з бутилацетатом в спеціальних змішувачах і поділ емульсії на відцентрових сепараторах типу САЖ-3).

Для подальшого очищення пеніцилін витягують з буферного екстракту органічним розчинником (найчастіше бутилацетатом або хлороформом) при рН 2,0. Процес ведеться аналогічно бутілацетатной екстракції з нативного розчину. Ця стадія технологічно оформляється також із застосуванням багатоступеневих екстракційних машин або ввозяться вигляді двоступеневої противоточной екстракції з поділом фаз на сепараторах. Вихід становить близько 86% від кількості пеніциліну, що міститься в нативному розчині. Весь екстракційний процес вилучення і хімічного очищення пеніциліну проводиться за безперервною схемою.

123 4