Биологични процеси в технологията
Биотехнологиите са колекция от индустриални методи, които използват живи организми и биологични процеси за производство на различни продукти. Подобни процеси са известни от древни времена: печене, производство на вино, бира, сирене, оцет, млечни продукти, методи за обработка на кожа, растителни влакна и др. Научните основи на биотехнологията са положени през 19 век. Френски учен Л. Пастьор (1822-1895), който положи основите на микробиологията.
Биоиндустрията, която се основава на биотехнологии, произвежда фуражни и хранителни протеини, аминокиселини, ензими, витамини, антибиотици, етанол, органични киселини (например лимонена, изолимонова, оцетна и др.), Регулатори на растежа на растенията, много пестициди, лекарствени и имунни препарати за хора и животни. Новите области на физикохимичната биология, които се развиха през втората половина на 20-ти век, значително разшириха възможностите на биотехнологичните процеси, особено генетичното и клетъчното инженерство. Последното стана широко разпространено в селскостопанското производство, например при отглеждане на безвирусни растения, получаване на фуражи и др.
Предимството на биологичните процеси е, че те използват възобновяеми суровини (биомаса) и протичат при меки условия (при стайна температура, нормално налягане), с по-малко технологични етапи. Техните отпадъци са на разположение за последваща обработка. Особено изгодно (икономически и технологично) е използването на биотехнологични процеси в случай на производство на относително скъпи,
но продукти с нисък тонаж. Те също са в основата на хранителната индустрия.
Днес биотехнологиите се разглеждат като наука, възникнала на пресечната точка на няколко биологични дисциплини: генетика, вирусология, микробиология и растениевъдство. Той бързо напредва в челните редици на научно-техническия прогрес, което се улеснява от две обстоятелства. От една страна, бързото развитие на съвременната молекулярна биология и генетика, основано на постиженията на химията и физиката, направи възможно използването на потенциала на живите организми в интерес на икономическата дейност на човека. От друга страна, има спешна практическа необходимост от нови технологични процеси, предназначени да премахнат недостига на храни, минерални ресурси, да подобрят състоянието на здравеопазването и опазването на околната среда. Биотехнологиите на практика вече правят и вероятно ще допринесат решаващо за решаването на тези най-важни проблеми на човечеството в бъдеще.
Основният процес, използван в традиционната биотехнология, е ферментацията.
Ферментация (ферментация) - процесът на разделяне на органични вещества, главно въглехидрати, на по-прости съединения под въздействието на микроорганизми или ензими, изолирани от тях. Този процес може да се осъществи в организма на животни, растения и много микроорганизми както с участието на кислород (аеробно), така и без участието на молекулярен кислород (анаеробен процес).
Известни са различни видове ферментация. Най-често се класифицират според произведените крайни продукти (алкохол, млечна киселина, пропионова киселина, метанова ферментация и др.) И са предимно анаеробни.
Алкохолна ферментация протича на няколко етапа и се използва за промишлено производство на етил (главно от ръжено зърно) за алкохолни напитки, във винопроизводството, пивоварството и при приготвянето на тесто в хлебната промишленост.
В присъствието на кислород алкохолната ферментация се забавя или спира напълно.
Млечнокисела ферментация е от голямо значение при получаване на различни млечни продукти (кефир, кисело мляко и др.), мариноване на зеленчуци (например зеле), насилване на фуражи за животни (в земеделието).
Ферментация с пропионова киселина използва се в млечната индустрия за направата на много твърди сирена.
Маслено-кисела ферментация води до разваляне на храната, подуване на сирене и консерви от консерви. Беше
използва се за производство на маслена киселина, бутилов алкохол и ацетон.
Метанова ферментация намерен в природатав заблатени водоеми. Използва се в промишлени и битови пречиствателни станции за неутрализиране на органични вещества в отпадъчните води. Полученият метан, смесен с въглероден диоксид, се използва като гориво.
Основни процеси и насоки на развитие модеренбиотехнологиите са разгледани в параграф 15.9.
тестови въпроси
един.Какви са характеристиките на физическите процеси, използвани в технологията?
2. Какви са особеностите на химичните процеси, използвани в технологията?
3. Какви са особеностите на биологичните процеси, използвани в технологията?
4. Каква е особеността на механичните процеси? Дайте характеристика и техническа и икономическа оценка на основните механични процеси.
5. Каква е същността на обработката на материала под налягане? Дайте характеристика и проучване за осъществимост на обработката под налягане на материала.
6. Каква е същността на обработката на материали чрез рязане? Дайте характеристика и техническа и икономическа оценка на рязането на материала.
7. Какви са основните начини за създаване на връзка на части, които познавате? Дайте им сравнително проучване за осъществимост.
8. Какви процеси на промяна на размера на твърдите вещества познавате? Каква е основната разлика между смачкване и смилане?
9. Каква е същността на процесите на разделяне на твърдите вещества по размер? Кои са основните методи за класификация, които познавате?
10. Каква е същността и предназначението на основните процеси за смесване на материали? Какви методи за смесване знаете?
11. Каква е същността и предназначението на основните процеси за дозиране на материали? Кои са основните методи за дозиране на материали?
12. Каква е особеността на протичането на хидромеханичните процеси? Дайте характеристика и техническа и икономическа оценка на основните хидромеханични процеси.
13. Кои са основните методи за разделяне на хетерогенни системи, които познавате? Дайте им сравнително проучване за осъществимост.
14. Какви технологични процеси се наричат термични? Опишете основните методи за пренос на топлина.
15. Каква е особеността на процесите на изпаряване, изпаряване, кондензация? Опишете тези процеси и им дайте сравнителна техническа и икономическа оценка.
16. С какви видове процеси за масово пренасяне сте запознати? Дай им
сравнителна техническа и икономическа оценка.
17. Какви технологични процеси се класифицират като химически?
Какви са особеностите и спецификата на химичните и технологичните процеси?
процеси?
18. Каква е същността на електрохимичните процеси? Дайте примери за използване на такива процеси на практика.
19. Какво представляват каталитичните процеси? Каква е същността на катализата?
20. Какви технологични процеси са биологични? Какво е биотехнология?