Czym powinien charakteryzować się dobry szczep produkcyjny:

- jak najtańsza odżywka

- optimum temperatury – najlepiej gdy szczep jest termofilny (redukcja kosztów chłodzenia, zmniejszenie ryzyka zakażenia org szkodliwymi)

- zdolność do wzrostu w aparaturze, odporność na typ procesu i stosowane materiały

- stabilność cech ustrojów i odporność na manipulacje genetyczne

- produkcyjność – wysoka wydajność produkcji

- łatwość wydzielenia produktu z mieszaniny

- brak toksycznych produktów metabolizmu

Biologiczne metody usuwania związków azotu:

- biologiczne oczyszczanie

- nitryfikacja

- denitryfikacja

Produkcja kwasu octowego:

Kwas octowy CH3COOH. W przemyśle stosowany jest stężony kwas otrzymywany metodami chem. Ocet – rozcieńczony r-r jest produkowany metodami mikrobiologicznymi.

Fermentacja octowa – biologiczne utlenianie etanolu:

C2H5OH + O2 = CH3COOH +H2O

Surowiec do produkcji kwasu octowego musi zawierać oprócz rozc r-ru etanolu, składniki odżywcze. Bakterie octowe – Acetobacter – bezwzględne tlenowce.

Metody hodowli:

- stojakowa

- generatorowa

- wgłębna

Biologiczne usuwanie azotu ze ścieków

Nitryfikacja

(z udziałem tlenu- oxic) Amoniak redukowany do NO₃^-

Denitryfikacja

(bez udziału tlenu – anoxic) NO₃^- i NO₂^- redukowany do czystego azotu -> forma usuwalna jako gaz

Metody:

O-A

W I etapie wzrasta stężenie azotanów, maleje amoniaku

Azotany redukowane są w II etapie

A-O

W I etapie spada stężenia azotanów i amoniaku, w II etapie wzrasta stężenie azotanów a spada azotanów.

Zalety i wady hodowli ciągłej

Zalety:

- dobra do procesów z hamującym wpływem substratu i produktu

- umożliwia kontrole stężenia substratu

Wady:

- zła dla hodowli organizmów wolnorosnących, które wypierane są przez szybciej rosnące mutanty

Produkcja penicyliny półsyntetycznej

Złoże nieruchome i fluidalne-które lepsze w nitryfikacji/destylacji?

W przypadku reaktorów rurowych lepsze jest złoże nieruchome

W przypadku reaktorów zbiornikowych lepsze jest złoże fluidalne

Produkcja Kwasu Mlekowego

Kwas Mlekowy

Porównać tlenowe i beztlenowe biologiczne metody utylizacji ścieków

Metody tlenowe

Proces osadu. Wykorzystywana jest tu metaboliczna reakcja mikroorganizmów (bakterii), w wyniku której otrzymuje się w wysokim stopniu oczyszczone cieki. W procesie osadu czynnego następuje przyrost masy mikroorganizmów proporcjonalnych do usuniętych zanieczyszczeń.

Tlenowy proces osadu czynnego jest najczęœciej stosowanym procesem oczyszczania œcieków i ma za zadanie zmniejszenie stężenia nieopadajšcych, rozpuszczonych i koloidalnych zwišzków organicznych. Aby proces biologicznego rozkładu zwišzków organicznych nastšpił, trzeba do układu dostarczyć tlen, który jest niezbędny mikroorganizmom do życia.

W reaktorze bakterie przeprowadzajš procesy rozkładu zwišzków organicznych zgodnie z reakcjš:

Materia organiczna + Tlen + Substancje pożywkowe + Mikroorganizmy = Nowe mikroorganizmy + +Dwutlenek węgla + Woda + Energia do życia

Beztlenowe oczyszczanie œścieków prowadzi do produkcji metanu i niewielkiej iloœci osadu nadmiernego. W wyniku fermentacji otrzymuje się stabilizację zwišzków organicznych, a głównym produktem końcowym jest gaz metan, który może być wykorzystywany energetycznie. Oprócz metanu otrzymuje się produkty rozkładu, które wymagajš dalszej stabilizacji - siarkowodór czy amoniak. Produkcja biomasy w procesach beztlenowego rozkładu jest znacznie niższa niż w procesach tlenowych, ponieważ waha się w przedziale 10 - 15% dopływajšcego ładunku BZT5. W procesie fermentacji beztlenowej œcieki zawierajšce materiał organiczny sš przetwarzane biologicznie przez mikroorganizmy do produktów końcowych, głównie metanu i dwutlenku węgla. Oczyszczanie zachodzi w szczelnym, nieprzepuszczajšcym powietrza reaktorze o pełnym wymieszaniu. Œcieki doprowadzane cišgle lub porcjowo przebywajš w komorze przez odpowiedni czas. Oczyszczona, pozbawiona zwišzków organicznych i organizmów chorobotwórczych mieszanina œcieków i osadu odprowadzana jest również w sposób cišgły lub porcjowy do osadnika wtórnego.

Przetworzenie złożonych związków organicznych na związki przyswajalne przez mikroorganizmy - hydroliza Przetworzenie związków powstałych w fazie I na związki prostsze (faza kwaśna) przez bakterie kwasowe Rozkład związków prostych do końcowych produktów, głównie metanu i dwutlenku węgla (faza metanowa) przez bakterie metanowe Aby uzyskać wysoki efekt beztlenowego oczyszczania œcieków, muszš być spełnione następujące warunki: zawartość komory powinna być całkowicie pozbawiona tlenu doprowadzane œścieki nie powinny zawierać osobno metali ciężkich lub siarczków, pH powinno mieścić się w zakresie 6,6 - 7,6 ,musi być zapewnione odpowiednie stężenie substancji pożywkowych, takich jak azot i fosfor, musi być zapewniona odpowiednia temperatura; optymalne zakresy to 30 - 38 stopni C dla fermentacji mezofilowej i 49 - 57 stopni C dla fermentacji termofilowej Wadš w porównaniu z procesem tlenowym osadu czynnego, zwłaszcza w fazie rozruchu reaktora,jest też wolny przyrost bakterii metanowych i długi czas przetrzymania œcieków w komorze. Natomiast iloœć powstajšcego osadu nadmiernego jest znikoma, co ma szczególne znaczenie w przypadku problemów ze znalezieniem miejsca na jego składowanie.

Glukoamylazy

Glukoamylaza zwana także γ-amylazą umożliwia wysoce efektywną reakcję hydrolizy wiązań z wytworzenim glukozy jako produktu końcowego. Enzym ten działa na skrobię odcinając po jedenej jednostce glukozowej, aż do miejsca rozgałęzienia. Używana w przemyśle skrobiowym

Wytwarzanie biogazu

Biogaz wytwarzany jest przez batkerie anaerobowe podczas fermentacji metanowej., przebiegającej na resztkach organicznych. Fermentacje prowadzi się w bioreaktorach. Zależnie od używanych materiałów czas fermnetacji jest różny (najrkótszy dla lisci buraka, najdłuższy dla odchodów bydlęcych). Także ilość wytworzonego biogazu zależy od materiału – najmniej dla trawy, najwięcej dla odchodów.

Produkcja może być prowadzona dwukomorowo – w pierwszym etapie prowadzimy tylko fermentację, w drugim metanogezenę. Z drugiej komory musimy odebrać zbędny odpad.

Reaktory te nazywane są WKF – Wysokosprawne komory fermentacyjne. Może być także prowadzona na UASB – zawieszone mikrorganizmy w formie złoża utrzymywanego przez siły gwatiacyjnego oraz przepływu.

Produkcja piwa

Piwo produkuje sięz wody, słodu oraz drożdży. W celu dodania goryczki stosuje się chmiel. Piwa dzielimy na piwa bezalkoholowe (< 1%), pełne (3-5.5%) oraz mocne (6-11%). Stężenie brzeczki może być także podawane w stopniach Ballinga, które obrazują zawartość cukru w roztworze.

Schemat produkcyjny piwa słód + woda -> zacieranie -> filtracja -> warzenie (dodanie chmielu) - > chłodzenie -> fermentracja (dodanie chemilu) -> dojrzewanie -> filtracja -> pasteryzacja.