1

O‗ZBEKISTON RESPUBLIKASI

OLIY VA O‗RTA MAXSUS TA‘LIM VAZIRLIGI

SOG‗LIQNI SAQLASH VAZIRLIGI

TOSHKENT FARMATSEVTIKA INSTITUTI

―BIOTEXNOLOGIYA‖ KAFEDRASI

―Tasdiqlayman‖

O‗quv ishlar bo‗yicha prorektor

Prof. X.S. Zaynutdinov

___________________

«___»__________2014 y

BIOTEHNOLOGIYA JARAYONLARI VA APPARATLARI

FANIDAN

―IMMUNOBIOLOGIK VA MIKROBIOLOGIK PREPARATLAR

TEXNOLOGIYASI‖ TA‘LIM YO‗NALISHI

MAGISTRLARI UCHUN

MA‘RUZA MATNLARI

Toshkent 2014 y.

2

Tuzuvchilar:

Xudoyberdiev M. biotexnologiya kafedrasining professori, t.f.d

Tuxtaev F.X. biotexnologiya kafedrasining mudiri, f.f.n.

Taqrizchilar:

Abdukaxxarov V.S. O‗zR FA qoshidagi Bioorganik kimyosi instituti,

k.f.d., professor

Osmanov Z. Toshkent farmatsevtika institutining

Organik, toksikologik va biologik kimyo kafedrasining

dotsenti, k.f.n.

Jami 210 soat

Undan ma‘ruza 20 soat

Amaliy mashgulotlar 120 soat

Mustaqil ta‘lim 70 soat

Ma‘ruza matnlari Toshkent Farmatsevtika institutining sanoat farmatsiyasi

ixtisoslik kengashida muhokama qilingan va MUKda ko‗rib chiqish uchun tavsiya

qilingan.

2013 yil 21 iyundagi № 1-sonli bayonnoma

Ma‘ruza matnlari Toshkent Farmatsevtika institutining Markaziy Uslubiy

Kengashida ko‗rib chiqilgan va chop etish uchun tavsiya etilgan.

2014 yil 14 martdagi № 8 sonli-bayonnoma

3

Ma’ruza №1.

BIOTEXNOLOGIYA JARAYON VA APPARATLARI

Reja:

1. Biotexnologiya jarayonlari va apparatlari faniga kirish.

2. Davriy o‗stirish.

3. Uzluksiz jarayonlar va ularning klassifikatsiyasi.

Mazmuni: Mikrobilogiya ishlab chikarishning asosiy texnologik jarayonlari

sxemasi va aloxida boskichlari, davriy o‗stirish, uzluksiz jarayonlar va ularning

klassifikatsiyasi.

Magistrlarga biotexnologiyadagi jarayonlari va apparatlari, ushbu

jarayonlarning kimyoviy texnologiya jarayonlari bilan o‗xshashligi va o‗ziga xos

tomonlarini, qo‗llaniladigan apparatlarning konstruktiv xususiyatlari bo‗yicha

ilmiy, nazariy va amaliy bilim berish, ulardan yukori sifatli, kasbini chuqur

egallagan, tajribali magistr mutaxassisligini tayyorlash.

Fanning vazifasi – magistrlarni asosiy jarayonlarning umumiy

konuniyatlari va kinetikasi bilan tanishtirish, ushbu jarayonlarni xisoblash usullari

va qo‗lalaniladigan apparatlar bilan tanishish.

Kirish. Texnologiyada mikroorganizmlardan foydalanish yakin vaktlarda

boshlanib Pasterning klassik tadkikotlardan olingan. U tibbiy va texnik

mikbiologiyasini xam asoschisidir. Bu muddat taxminan 100 yilni uz ichiga oladi.

Texnik mikrobiologiya rivojlanishi 20-30 yil ichida mustakil texnologik

mikrobiologik yunalish barpo bo‗ldi.

Mikrobiologik sanoat oldida juda katta ishlar turibdi:

1. Kushimcha eyishga muljallangan texnologik jarayonlarni yaratish;

2. Usimliklarni ximoya kilish vositalarini yaratish;

3. Ferment moddalarini yaratish;

4. Antibiotiklar va vitaminlar olishni tashkil kilish kiradi.

Bu shuningdek sanoatning samarali rivojlanishiga kapital kurilishlarga

mablaglarni sarf kilinishi, ishlab chikarilayotgan maxsulotlarning turini

kupaytirish va ularning sifatini yaxshilashga erishish uchun bu soxada texnik

o‗sish xisobiga olib borilishi kerak.

Mikrobiologik sanoat kuyidagi maxsulotlarni tayyorlab beradi:

- oksillar (drojjalar, oksil moddalari, aminokislotalar)

- fiziologik faol moddalar (antibiotiklar, vitaminlar, fermentlar, garmonlar

o‗sishni tezlashtiruvchilarni)

- organik kislotalar (limon kislotasi, sut kislotasi, itakon va uksus kislotalarini)

- Urmon va qishloq ho‗jaligi zararkunandalari uchun bakterial moddalar

entobakterinlar, boverinlar, dendrobatsillinlar, nitroginlar, azoto bakterinlar)

YUqorida ko‗rsatilgan maxsulotlarni tayyorlash, mikrobiologik usulda

olish abzal, kimyoviy usulga karagandi. SHuning bilan birga shuni qayd qilish

4

kerakki, yuqoridagi maxsulotlarning ayrimlarini (bakterial, ferment

moddalarini) mikroiologik usul bilan olish mumkin.

Mikrobiologik usulda olishda mikroorganizmlarning yuqori

jadalllashtirish va modda almashuvining juda ulug‗ligidadir.

Biomassalarni 2 marotaba o‗sishiga 0,3-2 soat kifoya qiladi. Juda

xosildor o‗simliklarning mikroorganizmlar yordamida biomassani hosil qilishdi

500 marta uy xayvonlarining eng zotlilariga biomassa hosil qilishi 1000-

5000 marta sekin kechadi.

Hozirgi vaqtda mikroorganizmlar ta‘sirida 1000 ortik biokimyoviy

reaksiyalar ishlab chiqilgan. Biosintez reaksiyalari uy haroratida va atmosfera

bosimida olib boriladi.

Mikrobiologik sintezni eng afzalliklaridan biri sanoat soxasida (ya‘ni

olinishda) ko‗p tarqalgan xom ashyolardan olinishidadir. Bular:

- Qishloq ho‗jalik maxsulotlarining qayta ishlashidan keyingi chiqqan

chiqindilari;

- Gidroliz sanoatining chiqindilari;

- Neft va gaz sanoatining chiqindilaridir.

Hozirgi vaqtda mikrobiologik sintezda ''yovvoyi'' tabiiy shtamplardan

foydalaniladi.

SHuni takidlash kerakki, mikrobiologik usulda sanoat ishlab chiqarishi,

texnik ekonomik hisoblanganda kimyo texnologik metodlarga qaraganda

yuqori turadi.

Mikroorganizmlardan foydalanib, ishlab chiqarishni olib borish usullari 2

katta gruppaga bo‗linadi.

1. Birinchi gruppaga ayrim oziq-ovqat sanoati qishloq hujalik

mahsulotlarini qayta ishlash sanoati, misol uchun: lub tolalari.

2. Pivo va vino sanoati - achitish.

Maxsus texnologik uskunalarni ishlatish mikroorganizmdan foydalanganda

juda kam mikdorni tashkil kiladi. Mikrobiologik sanoatda texnologik

jarayonlarni yuksaltirish asosan texnologik uskunalarni takomillashtirish

hisobiga olib boriladi.

Pivo va vino olib borishi texnologiyasi o‗zining mahsus xususiyatlari

bo‗lgani uchun mikrobiologik sanoatidan ajralib chiqqan.

2. Ikkinchi gruppa sanoatiga kiruvchi (bu mikroorganizmlarni etishtirish yoki

mikroorganizmlar ishlab chiqqan kerakli mahsulotlarni to‗plash).

Texnologik olish usuliga qarab mikrobiologik sanoatini ikkita kichik gruppaga

bo‗lish mumkin.

1. Ko‘p tonnajli sanoatida ko‗p miqdorda bioob‘ekt mikrorganizmlarni,

drojjalarni hamda organik kislotalar (limon, sut, uksus) yoki spirtlar olish.

Bu xildagi asosiy texnologik uskunalarning ishlash prinsipi bu chuqurlikda

(suspenzion) usulda mikroorganizmlarni etishtiriladi. Bunda yuqori aseptik

muhit talab qilinmaydi, chunki tashqaridagi mikro florani kirib kelishi juda

kam. Mikrorganizmlarning o‗sishi uchun 25-35 daraja, rN 6,5-7,5. SHuning

bilan kulturlangan ko‗p sanoatda mikrorganizmlarni etishtirish jarayoni rN 4-5

5

olib beriladi. Kulturlangan suyuklikda spirtlar, kand va boshqa komponentlar

(neft uglevodlari) ularning konsentratsiyasida boshka mikroorganizmlarning

o‗sishi mumkin emas. Spirtli usulda achitishda (kulturlangan suyuqlikda) 8-5

% spirt tarkibida bo‗ladi. Drojja olish sanoatida uglevodorodli neft muhitida

olib boriladi. Ayrim xollarda mikrorganizmlardan foydalaniladi, (anaeroblar

deb ataladi) ular aeratsiya talab kilmaydi,bu tashqi mikrofloralarga qarshi

kurashni engillashtiradi.

2. Kam tonnajli nozik mikrobiologik usulda olish sanoatida asosan bakterial

moddalar olinadi. (tibbiy va antibiotiklar, ferment preparatlari, bakterial

o‗g‗itlar, zakvoskalar, aminokislotalar, vitaminlar, qon o‗rnini bosuvchi

poliglyukin olish usuli, ayrim organik kislotalar, o‗sish stimulyatorlari,

vaksinalar garmonal moddalar va boshqalar).

Nozik mikrobiologik sintezga asosiy texnologiya jarayorlaridan biri bu

mikroorganizmlarni chukurlikda etishtirishdir. Mikroorganizmlarni etishtirishda

tashqaridan mikroorlaralarni kirishiga yo‗l qo‗ymaslik asosiysi hisoblanadi.

Miroorganizmlarni kulturlash rN-6,2-7,2 , 25-35ºS daraja, muhitda

uglevodorodlar, o‗simlik oqsili, fosforli va azotli tuzlar tashkil qiladi. Produtsent

hisobida shtamplarni aralashmasi emas, balki alohida tanlab olingan asosiy shtamp

ishlatiladi. Bunday sharoitda tashqaridan kirib kelgan mikroorganzmlar ishchi

muhitda paydo bo‗lsa, foydali predutsentlarni o‗sishini sekinlashtiradi, yoki kerakli

mahsulotlarining kupayishiga ta‘sir qiladi. SHuning uchun nozik mikrobiologik

sintezda asosiy texnologik uskunalarni aerobik xavoni tozalashda, ovqatlanish

muxitini va qo‗shimcha mahsulotlarni sterilizatsiyadan o‗tkazish kerak.

Kimyoviy tozalash yoki asosiy moddani ajratib olish (kultural

suyukliklardan) shu gruppaga kiruvchi ko‗p sanoatlarda juda murakkab kechadi.

SHuning bilan birga bunday jarayonda separatsiya, filtrlashda cho‗ktirish

ekstraksiya, bug‗lantirish, ion almashtirish protsesslari ketadi.

Ko‗p miqdordagi nozik mikrobiologik usul bilan mahsulotlar issiqlikka

chidamsiz, shuning uchun ular ajratib olishda past daraja talab qilinadi. Ko‗p

mikrobiologik mahsulotlar quruq holda ishlab chiqariladi. Eng ko‗p ishlatiladigan

quritish usullari bu changitish, vakuumli, qaynash qatlamli, va sublimatsion

usullardir.

Tayyor maxsulot germetik taralarga qadoqlanadi, va ular tashqi muhitning

ta‘siridan saqlanib, past haroratda saqlaniladi.

Kichik tonnajli nozik mikrobiologik sintezda asosiy uskunalarni oson bir

mahsulot olishdan boshqa mahsulot olishga o‗tish mumkin. Ko‗p tonnajli nozik

mikrobiologik sintezda bir mahsulotdan ikkinchi mahsulot olish usuliga o‗tish

uchun texnologik uskunalarni almashtirish kerak yoki umuman mumkin emas.

Mikrobiologik sanoatida jarayonlarni kimyoviy texnologiyalar kabi massa

almashtirish, issiqlik almashtirish, gidrodinamik va mexanik ajratish mumkin.

Bunday jarayonlar albatta biologik jarayonlardir. Kultivatorda mikroorganizmlarni

o‗sishi, almashinishi, ulishi, massa almashtirish, issiqlik almashtirish,

gidrodinamik, mexanik jarayonlarsiz kuzatilmaydi.

Biologik jarayonlarning eng asosiylari kuydagilar:

6

1. Biologik sistemalar uchun o‗z-o‗zini boshqarish, bu esa usishni

tezlashtirishdir;

2. Setkali organizmlar kimyoviy tuzilishiga qarab bir xil tuzilishiga ega va ular 3

klassga ega murakkab makromolekulali; dezoksiribonuklein kislota (DNK),

ribonuklein kislota (RNK) va oksillar.

3. Xamma ichkisetkali jarayonlar kechishi va tartibga solish spetsifik oksillar

biokatalizatorlar- fermentlar yordamida olib boriladi.

4. Setklarda fermentlarning kichkina konsentratsiyasi hisobiga ular substrat bilan

tuyinib qolgani uchun biologik protsesslarni nazorat qilish juda ham imkoni bor .

5. Kletkalarni tartibga solish mexanizmi mumkin qadar mikroorganizmlarni ish

faoliyati o‗sishiga olib keladi.

6. Biologik sistemalarda fermentlar ishlatish hamma maxal o‗zgartiriladi,

ularning faolligi biokimyo jarayonlarni kechishi, shuning uchun xar bir pogonada

mikrorganizmlarni populyasiyasini o‗stirish uchun optimal muhit yaratilishi kerak.

7. Setkali-membrana tanlov yo‗l bilan o‗tkazadi. Setkali membranalar tanlov

moddalarni uzatadi, shuning uchun biologik jarayonlarni tartibga solishni

qiyinlashtiradi.

Spetsifik texnologik jarayonlarning olib borish uchun spetsifik uskunalar

ishlab chiqilgan, ular mikrobiologik sanoatda qo‗lanilishi uchun.

Jarayon va apparatlari mikrobiologiyasining sanoatining kursini asosiy

maksadi, texnologik jarayonlarni umumiy teoritik konuniyligini ko‗rsatish, asosiy

apparatlar va mashinalarning hisobini, shuningdek ichki va tashqi yangiliklarni

umumlashtirishdan iboratdir.

Xozirgi paytda yangi sanoat korxonalarning loyihalashda ikkita muammo

bor.

- Masshtablashtirish - uskunalarni hisoblash lobaratoriya sharoitida sanoat

qurilmalarida olingan ma‘lumotlarga tayanib olib boriladi.

- Optimallashtirish – texnologik sxemalarni eng yaxshi variantini tanlash,

uskunalarni turlari va ishlash jarayonidir.

Mikrobiologik ishlab chiqarishning asosiy texnologik jarayonlari sxemasi va

alohida boskichlari kuydagicha:

-ekish materiallarini tayyorlash;

-oziklantirish muxitini tayyorlash va sterilizatsiyalash;

-kulturlashtirish (mikribiologik sintez);

-asosiy maxsulotni ajratib olish ;

-kuritish;

-maydalash;

-standartlash;

-kadoklash.

Ayrim xollarda yuqoridagi ko‗rsatilgan bosqichlar bo‗lmasligi mumkin. Misol

uchun: agarda tayyor mahsulot suyuq holda chiqariladigan bo‗lsa, unda quritish

va maydalash bosqichlar bo‗lmaydi. YAna bir misol purkagichli quritishda

maydalash bosqichi bo‗lmaydi.

7

Kulturlash ya‘ni o‗stirish texnologik jarayonining asosiy bosqichi hisoblanib,

ishlab chiqarishni xajimini va uning sifatini belgilaydi.

Kulturlash boskichida biomassaning va mikroorganizmlarning yashashi

davomida yig‗iladi. Ayrim hollarda misol uchun bakterial moddalar olinishida,

kerakli modda sifatida biomassa hisoblanadi, va boshqa hollarda setkali sintez

qilgan mahsulotlari, antibiotiklar, fermentlar, aminokislotalar va boshqalar :

shuningdek sintez qilingan mahsulot kletka ichida yoki kulturlangan suyuqlikka

ajralishi mumkin.

Kerakli, maksadli mahsulotlar kulturlash davrida yig‗iladi. Undan keyingi

bosqichlarda shu kerakli xossalari saqlash kerak.

Kulturlash - o‗stirish apparatlarda olib borilib, suyuq oziklantirish muhitida

bo‗ladi. Bular chuqur va suspenzionli metoddir. Ayrim mikroorganzmlar qattiq

oziqlantiruvchi muhitda yaxshi rivojlanadi va buni yuzaki kulturlash deb ataladi.

YUzaki kulturlash texnologik tomandan samarali emas, shuning uchun u

ayrim hollarda ishlatiladi. CHuqur kulturlashni qo‗llab bo‗lmasa. CHuqur

kulturlash – o‗stirish apparatining sxemasi va ularning konstruksion elementlari

1.1 chizmada keltirilgan.

Apparatda mikroorganizmlar yashash davri o‗sish jarayoni, ko‗payishi va

ayrim kletkalarni nobud bo‗lishidan iborot.

Davriy o‘stirish.

Mikroorganizmlarni populyasiyasini rivojlashtirishini bekig muhitda, ya‘ni

kolba yoki kultivatorda olib borish biomassani olishning bir yo‗li hisoblanadi.

Mikroorganizm populyasiyasini ravojlantirishini jarayonini o‗rganishda asosiy

kuzatiladigan ko‗rsatgich mikroorganizmlarning yig‗ilishi Xı absolyut birlikda

aniqlanadi yoki quruq massa xajm birligida aniqlanadi.

Davriy ishlovchi apparatlarda mikrorganizmlarning o‗sish va rivojlanishi bir

necha bosqichda olib boriladi.

Mikroorganizmlarning populyasiyasining kolba va apparatlarda o‗sishi

kuyidagi bosqichlardan iborat: boshlang‗ich, o‗sish, mutanosiblik va nobud

bo‗lish. SHuning uchun har bir bosqich bir nechta fazalarga bo‗linadi. Birinchi

boshlang‗ich bosqichda oziqlantirish muhitida konsentratsiyasi u ekilgandan

keyin boshlanadi.

Boshlang‗ich paytda mikroorganizmlarning kamayishi kuzatiladi. Undan

keyin biomassa oshadi. O‗sish bosqichi logarifmik o‗sish va sekinlashtirish o‗sishi

kiradi. Undan keyin mutanosiblik boshlanishi va populyasiyalarning nobud

bo‗lishi kuzatiladi.

Davriy ustirishda fakat ma‘lum vaqt ichida kerakli konsektetsiya faqat bir

marta bo‗ladi. Bunday maksimal kulturani – o‗sishini davriy o‗sish deyiladi.

Uzluksiz jarayonlar va ularning klassifikatsiyasi.

8

Xozirgi paytda birdan bir xarakterli jixatlardan biri bu texnologiyalar

rivojlanishi davriy jarayonidan uzluksiz jarayonlarga o‗tish xisoblanadi. Davriy

jarayonda emperik ma‘lumotlardan foydalaniladi. Uzluksiz jarayonlarda ilmiy

asossiz xar bir jarayonlarni chukur bilish kerak buladi.

Uzluksiz jarayonlar 3 ta asosiy priznaklardan iborat.

1 yukori ishlab – chikarish

2 mumkin kadar avtomatiziyalash.

3 boshkarish mexanizmini bilish xamda kinetika jarayonlarini o‗rganishdan

iborat.

Uzluksiz jarayonlarda apparatlarni spetsializatsiyasi har bir texnologik

bosqichda alohida olib boriladi, va tayyor mahsulotlarni sifatini tekshirish

mumkin.

Undan tashqari apparatlarda to‗liq aralashtirishda parametrlarni mumkin qadar

doimiyligi saqlanib qolib, kulturani stabillash va ishlab chiqarishni kerakli

fiziologik xolatga olib kelish mumkin. Mikroorganizmlarni uzluksiz ishlayotgan

apparatlarda to‗liq aralashtirish yordamida o‗stirish unumlidir. Davriy ustirishga

qaraganda. Uzluksiz ishlovchi apparatlarda muhit doimo yangilanib turadi, shuning

uchun moddalarning konsentratsiyasi o‗zgarmaydi. Mikroorganizmlarni faoliyati

davomida Mikrobkologik ishlab chiqarishda ayrim hollarda ko‗p bosqichli

uzluksiz jarayonlar olib borilishi mumkin. Bu ayrim hollarda paydo buladi.

- Oziqlanuvchi muhit moddalar aralashmasidan hosil bo‗lgan bo‗lsa.

- Kerakli mahsulot hosil qilish uchun 2 va undan ko‗p metabolik o‗zgarishlar

(antibiotiklar, sporalar)

- Qanday boshqa substretning komponenti kultural suyuqlikda bo‗lishi.

Xulosa qilib aytganda uzluksiz ishlovchi mikrobiologik sintezni ma‘lum yutuqlari

bor va ular shulardir.

1. Kultirlash –o‗stirish bir xil sharoitda va stabillashgan rejimda olib borilib,o‗sish

jarayonini uzok vaqt optimal muhitda saqlanib turiladi.

2. Agar kerak bo‗lib qolsa jarayonlarni olib borish bir nechta bosqichlarda,

apparatlarni birin ketin ulab, ularda optimal sharoit yaratish mumkin .

3. Mikrobiologik sintezda har xil faktorlarni o‗rganish uchun sharoit yaratiladi.

Uzluksiz jarayonlar klassifikatsiyasi.

Uzluksiz jarayonlarini klassifikatsiyalash, fermentativ jaryonlarning kelib

chiqishi, tasir doirasi va boshqarish prinsipi bilan amalga oshiriladi.

Birinchi klassifikatsiya biokimyo, fiziologik, morfologik, genetik konuniyatlar,

bu davriy va uzluksiz jaryonlar uchun xarakterlidir.

Ular ishlash prinsiplarga qarab uzliksiz sistemalar: ochiq va yopiq turlariga

ajratiladi.

Ochiq uzluksiz sistemalar. Bunday sistemalarda kletkalar doimo yuvilib

turadi va ular paydo bo‗lishi bilan. Bunday sistemalar yashab turishi oldidan

mo‗ljalangan dinamik muhitda.

9

Ochik uzluksiz sistemalar geterogen va gomogen sistemalarga bo‗linadi.

Kulturaning doimiy bir xil tuzilishi kerak. Birinchi sistema bir pog‗onali va ko‗p

pog‗onali bo‗linadi. Bir pog‗onali sistemalar bitta apparatdan tashkil topadi. Bu

eng ko‗p tarqalgan apparat bilan jihozlangan uzluksiz sistemadir.

YOpiq uzluksiz sistemalar. Bunday sistemalarda kletkalar hamma vaqt

yig‗ilib va ularning xajmi ko‗payib boradi. Bu sistemalar uzaytirilgan davriy

sistemalarga kiradi va ularni uzluksiz sistemalar deb atash mumkin emas. YOpiq

sistemalarda mikroorganizmlarni o‗stirish plenkalar ustida yoki qattiq jism ustida

olib boriladi. Bunday sistemalar laboratoriya sharoitda ishlatiladi.

10

MA’RUZA 2

Mikroorganizmlarni o‘stirishda modda almashinuv jarayonlari. Reja:

1. Bioreaktorlarda modda alamashinish jarayoni va moddiy balans.

2. Aerob va anaerob jarayonlar.

Apparatlarda mikroorganizmlarning populyasiyasi modda

almashtirish jarayonisiz uchta fazani rivojlantirib bo‘lmaydi, chunki

reaksion muhit shulardan tashkil topadi: Qattiq (mikroorganizmlar), suyuq

(oziqlantiruvchi muhit), gazsimon (aerob havo). Kletkalarga oziqlantiruvchi

moddalarni va kislorodni olib keladigan va ularni oziq-ovqat metabolitini

olib ketish ishi uchta fazalarning modda almashinuv jarayonida sodir

bo‗ladi. Kislorodni olib kelish (uning kam eritganligi uchun va xar hil

gazsimon metobolitlarni olib chiqib ketish, misol uchun: dioksid uglerodini

(uglekisliy gazi), uzluksiz xavoni, barbotaj yordamida ta‘minlanadi. Modda

almashinish jarayonini tezlashtirish uchun, reaksion muxitni almashtirishni

ta‘minlanadi, bularda ayrim xollarda ko‗piklarni ko‗p ajralib chiqishiga sabab

bo‗ladi.

Mikroorganizmlarni olish sharoitini va o‗sishini ta‘minlash uchun

quvvatni oziqlantiruvchi substratlarni oksidlanishidan olinadi. Bu jarayonlar

ko‗p pog‗onali bo‗lib, xar xil katolik ferment sistemalarining ishtirokida

kechadi. Oksidlanish jarayonlarining oxirgi natijasi elektronlarni oksidlangan

substratdan oxirgi akseptorga o‗tkaziladi. Akseptorlarning qanday tipiga qarab

ikki xil turi ajralib turadi. Aerob akseptor turi bu molekulyar kislorod

bo‗ladi va anaerob, bunda akseptor rolini boshqa agentlar, organik

moddalar to‗yinmagan bog‗lovchi hizmat qiladi. Oksidlantirish jarayonlarini

turi, shu organizmga taalluqligi, fermentativ jarayonlarini tanlab olishiga

bog‗liq bo‗ladi. Ikki tipdagi jarayonlarni olib bera oladigan katta gruppadagi

mikroorganizmlar mavjud bulib, atrof muxitni muxofazasini qanday qilinishiga

bog‗liq bo‗ladi (ular fakultativ mikroorganizmlar deb ataladi). Aerob yo‗li

energetik tomonidan afzalroqdir. SHuning uchun mikrobiologik sanoatda

ishlatiladigan ko‗pgina mikroorganizmlar aerob bo‗ladi.

Kultural suyuqliklarda kislorodnining erishi 6-8 g/m 3 oshmaydi, aerob

mikroorganizm kislorodni iste‘mol qilishi 0,2-0,3 (m3/s). Mikrobiologik

sanoatda qoniqarli kulturlash jarayonini olib berish uchun kislorodni doimiy

etkazib berib turish kerak. Aeratsiya jarayonida kislorodni ferment kletkalari

nafas olish yo‗llariga borish uchun murakkab yo‗lni bosib o‗tadi. Sxematik

ravishda bunday yo‗l quyidagicha ko‗rsatish mumkin. Ular har xil

gazsimon va suyuqlik plenkalari bo‗lib, ular fazani bo‗linishida gaz-suyuqlik,

suyuqlik-setka, shuningdek suyuq va qattiq fazalarning ichki qarshiligi.

Aeratsiya ikki alohida jarayonga: gazsimon fazadagi kislorodni

absorbsiyasi suyuqlikka va mikroorganizmlarni kislorodni iste‘mol qilinishi

11

bo‗linadi. Birinchi jarayonni hal qilish uchun kimyoviy texnologik

metodlardan foydalaniladi. Mikroorganizmlarni kislorodni iste‘mol qilishi

ularning fiziologik holati, ular ko‗p faktorlarda bog‗liq bo‗lib, kultural

suyuqlikdagi kislorodning konsentratsiyasiga xam bog‗liq bo‗ladi. Ohirgi payt

hisoblanib kelinardi, erigan kislorodni ta‘siri kletkalarning va fiziologik

xolati keltirilgan diapazon konsentratsiyalaridan tashkarisida paydo bo‗lishi,

chegaralangan minimal va maksimal kritik konsentratsiyalar va shu interval

konsentratsiyada erigan kislorod fiziologik tarang kulturalarga ta‘sir qilmaydi.

O‗sish tezligi kislorodning erigan konsentratsiyasiga bog‗liq va uning

bog‗liqligi Mixaelis - Menten tenglamasi ko‗rinishiga o‗xshash ekan.

M=M max C : 1

Kc + C

Bunda S- Kislorod konsentratsiyasi kultural suyuklikda, g/m 3

K0- Konstanta, erigan kislorod konsentratsiyasining teng soni, unda

m=0,5 m max

Grafik tenglamasi 31 rasmda kursatilgan.

Ris.31. O‗sish tezligini M kislorod konsentratsiyasi S, kultural suyuklikda

erigani.

Undan shu ma‘lum bo‗ladiki, o‗sish tezligi juda keng diapazonda

o‗zgartirilsa ham, amaliy uzgarmay koladi. Pastki va yuqoridagi erigan

kislorodning konsentratsiyasi kritik deb ataladi. Tipik eng kam kislorod

kritik konsentratsiya ko‗p mikroorganizmlar uchun 0,06-2,6 g/m 3 bo‗ladi.

Dastlabki hisoblar uchun shuni olish mumkin. S krmip ≤ Sr bu erda Sr

kislorodning muqimlik konsentratsiyasi atmosfera xavosida va normal

12

bosimda. YUqori kritik konsentratsiyaga kelsak, u muxim konsentratsiyadan

yuqorida normal sharoitda joylashgan bo‗ladi.

SHu bilan shuni ta‘kidlash kerakki, kritik konsentratsiyani ayrim

moddalarni sintez qilish yoki kletkalarning hususiyatlarini saqlab qolish

uchun ular tub o‗zgarishi mumkin. SHuni ko‗rsatilgan kislorodning kritik

konsentratsiya o‗lchami shu mikroorganizm uchun xar doim bir xil

bo‗lmaydi, u o‗sish tezligiga bog‗liq bo‗ladi. SHundan keyingi tajribalardan

shunisi ma‘lum bo‗ladiki, kislorodning kritik konsentratsiyasi hozirgi vaqtda

kletkalarning yashash sharoitiga kislorodning ta‘siri asos bo‗la olmaydi. SHu

ma‘lum bo‗ldiki, o‗sayotgan kulturalarga kislorodning ta‘siri ancha murakkab

va bu xam ravshan emas. SHuni ko‗rsatilganki, sitoxromlar soni kislorod

konsentratsiyasiga bog‗liq bo‗lar ekan. Kislorodning konsentratsiyasiga

modda almashinishi aminokislota soni va kletkaning yog kislotalarining soniga

bog‗liq bo‗lar ekan.

Aeratsiya jarayonini to‗g‗ri olib borish uchun, kislorodning kritik

konsentratsiyasini, yoki kletka konsentratsiyasining xususiyatlari, kislorod

sarfini bilish kerak. Eng oxirgisi kislorodni sarf qilinishi bilan

xarakterlanadi. (kletkalarning nafas olishning tezligi) millimol yoki

mikrogrammda, quruq biomodda birligi soat yoki kulturaning kislorodni sarf

qilishi gramda 1 m3 kultural suyuqlik uchun soatda yoki millimolda na 1

l kultural suyuqlik uchun. Juda ko‗p aerob mikroorganizmlar uchun

kislorodning eng ko‗p sarflanishi 20-30 mmol O2 / (l 4) ili 0,6 – kg O 2 / (m3 4)

SHuning bilan birga shunday ma‘lum holatda, misol uchun droja ishlab

chiqarish sanoatida kislorod sarfi ancha ko‗p va d. 300-400 mmol O2 / (l 4) ,

ya‘ni 10-12 kg O2 / (m3 4)

Aeratsiya jarayonining ahamiyati kultural suyuqliklar uchun kletkalarga

kislorodni olib borish bilan chegaralanmaydi.

Oxirgi paytda tadqiqotchilarning katta e‘tibori gazsimon moddalarning

metabolitlarini dessorbsiyalashga axamiyat berilmoqda, birinchi navbatda

dioksid uglerodgadir. Ma‘lum bo‗ldiki kulturlash paytida asosiy rol kislorod

modda almashinuvi emas, balki gazsimon moddalar metobolizmidagi

desorbsiyasining yaxshi ishlamasligiga bog‗liq ekan. SO2 ning minimal yoki

maksimal kritik konsentratsiyasi borligi gumon qilinmokda.

Aeratsiya jarayoni kultural suyuqliklarni aralashtirishsiz olib borib

bo‗lmaydi. Labaratoriya sharoitida kolbani aralashtirish oddiy silkitish bilan

amalga oshiriladi, sanoat ishlab chiqarish holatida bu maqsadlar uchun

borbotaj qo‗llaniladi yoki uni mexanik aralashtirish bilan birgalikda olib

boriladi. Kultural jarayonini aralashtirish yo‗li bilan olib borish

intensivlashning birdan bir yo‗li xisoblanadi. Unda quyidagi xolatlar

ta‘minlanadi:

- Aerob havo kislorodni absorbsiyasi etarli miqdorda tezlashadi va

shuningdek gazsimon moddalarning disorbsiyasi, misol uchun SO2 ;

- etarli mikdordagi minimal gradientni kletkalar oldi joydagi konsentratsiyasi

oldida va apparatdagi oziklantiruvchi moddalarning o‗rtaga konsentratsiyasi:

13

- biomassa va substratni apparat ichida bir xil taqsimlanishi; turib qolgan

joylarning yo‗qligi. Almashtirishning roli ikki asosiy aspektlarga bo‗linadi;

kislorod adsorbsiyasi va dioksid uglerod va kletkalar oldida desorbsiyasi

massa almashtirish. Aralashtirish kletkalarga mexanik ta‘sir kilishsiz mumkin

emas. Bunday ta‘sirning natijasi yaxshi bo‗ladi, kletkalarning (granulalarni)

konglomeratlarini parchalanib tursa va yomonligi, kletkalarning parchalanishi

yoki kletkalarning zararlanishi kuzatilsa;

SHunday kilib, xar bir konkret kulturalash jarayoni uchun

almashtirish jarayoni ishlamaydi. Uchta yo‗nalishdan birini: massa uzatish

gaz - suyuqlik, suyuqlik massa uzatish, suyuqlik –kletka, mexanik ta‘sir.

Limitli ta‘sirdan biri olib tashlansa aralashtirish paytida, unga kerakli

inflitni olib bulmaydi. Boshka faktorlar ta‘sirida, misol uchun, kletkalarga

mexanik ta‘sir kuchayishi mumkin.

SHuning bilan barcha aerotsiya jarayonlari va aralashtirish xali

mukammal o‗rganilmagan. SHuni qayd qilish kerakki, hozirgi paytda shu

jarayonlarni matematik yozuvi yo‗k, va ular masshtabli va optimal

so‗rovlarni xal qilinar edi.

MODDIY BALANS.

Biokimyoviy jarayonlarda moddaning o‗zgarishini massaning saqlanish

qonuniga asosan hisoblanadi va tenglama holida yoziladi. Texnologik balans

texnologiyaning haqiqiy olib borilganda to‗ldiriladi. Moddiy balans esa,

biokimyoviy reaksiyalarining steriometrik ta‘sirlashuvidan tashkil topadi.

SHuning bilan birga shuni ta‘kidlash kerakki, moddalarning teoretik chuqur

o‗rganishiga chetga chiqishi mumkin; orqaga qaytish bu mutanosiblik

o‗zgarish jarayonini olib kelmaydi; biokimyoviy reaksiyalarining tezligi

aralash tashqi faktorlar natijasida teoritik chuqur o‗zgarishlarni olib

kelmaydi; mexanik o‗zgarishli ta‘siri, ikkilamchi reaksiyalarning borligi

maqsadli mahsulotni olishini kamaytiradi. Biokimyoviy o‗zgarish

jarayonlaridan tashqari, ularning xar bir pog‗onasi uchun balans, apparatlar

uchun xam biokimyo reaksion apparatlarni xisoblash va ishni muhofaza

qilish uchun quyi mahalda umumiy moddiy balans deb ataladi va u bitta

moddadan kelib chiqqan xolda tayyorlanadi.

Moddiy balansning tenglama shaklidagi ohirgi ko‗rinishi reaktorning

turiga bog‗liq bo‗ladi. Umumiy balans moddaning kelib chiqishiga bog‗liq

bulib, u shunday kurinishda bo‗ladi.

Mvx –M vыx – M r=M nak

Unda; M vx - reaktorga kelib tushadigan moddalar

M vыx - reaktordan chikadigan moddalar

M r – biokimyoviy reaksiyalarga sarf bo‗ladigan moddalar

Mnak – reaktorda yig‗ilayotgan moddalarning soni (moddalar yig‗ilishi)

Uzlukli ishlovchi reaktorlar uchun moddiy balans soddalashtirish mumkin:

Mvx = M nak +Mr

14

Ma’ruza 3

Mavzu: Kultivatorlar uchun moddiy balans tenglamasi

Reja:

1. Davriy uzluksiz va yarim davriy jarayonda ishlangan bioreaktorlar.

2. Xarakteristik tenglamalar va ular uchun moddiy balans tuzilishni

xarakterlaydigan tomonlari.

Mayer tenglamasiga ko‗ra: M =Ksb (Sr-S)Vr.

Unda Ksb-massa uzatish faqat bir bosqich kislorodni - xajm koeffitsent 2-1

kletkalarga uzatishni ko‗rsatadi., Vr-ishchi xajm. Aeratsiya jarayonini o‗rganish

kultiverorda, m3

va ularni hisoblash uchun, matematik modeli kerak. U kislorodni

adsorbsiyasidan tashqari va uni mikroorganizmlar tomonidan sarflanishini

hisobga olish kerak.

SHulardan birinchi modeli quyidagicha ko‗rinadi:

AS/dr=Kob(Sr-S)-GX (12)

unda G-nafas olish tezligi yoki kislorodni yutish tezligi, mikroorganizmlarning

massa birligiga va vaqt birligiga, G2 1 kg biomassa soat.

Bunday tenglama uzluksiz jarayonlarni kulturlashni o‗rganish uchun

yaraydi. Siklik jarayonlar uchun bu tenglamani ishlatish uchun eng oddiy

echish yo‗li G=const yul qo‗yilganda, mikroorganizmlar konsentratsiyasi X va

vaqtdan i . X = f (r) qaram bo‗lib, eksponsial o‗sish tenglamalariga bo‗ysinadi.

SHuning bilan birga shu ikkita yo‗l kuyilganda, bu tenglamalarni ishlatish

apparatda juda kichik sikldagi rivojlanishni qo‗llanilishi mumkin, bu

formulalarni keng miqyosda qo‗llash chegaralanadi.

Eksperimental ma‘lumotlarga eng yaqin qaramlik, kerakli modelni olish

uchun, asosiy tuman — sifatida olinganda kislorodni mikroorganizmlar

tomonidan sarf qilinishi (kulturatsiya paytida) biomassa konsentratsiyasiga

qaram holda, shuning bilan birga o‗sish tezligidan ham kam bo‗ladi, unda X=f

(G), bu logarifmik egri chiziq tenglamasiga bo‗ysinadi. Unday xolda kulturlash

uchun moddiy balans tenglamasi quyidagi ko‗rinishda bo‗ladi.

D c/ d r = Kob (Sr-S)- AX-V dx/dr, (1.3)

YAshash sharoitini saqlab turish.

Unda A-koeffitsent kislorodga talabgorlik xarakteristikasi- kislorod miqdorining

biomassa birligiga va vaqti birligiga;

V-koeffsient o‗sish uchun kislorod sarf qilish xarakteristikasi kislorod

sonini sarf qilish biomassa birligi;

Faraz qilaylik X funksiyasi G dan olingan qaramlikka itoat qiladi,

logarifmik egri chiziqni yozib beradi, unda (3) tenglama quyidagi holda

keltirish mumkin:

15

Dc = Kob (Sr –S)-A _____Xn Xk- _ V M Xn (Xk-Xn)_____________

dr Xn+(Xk-Xn) e-NG

X2n e

mg+2 Xn (Xk-Xn)+(Xk-Xn)

2e-

mg

(4) tenglamani aeratsiya jarayonida matematik model uchun qo‗llash

yaqinlashtirilgan echilgan holda yoki EVM da hisoblanadi.

YAqinlashgan hisobni topish uchun tenglamani o‗zgartiramiz (3)

S + __1 dc = Cr - __A_ X - V_

dx ; (1.5)

K ob dr Kob Kob dr

SHuni xam etib o‗tish keraki kulturlash jarayonida X 100 va undan xam ko‗p

o‗zgaradi. S birligi kam o‗zgaradi.(6da 8 gacha to 1-2 t/m3) bu undan tashqari

(G=24+72 soat) cho‗zilishi mumkin. SHuning uchun tenglama (1/Kob ) (dc/ dr) Kob

uchun 100-1000 y bo‗ladi, bu absolyut birlik uchun juda xam kichkina (boshka

omillarga qaraganda) va unda tushirib qoldirish mumkin, unda (1,5)ni shunday

ko‗rinishda yozish mumkin.

S-Sr- _A_ __Xn. Xk____ - _V_ X ___MXn.Xk (Xk-Xn )

K ob Xы+(Xk-Xn)e- MG

Kob X2

n e MG

+2Xn(Xk-Xn)+(Xk-Xn)-mg

;(1,6)

(1,6) tenglamada X va dx/dr G birlik shu ma‘lum vaqt uchun logarifmik

parametrlari egri chizig‗i orqali aniqlanadi. A va V koeffitsent s = f (®)

eksperemental qaramlikdan hisoblanadi.

1,6 tenglamani EVM orqali xisoblaganda 1.3 chiziqlar

Kob =102

’ 103

4-1

; Xk/Xn =106’107;M=0,2’0,34

-1 bo‗lganda topilgan. 4-6

chiziqlar sekin o‗tadigan kulturalar uchun (hayvon kletkalari uchun)

Kob<10;Xk/Xn <102;M<0,1r

-1.

EVM ni qo‗llaganda 1,4 tenglamasi solishtirsak, (1,6) tenglamaga unda juda

katta to‗g‗ri kelmaslik sekin o‗sadigan kulturalarda sodir bo‗lar ekan, misol

uchun hayvon kletkalarida (4-6). Bu xam bo‗lsa shu bilan bog‗liqlikni xam

koeffitsent kichkina miqdorda massa uzatish Kob, a‘zo (1/Kob) (dC/dr) ta‘siri

sezilib turadi, shuning uchun bu kulturalar uchun biomassaning usishi uncha

katta bulmaydi.

Davriy uzluksiz va yarim davriy jarayonda ishlangan

bioreaktorlar.

Jarayonlarni tashkil qilinishi prinsiplari bo‗yicha biokimyoviy reaktorlar

uchta gruppaga bo‗linadi.

Uzlukli ishlovchi reaktorlarda (rasm-6) xamma ayrim jarayon bosqichlari

ketma-ket kechadi va xar-xil vaqtda olib boriladi. Reaksiyaga kiruvchi

moddalarning konseptratsiyasi o‗zgarish xarakteristikasi reaksion muhitning

xamma nuqtalarida o‗zgarmaydi, lekin vaqtga qaraganda bitta nuqtasi shu

xajmning boshqa nuqtadagisiga qaraganda farqlanadi. Bunday apparatlarda

reaksiyani ketish vaqtini o‗lchash mumkin, chunki reaksiyaga ketgan vaqt,

reaksion muhitda reagentlarni turish vaqti bir-xil. Texnologik jarayon

parametrlari uzlukli ishlovchi reaktorlarda ketgan vaqt o‗zgarmaydi.

16

Uzlukli ishlovchi reaktorlar kam ishlab chiqarish quvvatiga ega va ularni

avtomatik tekshirish va boshqarish yomon kechadi.

Uzluksiz ishlovchi reaktorlarda (rasm-7) hamma ayrim moddalarning

biokimyoviy jarayon bosqichlari (reaksiyaga kiruvchi moddalarning etkazib

berish, biokimyoviy reaksiyalar, ohirgi mahsulotning olish) parallel, bir vaqtda

bajariladi. Konsentratsiyaning o‗zgarish xarakteri reaksiyaga kiruvchi

moddalarning reaksion muhitda xar-xil, xar bir vaqt birligida apparatning

hajmida ham har-hil bo‗ladi. Bunday apparatlarda jarayonning texnologik

parametrlari vaqtga nisbatan o‗zgarmaydi. SHuning bilan birga uzluksiz

ishlovchi reaktorlarda reaksiya vaqtini o‗lchab bo‗lmaydi.

Uzluksiz ishlovchi appparatlarda reaksiya vaqti reagentlarning apparatda

turish vaqtiga to‗g‗ri kelmaydi, chunki xar bir elementar modda zarrachalari

reaksion muhitda har-hil vaqtda bo‗ladi va shuning uchun ketgan vaqtning

xammasi aralashtirishning tezligiga bog‗liq bo‗lib, apparatda oqimlarning

strukturasi va reaktorning gidrodinamik turiga qarab, ular individual bo‗ladi.

Uzluksiz ishlovchi reaktorlar yuqori ishlab chiqarish quvvatiga ega,

avtomatizatsiyasi engil o‗tadi (ularga hizmat qilganda, boshqarganda, yo‗lga

qo‗yilganda, shuningdek tez harakatlanadigan darajada bo‗lishi uchun EVM

ishlatiladi.

YArim davriy reaktorlar. (YArim uzlukli). (rasm-8)

Ularni ishlash davri kelishilmagan holatda bo‗ladi, chunki bitta reaktorda

reagentlar uzluksiz kelib turadi, boshqasi esa davriy olib boriladi. Bundan

tashqari boshqa variantlari bo‗lishi mumkin, unda reagentlarni reaktorga

kelishi davriy, tayyor mahsulot olish uzluksiz kechadi. Bunday reaktorlar

to‗xtovsiz ishlovchi apparatlar bo‗lib, unda kirib kelayotgan va reaktordan

chiqib ketayotgan oqimlar bir-biriga teng emas. Undan tashqari davriy ishlovchi

apparatlarda reaksiyaga kiruvchi bitta moddani yoki reaktordan moddaning

chiqishi davriy usulda olib topiladi. YArim davriy ishlovchi reaktorlardan

foydalanishdan reagentlarni etkazib berishda tezlik jarayoni chegaralanishi

mumkin.

17

Ma’ruza 4

Ko‘pik hosil bo‘lishi jarayoni va uni yo‘qotish usullari.

Reja:

1. Turli tipdagi bioreakterlarda ko‗pik hosil bo‗lish va ularning jarayondagi

roli.

2. Ko‗piklarni yo‗qotish usullari.

Ko‗pik hosil bo‗lish xodisasi har-hil texnologik jarayonlarda tez uchrab

turadi, ular ko‗p fazali sistemalar bilan bog‗liq bo‗ladi.Ayrim vaqtda ko‗pik

hosil bo‗lish foydali bo‗lib, va boshqa paytlarda ular bilan kurashish uchun

maxsus choralar ko‗rish kerak bo‗ladi. Aerob kulturalash jarayonida ko‗pik hosil

bo‗lishini zararli hodisa deb atash mumkin, va bu jarayonni olib borishni

chigallashtiradi. Ko‗pik hosil bo‗lishini kultivaterlarni to‗liq quvvat bilan

ishlashiga halaqit beradi, kultural suyuqlikni o‗zi bilan olib ketib, chiqimni

ko‗paytiradi, ifloslanishiga qarshi kurashni qiyinlashtiradi va undan tashqari

aerorik havoni tozalovchi filtrlarni ishdan chiqishiga sabab bo‗ladi. Undan

tashqari ko‗pik hosil bo‗lishi va qo‗llaniladigan ko‗pik yo‗qotish moslamalari

mikroorganizmlarni kislorod bilan ta‘minlashni, oziklatiruvchi moddalarni, va

tayyor mahsulotni operativ olishni qiyinlashtiradi.

Kulturlash jarayonida ko‗pikka qarshi kurashish ancha qiyin va ularga

qarshi alohida turlari va usullarni ishlab chiqish kerak, ular ko‗pik hosil bo‗lish

mexanizmini va kinetikasini bilishga asoslanishi kerak. Ko‗pik murrakab fizik-

kimyoviy dispers sistema bo‗lib, gaz-dispers fazasi va suyuq-dispers muhitdan

iborat bo‗ladi. Ularning bir-biriga nisbatiga qarab «quruq va xo‗l» ko‗pik deb

ataladi, va ular qaytarilishi ko‗rsatkichi bilan xarakterlanadi.

Bk=VgVj ;

Vj

Unda Bk – ko‗pik qaytarilishi;

Vg- gaz hajmi:

Vj –suyuqlik hajmi:

Kuruq ko‗piklar uchun Vg >Vji Bk =200’1000, xo‗l ko‗piklar

uchun Bk -1’10 kulturlashda hosil bo‗ladigan ko‗piklar xo‗l ko‗piklar deb

ataladi.

Ko‗piklarning fizik-kimyoviy sistemalarning murakkabligi uchun ko‗pik

hosil bo‗lish va ko‗pik yo‗qotish teoriyalari hali yaxshi ishlab chiqilmagan va

ko‗p savollar hali aniqlangan emas. Hozirgi paytda aniqlangan qismi

quyidagicha:

- toza suyuqliklarda ko‗pik hosil bulmaydi:

- ko‗pik hosil bo‗lishi sirti tarang moddalarga bog‗liq bo‗lib, ko‗piklarning eng

chidamligida erigan moddalarning suyultirilgan eritmada sirtiy taranglikni tez

kamaytirilishi:

- ko‗piklarning sirtiy tarangligi kerakli va uni paydo bo‗lishi, ko‗pik hosil bo‗lishi

uchun etarli muhit xisoblanmaydi. CHidamli ko‗piklarning paydo bo‗lishi

18

moddalar molekulasi ustki qatlamida adsorbsiyalanadigan, filtrlangan ikkilamchi

tuzilishni hosil qiladigan, xususiyatlari bo‗yicha qattiq jismni eslatish mumkin.

Kultural suyuqliklar ko‗p miqdorda oqsil moddalardan tuzilgan bo‗lib va

ular sirtiy tarang moddalar hisoblanadi: Ular suvning sirtiy tarangligini ustki

qatlamini kamaytiradi, qaytmaydigan xolatgacha koagulyasiya qiladi va

ikkilamchi kristalik holatini hosil kiladi. Undan tashqari kultural suyuqliklarda

oqsil moddalardan tashqari, boshqa moddalardan tashkil topgan bo‗ladi va ular

ko‗pik hosil bo‗lishi uchun yaxshi sharoit hosil qiladi, bularga aminlar,

sovunlar, mayda suzib yuruvchi zarrachalar. Suzib yuruvchi zarachalar oqsil

molekulalari bilan adsorbsion bog‗liq bo‗lib ko‗piklarning plenkalarini

qattiqligini oshiradi.

Ko‗piklarni hosil bo‗lishi bilan kurashish usullari klassifikatsiyasi

kuyidagicha:

Texnik jihatdan eng yangi usullardan biri kombinatsion usul hisoblanadi.

Uning asosiysi fizik-kimyoviy usul bo‗lib, u sirti tarang moddalar ishlatilishiga

bog‗liq bo‗ladi, ko‗pikni tuzilishini buzadi yoki ko‗pik hosil bo‗lishini oldini

oladi. U ko‗pik hosil qiluvchiga qaraganda ko‗pik yo‗qotuvchi moddaning sirti

tarangligi katta bo‗lgani uchun ko‗pik uchiruvchi modda uni siqib chiqadi.

Kimyoviy ko‗pik o‗chiruvchi moddaning molekulalari ta‘sirida ko‗pikning

qalinligi kamayadi va ularni buzadi.

Fizik kimyoviy usulda ko‗pik o‗chirishda tabiiy xom ashyo yoki sintetik

moddalar ishlatiladi. Ko‗pik o‗chirish tabiiy moddalar sifatida o‗simlik yog‗lari

(Misol uchun, kungaboqar, kastor, soya va boshqalar) va hayvon yog‗lari (Misol

uchun, qo‗yniki, molniki, suyak va boshqalar) ularni 2-2,5% (hajmi bo‗yicha)

qo‗shilishi ko‗pik paydo bo‗lishini oldini oladigan eng oddiy usul hisoblanadi.

SHuning bilan birga ushbu moddalar ko‗pik o‗chirishda qatnashib qolmay,

mikroorganizmlarning modda almashtirish va yashash sharoitiga ta‘sir qilib,

ko‗pincha kultural suyuqliklarni kislorod bilan ta‘minlashga salbiy ta‘sir qiladi.

SHuning bilan birga biokimyo sanoatida oziq-ovqat yog‗larining sarfi katta

bo‗lib xozirgi paytda keng miqyosda sintetik ko‗pik o‗chiruvchilardan

foydalanilmoqda. Ularga ataylab sintez qilingan kremniy organik va poliefir

birikmalar (misol uchun, polimetil-siloksap (PMS-200, tripinol B-400 va

boshkalar). Sintetik ko‗pik o‗chiruvchilarni qo‗llash ko‗pik hosil bo‗lishiga

qarshi eng yaxshi fizik- kimyoviy usul hisoblanadi, ularning sarfi tabiiy ko‗pik

yo‗qotuvchilarga qaraganda bir necha o‗n barobar kam bo‗ladi.

Suyuq kimyoviy ko‗pik yo‗qotuvchilar samarali ta‘sir qilish uchun ularni

ko‗pik hosil bo‗layotgan muhitga yupqa qavat bo‗lib tarqalishi kerak. Bunday

maqsadga har mahal xam mexanik yo‗l bilan erishib bo‗lmaydi, shuning uchun

suyuq ko‗pik yo‗qotuvchilarni emulsiya ko‗rinishda qo‗llaniladi. Bunday

ko‗pikning apparatdagi baladligi ko‗p hollarda nolga teng bo‗ladi. Suyuq ko‗pik

yo‗qotuvchilardan tashqari ayrim hollarda quruq ko‗pik yo‗qotuvchilar (briket va

poroshok holida) ishlatish mumkin. Ular suyuq muhitda sekin-asta erib, unda

ko‗pik paydo bo‗lishini oldini oladi. Bunday ko‗pik yo‗qotuvchi moddalarning

kamchiligidan biri ham issiqlik hajmidir.

19

Umuman olganda ko‗pik yo‗qotishning fizik-kimyoviy usuli universal

bo‗lmay, hamma vaqtda ham samarali hisoblanmaydi, hosil bo‗lgan mahsulotni

baxosini qimmatlashtiradi, ko‗pik yo‗qotuvchilarni oldindan sterillash kerak.

Ko‘pik yo‘qotishning fizik usuli.

Ko‗pik yo‗qotishning akustik usuli tovush yoki ultra tovush tebranish

ta‘siriga asoslangan bo‗lib, ular aerodinamik yoki magnit-tebranish nurlanishdan

hosil bo‗ladi. Ularning tebranishi 10-100 kGs bo‗ladi (to‗lqinlar, tovush bosimi,

vibratsiya, turbulentlik) ko‗pik yacheykalariga uzatilib, sekin-asta ko‗piklarni

buzadi, bular to‗lqinlarning tezligiga bog‗liq (birinchi galda birinchi qatlamni,

keyin ikkinchi qatlamni va hokazo). SHuning bilan birga ko‗pikda sekin-asta

mikroorganizmlar to‗planib, 20 kGs dan katta bo‗lgan yuqori chastotali nurlar

ularni o‗ldirishi mumkin. Ko‗pikni kam miqdorini ultra tovush yo‗li bilan

yo‗qotish iktisodiy tomondan maqbul bo‗ladi.

Ko‗pik yo‗qotishda issiqlik usulini ishlatish chegaralanadi, chunki

mikroorganizmlar yuqori darajaga sezgirdir. Issiqlikning ta‘siri bug‗ning

yo‗nalishi yoki qizdirilgan yuza yordamida amalga oshiriladi. Ko‗pikning issiqlik

yuzasiga tegishi suyuqlik parlanadi, bu esa ko‗pikni buzadi va ko‗pik hosil

bo‗lishini oldini oladi.

Ko‗pik yo‗qotishning elektr usuli quyidagiga asoslanadi, elektr maydoni

elektr o‗tkazuvchi suyuqliklarda ko‗pikni buzishi yoki kuchsizlantirishi mumkin.

Ko‗pikni eng samarali yo‗qotish usuli ko‗pikni yukori kuchlangan impulsiv

elektr maydoni qo‗llanadi. U texnik jihatdan zamonaviy bo‗lib, iktisodiy

samarali bo‗lib, ko‗pik yo‗qotish jarayonini avtomatlashtirish mumkin. SHuning

bilan birga elektr maydonining mikroorganizmlarga ta‘siri kam o‗rganilganligi

uchun, ularni qo‗llash chegaralgan.

SHuning uchun kimyoviy sintetik ko‗pik yo‗qotuvchilar biokimyoviy

muhitda qo‗shimcha istalmagan ko‗rinishlar uchun ularni sarfi maksimal

chegaralangan. Bunday holatda ko‗pikni yo‗qotish uchun mexanik usul

qo‗llaniladi, u fizik usullar ichida eng ko‗p tarkalgandir. Ko‗pik yo‗qotishning

mexanik usuli ko‗pikni uzunligini kamaytirish, ko‗pik mexanik uzatish orqali

butunlay yo‗qotishdir. Buning uchun xar xil aylanuvchi mexanik kurilmalar

(rotor, turbina, krыlchatka, tarelkalar paketi va boshqalar), ular reaktorning

aralashtiruvchi moslama bilan bir o‗qiga yoki alohida o‗rnatiladi. Bu qurilmalar

biokimyoviy reaktorning asosiy qismi hisoblanadi.

Hamma ko‗pik yo‗qotuvchi qurilmalar qo‗shimcha, ayrim hollarda juda

ko‗p energiya sardini, ayrim hollarda poylash, sovutish suyuqliklari foydalanishga

to‗g‗ri keladi. Ushbu kamchiliklar siklonli ko‗pik yo‗qotuvchilarda bo‗lmaydi.

Markazdan kochma maydondan foydalanish ko‗pikni ishlov berish jarayonini

osonlashtirib yaxshilaydi. SHuning bilan birga, har hil holatlarda, ayniqsa

biokimyo jarayonlari intensiv olib borilganda ko‗pik hosil bo‗lishini mexanik

qurilmalarsiz oldini olish mumkin bo‗lmaydi.

20

Ko‗pik yo‗qotishning gidroaerodinamik usuli konstruktiv murakkab, energiya

ko‗p sarf qiladigan ko‗pik yo‗qotuvchi qurilmalari ishlatiladi. Ko‗pikni buzish

uchun suyuqlikning urish kuchining ta‘sirida olib borilib, u suyuqlikning ustiga

sochib yoki ko‗pikni havo oqimining tezligi va yo‗lini o‗zgartirish yordamida

olib borish mumkin.

Ko‘pik yo‘qotishning texnologik usulari.

Ko‗pikni balandligini stabillashtirish quyidagi faktlarga bog‗liq;

aerotsiyani intensivligini kamaytirish (havoni yo‗naltirishini kamaytirish yoki

butunlay to‗xtatish), aralashtirish bilan (aralashtirgichning aylanish chastotasini

kamaytirish yoki butunlay to‗xtatish), reaksion apparatdan ko‗pikni flatator

yordamida olib chiqib ketilishigadir.

Gaz suyuqlik sistemada bosimning keskin o‗zgarishda (uning

vakuumlash) hozirgi paytda ko‗p tarqalgan emas, chunki uskunalarning

qimmatligi va steril muhitni saqlash qiyinligidandir. SHuning bilan birga

biokimyoviy reaktorlarda ko‗pik hosil bo‗lishini kamaytirish konstruktiv va

geometrik faktorlar xisobiga bo‗ladi, misol uchun apparatni diametrini

kattalashtirilgan yoki uni bo‗yi yoki kerakli aralashtirgich, barboter

konstruksiyalarni tanlash yo‗li bilan olib borish mumkin.

21

MARUZA № 5

MIKROBIOLOGIK JARAYONLARDA ISSIQLIK ALMASHINUVI.

ISSIQLIK ALMASHINUVI JIXOZLARI (2 soat).

Reja:

1. Bioreaktorlarda issiqlik almashinish jarayoni.

2. Kultivatorlar uchun issiqlik balans tenglamasi.

3. Biokimyoviy reaktorda issiqlik almashinish.

Mazmuni: Bioreaktorlar uchun bioreaktorlardagi issiqlik balans tenglamasi,

mahsus issiqlik almashinishi jihozlari, bioreaktorlarni issiqlik bilan ta‘minlash

usullari.

Mustakil ta‘lim. Vitaminlar ishlab chiqarish texnologiyalari. 8 soat.

Kletkalarning ko‗payishiga asosiy sabab tashqari muhitdan

moddalarning kirib kelishi hisobiga beradi va buni konstruktiv o‗sish

(qurilish) yoki anabolizm deb ataladi.

Konstruktiv o‗sish uchun ma‘lum bir energiya sarflanadi va u

energiya almashinishsiz bo‗lmaydi. Ko‗p holatlarda konstruktiv

almashinishning jarayonlari, energetik almashinishining jarayonlari bilan

bog‗liqdir.

Mikroorganizm avtotrof hayot kechirib, konstruktiv almashinishda

dioksid uglerodning uglerodini ishlatadi. Ular noorganik modda organik

modda hosil qiladilar. Ularga nitrobakterik va jazobakteriyalar va boshqalar

kiradi.

Avtotrof mikroorganizmlar energiyaning qaerda kelishiga qarab fotosintetik

va xemosintetikaga bulinadi.

Geterotrof hayot kechiruvchi mikroorganizmlar (geterotroflar) bunday

jarayonlarda tayyor bo‗lgan organik birikmalar uglerodini ishlatadi.

Mikrobiologik sanoatda eng ko‗p produtsentlar geterotroflardir.

Energetik jarayonlar har hil mikroorganizmlar uchun quyidagicha kechadi:

Aerob jarayon

C6H12O6 + 6O2 → 6 Co2 + 6 H2O+2824 kDj

yoki

2S6H12O6+9O2 → 6C2H2O4+6H2O+2070 kDj

anaerob jarayon shavel kislotasini olish jarayoni

C6H12O6 → 2Co2 + 2C2H5OH+117 kDj

yoki

C6H12O6 → 2C3H6O3 + 75 kDj

yoki sut kislotasi

C6H2O6 → 2CH3COOH +63 kDj

uksus kislota

22

6Co2+6H2O+2900 kDj → C6H2O6+6O2

yoruglik energiyasi

Xaqiqiy jarayonlar yuqoridagi soddalashtirilgan yo‗l bilan ketmaydi va

u murakkab bulib oksidlantirish tiklash reaksiyalari orqali kechadi. SHuning

uchun dastlabki mahsulot uglevodlar har mahal ohirgi mahsulot (misol

uchun SO2 va N2O), ular anabolizm yoki o‗rtadagi mahsulotlar olish uchun

sarf bo‗ladi.

Mikroorganizmlarni oziqlantiruvchi moddlarga talabi shuncha ko‗pki,

energetik moddalarning oksidlanishiga qarab past darajada bo‗lsa.

Aerob jarayonlarda eng ko‗p energiyani vodorodni fiksatsiya qilinganda

substraktdan olinadi.

Mikroorganizmlardan oksidlantirish jarayonida olingan xamma energiyalar

konstruktiv va asosiy almashinishlarga 40-45 % ketadi. Qolgan issiqlik atrof

muhitga tarqaladi. Buni shunday tushuntirish mumkin, biologik jarayonlar

bir hil bosim va haroratda olib boriladi.

Organik moddalarning boshqa moddalarga o‗tishida ajralib chiqadigan

energiya, ozgina miqdorda issiqlik holida yo‗qotiladi.

SHuning uchun geterotrop mikroorganizmlarni yashashi uchun issiqliksiz

mumkin emas ekan.

Laboratoriya usulida issiqlik effekti kam bo‗lib, u sezilarli emas.

Korxona sharoitida, katta hajmdagi va o‗lchamlari katta va baland apparatlar

ishlatilinganda, fermentatsiya paytida chiqqan ko‗p issiqlikni nazarga olish

kerak.

Kul‘turlash paytida harorat darajasini mikroorganizmlarning fiziologik

holatiga ta‘siri katta bo‗ladi. SHuning uchun har bir produtsent etishtirish

uchun optimal darajada bo‗lishi kerak. Korxona sharoitida bu ±1 daraja

bo‗ladi. Kul‘turlashda, xaroratni boshqarish va kultivatorlardagi modda

almashinish qurilmalarida temperaturani boshqarish mikrobiologik sintezda

issiqlik effektini bilmasdan turib mumkin emas.

Adabiyotlarda shunday ahborotlar berilgan: misol uchun fermentlar

profutsentlarini kul‘turlashda, ajralib chiqayotgan issiqlik 4000 dan 30000 kDj

(m3 *4), boshqa ma‘lumotlarga qaraganda ular 46000 kDj / (m

3 *4).

Antibiotik produtsentlari uchun issiqlik ajralishi 55000 kDj / (m3 *4) va undan

xam ko‗p.

Mikrobiologik sintezda issiqlik ajralishi vaqtga bog‗liq, issiqlik ajralishi

biomassaning konsentratsiyasiga va o‗sish tezligiga bog‗liq bo‗ladi.

KUL’TIVATORLAR UCHUN ISSIQLIK BALANS TENGLAMASI.

Kul‘tivatorlardagi issiqlik almashinuv qurilmalari butun sikl davomida

optimal temperaturani ushlab turishi kerak. SHuning uchun apparatlardagi

23

issiqlik balansini ko‗rishida asosiy payt, issiqlik almashinuv kurilmasining

ishlatishi maksimal bo‗lgandadir.

Agarda issiqlik almashinuvi bir xil bo‗lgan paytda, kultivatordagi

issiqlik balansi shunday holatda ko‗rinishi mumkin:

Qm + Qb +QB = Qoxl + Qn+Qn,

Unda Qm, Qb, QB, Qoxl, Qn, Qn - mikrobiologik jarayonlarda

aralashtirgich ishlashidan ajralib chiqqan issiqlik miqdori, aerofik xavo bilan

kirgan, sovutilgan suv bilan olib ketilganligi, suyuqlikni bug‗latish uchun

ketgan, atrof-muhitga sarflangan issiqlik miqdorlaridir, Dj/s.

Kultivatorlarni loyixalashda issiqlik almashinuv qurilmalari (zmeeviklar,

rubashkalar) va ularni issiqlik hisobini ohirgi mahsadini anihlash kerak.

Ma‘lumki

Qoxl = WCOb Cb (tk-tn): (1 2)

Q rasm = KF the log (1 3)

Unda Wb – sovutilgan suvning sarfi kg/s, Sv – suvning issiq hajmi, Dj/

(kg k) tn – sovutilgan suvning ohirgi darajasi, S, K-issiqlik uzatish

koeffitsienti, Vt /(sm2 K): A-issiqlik almashinuv ustining hajmi m2 Δt o‗rt.log -

logarifmik darajaning o‗rtacha har xil ko‗rinishi.

SHunday qilib hisoblash natijalariga qarab shu ma‘lum bo‗ldi. Issiqlik

almashinuv apparatlariga tushadigan kuchni bilish uchun,

Q rasm > Q oxl issiqlik balansi tenlamasidan foydalanidi.

Q oxl = Qm + Qb +QB –Qn – Qn va issiqlik uzatuvchi koeffitsient.

Aralashtirishda issiqlik ajralish jarayoni shunday formula bilan

aniqlanadi:

qm = 3,6 10 3 N ud

unda: - N ud aralashtirgichning ishchi quvvati , kvt/m3

qm - aralashtirishda issiqlik aralashishi, kDj / (m3 *4).

Kulturlash aralashtirish uchun ketadigan quvvat 1-3 kvt / m3 tashkil

etadi, unda aralashtirganda issiqlik aralishib chiqishi qm = 3600-11000 kDj /

(m3 4). Teng bo‗lar ekan.

QB Qn va Qn uncha katta emas, shu uchun ularni nazarga olmasa xam

bo‗ladi. Ma‘lum hajmdagi issiqlik miqdorini suvni bug‗latish uchun ketganini

shunday formuladi topiladi.

qmn = D (i – CBtcp);

unda, D – 1m2 soat suvning bug‗lanish massasi kt / m

3 4

t - bug‗ning entalpiyasi kDj / kg, tsr –bug‗lanishning o‗rtacha darajasi,˚S.

Qn=700ј1400 kDj / (m3 4).D uchun 0,3-0,6 kg,

qn . qb va qm larga qaraganda ancha kam.

qn - apparat devorlaridan yo‗qotiladigan issiqlik undan yana ham

kam. Apparatning tashki qiladigan harakati atrof - muhit darajasidan 5˚S farq

qiladi. SHuning uchun 1 m 2

maydon bir soat ichida 200 kDj issiqlik

yo‗qotiladi, yoki xamma apparat maydoni 60m3 da umumiy maydoni 60 m

2

ustki maydonida 12000 kDj/4 issiqlik yo‗qotiladi.

24

Issiqlik balansini tashkil qiluvchi QB Qn va Qn umumiy belgisi yo‗q

bo‗lib, shulardan eng kattasi Qn hamma mahal minusli ishorali, shuning

uchun hisoblarda ularni hisobga olmasa ham bo‗ladi va issiqlik balans

tenglamasini quyidagicha yozish mumkin.

Qoxl= Qm + Qs

YUqorida ko‗rsatilgan Qn=3600ј11000 kDj/(m34) teng. Mikrobiologik

sintezdagi deb o‗rtacha issiqlik ajratib chiqish qiymati u ham shu qiymatga

teng lekin, Qm ga qaraganda Qb teng qiymati uning o‗rtacha qiymatini

kulturlash jarayoniga bir necha barobar oshib ketishi mumkin. SHunday

qilib kulturlash issiqlik almashinish jarayonini olib borayotgan sharoitda

issiqlik ajratib chiqishi suyuqlik haroratining darajasi o‗zgarib turadi.

Differensiyalanganda issiqlik formulasi kuyidagicha ko‗rinishda bo‗ladi.

dQ = - M cj dt + qVpdt

unda M- kultivatordagi suyuqlik massasi kg S j –kultural suyuqlikning issiqlik

xajmi kDj /(kg K) T – kultural suyuqlik darajasi ˚S, Qb - sintez va

aralashtirish paytida issiqlik ajralib chiqishining umumiy ko‗rsatkich ajralib

chiqishining umumiy ko‗rsatkichi kDj / (m3

4). Vr – kultivatorning ishchi xajmi

m3 , t vakt – soat.

BIOKIMYOVIY REAKTORLARDA ISSIQLIK ALMASHINISHI.

Biologik reaktorlarda issiqlik alamashini uzluksiz va ko‗p pog‗onali

bo‗ladi. Uzluksiz issiqlik almashinishi reaktorlar issiqlik uzatish maydoni

reaksion muhitida joylashtirilib reaksiyaga kiruvchi moddalar yo‗nalishida

issiqlik almashinishini ta‘minlash kerak. Ko‗p pog‗onali issiqlik

almashinishda issiqlik uzatuvchi maydon reaktor tashqarisida joylashtirilib

reaksion muhitdan bo‗lak holda bo‗ladi. Ayrim hollarda uzluksiz va ko‗p

pog‗onali issiqlik almashtirishga to‗g‗ri keladi.

Biokimyoviy reaktorlarning sovutganda har hil usullardan foydalanishi

mumkin.

Reaksion apparatlarda issiqlik almashinishini texnik usullarini tanlash

jarayonini olib borishning daraja sharoitini hisobga olinadi. Xamda ularning

fizik, issiqlik, kimyoviy va issiqlik uzatuvchilar xususiyatiga bog‗liq bo‗ladi.

Reaktorlarni ikkita asosiy usullar, sovitish (isitish)- issiqlik almashtirish to‗g‗ri va

bilvosita orqali bo‗ladi.

Reaktorlarda issiqlik almashtirishning kosvennыy usuli issiqlik va

reaksiyaga kiruvchi moddalar bir-biridan alohida o‗tkazmaydigan yuza bilan

ajratilib, o‗sha orqali issiqlik almashinuvi kechadi. Issiqlik uzatuvchi yuza har

hil geometrik shaklda bo‗ladi (ilon, rubashkali, halqali, trubkali va hokazo) va

ular tashqarida yoki apparat ichkarisida joylashiladi. Bu ichki va tashqi issiqlik

almashinuv kurilmasi reaktorda optimal darajani butun sikl davomida saqlab

turish kerak.

Reaktor aralashtirgichlarning issiqlik almashinuv qurilmalarining turlari

- rasmda kursatilgan.

25

Reaktorlarni tashqaridan sovutish va (isitish) ko‗p hollarda rubashkalar

orqali olib borilib, bu issiqlik biotexnologiya almashinuvida eng ko‗p

qo‗llaniladigan usullaridan biri hisoblanadi. Issiqlik almashinish qurilmasining

asosiy ustunligi, apparatning konstruktiv elementlarni ichki xajmini ozod

etadi, bu xam reaktorni ishlashi osonlashtiradi va uning ishchi xajmini

germetizatsiyasini oddiy va kafolatli ta‘minlaydi. YAngi tipdagi tashqi issiqlik

almashinuv jarayonini qurilmalarining germetizatsiyalari kafolatli intensivlashda

seksiyalangan rubashkalar ishlatilib, ular spiralli to‗siqlar yoki oddiy spiralli

to‗siq qo‗yiladi, va shu bilan birga issiqlik uzatuvchini tengensial kiritiladi. Bu

xam issiqlik almashinuvi tezligini oshirib va bir vaqtning o‗zida uni

boshqarishni sharoitini yaxshilaydi. Tashqarida joylashgan issiqlik almashinuv

qurilmalari o‗rnatish apparat katta-kichikligiga qarab chegaralanadi. Reaksion

xajmini 1 m3 oshirganda ularni amaliyotda qo‗llash maqsadga muvofiq bo‗lmay

qoladi, bunda issiqlik almashinuv yuzasi kamayadi, metallarning sarfi ko‗payadi.

Reaktordagi ichki issiqlik almashinuv qurilmalar sifatida zmeeviklar

qo‗llaniladi.

5m3

hajmli apparatlarda bitta zmeevik ishlatiladi, uning o‗rtasida

joylashtiriladi. Katta hajmdagi apparatlarda bir necha zmeeviklar joylashtiriladi.

Ichki issiqlik almashinuv kurilmalarining biri bu vertikal trubkali chegaralangan

turi bo‗lib, ular appartning devoriga yaqin radial joylashtiriladi. Bu tipdagi

kurilmalar zmeevik turiga qaraganda juda ko‗p svarkalangan birikmalardan

iborat bo‗lib, va shuning uchun ko‗p kuch sarflanadi, ularni tayyorlash murakkab,

shuning bilan birga ekspluatatsiya qilinayotganda ishonchli emas. SHuning uchun,

ular zmeeviklarga qaraganda kam ishlatiladi.

Ichki issiqlik almashinuv qurilmalarining konstruksiyasi ularni qurish,

tozalash va biokimyoviy reaktorlarni sterilizatsiya qilish oson bo‗lishi kerak,

xamda aralashtirilayotganda vibratsiyani oldini olish uchun uni reaktor

korpusiga mahkam mahkamlash kerak. SHuning bilan birga reaktor ichida

issiqlik almashinuv qurilmalarini joylashtirish, aralashtirishni issiqlik

almashinishini reaksion muhitda yomonlashtiradi..

26

Ma’ruza 6.

Mikrobiologik sintez jarayonlarida asseptik sharoitlarni ta’minlashning

umumiy prinsiplari - 2 soat. 1.2. 4.

Reja:

1. Mikrobiologik sintezda asseptika.

2. Apparat va truboprovodlarni sterillash va germetizatsiyalash usullari.

3. Mikroorganizmlarni yashash chidamligini yuqori darajaning ta‘siri.

4. Suyuqliklarni issiqlik yordamida sterillash.

Mazmuni: Asseptikaning umumiy qoidalari, jihozlarni sterillash usullari, havoni

sterillash moslamalari.

Kulturlash jarayonini tashqi mikroflorasiz olib borishni asseptik usul deb

tushunish mumkin. Ishlab chiqarishni shtamp mikroorganizm–produtsentni

kulturlash paytida muhitni tashqi mikroflorasidan ishonchli himoya qilish

mikrobiologik sintezning texnologiyada asosiysi hisoblanadi. Bu asosan katta

ahamiyatga ega bo‗ladigan muhit bu ham bo‗lsa noziq mikrobiologik sintezda

asseptik sharoitni tashkil qilish. Katta masshtabda ishlaydigan ishlab chiqarish

korxonalarida asseptik sharoitni tashkil qilish juda murakkab muhandislik

ishidir. Umuman olganda ular ikki yo‗l bilan xal kilinadi.

Birinchi yo‗l ishlab chiqarishning texnologik gigienasini ta‘minlash zarur.

Bunga quyidagilar kiradi: Ishlab chiqarish muhitni boshqa mikrofloradan

muhofaza qilish va ishlab chiqarish xonalarida ishlab chiqarilgan

protsutsentlarni tarqalishini oldini olishdir.

Ikkinchi yo‗l bu texnik echim va usullar kompleksini birlashtirib, bu

texnologiyaga aloqasi bo‗lib, alohida texnologik uskunalarni foydalanish (filtrlar,

sterilizatorlar) yoki kultivatorda alohida asseptik sharoitni tashkil qilish,

kontrol-o‗lcham asboblari, apparatlarning bog‗lovchi va truboprovodlarning

ayirboshlash kiradi. Jarayonlarni olib borishning ohirgi maqsadi uskunalarni

sterilizatsiya qilish, tashqi mikrofloradan butunlay qutilish (aerorik havo,

ovqatlanish muhiti, ko‗pik yo‗qotuvchilar va boshqalar) i kultivatorning ichki

qatlamini sterilizatsiyasi.

Kulturlash jarayonini asseptik sharoitda olib borish uchun, apparat va truba

yo‗llarini germetizatsiyallash va sterillash kerak. Aerobik havo, ovqatlanish

muhiti, ko‗pik yo‗qotuvchilar va kultivatorga kiruvchi va boshqa qo‗shimchalar.

1. Apparat va truboprovodlarni sterillash va

germetizatsiyalash usullari.

Apparat va truboprovodlarni eng ko‗p tarqalgan sterillash usullaridan

biri havo bug‗lari bilan to‗ldirilgan issiqlik bilan ishlov berishdir. Bu usul

27

ishlab chiqarishda sharoitida eng mustahkam, iqtisodiy jihatdan samadator va

kimyoviy usullarga qaraganda qulaydir. Ayrim hollarda appartlarni yoki ayrim

qismlari yoki asboblari issiqlik haroratiga chidamasa, unda kimyoviy

sterillash usuli qo‗llaniladi.

Sterillanuvchi apparat va truboprovodlarni suv bug‗lari bilan issiqlik usuli

orqali sterillashda shuni tushunish mumkin apparatning ichki qismida hamma

nuqtalarida ma‘lum vaqt ichida darajani saqlab turilishi kerak. Test-ob‘ekt

uchun, Bacillus stearothermophilus ishlatish mumkin. Bu daraja 115-1200 s da

orasida bo‗ladi. Ishlab chiqarish sharoitida bunday darajani saqlab turish katta

qiyinchiliklar bilan bog‗liq bo‗lib, har-hil to‗liq holidagi bo‗shliqlar, chiqib

turgan joylar atrof-muhitga va issiqlik uzatishning notekisligidir. Eng qiyin

sterillanuvchi joylar bular shtutserlar, KIP datchiklari, truboprovodlarni ajralish

joylari, tupik joylari, ular ajralish va apparatlarga ulangan joylarda hosil

bo‗ladi.

Jihozlarni va kommunikatsiyalarni sterillash etarli hisoblanmaydi. Erishilgan

sterillashni butun bir necha sutka ish siklida saqlab turish kerak. Bunday

talabni bajarish uchun apparat va truboprovodlarni germetizatsiyasini ishonchli

bo‗lishi kerak. Ularni absolyut, germetizatsiyalashni hisoblash kerakmas. SHuning

bilan birga mikrobiologik ishlab chiqarishda jihozlarni germetizatsiya darajasi

ham ilmiy asoslangan emas. Korxonalar ohirgi vaqtga kadar ishlatilayotgan

usullari jihozlarni germetizatsiyasini baholash asoslaridan biri apparatlarda

bosimni tushib ketishi yoki vakuumsizlanishni (monometrovik usul), ko‗pikli

usul sovun suyuqligini ishlatish mumkin. SHuning bilan birga ohirgi usul

bosim 0,35 MP a (3,5 pt s/m3

) ishlatiladi, uni kamchiligi bo‗lib, har mahal ham

hamma ko‗pikchalarlarni topish qiyin.

Ohirgi yillarda amaliyotda mikrobiologik ishlab chiqarish sanoatida

germetizatsiyalashda keng qo‗llanilayotgan usullardan biri galoid nuqta

qidiruvchilar turi GTI-3, GTI-6, VAGTI-4 1,5-0,5g/yil ko‗rsatib beradi. Galoidli

nuqta qidiruvchilar xona 10-4

–10-6

mm3

. MPa/s sezadi. Galoidli moddalarni

apparatlarga kiritish o‗nta kub santimetrda 1 m3 apparat hajmiga qarab

o‗lchanadi.

Apparatlarning germetikligini saqlash uchun eng murakkab joy, bu ham

bo‗lsa o‗qning aralashtirish qurilmasiga kiradigan joyi hisoblanadi. Ohirgi

yillargacha mikrobiologik sanoatda oddiy salniklar ishlatilib, ular

germetizatsiyani kerakligicha ushlab turolmaydilar. Ortiqcha bosimning

bo‗lishiga qaramay, apparat ichiga yog‗ning to‗qilishi oldini olib bo‗lmaydi.

Hozirgi vaqtda valning yon tomonidagi siqilgan konstruksiyadagi

aylanayotgan aralashtirgich o‗qiga termik yog‗li zatvorli, ular mustahkam

germetizatsiya hosil qilib va mikrobiologiyaning noziq texnologiyasining

talablariga to‗g‗ri keladi.

Germetizatsiyalashni yuqori talablarini qo‗yishda kultivator ayrim

konstruksiyalarni moslash, ko‗rish oynasi, flanetslar va boshqalar ishlab

chiqishda hisobga olish kerak. Eng murakkab joylar germetizatsiya uchun

zapor armaturalar bo‗lib, ular apparatlar truboprovodlarda juda ko‗p ishlatiladi.

28

Oddiy salnikli armatura eksplutatsiya paytida juda ko‗p ish talab qiladi, va

hamma mahal ham germetizatsiyani hosil qilmaydi.

Asseptik muhitni silfonli armatura ishlatilganda engil hosil qilish mumkin

(rasm 6.2)

Noziq mikrobiologik sintez korxonalarida difragmali armaturani ishlatish

mumkin. (Rasm 6.3).

SHunday qilib, asosiy kulturlash bosqichida asosiy jihozlarni

germetizatsiyalashni asseptik sharoitni saqlab qolish uchun apparat ichiga

tashqaridan tushadigan mikroflorani yo‗qotish va va kulturlash jarayonida

material oqimlari orqali kiradigan (oziqlanish muhiti, har hil qo‗shimchalar,

ko‗pik yo‗qotuvchilar, aerobik havo) muammo hal qilinganda hosil bo‗ladi.

2. Mikroorganizmlarni yashash chidamligini yuqori

haroratning ta‘siri.

Mikroorganizmlarni issiqlik ta‘siriga chidashi boshqa tirik organizmlarga

qaraganda ancha yuqori. Tashqi mikrofloralar ichida shunday

mikrorganizmlar borki, ular 1210S 20-30 minut daqiqadagi sterillash

jarayonini ko‗taradi. Sterilizatsiya paytida asosiy ahamiyatlisi ikki faktordir

hisoblanib, bular - harorat va uning uzoq ta‘sir qilishi. Harorat yuqori bo‗lsa,

mikrorganizmlarni nobud bo‗lish vaqt uchun shuncha kam bo‗ladi.

Ma‘lum haroratda mikroblarni yo‗qotish uchun ta‘sirning uzoqligiga nobud

bo‗lish vaqti deb ataladi (tc). Nobud bo‗lish vaqti bilan haroratning bog‗liqligi (6.4

rasmda) keltirilgan.

Vaqt (tc) haroratdan tashqari muhitning kimyoviy va fizik xossalardan,

ifloslantiruvchi mikroorganizmlarning turi, idishlarni konstruksiyasiga, isitish

yo‗liga bog‗liq bo‗ladi.

Rasm 6.5 ifodalangan egri, to‗g‗ri qilib ko‗rsatish mumkin.

Lgtc=a-vt. (6.1).

Bu grafik katta amaliy ahamiyatga ega, u yordamida nobud bo‗lish vaqtni

har-hil haroratda hisoblash mumkin.

a va v koeffitsient mikroorganizmlarning fizik-kimyoviy xossalari

bog‗liq bo‗ladi.

Labarotoriya sharoitidagi mikroorganizmlarning termik chidamligini

o‗rganishda olingan ma‘lumotlar grafik holida keltiriladi.

(Rasm 64va 6,5) yoki tenglama ko‗rinishda ifodalangan (6.1).

tc qanchi kam bo‗lsa, sterilazatsiya shuncha tez ketadi. SHuning uchun L/tc

birligini sterilazatsiya tezligi deb kurish mumkin.

Sterilazatsiya tezligining o‗zgarishini Z birligi bilan ifodalaniladi va

sterilazatsiya tezligini 10 marta oshirish uchun ketgan sterilazatsiya haroratini

o‗zgarishi bo‗ladi.

6,1rasmda kursatilgan tenglamaga tc ni t1 va 10tc qo‗yilganda t2 haroratdan:

t1- t2= L/v= Z. (6.2).

29

Ko‗p mikroorganizmlar uchun Z 5-14°S (o‗rtacha 10°S) turadi. Ayrim

hollarda mikroorganizmlarni issiqlikga chidamligini xarakteristikalash uchun tc

standart darajada 121°S-τ121 birligi ishlatiladi. Unda 6,1 °S τ0 hisoblash uchun

quyidagi tenglama kelib chiqadi.

Lgtc/ t121=(121- t/Z(6.3).

Ishlab chiqarish sharoitda sterillanishda ayrim hollarda sterillashni olib

borishda sterillanmagan hollar uchraydi.

Unda muxandis-texnologlarning qiziqtiradigan narsa mikroorganizmlarni

issiqlik ta‘sirida ulash tezligi o‗zgarishi bog‗liqligidir. Juda ko‗p tadqiqotchilar

shuni ko‗rsatadiki, vegetativ va sporali mikroorganizmlarining formalarini

buzilishi mikroorganizmlarning nobud bo‗lmay qolgan o‗rniga to‗g‗ri

proporsional bo‗ladi:

dx/dt=-Kt·X. (6.4).

Unda X-mikroorganizmlar konsentratsiyasi; t-vaqt, Kt-

mikroorganizmlarning termik holati.

6.4 tenglama kimyoviy reaksiyalarning birinchi bosqichiga o‗xshaydi. Bu

tenglamani echish uchun X=Xn ,t=O unda shunday ko‗rinish oladi.

Ln X= LnXc -Kt t (6.5)

YOki

X=XcC-Kt t

(6.6)

6.5 grafik tenglama 6.6 rasmda keltirilgan, unda shu ko‗rinib turibdiki

LnX=f(t) chizikli bo‗ladi. Mikroorganizmlarning issiqlik ta‘siriga chidamligi

to‗g‗ri chiziqning maydoniga joylashishi LnX=f(t). Mikroorganizmlarning

logarifmik halat bo‗lishi qonuniga asoslanib, amaliyot uchun ikkita kerakli

holat kelib chiqadi.

-teoretik jihatidan absomet sterillashga erishish mumkin, kandaydir bosqichli

ishonchili.

-mikroorganizmlarni yashashi uchun sharoit boshlang‗ich ifloslanishga Xo

bog‗liq, shuning uchun sterilizatsiya paytida ifloslanish miqdori kamaytirish

kerak.

Mikroorganizmlarning issiqlik ta‘sirida nobu bo‗lish mexanizmi hali ohiriga

ochilmagan. Tadqiqotchilar logarifmik bog‗liqni har hil tushuntirishadi, bunda

eksperimentiv ma‘lumotlarni issiqlik sterillash olinganda kuzatiladi. Eng ko‗p

tarqalgan, keyingi gepotezalardir:

1. Mikroorganizmlarning haloqati bitta molekulani kimyoviy aktivsizlanish

hisobiga kechadi. Bu hol molekulalarni issiqlik ta‘sirida, kislord ko‗p paytida

okislanishda yoki gidrolizda;

2. Mikroorganizmlarning haloqati ma‘lum bir jarayon hisoblanadi, ularning

kechishi shu paytga qadar bo‗lgan muhitga bog‗liq bo‗ladi.

3. Mikroorganizmlarning bir qismini xaloqatini tushuntirish radiaktiv xaloqat

faktoriga bog‗liq bo‗ladi. Bu zarrachalar mo‗ljalga olingan bilan tuqnashib nobud

bo‗ladi. Bunday zarrachalardan misol uchun: issiqlik energiyasidan uyg‗ongan suv

molekulasi bo‗lishi mumkin.

30

4. Mikroorganizmlarning xaloqati kletkalarning issiqlikka chidamligi har

hilligidadir. Mikroorganizmlarning issiqlikka chidamligining bulinishi normal

harakterga ega.

3. Apparatlarni issiqlik yordamida ishlab chiqish.

Apparatlarni ichki qismini issiqlik yordamida ishlab chiqish jarayonida devor

atrofida suv bug‗ining kondensatsiyalanada. Bunda bug‗-gaz aralashmasidan

havo ajralib chiqib, va u kondensat plankasi ustida yig‗ilib, bug‗ni himoya qiladi.

Uning ovibatini eksperimentlarga ko‗rsatishiga parda 0,5 havoning bo‗lishi,

ya‘ni bug‗ning apparat devoriga issiqlik koefitsienti 40 , havo

konsentratsiyaning 1 bo‗lishi ikki barobarga oshiriladi. Hosil bo‗lgan havo

tusig‗idan bug‗ molekulalari o‗tishi diffuziya orqali kechadi. Bug‗-havo

aralashmasining parametrlarining o‗zgarish harakteri (bosim, harorat) apparat

devori oldida quyidagicha ifodalanadi:

Rob= Rp+Rv

Unda – Rob-umumiy bosim ; Rp-parsial bosim, bug‗; Rv-parsial bosim, havo

termodinamikadan ma‘lum. Rp= Rob·Sp, unda Sp-aralashmadagi bug‗ning

hajmdali konsenratsiyasi, birlikda.

SHunday qilib bug‗ning umumiy hajm konsentratsiyasi qancha kichik

bo‗lsa, parsial bosim shunga kichik bo‗ladi. Devor yaqinida bug‗ning

kondensiyalanishida, bug‗-havo aralashmasida uning konsentratsiyasi eng kichik

bo‗ladi. SHuning uchun bug‗ning devor oldidagi parsial bosim eng kichik,

oqimning yadrosiga yaqinlashgan sari u tez oshadi. Uning teskarisi parsiali havo

bosimi bu erda eng katta bo‗ladi. SHunday qilib, devor yonida havoning

konsentratsiyasi eng yuqori bo‗ladi. (rasm 6, 9).

PB, Pn, tn – Pb - havoning parsial bosimi, kondensat oldidagi plenkaning

parsial bosimi va harorati, tst – apparat devori oldidagi harorati.

Bu-havo aralashmasining harorati har mahal toza bug‗ning harorati va

bosimi parsial bosimiga teng bo‗ladi. SHunday qilib, umumiy bosim, 0,21 M

Pa va havo aralashmasining hajm konsentratsiyasi CB=0, harorat 134ºS ga

teng, o‗sha bosimda va C6=0,9 -harorat esa 70ºS. Pn < P ob bo‗lsa daraja

bosimi tn –t st kichik bo‗ladi. Toza bug‗ni ishlatilganga qaraganda.

SHunday qilib, kerakli sterilizatsiya darajasini etishtirish uchun apparatda

paydo bo‗ladigan haroratli va konsentratsion maydon hosil bo‗lishiga

bog‗liq. Bu maydonlarni teoretik hisoblashni G.P.Piterskix taklif qilgan.

Asosiy hisoblash tenglamasi quyidagicha:

PvL CaL ´ Q1+Q2

____ = ________ = e ________L

PvO Cδ G0D0F0

Unda: PBl - havoning parsial bosimi, shtutserning yopiq tomonida X=1,

MPa: PBO - havoning parsial bosimi, shtutserning poydevorida (apparatda)

31

MPa: Cal - shtutserning yopiq tomonida havoning hajm konsentratsiyasi x=l,

birlik: CBO – shtutserning poydevorida havoning hajm konsentratsiyasi

(apparatda), birlik: X-shtutserning ostidan va uning poydevorigacha masofa,

m: Ql - shtutserning yon maydonidagi issiqlik yo‗qotilishi, Bi: Ql =gPE: q-

maydon birligini devor ustidagi issiqlik oqimi, Vt/m2: P-shtutser ko‗ndalang

kesimining perimetri, m : G0-bug‗ hajmining birligiga issiqlik kondensatsiyasi,

Dj/m3. D0-diffuziya koeffitsienti molekulyar va konvektiv uzatish hisobga

oladi, sm2/s: Q

2- yopiq shtutser orqali issiqlik sarfi: Bt.

YUqorida keltirilgan tenglamadan shu narsa ko‗rinib turibdiki, shtutser

oldida havoning konsentratsiyasi oshadi, apparat hajmida havoning tarkibiga

qarab to‗g‗ri proporsionaldir.

G.P.Piterskix tomonidan ikki turdagi shtutserlar uchun d=25mm,

h=100mm va d=50 mm, h=125mm, ko‗rsatdiki, kultivator shtutserlar ustida

daraja 113ºS (Pob=0,3 MPa, apparatdagi harorat 133ºS), CBO=0,7 10 -4%

shtutser diametrlari uchun 25 mm olish mumkin va 0,4% 50 mm shtutser

diametrlari uchun.

Apparatlarda havo konsentratsiyasini amaliy eritiladigani 0,1% shunday

qilib, devor harorati kichik shtutserlar 25 mm bo‗lganda 113ºS ancha kam

bo‗ladi.

G.P.Piterskixning teoretik bog‗liqligidan shunday asosiy yakuni

apparatlarni bug‗lar bilan to‗ldirilganda issiqlik jarayon sterilizatsiyasi

shuncha to‗g‗ri keladi:

- Apparatlarni issiqlik bilan ishlab chiqishda asseptik sharoitini tanlash

uchun uning samaradorligini oshirish uchun quyidagilar kerak: Bug‗-havo

aralashmasida apparatdagi havoni mumkin qadar kamaytirish bunda ishlab

chiqarish oldidan apparatdagi havoni bug‗ yoki vakumda mumkin kadar

havoni yo‗qotish:

- Keyin sterilizatsiya qilinadigan joylarda (shtutser, armatura) joylarida

issiqlik yo‗qotilishini maksimal kamaytirish. Uning uchun u joylar issiqlik

izolyasiyasi yordamida berkitish kerak.

- Iloji boricha shtutser diametrlarini kattalashtirib va uning chiqib

turishini kamaytirish, apparatda tor va uzun teshiklarga yo‗l kuymaslik.

- Iloji boricha shtutser devorlarini yo‗g‗onlashtirib, issiqlik oqimini

devorlari orqali ko‗paytirib:

- Issiqlik bilan ishlab chiqish uchun ichki maydonlarni ifloslanishidan

saqlash kerak: chunki ular devor yonida haroratni kamaytirish mumkin:

Bunday takliflarni bajarish amaliy jihatdan kul keladi.

SUYUQLIKLARNI ISSIQLIK YORDAMIDA STERILLASH.

Kulturlash bosqichida suyuq oziqlantirivchi muhitdan tashqari uzlukli

yoki uzluksiz kultivatorga suyuq ko‗pik o‗chiruvchilar va oziqlantirish uchun

har hil eritmalar (tuzlar, glyukoza) yoki rNni korrektirovkalash uchun

(ammiak suvi) yuboriladi. Mikroorganizmlarning suyuqlik muhitidagi tarkibini

32

(bakterial ifloslanish boshlang‗ich ko‗rsatkichi (104 – 10

6 kletka/ml) etadi, ular

mexanik yoki har hil usullar bilan yo‗qotish mumkin. Mikroorganizmlarni

mexanik yo‗l bilan yo‗qotish filtrlash va sentrifugalash uni yo‗qotish uchun

dezinfektantlar, gamma va ultrabinafsha nurlar bilan nurlash, hamda issiqlik

bilan ishlab chiqishdir. Har hil sabablarga ko‗ra mikrobiologik ishlab

chiqarishda isssiqlik sterilizatsiyasida suv bug‗i ishlatiladi. Elektr bilan isitish

kam ishlatiladi va eng ayrim termolabil muhit uchun sterillash filtratsiyasi

qo‗llaniladi.

SUYUQLIKLARNI ISSIQLIK BILAN STERILLASH USULLARI.

Issiqlik yordamida suyuq oziqlantiruvchi muhitni sterillash siklik yoki

uzluksiz usullar olib boriladi. Siklik yo‗l bilan olib borishda kultivatorni

issiqlik bilan ishlov berishadi yoki alohida o‗rnatilgan hajmdan aylanish

mumkin. Siklik usulda bir mahalda muhitning hamma hajmi isitiladi.

SHundan keyin muhit ma‘lum vaqtgacha ushlab turiladi undan keyin

kulturlash haroratiga kadar sovitiladi. Haroratning o‗zgarishi harakteri vaqtga

bog‗liq va bunda jarayonlarda sovitish va isitish usullariga bog‗liq bo‗ladi.

SHuning bilan birga siklik sterillash paytida muhit uzoq vaqt ichida,

boshlang‗ich (ohirgi) va issiqlik sterillash darajasi o‗rtasida bo‗ladi. SHuning

uchun ayrim sterillash isitish va sovo‗tishda bo‗lib utadi. Siklik usullarda

ayrim muhitni isib ketishi mumkin, shuning uchun uni ushlab turish va

masshtablash qiyin. Mana shularning hammasi siklik usulni

avtomatlashtirishni qiyinlashtiradi. SHuning uchun xozirgi vaqtda uzlukli

issiqlik sterillash kichik hajmda (100-200l) olib boriladi.

Ishlab chiqarishda uzluksiz usul qo‗llaniladi. Uzluksiz sterillashda isitish

va sovo‗tish vaqtini kamaytirib sterilizatsiya haroratini siklik usulga nisbatan

oshiriladi. Uzluksiz sterilizatsiyada harorat o‗zgarish harakteri 6-11 rasmda

keltirilgan. Uzluksiz issiqlik bilan ishlov berish jarayoni sterilizatsiyani

ma‘lum rejimda (harorat va ushlab turish vaqti) juda aniq va issiqlikni

ushlab qoladi.

SHuning uchun uzluksiz usul mustahkam va iqtisodiy jihatdan uzlukli

usulga qaraganda tejamli. Uzluksiz sterillash usulining kerakli tomoni ishlab

chiqilayotgan muhitga sifatiga ta‘sir qilishidadir.

APPARATIK MOSLAMALAR.

Uzluksiz suyuqliklarni issiqlik bilan sterillashning prinsipial sxemasi 6-15

rasmda kursatilgan.

33

Ma’ruza 7

HAVONI TOZALASH USULLARI VA MOSLAMALARI. 2 soat 5.6

Reja:

1. Korxonalarda havoning ishlatilishi.

2. Havoni sterilazatsiya qilish va uni nozik tozalash usullari.

3. Havoni filtrlashda bo‗lakchalarni cho‗ktirish mexanizmi.

Mazmuni: Asseptikaning umumiy qoidalari jihozlarni sterillash usullari,

havoni sterillash moslamalari.

Atmosfera havosi har mahal uzun eng mayda qattiq yoki suyuq bo‗lakchalarni

bo‗lib, ularda har hil mikroorganizmlarni olib yuradi. Bu bo‗lakchalarning bo‗yi

mikronda va o‗ndan biridan bir necha o‗n mikrongacha, har hil fraksiyalarning

bir-biriga nisbati mahalliy sharoitga bog‗liq. Atmosfera havosi har mahal ham

polidispers aerozollardan tashkil topgan bo‗ladi.

Mikrobiologik korxonalar joylashgan tumanlarda atmosfera havosida har

hil bo‗lakchalarning umumiy konsentratsiyasi 108-10

10 bo‗lakcha/m

3 tashkil

qiladi. SHaharlarda havodagi mikroorganizmlarning o‗rtacha konsetratsiyasi 103-

104 bo‗lakcha/m

3 .

Antibiotik ishlab chiqaradigan mikrobiologik sintez korxonalari

ko‗kalamlashtirilgan tumanlarda joylashtirilib, havodagi mikroorganizmlarning

miqdori 1000-3000 bo‗lakcha/m3 bo‗lishi kerak. Mahaliy sharoitlarga qarab havo

mikroflorasining spektrlari o‗zgarib turadi. Ammo har mahal havoda ko‗pincha

mikroorganizmlar bularga qarshi kurashish kerak va quyosh radiatsiyasiga

chidamlilari saqlanib qoladi. Havoda eng ko‗p uchraydigan

mikroorganizmlarning buyi 0,5 dan 25 mkm gacha uchraydi.

Havoda har mahal virusli va fagonli bo‗lakchalar bo‗lib, ularning buyi eng

kichik, ular ozod holda emas, erning eng kichik bo‗lakchalarida, kul, qora kuya

va o‗simlik changlarida bo‗ladi. SHuning uchun havoni tozalash usullari va

atmosfera havosi sterilizatsiyasini tanlaganda, kerakli qurilma va jihozlarni

hisoblaganda mikroorganizmlarning o‗rtacha bo‗linishini etiborga olinishi kerak.

Atmosfera havosida mikrorganizmlarning konsentratsiyasini 2000 bo‗lakcha/m3

olinadi. Ayrim mualliflarning hisoblashiga havoni filtr oldidan kompresordan

keyin oldindan ko‗pol tozalanganda bu konseptratsiya 70 dan 150 (o‗rtacha

100) kmtka/m3

. Bunday konsentratsiya usullari tanlashda va qurilma

jihozlarni tuzishda, i aerobik havoni tozalashda qabul qilinadi.

Mikrobiologik sanoatda havoni nozik tozalash, sterilizatsiya qilish aeratsiyani

tashkil qilish uchun emas, yoki boshqa paytlarda, misol uchun, texnologik

jihozlardan, ishlab chiqarish xonalaridan, laboratoriya xonalari sterilazatsiyalash

bokslarni va ishlab chiqarish xonalarini havoni tashqariga chiqarish yo‗lidan

foydalaniladi, hamda ularda texnologik jarayonlarni asseptik sharoitda yuqori

tozalikda ushlab turish uchun qo‗llaniladi.

34

Havoni sterilizatsiya qilish va uni nozik tozalash usullari.

Kulturlash paytida aerobik havo uchun asosiy talab bu sterillangan, ya‘ni

bunda mikrofloralarni to‗liq bo‗lmasligi kerak.

Amaliyotda, ayniqsa ishlab chiqarish sharoitida absolyut sterillashni paydo

qilish mumkin emas. Mikroflorani bittasini yo‗lda qo‗yib bo‗ladigan

mikrorganizmlar ko‗p emas va 10-3-

10-6

tashkil qilib, kultivator siklga bitta

mikrorganizmlarni o‗tishi 10-3-

10-6

teng bo‗ladi. Havoni tozalash sistemasi

shuning samaradorligi yoki uning ayrim elementlarining o‗tish koeffitsienti

bilan baxolanadi.

Kp =X 100,

X0

Unda Kp-o‗tish koefitsenti, %, havoda mikroorganizmlarning konsentratsiyasi

tozalangandan keyin, xujayra/m3 , X0-tozalashdan oldin havodagi

mikororganizmlarni konsentratsiyasi, kletok, m3

. Kultivatorda ishlashida,

mikrobiologik sintezda ancha yaqin hisoblar shuni ko‗rsatadiki, tashqi

mikroflorani kirib kelishi uchun o‗tish koeffitsenti 10-8

-10-11

%ga teng bo‗ladi.

Asosiy talablardan tashqari - sterilizatsiya ishonchli bo‗lishi uchun,

sterilizatsiya usullari tanlash va aerobik havoni sterillash sterilizatsiya usullari

tanlash va qurilmani konstruksiyalash uchun keyingi talablarni hisobga olinadi:

Iqtisodiy, sterilizatsiyani kontrol qilish, ekspluatatsiya qilishning osonligi.

Havoni sterilizatsiya qilish uchun havodagi bo‗lakchalarni yo‗qotish, gaz

bilan tozalash usullari (mexanik yoki elektr), yoki mikroorganizmlarni havoni

tozalamasdan turib yo‗qotish.

Gaz bilan tozalash usullarining ko‗pi markazdan qochma kuch yordamiga

asoslangan bo‗lib, bular (siklonlar), inersiyali (ajratuvchilar), yuvilish

(skrubberlar, ko‗pik apparatlari) hamda elektrfiltrlar mikrobiologik sintez

texnologiyasida tadbik qilinmadi, chunki ularning iqtisodiy tomondan kam

samaradorligi uchun. Havodagi mikrorganizmlarni yo‗qotish uchun nonizik

nurlar (ultradiometik nur, gamma nurlar), ultra tovush va yuqori harorat

yordamida olib borish mumkin. Bunday usullar xali to‗liq ishlab chiqilmagan

va jihozlari ishlab chiqilmagan.

Ultrabinafsha nurlar sporali bakteriyalar va mikroorganizmlar uchun kam

samarali bo‗lib, ular changning orasida bo‗lishi uchun. SHuning uchun

ultrabinafsha nurlarning keng tarqalish bu laboratoriya xonalarini va bokslarini

toza to‗tish uchun keng qo‗llaniladi.

Gamma nurlar va ultra tovush bilan ta‘sir kiluvchilar jihozlarni ishlab

chiqish va ekspluatatsion harajatlarning kattaligi uchun havoni sterillash

uchun amaliyotda qo‗llanilmaydi.

Havoni issiqlik yordamida sterilizatsiyalash eng samarador usullardan

biridir. Issiqlik manbai bo‗lib, elektr isituvchilar yoki gazli gorelkalar

ishlatiladi. Ishonchli sterillash (10-7

-10-6

% o‗tish koeffitsenti) ko‗rsatilgan bo‗lib,

uni ta‘minlash uchun 0,14 ekspozitsiya va daraja 300 0 s bo‗lishi kerak.

35

SHuningdek yana ham ishonchli pechlar keltirilgan bo‗lib, ular ekspozitsiyani

1-2s, haroratni 3000

S

ta‘minlashi mumkin. Elektr issiqlik yordamida issiqlik

bilan sterilizatsiya qilish yoki gaz gorelkali yordamida ishlatish kam ishlab

chiqarish uchun (10-100m3/soat) unda eng katta ishonchli bo‗lishi uchun. Elektr

bilan ta‘minlash yoki yoqilg‗ining yo‗qligida, issiqlik sterilizatsiya

qurilmalari nozik tozalash filtrlari bilan jihozlanadi.

Adiabatik porshenli kompressorlarda hosil bo‗lgan issiqlikni ishlatish

uchun 0,7-0,8mPa bosim (harorat 2000 s) undan keyin 20

0 S davomida ushlab

turish kerak. SHunda o‗tish koefitsient 0,5-1%ga erishish mumkin. SHuningdek

xozirgi paytda trubokompressorlar ishlatilib, ular havoni ko‗p sarflanganda

iqtisodiy samarador bo‗lib, unday kompressorlarda bosim 0,3-0,35 MPA

(harorat 130-1400S) texnologiyani qanoatlantiradi, lekin issiqlik

sterilizatsiyasini ta‘minlay olmaydi. Issiqlik yordamida sterillanishining

umumiy kamchiliklaridan biri jihozlarning kattaligi, aynika issiqlik

almashinuv gaz-gaz issiqlikni regeneratsiya qilishda ishlatilganda va ularda

issiqlik almashinuv koeffitsenti kattaligini ta‘minlash qiyin ( K=6’35 Vt/(m2

K) va hajmi ushlashlarda kerakli ekspozitsiyani ushlab turish uchun.

Xozirgi paytda eng samarali, talabli va universal usul havoni nozik tozalash

va sterilizatsiyalash (misol uchun, aeratsiya paytida) sochiluvchan qavatdan,

teshikli yoki ipli materiallardan filtratsiya qilishdir. Nozik tozalash filtrlari

o‗tish koeffitsenti 10-4

-10-6

% tashkil qilib va u ishlab chiqarish sharoitini

qanoatlantiradi.

Havoni filtrlashda bo‘lakchalarni cho‘ktirish mexanizmi.

36

Ma’ruza № 8

Mavzu: Havoni tozalash samaradorligni aniklash.

Reja:

1. Havoni sterilizatsiya qilish usullari.

2. Havoni yupqa tozalovchi filtr materiallarning asosiy harakteristikalari.

3. Filtrlash va filtrlash tenglamasi.

Mazmuni: Turli tipdagi filtrlar, filtrlash tenglamasi. YUpqa tozalash

filtrlari va filtr materiallar.

Konstruksiyasi va ularning harakatiga qarab, yupqa tozalash filtrlari va

havoni sterilizatsiya qilish uchun ular 3 ta gruppaga bo‗linadi: (ris 7,6)

- napivnoy yoki glubinnыe;

- kengaytirilgan maydonli (ramkali, skladkali, yacheykali, rukavali va boshqalar);

- setkali, membranali (absolyut nomi bilan)

Mikrobiologik korxonasi texnologiyasida havoni tozalash va sterilizatsiya

uchun bor qo‗llangan filtrlar, kimyoviy texnologiyadan olinib, turi bo‗yicha

nabivnoy, yoki glubinnыy taalluqli edi. Bunday filtrlarda filtrlash materiali

sifatida aktivlangan ko‗mir, har hil granullangan nabivnoy materiallar

ishlatilgan. Xozirgi paytda ko‗pincha nabivnoy filtrlar tolali materiallar soykali,

bazaltali tola, paxta yoki sintetik materiallar bilan to‗ldiriladi.

Nabivnoy filtrlarning bir qator kamchiliklari bor. Katta hajmdagi havoni

o‗tkazish uchun havo tezligini oshirishga to‗g‗ri keladi.

-Bu o‗z navbatida material qatlamida klapanlar hosil bo‗lib, havoni filtr devorlari

o‗tishiga olib keladi.

SHuning uchun bunday yuqoridagi kamchiliklari uchun nabivnoy filtrlarning

samaradorligi yuqori emas. SHuning bilan birga ularga katta qarshiligi va

ekspluatatsiya paytida ko‗p mexnat sarflanadi. Xozirgi paytda nabivnoy filtrlar

birinchi tozalash uchun ishlatilib, havoni oxirigacha tozalash va sterilizatsiyalash

uchun kengaytirilgan maydonli filtrlar ishlatilib, ular tolali filtr materiallar

asosida bo‗ladi.

Eng ko‗p tarqalgan tolali materiallar harakteristikalari pastda kursatilgan:

Havoni yupqa tozalovchi filtr materiallarning asosiy

harakteristikalari.

Material Harakteristikasi

FP-filtrlovchi Marlyali perxlorvinilli tola

FPP-15-1,5,FPP-15-1,7 60-700S issiqlikka chidamli,

gidrouyubli.

FPAN-10-3,0 Poliakrilnitrilli tola, marlyali perxlor

vinil tolasi asosida, 1800S issiqligiga

chidamli.

FPAR15-1,5 Poliakrilnitrilli tola, marlali perxlor,

vinil tolasi asosida 5-7 mkm, 250-2700S

issiqligiga chidamli.

37

Oynali tola STV Tola diametri 2-6 mkm, fenol-

formaldegid bilan bo‗ktirilgan,

1500S issiqligiga chidamli.

Bo‗zli tola Eng ingichka va ultra ingichka, tola

Diametri 0,4- 1mkm.

Bo‗zli kogoz va karton Eng ingichka bo‗zli tola sellyuloza

qo‗shimchasi bilan.

Tola asosida filtrlovchi materiallar katta filtrlash maydoniga ega –100-200

m2/m

3 qarshilikni kamaytirish va filtrlashni samaradorligini oshirish uchun

filtrlash materiallaridan filtratsiya tezligi 1-3 m/s olib boriladi.

Kengaytirilgan maydonli filtrlar juda ko‗p kamchilliklardan holi, glubinli

filtrlarga qaraganda ularning qarshiligi kam bo‗lib, samarali va ekspluatatsiyada

paytida qulay. Ularning ishlash muddati filtrlovchi aerozolda qattiq fazoning

tarkibiga bog‗liq bo‗ladi. Filtrlovchi materiallarning turiga qarab, changning

maksimal to‗planishi 50-100t/m3 oshishi kerak emas. SHuning uchun nozik

tozalash filtrlaridan oldin ko‗pol tozalovchi filtrlar qo‗yish kerak va havoni

changdan 0,1mg\m3

tozalash ko‗rsatilgan.

Eksplutatsiya qilishdan oldin, hamda ma‘lum muddat eksplutatsiya

qilinganda noziq tozalash filtrlarini sterilizatsiyalanadi. Jihozlarni va

truboprovodlarni issiqlik bilan sterilizatsiya qilish uchun suvda to‗yingan bug‗

ishlatiladi, filtrlarni sterilizatsiyallash uchun ham bu usul to‗g‗ri keladi. SHuning

bilan birga hamma noziq tozalovchi materiallarning issiqlikka chidamligi

kamligi tufayli yumushni ko‗taraolmaydi. Ayrim hollarda kimyoviy usullar gazni

dezinfektantlar ishlatiladi. Filtr materiallar asosida ishlovchi tolalar faqat

filtrlarning bo‗ktirilganda yomon ishlashi faqat suvsiz bug‗da emas, har qanday

tomchi namlikning tushishi ham sabab bo‗ladi. Filtrlarni xo‗llanishidan saqlash

uchun havo va berilishdan oldin filtrlarni tomchi namlikdan bug‗ va uni

ishlatish yo‗li bilan yo‗qotish kerak.

Setkali (absolyut) filtrlarning ta‘sir mexanizmi setkali samaradorlikka

asoslangan. Setkali filtrlar membrana yoki teshikli polimerlar (sellyuloza efirlari-

ftoroplastdan) iborat bo‗ladi. Ular (absolyut) deb yuritiladi, chunki filtr teshigidan

katta bosh farqlarni chunki zarrachalarni 100 % ushlab koladi. Poralarning

uzunligi standartlanib ularning poralarining diametri mikrometrlarning o‗ndan

biriga teng bo‗ladi. Setkali filtrlarning katta samaradorligidan tashqari glubinali

tolali diametrlarga qaraganda bir qator afzaliklarga egadirlar. Porali materialli

setkali filtrlarning strukturasi mexanik tomondan qattiq va shuning uchun

kanallar paydo bo‗lishi kuzatilmaydi. Ho‗llanganda va undan quritilganda

ularning samaradorligi kamaymaydi. Ularning kamchiliklari shulardan iborat-

keramika ishlatilganda katta qarshiligi va uncha katta bo‗lmagan chang to‗tish

hajmi (poralarning tez beqilib qolishi uchun). SHuning uchun setkali filtrlarni

eng ohirgi tozalashda ishlatilib, unga oldindan aerozollardan tozalangan

havoni yuborish kerak.

38

Filtrlash va filtrlash tenglamasi.

Kultural suyuqliklardan qattaq fazani ajratib olish jarayoni filtrlash yo‗li

bilan olib borilishi deb shuni tushunish mumkin-qattiq va suyuq fazani porali

to‗siqlardan o‗tkazilib, uni ajratishga aytiladi. Filtrlashning ohirgi maqsadi qattiq

yoki suyuq fazalarni olish (ulardan biri tashlanadiganfaza bo‗ladi), hamda bir

mahalning o‗zida qattiq va suyuq fazalarning olinishidir. Qattiq faza massa

bo‗yinga 10-15% bo‗lsa filtrlash eng samarador bo‗ladi.

Filtrlash gidrodinamik jarayon bo‗lib, ularning tezligi bosimning

ayiraboshlanganligiga to‗g‗ri proporsional, filtrlash to‗siqlarining ikki tomonidan

hosil bo‗lgan bosimga va tekshirilayotgan suyuqlik qarshiligiga va hosil bo‗lgan

cho‗kmaga teskari proporsional bo‗ladi. Filtrlash jarayoning eng katta afzalik

harakteristikalaridan biri bu ham bo‗lsa uni tezligidir, unda filtrat miqdorini

filtrlash maydonining birligi vaqt birligida olinganiga teng.

Filtrlash jarayoniga bir necha faktorlar ta‘sir o‗tkazadi va ularni quyidagi

gruppalarga bo‗lish mumkin:

- Mikrofaktorlar- filtrlash maydoni, bosimning har-hilligi, cho‗kma qatlamining

qalinligi, suyuq fazaning yopishqoqligidir. Bu faktorlar aniqlangan va uchkunalar

orqali tekshirib beriladi.

-Mikrofaktorlar-chukma poralari o‗lchami lagorifmasi va filtrlash to‗siqlari,

zarrachalar maydonidagi elektr qatlamining qalinligi va boshqalar. Bu faktorlar

kam o‗rganilgan va bilvosita usullari bilan harakterlanadi.

SHuning bilan bir mikrofaktorlar filtratsiya jarayoniga hal qiluvchi ta‘sir

o‗tkazadi va uni masshtabini qiyinlashtiradi.

Siqiluvchan holi muhitlarga filtrlash tenglamasining differansial holidagi

ko‗rinishi quyidagi ko‗rinishda bo‗ladi.

Dv/Fdj = ____Δr_____ , (8,3)

h(R0c +R fp)

unda: V-filtrlash hajmi, m3; F-filtrlash vaqti, S; Δr-bosimning har-hiligi, N/m

2; h-

kovushkoklik, Pp.s; Rfn- cho‗kmaning karshiligi,m-1

; Ron-filtrlash to‗siqlarining

karshiligi,m-1

.

Dv/FDR , birligi filtrlashning o‗zgaruvchan tezligi, m\s cho‗kmaning qarshiligi

quyidagi ko‗paytuvchidan iborat.

Ros = Go m0 V/F, (8,4)

Unda: Go mo V/F, (8,4)

Unda: Go-chukma katlamining karshiligi, 1kg maydonda 1 m 2 m/kg ;mo –-

cho‗kma massami , 1m2 suspenziyadan ajratilganda, kg\m

2

Ros birinchini (8.3) tenglamasiga qo‗yib, filtrlash uchun asosiy differensial

tenglamani olamiz.

Dv\ Fdt = ______ Δ r_____

H(To.mo.V) +F f p F

39

MA’RUZA № 9.

MAVZU: HAVONI FILTRLASH SAMARADORLIGINI HISOBLASH

USULLARI.

Reja:

1. CHo‘ktirish, filtrlash jarayonlari.

2. Aerozollarni filtrlash.

MAZMUNI: FILTRLASH SAMARADORLIGINI HISOBLASH USULLARI,

FILTRLASHNING ISH UNUMDORLIGI.

CHo‗ktirishning eng oddiy matematik modeli aerozol zarrachalirining

filratsiya paytida eksponensial qaramlik bo‗ladi yoki aerozollarni filtrlashning

asosiy qonunida aytiladi. Unda har kanday filtrning elementar qatlami

kelayotgan zarrachalarning u yoki bu qismini ushlab qoladi. Differensial

formada bu qaramlik quyidagi ko‗rinishda bo‗ladi.

dx/dH=-VfX, (75).

Unda X - zarrachalar konsentratsiyasi, 1m2 , N-filtr chuqurligi, m, Vf –

filtrlash konsentratsiyasi m -1

.

Almashinuvchilarni ajratilganda va ularni integratsiyalashda X0 do X va 0

dan N gacha unda olamiz;

ln X0/X=VfH

(75) va (76) yarimenergik qarashlik asosiy yo‗l qo‗yib bo‗lishi

mumkin bo‗lganda keyingilarni olish mumkin;

- filtrlanuvchi aerozol monodieners bo‗lishi kerak;

- cho‗ktirilgan zarrachalar mahkam ushlanishi kerak;

Aerozollarning konsentratsiyasi filtrning bitta nuqtasida va o‗sha

chuqurligida hama nuqtalarida bir hil. Filtrlash konstansiyasi Vf – ularning

bo‗ylari va zichligiga tola diametri va zichligiga uning joylanishiga qarab

havoning tezligi va boshqa sabablar qaram bo‗lib, filtrlash jarayoniga ta‘sir

qiladi (namlik va daraja). Ayrim hollarda filtrlash konstansiyasi Vf – ni

filtrlash qatlamining qalinligi N-90 bilan ifodalash mumkin, unda 90%

zarrachalarning boshlang‗ich tarkibida X0 ushlash uchun

ln X0/0,1X0=VfH90

undan

Vf = 2,3/N 90

Filtratsiya koeffitsienti Vf eksperemental yo‗l bilan aniqlanib, va u

kerakli filtrlash koeffitsienti berilgan va chuqurlikni hisoblash uchun

ishlatiladi.

Materiallarni filtrlash hossalarini eksperemental baholash uchun 7,6

formuladan foydalanib, u boshqa ko‗rinishda bo‗ladi.

Kn=10

40

unda, K – o‗tish (proskok) koeffitsient birlikning bir qismi; filtrlash ta‘sir

koeffitsienti, MPa; n -standart qarshilik (havo oqimining 0,01m/s tezligidagi

qarshiligi).

Filtrlashning ta‘sir koeffitsienti α ning ta‘siri qancha katta bo‗lsa,

filtrlovchi materialning yoki filtrning yaroqligi shuncha yaxshi bo‗ladi.

Aerozollarni filtrlashning asosiy qonuni (76) yoki (79) tenglamalari

filtrning kerakli chuqurligidagi koeffitsienti o‗tish(proskok)i oldindan berilgan

bo‗lib koeffitsient o‗tishini filtrning oldindan berilgan chuqurligi hisobidan

foydalaniladi. Unda filtrlash konstansiyasi eksperemental yo‗l bilan

aniqlanmaydi. SHuning bilan aerozollarni filtrlash asosiy qonuning tadbiq

qilish chegaralangan, chunki unda yo‗l quyilgan cheklanishlarning

haqiqatligidir. Polidispers aerozollarni filtrlashda ancha katta zarrachalar

filtrning oldingi qatlamida ushlanib va filtrlash konstansiyasi Vf – qatlamning

qalinligi koeffitsientiga teng. Aerozollarning katta bo‗lmagan boshlang‗ich

konsentratsiyasi va filtrning eng ohirgi katlamida o‗tish(proskok)

koeffitsientning kichikligi uchun zarrachalarning ayrimlari kelib tushadi bu

uning birdan yo‗l qo‗yilgan cheklanishlarni hamma qatlamlarning

konsentratsiyasini bir hilligini ma‘nosiz qiladi. Mikrobiologik ishlab chiqarish

texnologiyasida filtrlash yo‗li bilan havoni tozalash va sterilizatsiyalashda

shunday holat harakterlidir.

Aerozol zarrachalarini cho‗ktirish jarayoning matematik yozilishi va

teoritik usullarini ishlab chiqish aerozollarni filtrlash samaradorligini baholash

ayrim qiyinchiliklar bilan bog‗liqdir va ular hozirgi paytda to‗liq xal

qilinmagan. Ularning eng muhimlari shular: filtrlovchi material ichida tezlik

maydonining noaniqligi bir nechta cho‗ktirish mexanizmlarining bir vaqtdagi

ta‘sirini hisobga olish; juda ko‗p filtr materiallar murakkab strukturali

polikomponent sistemalar bo‗ladi. Ularni bitta ko‗rsatkich bilan harakterlash

mumkin emas, misol uchun tolaning o‗rtacha diametri bilan.

SHuning uchun oddiylashtirilgan matolarni kabul qilish kerakli bo‗ladi.

O‗tish (proskok) koeffitsient teoretik hisoblashda eng ko‗p tarqalgan

usullaridan biri zarrachalarni ayrim tollarning izolyasiyasi hama filtr

materiallariga hamma massasini qayta hisoblaganda ushlanib qolishning

samaradorligini aniqlashga asoslangan dastlabki kelib chiquvchi fizik modeli

bir qator yo‗l qo‗yilgan cheklanmalarni saqlaydi; tola silindr shakliga ega

bo‗lib, havo oqimiga perpendikulyar joylashgan, havo oqimi laminar, aerozol

zarrachalar sferik formaga ega. Tolaning diametri eng kerakli modelning

parametrlari hisoblanadi.

Filtrlash materialida tolalarning haqiqatdan ham pastlashishi oldindan

olingan modelga to‗g‗ri kelmaydi va hisoblashda tola diametrining d0 ni

o‗rtacha samaradorlik ishlatiladi va u Gen tomondan taklif etilgan formula

bilan aniqlaniladi.

αρν2*dv

Δρ= C_____________

μd2

41

unda; ρ – bosimning pasayishi, MPa; s – energik koeffitsient, α – upakovka

zichligi (tolaning hajm birligining bir qismi) qism birlikda; ρ – havo

zichligi, kg/m3; V – havo oqimining tezligi, m/s, dB – tola diametri, m ; dE –

tolaning o‗rtacha samaradorlik diametri, m.

dE ni bilib turib, bitta tolada filtr materialda hajm birligi α – hα da

cho‗ktirish samaradorligini hisoblab chiqish mumkin va u logarifmning

tengla masining o‗tish(proskok) koeffitsienti bilan bog‗liqdir.

4 dli

Ln X0/X=----- hα ----------- , (7, 11)

H (1-2)d0

unda; X0 – filtr oldidagi zarrrachalarning konsentratsiyasi 1m3 X –

zarrachalarning filtrdan keyingi konsentratsiyasi 1 m3; M – filtr chuqurligi,

m.

Ayrim tolada cho‗ktirish samaradorligini filtrlovchi materialda tolaning hajm

birli α ayrim izolyasiya kilingan tola H0 cho‗ktirish samaradorligi bilan

aniklanadi va u hamma cho‗ktirish koeffitsient yigindisi va cho‗ktirish

mexanizmining har biriga teng xolda kursatish mumkin.

h0=hn+h3+hg+hc+he

unda hn, h3, hg, hc - ular enersiya hisobiga cho‗ktirish koeffitsienti ushlab

qoluvchi diffuziya gravitatsion va elektrostatik kuch.

CHo‗ktirish koeffitsienti hn va h3 lar zarrachalarning diametri va tola

diametrining nisbati hg - kreteriy diffuziya koeffitsienti va tola diametri; hc

- gravitatsion cho‗ktirish havo oqimining tezligining nisbati va he - tola

uzunlik birligi va zarracha zaryadlarining nisbati kriteriya funksiyasi bilan

aniqlanadi.

Ayrim tolalarning haqiqiy umumiy samaradorligi yuqori bo‗ladi ayrim

umumiy samaradorlikdan shuning bilan birga barcha material qalinligida

qo‗shni tolalarning ta‘siri cho‗ktirish samaradorligini oshirishga olib keladi.

SHuning uchun o‗tish(proskok) koeffitsientni hisoblash filtr materialda

tolaning hajmi borligi α haqiqiy samaradorligini topish uchun emperik

formuladan aniqlanadi.

hα=hα (l+4,5α),

Tenglama (7,13) α 0,1 da va d4>1 mkm haqiqiy bakterial aerozol. Umumiy

olganda ayrim tolada materialda bo‗lganda cho‗ktirish samaradorligini

oshirish uchun havo oqimining tezligiga bog‗liq (Reynolds soni) va tola

upakovkasining hajmi birligiga bog‗liq bo‗ladi.

hα=f (Re α),

hα – ma‘lum bo‗lgani uchun (7.11) tenglamasidan o‗tish(proskok)

koeffitsientini topish mumkin. Ana shuni ko‗rsatadiki, Re 10-1

10 10-4

gacha

birligini hα ni hisoblashda nazarga olish mumkin. Ikkita samaradorlik uchun

(ushlab qolish va Broun harakati) va ularni sodddalashtirilgan tenglamalarda

aniklanadi.

hz= R2 – Re

1/6

hg= Sc-2/3

Re-11/18

42

unda R-d4/dv -tegishli parametri.

Aerozollarning filtrlashning asosiy konunining qo‗llashni chegeralanganligini

hisobga olib va nisbatan olinganlarni qayta hisoblashning qiyinligi ayrim

alohida tolalar uchun keltirilgan bo‗lib filtrlash real sharoit uchun boshqa

matematik va fizik modellar va aerozollarning ushlab qolishning

samaradorlik usullarini hisoblash kerak. Aerozollarni filtrlash amaliyoti va

teoriyasiga sovet tadqiqotchilari akademik I.V.Petrov rahbarligida katta hissa

qo‗shgan. Ular tomonidan tolali filtrlash materiallarining bir qator modellari

taklif qilingan, ular real tolali filtrlar kabi gidrodinamik xossalari va

cho‗ktirish harakteri bilan ta‘minlashlari mumkin bo‗ladi. Usha modellar

asosida tolali filtrlar samaradorligi uchun hisoblash usullari, strukturalarning

bir hil emasligini hisobga olib taklif qilingan.

SHunda ko‗rsatilgan, o‗tish(proskok) koefitsientini shu tenglama orqali

hisoblash mumkin.

-2ηoαN

Ku=eWv(1+s), (7.16)

Unda Ku- o‗tish(proskok) koeffitsienti , birlikning bir qismi; ηo-toladan

zarrachalarning cho‗kish koeffitsienti; α-filtrning upakovkalash zichligi,

birlikning bir qismi; N-filtr qalinligi, m, Gv tolaning o‗rtacha radiusi, m;

(Gv²-Gv¹) - tolani dispersligini harakterlaydigan birlik.

Ǒ= Gvˉ²

CHo‗ktirish koeffitsienti quyidagi formula bilan aniqlanadi :

ηo=ηob/s, (7,17)

unda b-filtr strukturasining bir hil emasligini harakterlovchi birlikni, bosimni

eksperimenit perenid yo‗li bilan aniqlanadi; ηo8-veerli filtrda tola cho‗kritish

koef. Har hil cho‗ktirish mexanizmlari uchun hamma xususiy cho‗ktirish

koeffitsienti, teoretik formula orqali hisoblanadi.

YUqorida keltirilgan o‗tish(prosnok) koeffitsientlarini hisoblash usullari

katta eksperimental materiallar orqali hali tekshirilmagan, shuning uchun ularga

tahminiy baxo berishda ishlatish mumkin. Teoretik hisoblarning etarli aniq

emasligi hozirgi paytgacha aerozol zarrachalarini ushlab qolish

samaradorligini baholash uchun har hil filtr materiallarini va filtrlar uchun

taqqoslash to‗g‗ri eksperiment yo‗li bilan aniqlanadi.

43

MA’RUZA № 10.

MAVZU: MIKROBIOLOGIYA SINTEZ MAHSULOTLARINI AJRATIB

OLISHNING UMUMIY USULLARI. TAYYOR MAHSULOTNI

TAHLASH, QURITISH, QADOQLASH.

Reja:

1. Kultural suyuqliklarning xarakterili tomonlari.

2. Granulalash.

3. Poroshoklarni arashtirish.

Qadoqlash.Tayyor mahsulotni sifatli baholash Kulturlash bosqichining eng ohirgi

mahsuloti mikroorganizmlar suspenziyasi bo‗lib, yoki kultural suyuqlik deb

ataladi.

Ko‗p hollarda kultural suyuqlikni qayta ishlamasdan ulardan foydalanish

mumkin emas. Mikrobiologik sintezning foydali mahsulotlarini yig‗ilgan

(biomassa, antibiotik, ferment, vitamin va boshqalar) konsentratsiyalash va undan

keyin ajratish kerak. Mikrobiologik sintezda konsentratsiyalash va ajratish

usullari asosiy mahsulotning hossalari va kultural suyuqliklarning, hamda asosiy

mahsulotlarning oxirigi formasining talabiga qarab aniqladi.

Kultural suyuqliklar juda ko‗p komponentli murakkab aralashma bo‗lib, ularning

ko‗p kimyoviy va fizik-kiyoviy xassalari bir-biriga yaqin bo‗ladi. Mineral tuzlar,

uglevodlar, oqsillar va boshqa organik moddalar eriganidan tashqari, kultural

suyuqliklar ko‗p miqdorda polidispers kolloid zarrachalar va suzib

yuruvchilarni o‗zida saqlaydi. SHuning uchun ular ko‗p komponentli eritmalar

va susnenziyalardan tashkil topgan bo‗ladi. Bunday suspenziyalarning dispers

fazasi mitsella yoki kletkalar, balki tirik to‗qima va qattiq zarrachalardan

tashkil topgan bo‗lib, ular ko‗p miqdorda oziq-ovkat muhitida bo‗lib- ularni,

kunjara, jo‗xori ekstrakti tarkibida va boshqalarda bo‗ladi. SHuning uchun

kultural suyuqliklar ko‗p fazali murakkab tarkibdagi sistemalar bo‗lib, ularning

oxirigi xossalari bitta va o‗nta produtsent uchun hamma mahal bir hil emas, va

katta masafada o‗zgaradi. Kultural suyuqliklarning sirt tarongligi, antibiotik ishlab

chiqarishda 0,01 dan 1,0 Pa*s o‗zgarib turadi. Kultural suyuqliklarning

harakterli tomonlari asosiy mahsulotni kamligidadir. Antibiotiklarning

konsentratsiyasi 1m³ uchun bir necha kilogrammdan oshmaydi, vitamin V/12

miqdori 5-15g/m³dan oshmaydi. Ayrim organik kislotalarning (limon, glutamin,

lizin) konsentratsiyasi 1m³ uchun bir necha o‗n kilogramgacha etkazish mumkin.

Bakterial produtsentlarni ishlab chiqarishda biomassa miqdori 1,2% dan

oshmaydi. Biomassa miqdori ko‗p mikdorda oshirish drojja ishlab chiqarishida

erishiladi.

Mikrobiologik sintezdagi ko‗p asosiy mahsulotlar turg‗un emas, har hil

sabablarga bog‗liq bo‗ladi. Oqsillar (formentlar ) issiqlik ta‘siriga rN

o‗zgarishiga ko‗p fizik ta‘sirga va kimyoviy agentlarga sezlar bo‗ladi.

Penitsillinni fermentatsiya eng kam 5 ta tuzilishi jihatidan o‗xshash iborat bo‗lib,

va ulardan benzilpenitsillinni ajratib olish kerak. Bunday masala

44

benzilpenitsillinning kam turg‗unmi uni ajratishni murakkablashtiradi. Bakterial

biomassa mahsulotlarni korxonalarda ajratish uchun, eng asosiy talablardan biri,

tirik kletkalarni iloji boricha asrab qo‗yishdir.

Konsentratsiyallash usullarini va mikrobiologik sintezda u yoki bu

mahsulotlarni tanlashda quyidagi omillarga hisobga olish keark.

- Kultural suyuqliklarning hossalari (asosan fizik-kimyoviy va fizik) ;

- ajratib olingan mahsulotning xossalari (issiqlikka jidamliligi, har hil kimyoviy

agentlarga chidamligi va boshqalar);

- ohirgi mahsulotning formasiga talab (tozalik miqdori va konsentrlangan

miqdori);

- texnologik, texnik-iqtisodiy ko‗rsatkichlari (chiqish miqdori jihozlarning

ishlab chiqarish quvvati, keyingi ishlash majburligi misol uchun, asosiy

mahsulotni ajratiladan quritish. Bunday ishlov berish natijasida olingan

konsentrlangan suspenziyalar yoki quruq materiallar biomassa bilan birga

metabolizm mahsulotlari va substratning qoldigidan iborat bo‗lib, va buni keng

miqdorda ajratishni chegaralaydi.)

Mikrobiologik jarayondagi asosiy mahsulotning konsentratsiyasi

ko‗pchilik paytda ularni tozalash va ajratishsiz mumkin emas.

Kultural suyuqliklardan mikrobiologik sintezda mahsulotlarni ajratib

olish usullari ajratib olingan suyuqlikda yoki qattiq fazada bo‗lishiga qarab ikki

gruppaga bo‗linadi.

Birinchi usulda shunday usullar ekstraksiya, ion almashinish, adsorbsiya,

kristallanish. Asosiy mahsulot qattiq fazada bo‗lsa, unda uni ajratib olish uchun

cho‗ktirish, filtrlash, sentrifugalash kabi oddiy usullar qo‗llaniladi.

Ko‗p mahalda bir usul bilan asosiy mahsulotni ajratib bo‗lmaydi. SHuning

uchun mikrobiologik sintez texnologiyasida bir necha usullar kombinatsiyasi

ishlatilishi, ajratib olish jarayonida mahsulotni erigan modda holatidan

erimaydigan (yoki teskari), ayrim hollarda bir necha marta. Kultural

suyuqliklikni ularni oldindan ishlov berish va cho‗ktirish erdamida, filtrlash,

sentrifugalash, va membrana usullar (elektrodializ, ultrafiltratsiya

mikrofiltratsiya ) erigan moddalarni ajratib olinadi.

Erigan moddalarni ajratib olish texnologiyasida ekstraksiya usuli bilan,

ion almashtirish yoki adsorbsiya kimyoviy yoki fizik-kimyoviy mahsulotning

xossasi setrifugalash va membranali usullar, universal, mikrobiologik sintez

mahsulotlarni kuchini ajratib olishda ishlatiladi.

Mikrobiologik maydalash sintez mahsulotlari maydalangan xolda

ishlatiladi. Ayrim xollarda purgagichli va bir necha hil kuritishda qo‗shimcha

quritilgan mahsulotlarni maydalash kerak emas. Boshqa mahalda tayyor mahsulot

oldin purkalanishi kerak, juda tez erish uchun yoki gomogen holatigacha

aralashtirishda maydalash jarayoni kiritiladi.

45

Granullash.

Quritish va maydalangandan keyin olingan mikrobiologik sintez

mahsulotlari, hamma mahal talabni qanoatlantirmaydi, ohiri tayyor mahsulotni

sifatiga javob bermaydi. Buyday hollarda qo‗shimcha granullash bilan ishlab

beradi.

Kukunlarni aralashtirish.

Ayrim hollarda ikkita yoki ko‗proq qurigan mahsulotlarni yoki quruq

mahsulotga to‗ldiruvchi kukunlarni aralashtirish to‗g‗ri keladi. Bunday

jarayonlar natijasida tayyor mahsulotning sifati yoki uning saqlanishi

yaxshilanadi.

Kadoklash.

Mikrobiologik mahsulotlarning tayyor formasi ist‘emolchilarga jo‗natishdan

oldin qadoqlash mashinalar yordamida taraga qadoqlaydi ularning asosiy

elementlardan biri dozirovka qurilmasidir. Hajmli dozirovkalashda ikki usul-

hajmli va torozli usullar qo‗llaniladi.

Dozirovkalashning hajmli usuli o‗lchamli kamyora yoki shnek yordamida

oddiy va katta ishlab chikarishga ega. Hajmli dozirovkalashda aniqlik katta emas

–1-3%. Torizilik usuli bilan dozirovkalash aniqlirokdir 01-10,2% qismi hajmiga

qarab, ammo ular ishlab chiqarish quvvati kamrok, hajmli usulga qaraganda

mikrobiologik ishlab chiqarish texnologiyasida ko‗pincha dozirovkalashning

hajmli usul qo‗llanadi.

Mikrobiologik sintez mahsulotlarning ko‗pi (drojjalar, lizinning

konsentrati, bakterial preparatlar, texnik fermentlar va boshqalar) quruq holda

chiqariladi va katta taraga kadoqlashadi- polietilen yoki qog‗oz koplarga 15-30

kg massada.

Ferment preparatlarini qadoqlash uchun T belgisi SKB tomonidan V6-VFA

avtomati ishlab chiqilgan, dozirovkalovchi va kraft-qoplarga qadoqlovchi 12-16

kg porsiya bilan, kichik taralarga qadoqlash uchun SKB Minmashlegpisheprom

V6-VRA qurilmallarini ishlab chikdi. Ular polietilen qoplarga 0,5-5 kg

mahsulotni qadoqlanib, unday keyin paketlarni tunuka bankalarga

joylashtiriadi.

―Ronema‖ dozalar hajmi 0,2 do 3 kg ta‘minlaydi va uni polietilen paketlariga

qadoqlaydi.

Tibbiyotga taalluqli preparatlarni dozirovkalash va qadoqlash murakkabroq

(misol uchun, antibiotiklar, ular steril holida chiqarilishi kerak). Ularni

qadoqlash asseptik sharoitda olib borilib, flakonlar hajmi 10-15sm³ bo‗ladi.

Flakonlarga quyishdan oldin bir necha jarayonlardan iborat. Mashinalarda

yuvish, quritish, sterillash va sifatsizlarni ajratish. SHunday jarayonlar probka va

kolpoqchalarga ishlov beriladi. Ular orqali flakonlar germetizatsiyalanadi.

Antibiotiklarni qadoqlash katta ishlab chiqarish quvvatiga ega bo‗lgan avtomat

46

yoki yarim avtomatlarda olib boriladi. Ularni dozirovkalash shnek yordamida

olib borilib, dozalar hajmi 6 kg dan to 6g dozirovkalash anikligi 5% gacha.

Antibiotiklarni qadoqlashda ishlatiladigan vakuumli va shnekli dozatorlar

hajmli usulga asoslangan.

Alohida sterillash sharoiti uchun moddalarni qadoqlash uchun ―SHtruin‖

firmasi mahsus qurilmani ishlab chiqardi. U ampulaga quyish vazifasini

bajaradi.

Adabiyotlar:

1. Анбаш, Хемфри А, Миллис Н. Биокимѐвий технология ва аппаратура

М: Озик – овкат саноати, 1975, 288 бет.

2. Аткинсон Б. Биокимѐвий реакторлар. М: Озик – овкат саноати, 1976,

280 бет

3. Бекер М.Е ва бошкалар. Биокимѐвий микроб синтези – Рига Зинатие

1980, 350 бет

4. Бортников Н.Н, Босенко А.М. Машина ва аппаратлар микробиологик

саноатда Минск: Высшая школа, 1982, 288 бет.

5. Виестур У.Э, Кристопсоне М.Ж, Былинкина Е.С. Микроорганизмларни

Культурлаш М: Озик-овкат саноати, 1980, 232 бет

6. Виестур У.Э, Кристапсоне М.Ж. Ферментация жараѐнларини

реализациясининг техник системаси, 1981, 240 бет

7. Гакапов К П. Микробиологик ишлаб чикаришда жараѐн ва аппаратлар

М: Енгил ва озик- овкат саноати, 1981. 240 бет

8. Калунянц К А, Голгер Л И, Завьялов Ю Ф. Микробиологик саноат учун

машина ва аппаратлари (турдаги жихозлар) 4.1

М: ОНТИТЭИ микробсаноати 1976. 148 бет

9. Кафаров В В, Випаров А Ю, Гордеев Л С. Биокимѐвий реакторларни

моделлаш М: Урмон саноати, 1979. 344 бет

10. Кристапсонс М Ж. Микробиологик синтез жараѐнларини

технологиясини автоматлаштириш М: ОНТИТЭИ микробсаноат, 1976.

76 бет

11. Смирнов Н Н. Кимѐвий ишлаб чикаришдаги реакторлар

М: Олий мактаб, 1980. 72 бет

12. Соколов В Н, Доманский Н В. Газ суюклик реакторлари

М: Машина курилиш. 1977. 216 бет

13. Федосеев К Г. Анкаротура биологик фаол моддаларнинг микроб

синтезидаги физика асослари М: Тиббиѐт 1977. 304 бет

14. Уэбб ф. Миекробиологик синтезда биокимѐвий технология

М: Медицина 1969. 560 бет

15. Ферментацион курилмалари эксплутацияси ва малакани ошириш-Рига:

Зипатие 1986 . 172 бет

47

MUNDARIJA

Biotexnologiya jarayon va apparatlari……………………………..3

Mikroorganizmlarni o‗stirishda modda almashinuv jarayonlari….10

Kultivatorlar uchun moddiy balans tenglamasi ………………….14

Ko‗pik hosil bo‗lishi jarayoni va uni yo‗qotish usullari…………17

Mikrobiologik jarayonlarda issiqlik almashinuvi

Issiqlik almashinuvi jixozlari …………………………………………18

Mikrobiologik sintez jarayonlarida asseptik sharoitlarni ta‘minlashning

umumiy prinsiplari ……………………………………………………26

Havoni tozalash usullari va moslamalari. ……………………………33

Havoni tozalash samaradorligni aniklash………………………………36

Havoni filtrlash samaradorligini hisoblash usullari……………………39

Mikrobiologiya sintez mahsulotlarini ajratib olishning umumiy usullari.

tayyor mahsulotni tahlash, quritish, qadoqlash. …………………………44