Технология получения ксиланазы

МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПОЛУЧЕНИЯ КСИЛАНАЗЫ (расчет на 1м3 культуральной жидкости)ИзрасходованоПолученоВыход фермента,%Наименование сырья и получпродуктовКоли-чество,кг,дм3Содер-жаниеa.c.b.,кгАктив-ность,ед/гед/см3Общая актив-ностьНаименование конечного продукта, отходов и потерьКоличество, кг,дм3Актив-ность, ед/г, ед/см3Общая актив-ность,едСодер-жание a.c.в., кгНа стадииК исход.123456789101112Стадия ТП- Выращивание продуцента в ферментерепитательная ферментационная среда-посевной материалG11,1 мG5G3G7культуральная жидкость-потери с уносом расход сухих веществ на энергию биосинтезаG10G11A1A2G14G12G13100ИТОГОG8G9ИТОГОG8A2G9Стадия ТП-Фильтрация культуральной жидкостикультуральная жидкость-вода для промыва осадкаG10G19G14A1A2-фильтрат к.ж.-биомасса (W=85%)-потери от инактивации и механическиеG16G18A3A4a2a3G23G17Стадия ТП-УльтрафильтрацияФильтрат к.ж.G16G20A3A4КонцентратУльтрафильтратПотери от инактивации и механическиеG21G23-A5a5-A6A7a4G22G24Стадия ТП- Стерилизующая фильтрацияКонцентратG21G22A5A6-стерильный концентрат-осадок (W=90%)G25G28A9A8a7G29G26123456789101112-потери от инактивацииa6ИТОГОСтадия ТП-Жидкостная стандартизаця концентратовСтерильный концентратНаполнитель (сульфат натрия)G25G30G29A9A8Стандартизованный концентратПотери от инактивацииG32A12A11a7G31ИТОГО17,72219,317,72100Стадия ТП-Сушка концентратаСтандартный концентратG32G31A12A11-сухой препарат (базовый)-испаренная влага-потери с отходящего воздухомG33G34A13A14G34ИТОГОСтадия ТП-Стандартизация сухого препарата-сухой препарат (базовый)-наполнитель (сульфат натрия)G33G35G34-A13A14стандартный препарат-потери механическиеG37G38A15A16a9ИТОГОСтадия УМО Фасовка, упаковка, маркировка-стандартный препаратG37A15A16упакованный препарат-Механические потериG41G40A15A18a10ИТОГОМатериальный баланс. 2.2.3. Вариант № 3. (с расчетами). 2.4 Материальный баланс Производительность целевого продукта ‒ 10 тонн в год. В год на остановочные ремонты приходится 9 дней. Тогда полная работа производства составляет 355 дней. Таким образом, часовая производительность будет равна: (1) Где Gгод – годовая производительность, 10 т/год, Nраб.дн. – число рабочих дней, 355 дней, nраб.час. – число рабочих часов сутках, 24 часов. 𝐺(ч) =(10*1000)/(355*24)= 1,1742.4.1 Расчет стадии упаковки Потери на стадии упаковки будут равняться 1 %. Масса продукта до упаковки будут равняться: 𝐺(прод) = 1,185Потери составят: 𝐺(потери) =1,173 − 1,16= 0,012 кг/ч .В таблице 1 представлен материальный баланс стадии упаковки. Таблица 1 – Материальный баланс стадии упаковки Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Высушенный продукт 1,185Упакованный продукт 1,173Потери 0,012 Итого по стадии 1,185Итого по стадии 1,1852.4.2 Расчет стадии сушки Потери на стадии сушки будут составлять 4 %. 5%Масса продукта до сушки будет равняться: 1,185*100/95=1,2475Потери составят: 𝐺(потери) = 1,2475−1,185=0,0625 кг/ч.В таблице 2 представлен материальный баланс стадии сушки. Таблица 2 – Материальный баланс для стадии сушки Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Центрифугат 1,2475Высушенный продукт 1,185Потери 0,0625Итого по стадии 1,2475Итого по стадии 1,24752.4.3 Расчет стадии центрифугирования Масса осадка составляет 3%. Тогда: .1,2475*3/100=0,037Потери на стадии центрифугирования будут составлять 3 %. Масса продукта до центрифугирования будет равняться: 1,2475*100/97=1,2842Потери составят: 𝐺(потери) = 1,2842-1,2475=0,0367Материальный баланс стадии центрифугирования представлен в таблице 3. Таблица 3 – Материальный баланс стадии центрифугирования Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Осадок 1,2842Центрифугат 1,2475Спитр охл. 0,625 Осадок 0,02 Потери 0,65 Итого по стадии 1,891,2842 Итого по стадии 1,89 1,24752.4.4 Расчет стадии осаждения Р-р белка и сульфата амония 80%1) Расчитать р-р белка Дано-0,02 мг/мл на 1 л, если у нас 1000 л, то 20 мг/л *1000л=20000мг/лБелка на 10 т 2)сульфат амония -100%Получить 80%Следовательно :100%-9000гр80%-Х80%*9000/100=7,200 кг (сульфат амония в порошке )Расчитать р-р белка Дано-0,02 мг/мл на 1 л ,если у нас 1000 л ,то 0,02*1000=20лнасыщае3. Расчет стадии центрифугирования Масса осадка составляет 1%. Тогда: (1,2475*1)/100=0,01247Потери на стадии центрифугирования будут составлять 1 %. Масса продукта до центрифугирования будет равняться: (1,2475*100)/97=1,2842 Потери составят: 𝐺(потери) = 1,2842-0,01247=1,2717Материальный баланс стадии центрифугирования представлен в таблице 3. Таблица 3 – Материальный баланс стадии центрифугирования Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Осадок 0,01247Центрифугат 1,2842Спитр охл. 0,625 Осадок 0,02 Потери 0,65 Итого по стадии 1,2717Итого по стадии 1,27174. расчет раст-ния фосфата буфера Для приготовления необходимы следующие компоненты: - Дрожжевой экстракт-0,2 г/л-0,0002 кг/л- MgSO4 -0,01 г/л- 0,00001 кг/л- (NH4)2SO4 -2 г/л-0,002 кг/л- K2HPO4 -0,46г/л-0,00046 кг/л- KH2PO4 -0,1г/л-0,0001 кг/л- ксилоза -5 г/л-0,005 кг/лСделаем перерасчет на наши данные с учетом потерь (4%): Материальный баланс данной стадии представлен в таблице 9. Таблица 9 – Материальный баланс стадии приготовления питательной среды Приход Расход Наименование кг/ч Наименование кг/ч Пептон 0,006 Пептон 0,005 Дрож 0,004 Дрож 0,004 Лактоза 0,006 Лактоза 0,006 Калий фосфорнокислый 0,0003 Калий 0,00023 Вода 1,26 Вода 1,25 Потери 0,02 Итого 1,286 Итого 1,286 Потери продукта на стадии осаждения будут равняться 1 %. Масса продукта до стадии будет равняться: . 1,2842 *100/99 = 1.2972Масса потерь составит: 𝐺(потери) = 1,282 − 1,27 = 0,013 кг/ч. Материальный баланс стадии осаждения представлен в таблице 4. Таблица 4 – Материальный баланс для стадии осаждения Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Центрифугат 1,282 Осадок 1,27 Спирт охл. 0,625 Потери 0,64 Итого по стадии 1,9 Итого по стадии 1,9 5. растворение фасфата буферного раствора Рн-761,5 мл 2.4.5 Расчет стадии центрифугирования Количество осадка составляет 2%. Тогда: Gосадка кг/ч Gосадка = 1.2972 *2/100 = 0,026 кг/чКоличество продукта, пришедшего на стадию центрифугирования (потери 2%): Gб/м кг/ч Gб/м = 1,29720+0,026 * 100/98 = 1,35 Потери составляют: Gпотери= 1,35 − 1,282 = 0,07 кг/ч Материальный баланс стадии центрифугирования представлен в таблице 5. Таблица 5 – Материальный баланс для стадии центрифугирования Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Биомасса 1,35 Центрифугат 1,282 Осадок 0,025 Потери 0,07 Итого по стадии 1,35 Итого по стадии 1,35 2.4.6 Расчет стадии сепарирования Потери будут равняться 1 %. Масса к/ж до стадии будет равняться: . 1,35 * 100/99 = 1,363 кг / часМасса потерь составит: 𝐺(потери) = 1,363 − 1,35 = 0,013 кг/ч.Таблица 6 – Материальный баланс стадии сепарирования Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Культуральная жидкость 1,363 Биомасса 1,67 Потери 0,07 Итого по стадии 1,363 Итого по стадии 1,363 2.4.7 Расчет стадии ферментации Продолжительность ферментации 72 ч. Необходимо найти объем ферментера: Gф = 1,363 ∙ 72 = 98 кг = 100 л (75%)𝑉ф = 133 л (100%) = 2 ферментера по 70 л (объем ферментера) где 𝐺ф – масса, пришедшая на ферментацию, 𝑉ф – объем ферментера. Потери на стадии составляют 1 %: Gпрод = 1,363 * 100/99 = 1,37 кг/ч Масса инокулята составит 10%: Gинок = 0,13Масса питательной среды: 𝐺пит.с. = 1,37 – 0,13 = 1,24 кг Материальный баланс представлен в таблице 7. Таблица 7 – Материальный баланс стадии ферментации Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значени е, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значени е, кг/ч Стерильная питательная среда 1,27 Культуральная жидкость 1,383 Посевной материал 0,14Потери 0,007 Итого по стадии 1,39 Итого по стадии 1,392.4.8 Расчет стадии стерилизации питательной среды Количество потерь составляет 2 %: Gстер пит.ср кг/ч Материальный баланс данной стадии представлен в таблице 8. Таблица 8 – Материальный баланс стадии стерилизации питательной среды Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Питательная среда 1,29 Сериальная питательная среда 1,27 Потери 0,02 Итого 1,29 Итого 1,292.4.9 Расчет стадии приготовления питательной среды Для приготовления необходимы следующие компоненты: Пептон – 5 г/л (0,005 кг/л) Дрожжевой экстракт – 3 г/л (0,003 кг/л) Лактоза – 5 г/л (0,005 кг/л) Калий фосфорнокислый – 0,2 г/л (0,00023 кг/л) Дистиллированная вода – 1,25 г/л Сделаем перерасчет на наши данные с учетом потерь (1%): Gпептон кг/ч Gдрож экс кг/ч Gлактоза кг/ч Gкалий фосф. кг/ч G вода кг/ч Материальный баланс данной стадии представлен в таблице 9. Таблица 9 – Материальный баланс стадии приготовления питательной среды Приход Расход Наименование кг/ч Наименование кг/ч Пептон 0,006 Пептон 0,005 Дрож 0,004 Дрож 0,004 Лактоза 0,006 Лактоза 0,006 Калий фосфорнокислый 0,0003 Калий 0,00023 Вода 1,26 Вода 1,25 Потери 0,02 Итого 1,286 Итого 1,286 2.4.10 Сводная таблица Сводные данные представлены в таблице 10. Таблица 10 – Сводные данные Упаковка 1 2 Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Высушенный продукт 1,185 Упакованный продукт 1,16 Потери 0,012 Итого по стадии 1,185 Итого по стадии 1,183 Сушка Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Центрифугат 1,225 Высушенный продукт 1,176 Потери 0,047 Итого по стадии 1,225 Итого по стадии 1,225 Центрифугирование Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Продолжение таблицы 101 2 Осадок 1,2717 Центрифугат 1,225 Спитр охл. 0,625 Осадок 0,02 Потери 0,65 Итого по стадии 1,89 Итого по стадии 1,89 Осаждение Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Центрифугат 1,282 Осадок 1,27 Спирт охл. 0,625 Потери 0,64 Итого по стадии 1,9 Итого по стадии 1,9 Центрифугирование Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Смесь 1,2872 Центрифугат 1,267 Осадок 0,025 Потери 0,08 Итого по стадии 1,2872Итого по стадии 1,2872 Сепарирование Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Культуральная жидкость 1,39 Биомасса 1,37 Потери 0,07 Итого по стадии 1,39Итого по стадии 1,39 Ферментация Приход Расход Продолжение таблицы 101 2 Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Стер.пит ср 1,26Культуральная жидкость 1,393Посев. материал 0,14Потери 0,007 Итого по стадии 1,41Итого по стадии 1,41Стерилизация питательной среда Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Питательная среда 1,27 Сериальная питательная среда 1,25 Потери 0,02 Итого 1,27 Итого 1,27 Приготовление питательной среды Приход Расход Наименование сырья и полупродуктов Значение, кг/ч Наименование конечного продукта, отходов и потерь Значение, кг/ч Пептон 0,006 Пептон 0,005 Дрож 0,004 Дрож 0,004 Лактоза 0,006 Лактоза 0,006 Калий 0,0003 Калий 0,00023 Вода 1,26 Вода 1,25 Потери 0,02 Итого 1,286 Итого 1,286 ГЛАВА 3 СОЦИАЛЬНЫЕ АСПЕКТЫ ОРГАНИЗАЦИИ ПРОИЗВОДСТВА3.1Общие положения.Крайне важное значение в организации производства имеет безопасность и экологичность нахождения сотрудников в лаборатории. Безопасность подразумевает исключение влияние опасных и вредных факторов, их идентификация, анализ и способы защиты. При организации биотехнологического производства необходимо выявить все вредные и опасные факторы для оценки их влияния на персонал. Выполнение любых работ по данной тематике требует беспрекословного соблюдения правил по технике безопасности: при работе с биологическими материалами, химическими реактивами, едкими и ядовитыми веществами, при работе с электрооборудованием (автоклав, ламинарный шкаф, сухожаровой шкаф и т.п.).На биотехнологическом производстве персонал может подвергаться следующему воздействию: биологическая опасность, УФ — излучение, электромагнитные поля, параметры микроклимата (шум, температура воздуха, высокая влажность воздуха, инфракрасное излучение), параметры световой среды рабочей поверхности. Одной из основных задач является внедрение на всех предприятиях и рабочих местах совершенных средств техники безопасности и безвредных условий труда, обеспечения санитарно-гигиенических условий, устраняющих производственный травматизм и профессиональные заболевания. В рамках данной темы следует выделить основные группы: химические и биологические. В производственных помещениях следует иметь медицинские аптечки, укомплектованные лекарственными средствами для оказания первой доврачебной помощи. Работа с вредными и опасными химическими реактивами проводиться в специальных помещениях, оборудованных вытяжными шкафами. Химическая лаборатория, в которой проводился анализ, должна быть оснащена приточно-вытяжной вентиляцией и вытяжным шкафом для .защиты органов дыхания и слизистой оболочки глаз. Для предотвращения ожогов .слизистой оболочки глаз и кожи обязательно использование индивидуальных средств защиты (резиновые перчатки, спецодежда). Хранение специфической одежды для химической и бактерильной защиты должно быть организовано в специальных изолированных помещениях, с возможностью раздельной обработки.3.1.1Шум и вибрация.Уровень шума и вибрации. При длительном воздействии шума в организме человека начинают происходить отклонения от нормы: снижение остроты зрения, слуха, повышение артериального давления, снижение внимания, слабость. Согласно документам уровень звука в помещении не должен быть более 50 дБА. Повышение уровня шума до 80 дБА имеет выраженные отрицательные последствия для организма человека. При длительном воздействии выраженный шум может влиять на снижение слуха, вызывать физическую усталость, снижать устойчивость к стрессам, быть причиной разнообразных негативных процессов для здоровья человека. Для уменьшения шума, оборудование должно быть установлено на фундаменты и амортизирующие прокладки, в помещении выполнена шумо-изоляция, должны быть предусмотрены шлюзы и дополнительные перегородки для снижения звукопроницаемости. Кроме этого, нужно предусмотреть возможность удобного применения работниками индивидуальных средств защиты от шума, шлемов, наушников. Помещения для отдыха персонала должны быть расположены на существенном отдалении от источников шума. 3.1.2 Защита от биологических агентов.Индивидуальные средства защиты рассмотрены в технологиях. Общие средства защиты: воздух во всех рабочих помещениях обеззараживается ежедневно при помощи бактерицидных ламп не менее 30-40 минут, не менее 2-3 раз в день. Необходимо предусмотреть перерывы в работе на период включения бактерицидных ламп.Обеззараживание рабочего места в ламинарном боксе также производится от 30-60 минут. Исключается нахождение в помещениях при включенной бактерицидной лампе.3.1.3 Защита от воздействия электромагнитного излучения и электростатических полей.Допустимые уровни воздействия электростатических полей (ЭСП) регламентируются требованиями и санитарно- гигиеническими нормами. Согласно нормативным документам предельное значение напряжённости электрического поля составляет 5 кВ/м, предельно допустимый уровень напряженности (общее) — 8кА/м. Оценка и нормирование электростатических полей осуществляется по уровню электрического поля дифференцированно, учитывая время его воздействия на работника за смену для общего (на все тело) и локального (кисти рук, предплечье) воздействия. Работа по разработке метода контроля проводилась ежедневно, и исследователь подвергался воздействию электростатического поля. Предельно допустимый уровень напряженности электростатического поля (Епду) при воздействии более 1 часа за смену Епду рассчитывали по формуле: ЕПДУ= 60 / √tгде t - время, ч. Если ЕПДУ меньше установленных норм, то время не регламентируется и не требуется применение специальных средств защиты.Как правило, во время работы на ферментном производстве уровень электромагнитного излучения не превышает установленных норм, а значит специальных средств защиты не требуется. Тем не менее, должно проводиться регулярное обследование на уровень электромагнитного излучения, с хранением документации по проверке электромагнитного излучения в доступном месте. 3.1.4 Освещенность рабочих местВ зависимости от назначения помещений существуют требования к искусственному освещению. Применение на рабочих местах, на которых проводятся работы с высоким зрительным напряжением, одного местного освещения не допускается. При выполнении измерений в микробиологической лаборатории (работа со световым микроскопом, подсчет клеток, описание колоний) освещенность рабочего места должна быть согласно СНиП 23-05-95 в пределах 400 лк. Естественный свет не может обеспечить такое освещение, поэтому должно комбинированное освещение. При совмещенном освещении общественных зданий нормируемые значения КЕО должны составлять от нормированных значений КЕО при естественном освещении не менее 60% для научно-исследовательских помещений. При выполнении измерений в микробиологической лаборатории (работа со световым микроскопом, подсчет клеток, описание колоний) для освещения применяются люминесцентные лампы низкого давления с исправленной цветностью ЛДЦ и дневного света ЛД со светильниками рассеянного типа ОД. Необходимо ограничивать прямую блесткость от источников освещения, при этом яркость светящихся поверхностей в поле зрения не должна превышать 200 кд/м. Для осветительных установок общего освещения коэффициент запаса составляет 1,8 — 2,0. Коэффициент пульсации не превышает 5%. Для обеспечения нормальной освещенности в помещениях проводится чистка стекол оконных рам и светильников два раза в год и своевременная замена осветительного оборудования.3.1.5 ЭлектробезопасностьОсновные причинами поражения током человека являются: появление напряжения на металлических частях оборудования в результате повреждения изоляции, нарушение техники безопасности. Наиболее опасно при эксплуатации электрических устройств и проведении ремонтно-профилактических работ поражение электрическим током вследствие присоединения к токоведущим частям аппаратуры и к частям прибора, находящимся под напряжением. Максимальную опасность представляет переменный ток с частотой 20 - 100 Гц. Ток величиной 0,001 А является опасным, а 0,1 А - смертельным. Помещение лаборатории относится к 1- ой категории по условиям опасности поражения электрическим током. Для предотвращения воздействия тока на человека нужно соблюдать следующие условия: 1. Соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия (заземление электрооборудования); 2. Ограждения токоведущих частей, применение регламентированной изоляции при оборудовании электропроводящих путей в помещениях.3. Применение блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям; 4. Применение сигнализации, надписей, хорошо заметных стендов в опасных местах.5. Целостность электрооборудования. Металлический корпус приборов исключает возможность прикосновения к токоведущим частям (ТЧ), имеется зануление (класс защиты 1). В электрической схеме оборудования предусмотрен выключатель со световой сигнализацией для включения прибора, кроме того, оборудование должно быть снабжено аварийной звуковой сигнализации, в случаи нештатных и чрезвычайных ситуаций (издается звуковой сигнал и оборудование отключается автоматически).3.1.6 Пожарная безопасностьЛабораторное помещение относится к категории А - повышенная пожаро— взрывоопасность. С целью предупреждения и локализации пожаров и взрывов выполняются следующие требования/условия: 1. разработан план эвакуации (рисунок), с которым ознакомлены все сотрудники. План эвакуации находится на видном месте и не загорожен посторонними предметами. 2. В наличии и исправна пожарная сигнализация, которая должна проходить периодическую проверку и учебные срабатывания с записью в соответствующем журнале. 3. Проведение систематического осмотра оборудования и электрических цепей, с оценкой риска потенциальной пожароопасности.4. В лаборатории в специальном месте с должной маркировкой должен находиться набор первичных средств пожаротушения: ящик с сухим песком, необходимые инструменты, асбестовое одеяло, ручной углекислотный огнетушитель типа ОП - 4, вода. Огнетушители должны быть заправлены и исправлены и регулярно, не реже чем 1 раз в 2 года проходить проверку специалистами. 3.1.7 Микроклимат рабочих помещений.Показателями, характеризующими микроклимат, являются: температура воздуха, относительная влажность воздуха, скорость движения воздуха, интенсивность теплового излучения. Перечисленные параметры оказывают значительное влияние на функциональную деятельность человека, его самочувствие, здоровье, надежность работы. Для комфортной работы в лаборатории нужно соблюдалать следующие показатели средней тяжести работ:1. Температура окружающей среды от 18°С (холодный период года) и в теплый период до 25 °С; 2. Относительная влажность 50 - 70% при 25°С; 3. Скорость движения: не более 0,4 (холодный период года) и 0,3 теплый период. 4. Интенсивность теплового облучения не превышало 70 Вт/м2 при величине облучаемой поверхности от 25-50% (работа ведется над пламенем горелки или факелами). При соблюдении данных показателей перепад температуры воздуха по высоте рабочей зоны не должен превышать более 3 °С, по горизонтали - не более 5 °С. Для создания благоприятного микроклимата должно быть налажено: система отопления от охлаждения, а в теплый период года –жалюзи или кондиционер.3.1.8 Охрана окружающей среды.При производстве ксиланаз очень важно соблюдать нормы охраны окружающей среды. Необходимо особенное влияние уделять следующим аспектам производства: - контроль чистоты воды- создание безотходных производств- очистка сточных вод- контроль чистоты атмосферыДля защиты окружающей среды при таком производстве, как получение ферментных препаратов, очень важную роль играют энергосберегающие технологии. С этой целью подготовку среды и инокулята производят в условиях оптимальных температурных режимов [25]. Для этого предложено применение пароэжекторного теплового насоса. Насос состоит из эжектора, испарителя, конденсатора, холодоприемника, сборника воды, терморегулирующего вентиля, парогенератора с теплонагревательными элементами и предохранительным клапаном. Такая технология энергосбережения расширяет границы энергоэффективного сопряжения объектов различных температурных режимов, повышает экологическую безопасность реализации технологии за счет применения воды в качестве хладагента, исключая использование токсичных, взрыво и пожароопасных рабочих сред, а также за счет организации замкнутых рециркуляционных схем по материальным и энергетическим потокам со значительным снижением отвода вторичных энергоресурсов. ЗАКЛЮЧЕНИЕБактериальный штаммы, используемые при производстве ксиланаз, являются важным, но не единственным фактором получения оптимального по объему и активного по качеству продукта. Ксиланазы используются повсеместно в пищевой, промышленной сельскохозяйственной сферах. Надо отметить, что к настоящему моменту выработано множество методов и способов производства ксиланаз. Однако, количество появляющихся научных исследований в этом направлении с одной стороны, говорит об интересе широкого круга исследователей к этой проблеме, с другой стороны, наводит на мысль, что оптимального результата в этих исследованиях еще не получено. Новые методы получений ксиланаз с высоким титром активности, но при этом наименее затратные в производстве еще находится на этапе исследования. Не вызывает сомнений, что активное использование отходов агрокультур в производстве ксиланаз – это наиболее перспективный вектор развития, как с точки зрения эффективности производства, так и с точки зрения сохранения экоповестки. Применение ксиланаз в биологическом отбеливании целлюлозы также, ожидаемо внесет положительный вклад в принцип сбережения окружающей среды. Кроме этого, оптимизация условий ферментации может увеличить продукцию ксиланаз в 1,5 раза по сравнению с неоптимизированными условиями. СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫScheller H.V., Ulvskov P. Hemicelluloses // Annu. Rev. Plant Biol. 2010. Vol. 61, № 1. P. 263–289.Eriksson, K.E.L., (1990). Biotechnology in the pulp and paper industry. Wood Sci. Technol., 24(1):79-101Dhiman, S.S., Sharma J., & Battan, B., (2008). Pretreatment processing of fabrics by alkalothermophilic xylanase from Bacillus stearothermophilus SDX. Enzyme and Microbial Technology, 43(3), 262– 269Milan Phuyal, Uttam Budhathoki, Durga Bista, Shailendra Shakya, Rajan Shrestha, Ashwinee Kumar Shrestha, "Xylanase-Producing Microbes and Their Real-World Application", International Journal of Chemical Engineering, vol. 2023Collins T., Gerday C., Feller G. Xylanases, xylanase families and extremophilic xylanases // FEMS Microbiol Rev. 2005. Vol. 29, № 1. P. 3–23.Alzari P.M., ne Souchon H., Dominguez R. The crystal structure of endoglucanase CelA, a family 8 glycosyl hydrolase from Clostridium thermocellum // Structure. Elsevier, 1996. Vol. 4, № 3. P. 265–275.Dotsenko A.S. et al. Enhancement of thermostability of GH10 xylanase E Penicillium canescens directed by ΔΔG calculations and structure analysis // Enzyme and Microbial Technology. 2021. Vol. 152. P. 109938.Sunna A, Antranikian G. Xylanolytic enzymes from fungi and bacteria. Crit Rev Biotechnol. 1997;17(1):39-67..Ха Т.З., Канарский А.В., Канарская З.А., Щербаков А.В., Щербакова Е.Н., Пранович А.В. Влияние условий культивирования на продуцирование ксиланазы и рост бактерий Paenibacillus mucilaginosus. Известия вузов. Прикладная химия и биотехнология. 2020. Т. 10. N 3. С. 459–469Baitaillon M, Cardinali APN, Castillon N, Duchiron F (2000) Purification and characterization of a moderately thermostable xylanase from Bacillus sp. strain SPS-0. Enzyme Microb Technol 26:187–192Shah AK, Sidid SS, Ahmad A, Rele MV (1999) Treatment of bagasse pulp with cellulase-free xylanase from an alkalophilic Bacillus sp. Sam-3. Bioresour Technol 68:133–14Srinivasan M. C., Rele M. V. Microbial xylanases for paper industry //Current Science. – 1999. – С. 137-142Скворцов Е.В. Биосинтез ксиланаз грибами Trichoderma и бактериями p.Bacillus // автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата биологических наук. 24 с. 2005 г.Sanghi R., Bhattacharya B., Singh V. Seed gum polysaccharides and their grafted co-polymers for the effective coagulation of textile dye solutions. // Reactive and Functional Polymers, Volume 67, Issue 6, 2007, Pages 495-502,Kulkarni S.J., Ramachandra R., Subba Rao Y.V., M. Subrahmanyam, A.V. Rama Rao. Synthesis of 3,5-lutidine from propionaldehyde over modified ZSM-5 catalysts // Applied Catalysis A: General, Volume 136, Issue 1, 1996, Pages L1-L6,Gerber P.J., Heitmann J.A., Joyce T.W. Purification and characterization of xylanases from Trichoderma, // Bioresource Technology, Volume 61, Issue 2, 1997, Pages 127-140, ISSN 0960-8524.Valls C, Roncero MB. Using both xylanase and laccase enzymes for pulp bleaching. Bioresour Technol. 2009 Mar;100(6):2032-9. doi: 10.1016/j.biortech.2008.10.009. Epub 2008 Nov 26. PMID: 19038541.Морозова Ю.А., Скворцов Е.В., Алимова Ф.К. Ксиланазы Trichodermareesei – биосинтез и применение для гидролиза зерновых кормов. // Ученые записки Казанского университета. 2013 г., том 155, кн 2, стр 127-137.Василова Л.Я., Каримова Л.И., Борисенков А.Г. Скрининг микроорганизмов - продуцентов ксиланаз // Баш. хим. ж.. 2019. №1.Bailey M.J., Biely P., Poutanen K., Interlaboratory testing of methods for assay of xylanase activity. // Journal of Biotechnology, Volume 23, Issue 3, 1992, Pages 257-270.Rizzatti AC, Jorge JA, Terenzi HF, Rechia CG, Polizeli ML. Purification and properties of a thermostable extracellular beta-D-xylosidase produced by a thermotolerant Aspergillus phoenicis. J Ind Microbiol Biotechnol. 2001 Mar;26(3):156-60. doi: 10.1038/sj.jim.7000107. PMID: 11420656.Bailey M., Viikari L. Production of xylanases by Aspergillus fumigatus and Aspergillus oryzae on xylan-based media. World journal of microbiology & biotechnology. (1993). 9. 80-4. 10.1007/BF00656523.Chonnipa Palasingh, Koyuru Nakayama, Felix Abik, Kirsi S. Mikkonen, Lars Evenäs, Anna Ström, Tiina Nypelö, Modification of xylan via an oxidation–reduction reaction, Carbohydrate Polymers, Volume 292, 2022, 119660,Palasingh C, Nakayama K, Abik F, Mikkonen KS, Evenäs L, Ström A, Nypelö T. Modification of xylan via an oxidation-reduction reaction. Carbohydr Polym. 2022 sep 15;292:119660.Черемушкина И.В., Корнеева О.С., Шевцов А.А., Мажулина И.В. Эксергетический анализ инновационной технологии культивирования микробных продуцентов ферментов. // Вестник ВГУИИТ №3, 2013, стр 168 – 177.Приложение А. Блок схема производства ксиланазы. Приложение Б.МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС ПОЛУЧЕНИЯ КСИЛАНАЗЫ (расчет на 1м3 культуральной жидкости)ИзрасходованоПолученоВыход фермента,%Наименование сырья и получпродуктовКоли-чество,кг,дм3Содер-жаниеa.c.b.,кгАктив-ность,ед/гед/см3Общая актив-ностьНаименование конечного продукта, отходов и потерьКоличество, кг,дм3Актив-ность, ед/г, ед/см3Общая актив-ность,едСодер-жание a.c.в., кгНа стадииК исход.123456789101112Стадия ТП- Выращивание продуцента в ферментерепитательная ферментационная среда-посевной материалG11,1 мG5G3G7культуральная жидкость-потери с уносом расход сухих веществ на энергию биосинтезаG10G11A1A2G14G12G13100ИТОГОG8G9ИТОГОG8A2G9Стадия ТП-Фильтрация культуральной жидкостикультуральная жидкость-вода для промыва осадкаG10G19G14A1A2-фильтрат к.ж.-биомасса (W=85%)-потери от инактивации и механическиеG16G18A3A4a2a3G23G17Стадия ТП-УльтрафильтрацияФильтрат к.ж.G16G20A3A4КонцентратУльтрафильтратПотери от инактивации и механическиеG21G23-A5a5-A6A7a4G22G24Стадия ТП- Стерилизующая фильтрацияКонцентратG21G22A5A6-стерильный концентрат-осадок (W=90%)G25G28A9A8a7G29G26123456789101112-потери от инактивацииa6ИТОГОСтадия ТП-Жидкостная стандартизаця концентратовСтерильный концентратНаполнитель (сульфат натрия)G25G30G29A9A8Стандартизованный концентратПотери от инактивацииG32A12A11a7G31ИТОГО17,72219,317,72100Стадия ТП-Сушка концентратаСтандартный концентратG32G31A12A11-сухой препарат (базовый)-испаренная влага-потери с отходящего воздухомG33G34A13A14G34ИТОГОСтадия ТП-Стандартизация сухого препарата-сухой препарат (базовый)-наполнитель (сульфат натрия)G33G35G34-A13A14стандартный препарат-потери механическиеG37G38A15A16a9ИТОГОСтадия УМО Фасовка, упаковка, маркировка-стандартный препаратG37A15A16упакованный препарат-Механические потериG41G40A15A18a10ИТОГО