ПРОМЫШЛЕННЫЙ БИОТЕХ И ФУДТЕХ С ПРОФЕССИОНАЛАМИ

       Промышленная микробиология представляет собой систему научных знаний и накопленного опыта о микробиологических процессах, физиологии, биохимии и генетики микроорганизмов и их практическом применении в производстве для получения индустриальным способом ценных продуктов их жизнедеятельности (метаболитов), биомассы (ценного белкового продукта, автолизата, гидролизата), о получении отдельных полезных веществ (препаратов, субстанций, ингредиентов), используемых в сельском хозяйстве, пищевой промышленности, фармакологии и медицине. Фундаментом промышленной микробиологии является биотехнология, как практическое воплощение результатов научных исследований в производстве. Разнообразие ферментных систем микроорганизмов позволяет образовывать в процессе жизнедеятельности различные продукты обмена, весьма ценные для человека.

По уровню сложности технологии (использование селекционных, мутагенных или ГМО штаммов м/о, симбиотических культур и консорциумов, аэробные и анаэробные процессы,  продуктивность штаммов-продуцентов и степень конверсии углеводов, специфические требования к массообменным процессам, необходимости и специфичности ростовых факторов и/или применения ингибиторов процесса и т.д.), наличию необходимого промышленного опыта и материально-технической базы для реализации технологии базовые продукты и процессы биотехнологического производства можно разделить на 7 основных направлений:

     1) ферментация – биохимические процессы производства готовых продуктов и методы обработки сырья с помощью микроорганизмов (хлебопечение, виноделие, пивоварение, производство кисломолочных продуктов и сыров, производство уксуса, спиртов и др.) и/или продуктов их биосинтеза (биокатализаторов) для получения целевых продуктов (сахаров и декстринов путём ферментативного гидролиза крахмалов, специальных жиров путём энзимной переэтерификации, пептидов и аминокислотных концентратов путём ферментативного гидролиза белков, различных полисахаридов, эмульгаторов и других функциональных ингредиентов) или ускорения и повышения эффективности экстракции из различного сырья (направленный ферментативный гидролиз крахмалов, белков, жиров, целлюлозосодержащего сырья);

       2) технологии получения микробных белков и их производных – культивирование микробной биомассы с последующей экстракцией, очисткой микробного белка (денуклеинизация биомассы, микро- и ультрафильтрация, обратный осмос и др. методы очистки) и продуктов переработки биомассы микроорганизмов (экстрактов, автолизатов и гидролизатов, пептидных комплексов и др.). В основном, микробный белок получают из биомассы дрожжей, грибов, микроводорослей, бактерий и архей выращенных на:

         - высокоуглеводном растительном сырье и отходах его переработки (крахмалосодержащее и сахаросодержащее растительное сырьё);

     - гидролизатах и ферментативных гидролизатах целлюлозосодержащего растительного сырья (лузга риса, подсолнечника, гороха, жом, стебли, древесина различных растений и т.п.);

         - углеводородах и спиртах: метане, этаноле, метаноле, н-алканах и др. источниках (например, гаприн, паприн, эприн, меприн и др.).

      3) технологии получения живых микробиологических культур (заквасок и пробиотиков) в виде концентратов, изолятов чистых культур, иммобилизованных живых культур в  качестве ингредиентов (дрожжей, заквасочных стартовых культур, симбиотических культур) для ряда биотехнологических процессов 1 уровня (в основном, для применения в пищевой, сельскохозяйственной и перерабатывающей промышленностях) и пробиотических препаратов для животных и человека в качестве готового препарата и/или ингредиента в фармацевтической отрасли, ветеринарии и пищевой промышленности в части производства функционального, диетического, лечебно-профилактического питания;

       4) технологии получения биологические средства защиты растений (БиоСЗР) и биоудобрений – производство препаратов на базе концентрированных живых микроорганизмов применяемые в качестве биологических средств защиты растений (биоинсектицидов, биофунгицидов и т.п.), биоудобрений;

   5) процессы производства продуктов жизнедеятельности микроорганизмов в виде биологически активных соединений (ферменты, в том числе иммобилизованные, гормоны, антибиотики, фармацевтические субстанции, аминокислоты, витамины, стимуляторы роста растений, биоинсектициды, биопестициды, хелатные формы микроэлементов, полученные биотехнологическим способом и т.п.), полисахариды (ксантановая камеди, геллановая камедь, декстраны, гилауроновая кислота и другие), органические кислоты, красители (каратиноиды и др.), биоконсерванты (низин, натамицин, полилизин, пропионоцин и др.), сахарозаменители ("сладкие белки", эритрит, ксилит и др.), усилители вкуса (глутамат натрия, дрожжевой экстракт, инозинат натрия, гуанилат натрия и др.);

        6) технологии производства вакцин, антигенов, бактериофагов.

        7) технологии культивирования клеточных культур и тканей: культивирование клеток и тканей растений для последующей экстракции биологически активных компонентов (фармакология, пищевая промышленность, сельское хозяйство, косметология), производство вакцин, моноклональных антител, интерферонов, рекомбинантных белков и пептидов, клеточных тест-систем, культивирование фибробластов и кератиноцитов, меланоцитов, культивирование мезенхимальных стволовых клеток и другие технологии.

СОЗДАНИЕ, ТРАНСФЕР И ОТРАБОТКА ГЛУБОКИХ БИОТЕХНОЛОГИЙ В ПЕРЕРАБАТЫВАЮЩЕЙ, ПИЩЕВОЙ И ФАРМАЦЕВТИЧЕСКОЙ ОТРАСЛЯХ

     Компетенции специалистов нашей команды покрывают все перечисленные направления развития промышленной микробиологии и предлагает реализацию биотехнологических проектов по следующим направлениям:

      1. Глубокие биотехнологии в пищевой промышленности (подробнее на сайте DeepFood.tech):

      1.1. Ферментационные процессы в пищевой промышленности (пищевые ингредиенты, рецептуры и технологии производства):

             - хлебопечение (хлебопекарные закваски и стартовые культуры, ферментные препараты для улучшения технологических свойств муки и др. ингредиенты);

          - виноделие (штаммы и мультиштаммовые композиции для интенсификации процесса брожения и получения уникального вкусо-ароматического профиля, энзимы для осветления, повышения стабильности хранения, улучшения цвета и вкусо-ароматических характеристик, ускорения брожения: амилазы, протеазы, пектиназы, глюкооксидазы, каталазы, мурамидаза и др.);

         - пивоварение и производство кваса (технологии производства любого типа солода, солодовых экстрактов (пивного сусла), концентрата квасного сусла, штаммы и штаммовые композиции дрожжей для брожения, комплексы ферментных препаратов, биоконсерванты, методы очистки и осветления);

             - производство кисломолочных продуктов и сыров (технологии );

             - производство уксуса и спиртов     

      1.2. Пищевые ингредиенты, производимые путём ферментации и ферментативной экстракции (технологии производства):

             - пектин яблочный, цитрусовый, свекловичный, тыквенный и другие (высокоэтерифицированный, низкометоксилированный, амидированый);

             - инулин, фруктоолигосахариды (ФОС), фруктозные сиропы из топинамбура, цикория и других корнеплодов;

           - функциональные пищевые волокна представляют собой очищенное натуральное частично гидролизованное ферментами целлюлозосодержащее сырьё и отходы переработки различного растительного сырья;

       - крахмалопродукты – мальтодекстрины, глюкозо-фруктозные и фруктозо-глюкозные сиропы, патока, модифицированные крахмалы ферментационным способом, мальтозные сиропы и др. продукты;

             - альгинат, агар-агар, каррагинан и другие – полисахариды экстрагируемые из водорослей и, в том числе, модифицируемые ферментативным способом;

             - продукты переработки молока и молочной сыворотки: казеинат натрия, мицеллярный казеин, сывороточные белки, молочный жир, лактоза, галактоза и др.

             - изоляты и концентраты растительных белков: соевые, гороховые, льняные, конопляные и др.,

             - клейковина (глютен), в том числе и модифицированная;

             - растительные экстракты, натуральные ароматизаторы и вкусо-ароматические добавки полученные методом ферментации;

           - жиры специального назначения переэтерифицированные энзимным способом жиры, с помощью иммобилизованных ферментов, и/или микроорганизмов продуцирующих соотвествующие ферменты,  позволяющие быть заменителями и эквивалентами натуральных твёрдых, жидких жиров.

       2. Промышленные микробиологические производства (технологии, подробнее на сайте DeepBio.tech):

       2.1. Концентраты живых микробных культур (штаммы и технологии производства):

            - концентраты чистых микробных культур в жидком, замороженным, сухом лиофилизированном виде, в форме иммобилизованных живых культур (дрожжей, заквасочных стартовых культур, симбиотических культур и др.) в  качестве ингредиентов для хлебопекарной, молочной, пивоваренной, мясоперерабатывающей и др. отраслей пищевой промышленности;

      - пробиотические живые культуры в концентрированном виде в качестве ингредиентов для производства функционального, диетического, лечебно-профилактического питания, в том числе детского питания.

       2.2. Органические вещества, ингредиенты, производимые путём микробного биосинтеза (штаммы и технологии производства):

            - полисахариды микробиологического происхождения (например, ксантановая и геллановая камеди, гилауроновая кислота, дестраны и др.);

            - промышленные  ферменты (гидролитические и негидролитические);

            - органические кислоты (лимонная, молочная, янтарная и другие);

            - биоконсерванты (низин, натамицин, полилизин, пропионоцин и др.);

            - подсластители ("сладкие белки", эритрит, ксилит и др.);

            - усилители вкуса (глутамат натрия, дрожжевой экстракт, инозинат натрия, гуанилат натрия и др.).

       3. Глубокие биотехнологии в сельском хозяйстве (технологии, подробнее на сайте DeepAgro.tech):

            - технологии кормовых добавок и биологически активных веществ (ферментов, аминокислот, витаминов, антиокислителей и др.);

      - технологии производства ветеринарных препаратов, а также методы биоинженерии для профилактики, диагностики и терапии основных болезней сельскохозяйственный животных;

      - биологические средства защиты растений от болезней, насекомых и животных (биоинсектицидов, биофунгицидов и т.п.) на осонве живых культур микроорганизмов, а также их метаболитов;

            - стимуляторы и регуляторы роста растений, фитогормоны, биоудобрения, азотфиксирующие бактериальные препараты и другие продукты;

            - технологии глубокой переработки сельскохозяйственного сырья (зерновые, бобовые, масличные, растительная зелёная биомасса и др.);

            - технологии перереботки отходов сельского хозяйства и агропромышленных предприятий;

       - технологии генетической и клеточной инженерии, в том числе микроклонального размножения растений для получения безвирусных сортов, а также интенсификации процессов выращивания и селекции.

       4. Глубокие биотехнологии в фармацевтической промышленности (технологии, подробнее на сайте DeepPharm.tech):

            - пробиотические живые культуры для человека в качестве готового препарата и/или ингредиента для композиционных фармпрепаратов, бактериофаги;

            - ферменты, гормоны, антибиотики, интерфероны, витамины и другие фармацевтические субстанции;

            - нуклеотиды и их предшественники, рекомбинантные белки,  

            - антисептики и антибактериальные препараты;

            - микробиологическая целлюлоза, антибактериальные ранозаживляющие повязки.

       5. Глубокие биотехнологии в химической промышленности (технологии, подробнее на сайте DeepChemi.tech):

            - получение спиртов, альдегидов, биополимеров (биопластиков); 

            - ПАВы микробиологического происхождения, ПАВы растительного происхождения модифицированные ферментативными методами;

            - получение молекулярного водорода и другие технологии.

ПОЛНЫЙ АУТСОРСИНГ ВЭД ЭКСПЕРТАМИ РЫНКА

подробнее на сайте https://ved.bavarswiss.ru/

ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕBAVARSWISS

Лабораторные, пилотные и промышленные ферментёры и линии ферментации

https://biotech.bavarswiss.ru/

    Ферментер представляет собой готовый комплекс для культивирования микроорганизмов с дозированием питательных веществ в автоматическом режиме. В процессе выращивания микробиологических культур должны соблюдаться основные требования: климатические факторы внешней среды, параметры давления, скорость и интенсивность перемешивания, должен быть организован отвод побочных продуктов (углекислого/сернистого газа).

Классификация микробиологических процессов с точки зрения технологического оформления

  Наиболее широко используется система классификации микробиологических процессов, с точки зрения: аэробного и анаэробного культивирования, поверхностного или глубинного культивирования, периодического (фазного) и непрерывного культивирования. Наиболее широкое распространение в промышленной сфере получил процесс глубинного культивирования микроорганизмов в жидкой питательной среде. Такой процесс имеет ряд отличительных особенностей: он протекает в несколько этапов и сводится к преобразованию “газ – жидкость – твердотельный состав (клетки)”. В качестве подобной твердотельной субстанции может выступать и нерастворимый в жидкости источник углерода (например, н-парафин). Культивирование микроорганизмов неизбежно связано с выделением теплоты. Это также касается случаев, когда выращивание производится в лабораторных условиях. При небольших объемах культивации и с использованием специальной химической посуды тепловой эффект невелик, однако в больших установках при значительном количестве вещества происходит обильное тепловыделение. Чрезвычайно важно в процессе выращивания поддерживать одинаковую температурную фазу во всем объеме в течение длительного промежутка времени. 

Классификация ферментеров в зависимости от объема вещества

     В зависимости от общего объема культивируемого вещества биореакторы классифицируются на ферментеры лабораторные и ферментеры промышленные:

    1. Основная область практического применения лабораторного ферментера – воспроизведение и выращивание микробиологических образцов в лабораторных масштабах, а также для разведения инновационных культур, грибов, ферментов и микроорганизмов. 

     Одна или несколько реакторных ёмкостей и блок обеспечения – основные составляющие лабораторного ферментатора. 
     Основная функция блока обеспечения – поддержание жизнедеятельности и размножения микроорганизмов. В состав такого модуля могут входить 

насосы для перекачки воздуха и отвода углекислого газа; датчики контроля температуры, которые поддерживают и регулируют жизненный цикл микробиологических образцов.

   Лабораторные ферментёры от нашей компании имеют ряд преимуществ: эргономичность, компактность, возможность независимого функционирования нескольких сосудов под одним управлением, точность и простота установки параметров культивирования клеток, возможность экспортировать результаты работы, настраивать предупреждения, визуализировать данные и прочее за счет программного обеспечения на основе SCADA, что поставляется с покупкой биореактора, независимо от его комплектации и версии, наличие съемных сосудов для одного и того же ферментера, возможность оснащения дополнительным оборудованием (например, ротор-фильтром для выращивания клеток в режиме перфузии), объединение до пяти биореакторов (как разных, так и одинаковых размеров) в единую систему с единым подключением энергоснабжения, газа и воды и под управлением одного компьютера с возможностью индивидуальной системы контроля (модульная система).

   2. Промышленный ферментер используют в пищевой, фармацевтической и микробиологической промышленности для производства грибов, бактерий и дрожжей, а так же для производства белков, биоактивных веществ, антибиотиков и других препаратов, необходимых человеку в разных сферах жизнедеятельности и медицины. В качестве контролирующих устройств выступают интегрированные системные модули или лабораторные биореакторы, подключаемые к персональному компьютеру и функционирующие на базе специального программного обеспечения. C целью повышения интенсификации массо- и энергообмена клеток микроорганизвов со средой имеются аппараты аэробной глубинной ферментации. 

      С точки зрения конструктивных особенностей ферментеры различаются способами подвода энергии и аэрации среды:

      1) ферментеры с подводом энергии к газовой фазе;

      2) ферментеры с подводом энергии к жидкой фазе;

      3) ферментеры с комбинированным подводом энергии.
      В ферментерах с подводом энергии к газовой фазе аэрация и перемешивание субстрата происходит сжатым воздухом. К таким аппаратам относятся:

      1) барботажные ферментеры, в которых подача воздуха осуществляется через барботажные устройства, которые расположены в нижней части аппарата;

    2) аппараты с диффузором, где смешивание субстрата с воздухом, который поступает по распределительным трубам, происходит в нижней части аппарата посредством внутреннего цилиндр-диффузора;

      3) трубчатые ферментеры - оборудование, где под действием потока воздуха жидкость циркулирует по реактору и сепаратору;

      4) ферментеры с форсуночным распределением воздуха, где воздух подается через форсунки, расположенные в нижней части аппаратов;

      5) ферментеры колонного типа выполнены в виде цилиндрической колонны, которая разделена горизонтальными перегородками на несколько секций. В таких устройствах воздух барботирует через слой жидкости каждой тарелки, за счет движения жидкости через кольцевую щель обеспечивается противоточное движение двух фаз (газовой и жидкой). 

      К ферментерам с подводом энергии к жидкой фазе относятся:

      1) аппараты с самовсасывающей турбиной состоят из цилиндрического диффузора и мешалки с полыми лопастями и валом. При вращении мешалки создается разрежение, которое приводит к подъему жидкости в кольцевом зазоре между диффузором и стенками аппарата с последующим ее возвращением в диффузор;

      2) ферментер с турбоэжекторными перемешивающими устройствами. Эти устройства разделены вертикальными перегородками на несколько секций. В каждой секции имеется эжектор и диффузор. Перемещение жидкости из одной секции в другую происходит через окна в перегородках. 

    Ферментеры с комбинированным подводом энергии представ- ляют собой цилиндрический сосуд, внутри которого расположена механическая мешалка и барботер. В аппаратах этого типа подвод энергии к газовой фазе осуществлен для аэрации, а к жидкой фазе – для перемешивания. Перемешивание в данных ферментерах осуществляется тремя способами. 

     Ферментёры с механическим перемешиванием оснащаются механической мешалкой и аэрация осуществляется путем барботажа, а с целью разбрызгивания воздуха рядом с барботером установлен механический вибратор. 

     Ферментёры с пневматическим перемешиванием - аппараты, где перемешивание и аэрацию усиливают с помощью вращающихся дисков с отверстиями или придонных мешалок, либо такие аппараты могут быть также дополнены диффузором.
   В ферментёрах с циркуляционным перемешиванием жидкость циркулирует по замкнутому контуру, где движение субстрату придает насос или другое аналогичное устройство, а ферментеры выполнены в виде цилиндра.

Лабораторные стеклянные автоклавируемые ферментёры

  Ферментёры стерилизуемые в автоклаве общим объёмом от 1 до 15 литров. Крышка из нержавеющей стали AISI 316 с необходимым набором портов и разъемов для подключения датчиков и обвязки ферментера. Сосуд ферментера из боросиликатного стекла. Стандартная комплектация системы контроля и управления параметрами процесса культивирования: скорость мешалки, температура, pH, pO2, датчик пены, подача воздуха на аэрацию через ротаметр и массовый расходомер. Возможна комплектация лабораторного биореактора индивидуального исполнения, либо блоком из 2-5-ти ферментёров на единой платформе, а также дооснащение любыми дополнительными системами контроля.

    Применение лабораторных ферментёров данного типа обеспечивает серийное воспроизведение различных биотехнологических процессов в рамках научных экспериментов путём периодического или непрерывного культивирования бактерий, грибов или дрожжей. Глубинного культивирования клеток растений и животных. Мелкосерийноого производства рекомбинантных белков. Отработка технологических параметров процесса биосинтеза, подбор и оптимизация питательных сред, проверка эффективности штаммов с целью масштабирования и последующего проектирования и комплектации опытно-промышленных (пилотных) технологических линий.       

Пилотные ферментёры стерилизуемые на месте

  Пилотные ферментёры объемом от 10 до 100 л – это идеальное решение для работы с бактериальными культурами на небольших биотехнологических производствах, а также для масштабирования микробиологических процессов, проведения научных исследований и отработки технологий. Пилотные ферментеры имеют полностью асептическое исполнение, автоматическую систему управления, легко валидируются. Система управления может быть универсальной и единой для ферментеров любого объема, что значительно упрощает процесс масштабирования и позволяет переносить данные о ферментациях на ферментеры большего объема, либо может быть написана индивидульно под требования Заказчика. 

   Все поверхности, контактирующие с продуктом, выполнены из нержавеющей стали AISI 316L с шероховатостью поверхности не более 0,6 мкм, что позволяет выполнять качественную CIP-мойку, SIP (стерилизация на месте) полностью автоматическая. Разные типы мешалок: мешалка Раштона, мешалки по типу гребного винта, импеллеры с наклонными лопастями или трехстворчатые импеллеры и др.. Привод с одинарным механическим или магнитным уплотнением. Датчики: температура, рН, рО2 и датчик пены, оптическая плотность, ОВП, уровень, вес, проводимость, рСО2, газоанализаторы. Барботёры различных типов.

Промышленные ферментёры и комплектные технологические линии ферментации

   BavarSwiss разрабатывает, комплектует, поставляет и осуществляет монтаж промышленных ферментёров объёмом от 100 л до 300 м3. Для каждого процесса ферментации разрабатываются различные конструкции ферментеров.  Стоимость оборудования данного класса напрямую зависит от объемов культивируемого вещества и мультифункциональности системы управления аппаратом. 

      Применение:

      - производство сельскохозяйственных и ветеринарных препаратов;

      - серийное и непрерывное культивирование культур клеток;

      - фармацевтическое производство по стандартам GMP и FDA;

      - производство белков и моноклональных антител;

       Возможности функционала данного оборудования:

       - Культивирование партиями;

       - Культивирование с подпиткой;

       - Непрерывное культивирование, режим хемостата;

       - Культивирование на микроносителях.;

       - Перемешивание воздухом – эйрлифт (airlift);

       - Контроль растворенного метанола в культуральной жидкости;

       - Измерение оптической плотности;

       - Измерение выживаемости клеток;

       - Контроль растворенного кислорода в культуральной жидкости;

       - Контроль pH;

       - Контроль температуры;

       - Измерение массы сосуда – весовые ячейки;

       - Гравиметрический режим внесения подпитки по весу.

Ёмкостное оборудование российского производства: реакторы, варочные котлы, танки-охладители, буферные ёмкости, системы CIP-мойки