Academic literature on the topic 'Біотехнологічний процес'

Зброджування біосировини в закритих камерах ферментації є одним з перспективних методів виробництва компостів, що інтенсивно розвивається. Однак, одним з невирішених питань процесу зброджування субстратів на основі біосировини в закритих камерах є низька ефективність, пов’язана із втратами енергії. З метою дослідження енергетичних параметрів процесу зброджування біосировини розроблено та представлено конструкцію камери ферментації закритого типу. Встановлено, що саме температурний режим на кожній з фаз зброджування субстрату є вагомим чинником впливу на ефективність усього процесу виробництва компосту. Експериментально визначено, що оптимальними температурами на кожній з фаз зброджування є: фаза розігрівання субстрату – до 20 °С; мезофільна фаза – від 20 до 42 °С; термофільна фаза – від 42 до 65 °С; фаза дозрівання – від 65 °С до температури навколишнього середовища. Забезпечення вказаного температурного режиму на кожній з фаз зброджування дозволяє зробити процес компостування керованим та отримувати компости високої якості відповідно до біотехнологічних норм. Експериментально досліджено, що найбільше енергії втрачається через конвекцію на термофільній фазі компостування. Найвищі значення коефіцієнту конвекційного теплообміну становили 1,6…1,7 Вт/(м2·°С) при температурі процесу рівній 61…62 °С і мали місце на 108…132-й годинах тривання процесу компостування. При цьому на 132-й годині тривання процесу значення коефіцієнта тепловиділення становило 8,5 Вт на кілограм органічної речовини субстрату, а сумарна кількість теплоти, виділена з кілограму органічної речовини субстрату, досягала 2 МДж/кг. Хоча під час термофільної фази компостування біосировини внутрішня енергія субстрату різко зростала, на забезпечення енергетичних потреб процесу витрачалося лише 5 % цієї енергії. Аналіз параметрів процесу свідчить, що близько 95 % від виробленої в процесі компостування теплоти втрачається через конвекцію, теплове випромінювання та під час аерації субстрату повітрям. Ці втрати можна зменшити, розробивши відповідні термопідтримуючі засоби – теплоізоляційне покриття зовнішніх поверхонь камер, використання нагрівачів. Бібл. 14, рис. 5.

В матеріалах статті розглянуто проблему білоквмісних кормів в годівлі сільськогосподарських тварин. Надано функціональну схему виробництва білково-вітамінної добавки біотехнологічним методом, яка включає наступні етапи: підготовка меляси, культивування дріжджів виду Saccharomyces cerevisiae, приготування розчину солей та стимуляторів росту, дріжджування при температурі 30 ºС, рН-середовищі 4,5…5,5, а також підготовка зернової сировини. Отриману біомасу змішують з підготовленим зерном пшениці у співвідношенні від 10:90 до 20:80 і подають на лінію екструдування. Екструдування здійснюють при температурі 110…130 ºС та тискові пари 2…3 МПа. Екструдат охолоджують до температури не вище 10 °С температури навколишнього середовища і подрібнюють до крупності, передбаченої відповідним рецептом комбікорму. Досліджено процес вирощування дріжджів виду Saccharomyces cerevisiae. Підібрано склад поживного середовища на основі меляси. Визначено вміст сирого протеїну в екструдованому зерні зволоженого мелясою.

Проблема очищення стічних вод – одне з найактуальніших питань із початку століття. Особливе місце важких металів серед забруднювачів довкілля пов’язане з їх накопиченням в організмі та передачею трофічними ланцюгами, високою їх токсичністю. Розроблено сучасні технології очищення стічних вод: перспективи мають природні та найдешевші біологічні методи очищення, що являють собою інтенсифікацію природних процесів розкладання органічних сполук мікроорганізмами в аеробних або анаеробних умовах. Одні з основних – процеси нітрифікації та денітрифікації. Велика увага приділяється мікроорганізмам, здатним виконувати ці процеси. Процеси взаємодії між іонами важких металів і мікроорганізмами мають велике значення не тільки для фундаментальної науки, а і як можливе застосування у біотехнологічних процесах.

Статтю присвячено дослідженню проблемних питань застосування такої умови патентоз- датності винаходів у сфері біомедичних технологій, як відповідність нормам моралі та публіч- ному порядку. Наголошуємо, що, зважаючи на стрімкий розвиток біомедичних технологій, які супро- воджується їх патентуванням, з одного боку, та необхідністю захистити людину, її права та гідність від негативного впливу останніх, з іншого боку, дослідження проблемних питань застосування вказаної умови патентоздатності стає вкрай актуальним. Метою статті було вивчення таких оціночних категорій, як мораль та публічний порядок у контексті патентування біомедичних технологій та визначення критеріїв, які б надали мож- ливість установити, який винахід відповідає досліджуваній умові патентоздатності, а який – ні, а також установити приблизний перелік біомедичних технологій, які не відповідають досліджуваній умові патентоздатності. На підставі аналізу міжнародних і регіональних нормативно-правових актів, а також практики правозастосовних органів, зокрема Суду Європейського союзу та Європейського патентного відомства, було встановлено два критерії відповідності винаходів нормам моралі та публічному порядку, а саме: первинний (незавдання шкоди життю та здоров’ю людини) і вторинний (несуперечність людській гідності). Особлива увага була приділена досліджен- ню вторинного критерію й такої етико-правової категорії, як людська гідність, оскільки від- сутність чіткого визначення терміна «людська гідність» та високий ступінь його оціночнос- ті значно ускладнюють процес установлення відповідності винаходів досліджуваній умові патентоздатності. Більше того, було встановлено приблизний перелік біомедичних техноло- гій, які не відповідають досліджуваній умові, що значно полегшить процес установлення від- повідності винаходів у сфері біомедичних технологій нормам моралі та публічному порядку.

У роботі розглянуто можливість використання пшеничних висівок як джерела ряда біологічно активних речовин та харчових волокон. Проаналізовано структурні зміни, які відбуваються в клітинах алейронового шару висівок в результаті їх замочування, це в свою чергу значно підвищує дифузію поживних речовин вакуолей в навколишнє водне середовище, і створює сприятливе поживне середовище для подальшого розвитку мікроорганізмів. Встановлено закономірність кількісного співвідношення розміра фракцій в залежності від вмісту вологи. Досліджено хімічний склад загальних пшеничних висівок з трьох зернопереробних підприємств одеської області: Грейн Милл, ВАТ Одесахарчкомбінат і ТОВ Софія. Встановлено всі досліджувані зразки не перевищують вимог показників, які висуваються до пшеничних висівок згідно ДСТУ 3016-95. З огляду біохімічного складу та морфологічних ознак клітини визначено і обґрунтовано доцільність проведення фракціонування за розміром часток пшеничних висівок. Показано, що вміст білку, легко гідролізуємих полісахаридів та кількість крохмалю у всїх фракціях відрізняється, це обумовнене тим, що кожна з фракцій утворюється у процесі переробки з різних шарів зерна. Графічно наведено залежність розміру фракцій пшеничних вісівок на вміст білку, полісахаридів та вологості. Встановлено, що вміст білків, вуглеводів та біологічно активних речовин дає нам можливість, їх подальшого використання, як питомого середовища для культивування пробіотичних мікроорганізмів.

The analysis of literature sources on the prospects of cultivation and use of spelt Triticum spelta L. in biotechnological processes is carried out. Today there is considerable interest in spelt. Spelt can be an alternative raw material in alcohol production, so its microflora has been identified. The wort was obtained by thermoenzymatic treatment of grain raw materials. The microflora of spelt and wheat wort was determined. The advantages of spelt in comparison with common wheat in terms of reducing the contaminating microflora on both grain and wort are shown in the article.

Рентабельність молочного тваринництва залежить від ефективного впровадження й планомірного застосування сучасних репродуктивних методів корекції, які дозволяють суттєво підвищити кількість поголів’я, покращити генетичний потенціал високопродуктивних тварин, та спланувати їх відтворення (Makrigiannakis A, 2021). Неодмінна умова сталої рентабельності молочного тваринництва – апробація та практичне застосування сучасних методів стимуляції та корекції. Саме це забезпечить зростання відсотку запліднених самок, мінімізує кількість абортів й буде сприяти отриманню здорового приплоду (Riordan, N. H. 2018; Khamytova L. F. 2015). Репродуктивний потенціал залежить від повноцінної нейрогуморальної регуляції та інтенсивності обмінних процесів організму. Оптимальний гормональний статус організму корів, зумовлює фізіологію обмінну речовин, сприяє функціональній активності геніталій, що в свою чергу забезпечує отримання найкращих показників відтворення. (Granot I, 2012) Саме через це, навіть незначні санітарно-гігієнічні помилки утримання та експлуатації корів, обумовлюють погіршення показників відтворення. Фізіологія запліднення, розвитку зиготи, й вагітності, передусім залежать від збалансованості гормонального фону материнського організму (Sheremeta VI, 2011).. Корекція відтворної функції корів полягає у створенні комфортних умов для фізіологічного існування організму протягом репродуктивного періоду, та передбачає застосування біологічно-активних речовин, тканинних, гормональних препаратів, та біотехнологічних прийомів, що посилюють та активують ендокринний та метаболічний профіль організму, покращують обмінні процеси репродуктивних органів (Tuckerman E, 2010). Необхідність стимуляції та корекції репродуктивного потенціалу корів, змушує фахівців до пошуку та широкого вжитку біологічно активних речовин, тканинних препаратів та біотехнологічних заходів, які активують метаболічну і ендокринну системи, та підсилюють обмінні процеси статевих органів (Hara R. 2002.). Тому питання корекції та стимуляції репродуктивної здатності лишаються актуальними дотепер і потребують комплексного вивчення й аналізу морфо-фізіологічних особливостей підготовки статевої системи корів до запліднення, імплантації та вагітно- сті (Tvarynnytstvo ta veterynariya 2018). Для результативного застосування стимулюючих біологічно-активних засобів на репродуктивну функцію корів протягом різних стадій статевого циклу, неодмінним є вивчення механізмів впливу та взаємозв’язок останніх з різними ланками метаболічних процесів (Edwards R.G. 2006). При вирішенні вищевказаних питань, першорядна увага приділяється стану ендометрія за вагітності корів, тоді як сам процес ремоделювання функціонального шару ендометрія протягом стадії збудження, що забезпечує фізіологію імплантації та вагітності, лишається поза увагою. (Bondarenko I. V. 2016) Функціональний шар ендометрія має високу ферментативну активність, в тому числі й лактатдегідрогеназну. Зміни вмісту останньої, є інформативними, а сама ЛДГ відносяться до маркерів деградації сполучного матриксу, оскільки доведена роль ферментів, в тому числі й лактатдегідрогенази (ЛДГ) за розвитку патології статевих органів. Так, за перерозподілу типів обміну тканини, та при зниженні диференціювання клітин, активність лактатдегідрогенази зростає. За пошкодження клітин, вищевказаний фермент потрапляє в кров, тому може використовуватися в якості додаткового діагностичного показника та контролю лікування (Zhou A. G. 2018). У статті наведено й проаналізовано результати дослідження концентрації лактатдегідрогенази в тканинних екстрактах функціонального шару ендометрія корів за різних стадій статевого циклу та за анафродизії. Встановлено, що під час еструсу відбувається найактивніша фізіологічна активізація обміну речовин, що супроводжується зростанням концентрації лактатдегідрогенази в екстрактах тканин ендометрія, порівняно з проеструсом та за розквіту жовтого тіла. У тварин, що перехворіли на ендометрит та затримку посліду, й знаходились в стані анафродизії, концентрація лактатдегідрогенази у тканинних екстрактах функціонального шару ендометрія наближається до мінімальних значень.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. – Національний технічний університет України «Київський політехнічний інститут імені Ігоря Сікорського» Міністерства освіти і науки України, Київ, 2019. Представлені науково обґрунтовані рішення з біотехнологічної інтенсифікації процесів, що використовуються у комунальній інфраструктурі населених пунктів. Розроблено біотехнологію видалення сполук заліза та мангану з підземних вод на швидких фільтрах з цеолітовим завантаженням при внесенні культур мікроорганізмів родів Leptothrix і Sphaerotillus. Реалізація біотехнології дозволяє досягти ефективності очищення води за залізом та манганом: з природними культурами - 94-99 % та 71-87 %; з селектованими - 98-99 % та 94-97 % відповідно. Розроблено технологію інтенсифікації процесу деамонізації у біофільтрах шляхом внесення у фільтруюче завантаження попередньо розрахованої кількості культур нітри- та денітрифікаторів, що дозволяє скоротити підготовчий режим роботи фільтра з 18 до 2 діб. Розроблено технологію одержання близьких за своїм складом до природних мікроценозів препаратів, використання яких збільшує ефективність біодеструкції на 26,4±0,2 у порівнянні з традиційними.<br>Dissertation for obtaining the scientific degree of the doctor of technical sciences in the specialty 03.00.20 - biotechnology. - National Technical University of Ukraine "Igor Sikorsky Kyiv Polytechnic Institute", Ministry of Education and Science of Ukraine, Kyiv, 2019. The dissertation is devoted to scientific substantiation of new energy and resource efficient and ecological biotechnologies for intensification of processes of preparation of drinking water and utilization of solid household waste in municipal infrastructure objects, containing removing iron, manganese and nitrogen compounds from water as well as intensification for biodestruction of organic compounds in solid wastes. In the study of the work of rapid filters on the water intake of the village of Khoroshiv, results were obtained that showed the iron / oxygen ratio to be at level of 0.12 - 0.25, which is according to existing ideas not enough to provide deep treatment, that was obtained practically. This lead us to idea of biotechnological process to take place. To confirm the above assumption, experiments were carried out on filtration of water with an iron concentration of 13,3 ± 0,8 mg / dm3 at a different filtration rate and in the presence of bacteria in the filter material. The results of additional experiments showed that usage of oxygen (which allowed biological growth) lead to deeper treatment than in case of hypochlorite usage. That is, the results obtained not only confirmed the role of microorganisms in the process of non-irritation / demaganization, but also showed the possibility of practical application of biotechnology methods to improve the efficiency of water purification from iron and manganese. For the thorough examination of the biological agent from the filtering material of the various filters, 10 cultures of iron and manganese oxidizing microorganisms were isolated. The evaluation of the morphology of the cultures obtained, according to the scheme, allowed them to be classified as Siderocapsa, Leptothrix, Sphaerotillus, Galionella, Metallogenium, Hyphomicrobium. The data of following experiments showed a predominant role in the processes of water disinfection of microorganisms of Leptothrix, Sphaerotillus, Metallogenium and Siderocapsa. Increasing the activity of a biological agent can be achieved by creating selective cultures of Leptotrix and Sphaerotilus, that can contribute to a deeper removal of manganese from water (up to 98% for Mn). To implement the proposed schemes a number of technological tasks were solved, including: to develop effective methods of transfer of inoculum to the loading of filters, to select the most suitable filtering loading for the specified purposes, to determine the optimum parameters and regimes of filtering and washing of the filtering layer. Based on the results of the research carried out for the implementation of biotechnology for disinfection and demagnetization on rapid filters, two technological schemes were developed using natural or selected microorganisms cultures. The study of the possibility of intensifying the deamonization of underground water technology was carried out by conducting a complex of pilot studies on the water of the artesian well in the city of Khmelnytsky. The experimental plant included filter with an aerator, loaded with a special filter material, on which the microorganisms are effectively fixed and retained. The results of the experiments allowed to reveal important dependencies. Since the concentration of dissolved oxygen at the filter inlet has an opposite effect on the flow of processes, it was appropriate to investigate their regularities at different values of this indicator. The results of experiments showed that when the oxygen supply was reduced from 8 to 5.5 mg / dm3, the concentration of ammonium in the filtered water was in the range of 0.11-0.12 mg / dm3, nitrites - 0.27-0.28 mg / dm3, and nitrates gradually decreased from 11.0 to 2.4 mg / dm3, that is, at high concentrations of oxygen due to nitrification, a significant amount of nitrates was produced, and as the oxygen content decreased due to denitrification, the decomposition of nitrates and their concentration declined. The mathematical model was prepared to describe this process and the resulting program was realized in Swift 4.0. The results of the comparison of the experimental data obtained with the forecast by model showed that the prediction error of the model does not exceed 6.0%, that is, it is much smaller than the allowable value for engineering calculations. Based on the results of the research and the developed model, a technology for intensifying the biofiltration process for ammonia removal was developed to decrease time of filters preparation. The use of technology has allowed to shorten the start time of the filter for use from 18 to 2 days. The interconnection between the morphological composition of the solid waste and the biocenoses formed therein was investigated by sorting several samples that arrive at the polygons mm. Kiev and Khmelnitsky. The correlation with coefficient R=0,65-0,68 was stablished and mathematical model to describe the process was obtained. An assessment of the adequacy of the developed model was carried out by comparing the predicted data obtained from the model with the experimental data for the map of the polygon in Chernivtsi with an approximate time of stay of the SHW for 5 years. Comparison of the predicted composition of the biocenosis with the actual allocated showed that the difference between the predicted and actual data on the number of bacteria in the biocenose was 12.5%, and according to the morphological composition - did not exceed 15%, which confirmed the adequacy of the developed model. An assessment of the effectiveness of the proposed technology was carried out by laboratory on samples of MSW in Kyiv using a traditional Bacillus-based preparate and mixed one, the composition of which was determined by simulation. According to the data obtained, the use of a mixture accelerated the biodestruction and rate of subsidence of the sample (by 26,4 ± 0,2%).<br>Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук по специальности 03.00.20 - биотехнология. - Национальный технический университет Украины «Киевский политехнический институт имени Игоря Сикорского» Министерства образования и науки Украины, Киев, 2019. В диссертации представлены результаты научно обоснованных технологических решений биотехнологической интенсификации процессов, которые широко используются в коммунальной инфраструктуре населенных пунктов. Разработана биотехнология удаления соединений железа и марганца путем внесения микроорганизмов родов Leptothrix и Sphaerotillus. Реализация биотехнологии позволяет достичь эффективности очистки воды от желез и марганца: с природными культурами - 94-99% и 71-87%; с селектированными - 98-99% и 94-97% соответственно. Разработана технология интенсификации деамонизации в биофильтрах путем внесения в фильтрующую загрузку предварительно рассчитанного количества культур нитри- и денитрификатор, что позволяет сократить время пуска фильтра с 18 до 2 суток. Предложена технология получения близких по составу к естественным микроценозам препаратов, повышающих эффективность биодеструкции ТБО на 26,4 ± 0,2 по сравнению с традиционными.