Удосконалення оформлення мікробіологічних процесів
У першій половині XX століття технологічне оформлення мікробіологічних процесів було суттєво вдосконалено.
З кінця XIX в. в промисловість почали впроваджувати спеціально підібрані чисті культури мікроорганізмів, що здійснюють процес в потрібному напрямку (Е. Х. Гансен). Це істотно підвищило стабільність виробництв.
В кінці періоду почався перехід до глибинного аеробному культивуванню. У 1933 р голландські вчені А. Клюйвер і Л. Х. Ц. Перкін виклали основні технічні прийоми і підходи до оцінки одержуваних результатів при глибинному культивуванні грибів. Інтенсивність аерації і рентабельність процесів поступово росли, але вдосконалення методу глибинного культивування лімітувалося в цей період відсутністю теоретичних досліджень з масообміну.
На початку XX в. здійснювалася розробка і впровадження технології безперервного культивування. Одними з перших вивченням безперервних процесів займалися російські вчені С. В. Лебедєв, М. Д. Утенков, Д. Н. Клімовскій. У ряді країн були отримані патенти на безперервне вирощування дріжджів. Але недостатня розробка теоретичних основ цього процесу і відсутність адекватної апаратури перешкоджали широкому впровадженню у виробництво цього методу.
До початку XX в. продукти зазвичай виділяли грубої фільтрацією (наприклад, вино) або грубої дистиляцією (міцні алкогольні напої). На початку XX в. для отримання нових, більш чистих продуктів, потрібна більш складна технологія їх виділення. Були вдосконалені методи дистиляції, застосовувалася екстракція та інші методи.
Досягненням першої половини ХХ ст., Які мали важливе значення для подальшого розвитку біотехнології, була побудова в 1942р. першої математичної моделі мікробіологічного процесу періодичного культивування (Ж. Моно, Франція), в основі якої лежить припущення, що швидкість росту клітин пов’язана з концентрацією субстрату і весь метаболізм визначається швидкістю самої повільної реакції. Розвитку мікробіологічних виробництв сприяла і поява та впровадження нової техніки (рН-метри, аналітичні центрифуги, електрофоретичної розділення різних речовин, хроматографія, метод мічених атомів і т. Д.).
Наукові та технічні досягнення кінця XIX – початку XX ст. дозволили удосконалити існуючі виробництва і, головне, вперше організувати нові мікробіологічні виробництва, засновані на бродильних процесах, і розширити спектр речовин, одержуваних за допомогою мікроорганізмів. Вирішальне значення для цього мало вивчення проміжних етапів бродіння, що дозволило впливати на хід процесів, а також отримувати в промислових умовах не тільки кінцеві, а й проміжні продукти метаболізму, запобігаючи їх подальшу переробку в ході процесу.
З розвитком промисловості зростала і кількість промислових відходів та стоків, вони почали представляти серьезнуюю проблему. В кінці XIX – початку XX ст. були створені перші спеціальні установки для біологічної очистки стоків у штучних умовах, такі установки впроваджувалися і в Росії.
Появі ряду нових виробництв в чому сприяли військові потреби, що виникли під час світових воєн. Наприклад, у Німеччині під час першої світової війни було здійснено виробництво гліцерину (К. Нейберг); мікробіологічними способом почали виробляти і жири (П. Лінднер).
Емігрант з Росії хімік Хаїм Вейсман (стояв біля витоків сіонізму) звернувся до досліджень в області ферментації, так як мріяв знайти спосіб вигідно утилізувати рослинна сировина своєї історичної батьківщини – Палестини. Його метою було не стільки рішення наукової задачі, скільки створення комерційно успішних виробництв бутанола (для створення синтетичного каучуку). З самого початку багатообіцяючого, але ризикованого проекту він, за словами Р. Бада, вдало експлуатував “бажання громадськості вірити”, створюючи вражаючий прецедент для майбутнього біотехнології [[16], p.41]. Напередодні і особливо під час Першої Світової війни найбільше значення придбав побічний продукт процесу – ацетон, що використовував при виробництві вибухових речовин. З початку століття велися роботи по мікробіологічному виробництву ацетону (який раніше отримували в невеликих кількостях сухою перегонкою дерева через оцтовий порошок), в 1рік в Англії, США та Німеччини були отримані перші патенти. Однак саме “Х. Вейсман буквально майже поодинці врятував Англію від нестачі боєприпасів”, [[17] с.9]. Можливо, це твердження дещо перебільшено – Вайсман використовував результати досліджень колег, з якими працював до цього, але його внесок у створення реального виробництва в критичний для Англії час був вирішальним. Пізніше авторитет Вейсмана сприяв вирішенню Англії передати Палестину євреям, і він став першим президентом Ізраїлю.
У 20-х – ЗО-х роках мікробіологічними способом почали також виробляти фумаровую, глюконову, щавлеву, лимонну кислоти, сорбозу, н-бутанол, деякі вітаміни, ферменти і т. Д. На цьому етапі мікробіологічні виробництва виявилися більш рентабельними, ніж хімічні, і до 1940 р саме мікробіологічними способом отримували важливі для промисловості розчинники (етиловий спирт, ацетон, бутанол, пропанол і ін.) і органічні кислоти. Згодом багато органічні кислоти почали отримувати хімічним шляхом, але частина з них (лимонна, молочна, оцтова, пропіонова, глюконова, ітаконовою) виробляють за допомогою мікроорганізмів.
Найважливішою віхою в розвитку промислової мікробіології було становлення виробництв, заснованих на биосинтетической діяльності мікроорганізмів – вітамінів, ферментів, антибіотиків.
У Радянському Союзі мікробіологічними виробництвам в ході загального процесу індустріалізації приділялася велике значення і були досягнуті істотні успіхи. Бурхливе зростання хімічної та харчової промисловості, запити охорони здоров’я, сільського господарства зажадали отримання органічних кислот, розчинників, хлібопекарських та кормових дріжджів, бактеріальних добрив та інших продуктів. Це зумовило необхідність технічної перебудови існували в Росії напівкустарних виробництв, створення нових виробництв. У 20-ЗОХ роках були вивчені процеси і вдосконалено технологію отримання оцту (В. Н. Шапошніков і ін.) І хлібопечення (В. А. Ніколаєв, В. Л. Омелянскій, Е. Н. Мішустін, Г. Л. Селібер і ін.), інтенсивно проводилися дослідження з отримання та застосування бактеріальних добрив (В. Л. Омелянскій, І. А. Макрінов, С. П. Костичев, Е. Н. Мішустін та ін.). У ЗО-ті роки на основі фундаментальних досліджень з фізіології грибів, проведених під керівництвом В. С. Буткевіча і С. П. Костичева, було організовано перше в СРСР промислове виробництво лимонної кислоти, а в результаті досліджень В. Н. Шапошнікова і його школи було організовано виробництво очищеної молочної кислоти, ацетону і бутилового спирту. У 1926-28 роках С. В. Лебедєв запропонував метод отримання синтетичного каучуку і для цього виробництва потрібно було налагодити отримання технічного спирту на нехарчові сировину. В результаті рішення хімічних і технічних проблем кислотного гідролізу деревини і розробки мікробіологічних основ процесу в 1935 р в СРСР було налагоджено виробництво спирту на гідролізату деревини (В. І. Шарков, В. В. Первозванскій та ін.); це дозволило заощадити мільйони пудів хліба, який раніше витрачався для його отримання. З ЗО-х років в СРСР почалося виробництво ферментів (Н. І. Сербінова, Л. І. Гелан, Р. В. Феніксова, А. А. Імшенецкій). У 30-40х роках в нашій країні почалося виробництво вітамінів за допомогою мікробіологічного синтезу (М. Н. Мейсель, Є. М. Одинцова та ін.).
У той же час галузь, як і все господарство країни, несла суттєві втрати в результаті репресій. Особливо сильно не пощастило фахівцям харчової промисловості та сільського господарства, на яких списали недолік продуктів харчування та голод – наслідки розвалу сільського господарства, викликаного колективізацією та іншими результатами аграрної політики. Так, в 1930р. був проведений показовий процес техніків, технологів і вчених – харчовиків, в результаті було розстріляно 48 фахівців. Нерідко в результаті репресій страждали найбільш передові технології, незрозумілі малограмотним ідеологам. Так, на ацетоно-бутиловом заводі в Грозному були заарештовані І. С. Логоткін і Е. Гуревич – прихильники переходу на напреривние процеси, найбільш ефективні в мікробіологічної промисловості.
(1 votes, average: 5.00 out of 5)