औद्योगिक किण्वन और बायोप्रोसेसिंग

औद्योगिक किण्वन और बायोप्रोसेसिंग में सस्ते कच्चे माल से उत्पादों की एक विस्तृत श्रृंखला के निर्माण के लिए इंजीनियर किए गए बायोरेक्टरों में सूक्ष्मजीवों की खेती को बढ़ाया जाता है।

Definition

औद्योगिक किण्वन और बायोप्रोसेसिंग उत्पादों के निर्माण के लिए सूक्ष्मजीवों या उनके घटकों की नियंत्रित, बड़े पैमाने पर खेती है और उन प्रक्रियाओं का इंजीनियरिंग है जिनके द्वारा वे उत्पाद बनाए और पुनर्प्राप्त किए जाते हैं।

Scope

यह विषय बायोरेक्टरों के डिजाइन और संचालन; प्राथमिक और द्वितीयक उपापचयों (metabolites) के बीच अंतर; बैच, फेड-बैच और निरंतर प्रक्रियाओं; स्ट्रेन चयन और सुधार; वातन, तापमान और पीएच जैसी स्थितियों का नियंत्रण; और उत्पादों की डाउनस्ट्रीम रिकवरी और शुद्धिकरण को शामिल करता है। यह सूक्ष्मजीवों की खेती को शारीरिक सिद्धांतों पर निर्मित एक इंजीनियरिंग अनुशासन के रूप में मानता है।

Core questions

• औद्योगिक पैमाने पर सूक्ष्मजीवों को कैसे उगाया जाता है?
• प्राथमिक और द्वितीयक उपापचय उत्पादन में क्या अंतर है?
• उपज को अधिकतम करने के लिए बायोरेक्टर की स्थितियों को कैसे नियंत्रित किया जाता है?
• किण्वन से उत्पादों को कैसे पुनर्प्राप्त किया जाता है?

Key concepts

• बायोरेक्टर डिजाइन और संचालन
• प्राथमिक बनाम द्वितीयक उपापचय
• बैच, फेड-बैच और निरंतर किण्वन
• स्ट्रेन चयन और सुधार
• डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग

Mechanisms

एक बायोरेक्टर में, पोषक तत्वों की आपूर्ति, ऑक्सीजन, तापमान और पीएच जैसी स्थितियों को विकास और उत्पाद निर्माण के पक्ष में नियंत्रित किया जाता है। प्राथमिक उपापचय सक्रिय विकास के दौरान जमा होते हैं, जबकि द्वितीयक उपापचय, जैसे कि कई एंटीबायोटिक्स, आमतौर पर विकास धीमा होने के बाद उत्पन्न होते हैं। प्रक्रिया रणनीतियाँ, जिनमें सब्सट्रेट का फेड-बैच जोड़ शामिल है, उपज को अनुकूलित करती हैं, और डाउनस्ट्रीम प्रोसेसिंग संस्कृति से उत्पाद को अलग और शुद्ध करती है।

Clinical relevance

औद्योगिक किण्वन बड़े पैमाने पर एंटीबायोटिक्स, एंजाइम, कार्बनिक अम्ल, अमीनो एसिड, विटामिन और रिकॉम्बिनेंट प्रोटीन का उत्पादन करता है, और बायोप्रोसेसिंग के सिद्धांत कई फार्मास्यूटिकल्स, खाद्य पदार्थों और औद्योगिक रसायनों के निर्माण को रेखांकित करते हैं।

History

बड़े पैमाने पर सूक्ष्मजीव प्रक्रियाओं ने बीसवीं शताब्दी में पारंपरिक किण्वन शिल्पों से एक विज्ञान-आधारित उद्योग में विकसित किया, जिसमें औद्योगिक एसीटोन-ब्यूटेनॉल किण्वन और पेनिसिलिन उत्पादन के युद्धकालीन पैमाने जैसे मील के पत्थर ने आधुनिक बायोप्रोसेसिंग के तरीकों को स्थापित किया।

Key figures

• Louis Pasteur
• Chaim Weizmann

Seminal works

• madigan2018
• willey2020

Frequently asked questions

द्वितीयक उपापचय क्या है?

द्वितीयक उपापचय एक सूक्ष्मजीव उत्पाद है जो विकास के लिए आवश्यक नहीं होता है और आमतौर पर सक्रिय विकास धीमा होने के बाद बनता है। कई एंटीबायोटिक्स द्वितीयक उपापचय होते हैं, यही कारण है कि किण्वन में उनका उत्पादन अक्सर खेती के बाद के चरणों में चरम पर होता है।