La bioprocessing comprende una vasta gamma di tecniche per l'uso di sistemi biologici per produrre prodotti preziosi. Ecco alcuni dei suoi principi di base:
1. Utilizzo di sistemi biologici:
- I bioprocessi sfruttano gli organismi viventi come batteri, funghi, lievito, cellule vegetali o cellule animali, nonché enzimi e altre biomolecole.
- Questi sistemi vengono utilizzati per produrre una vasta gamma di prodotti, da prodotti farmaceutici e biocarburanti agli additivi e agli enzimi alimentari.
2. Ambienti controllati:
- I bioprocessi sono in genere condotti in ambienti controllati per garantire condizioni di crescita ottimali per il sistema biologico.
- Ciò include un controllo preciso di temperatura, pH, livelli di ossigeno, disponibilità di nutrienti e altri fattori critici.
3. Elaborazione a monte:
- Ciò comporta la preparazione del sistema biologico e del terreno di coltura.
- Include compiti come la coltivazione cellulare, la preparazione dei media e la sterilizzazione.
4. Elaborazione a valle:
- Questo si concentra sull'isolamento e la purificazione del prodotto desiderato dal brodo di fermentazione o dal lisato cellulare.
- Implica passaggi come filtrazione, estrazione, cromatografia e cristallizzazione.
5. Ottimizzazione e scala:
- I bioprocessi devono essere ottimizzati per la resa, l'efficienza e la qualità del prodotto.
- Ciò comporta parametri di messa a punto, sviluppare nuove tecniche e ridimensionare il processo per la produzione industriale.
6. Sostenibilità e sicurezza:
- I bioprocessi sono progettati per essere ecologici e sicuri.
- Ciò include una minimizzazione della generazione di rifiuti, l'utilizzo di risorse rinnovabili e la garanzia della sicurezza del prodotto e della conformità normativa.
7. Applicazioni biotecnologiche:
- I bioprocessi sono usati in vari campi, tra cui:
- Industria farmaceutica: Produzione di antibiotici, vaccini, ormoni e altre proteine terapeutiche.
- Industria dei biocarburanti: Produzione di bioetanolo, biodiesel e altri biocarburanti.
- Industria alimentare e delle bevande: Produzione di prodotti fermentati come birra, vino e formaggio.
- Applicazioni ambientali: Biorisanamento, trattamento dei rifiuti e produzione bioplastica.
Concetti chiave nel bioprocesso:
- Fermentazione: Il processo di utilizzo dei microrganismi per convertire le materie prime in prodotti desiderati.
- Cultura cellulare: Crescere e mantenere le cellule in un ambiente controllato.
- Bioreattori: Navi utilizzate per la coltivazione e la fermentazione cellulare su larga scala.
- Ingegneria enzimatica: Modificare gli enzimi per migliorare la loro attività e stabilità.
- Ingegneria metabolica: Alterare i percorsi metabolici degli organismi per produrre prodotti desiderati.
Questi principi e concetti sono cruciali per comprendere e sviluppare bioprocessi efficienti, sostenibili e sicuri.
