Промышленные биотехнологии. Пищевые технологии.

Биотехнология – это активно развивающееся во всем мире направление, которое на основе применения знаний в области микробиологии, биохимии, генетики, генной инженерии, иммунологии, химической технологии, приборо- и машиностроения использует биологические объекты (микроорганизмы, клетки тканей животных и растений) или молекулы (белки, ферменты, нуклеиновые кислоты и др.) для промышленного производства полезных для человека и животных веществ и продуктов..

Сегодня промышленные биотехнологии относятся к наукоемкой, высокотехнологичной сфере, уровень развития которой определяет конкурентоспособность экономик мира. В настоящее время биотехнологии способны расширить человеческие возможности в достижении как частных, так и общественных выгод.

Продукция промышленной биотехнологии касается практически всех отраслей.  Условно можно выделить следующие основные направления биотехнологии: биотехнология пищевых продуктов, препаратов для сельского хозяйства, препаратов и продуктов для промышленного и бытового использования, лекарственных препаратов, средств диагностики и реактивов, биотехнология также включает выщелачивание и концентрирование металлов, защиту окружающей среды от загрязнения, деградацию токсических отходов и увеличение добычи нефти.

Пищевые технологии. Неотъемлемой частью научно-технического прогресса в технологии пищевой промышленности является повышение качества и биологической ценности продуктов питания. В настоящее время в нашей стране решается задача не только обеспечения населения пищевыми продуктами, но и создания рационального, сбалансированного но всем незаменимым факторам питания. В этом большая роль отводится технологиям производства пищевых продуктов, позволяющим максимально сохранить и даже улучшить свойства исходного сырья.

Пищевая биотехнология - современное и перспективное направление в пищевой промышленности, использующее биотехнологические процессы для получения пищевых продуктов и различных форм пищи.

Направления биотехнологий в области пищевой промышленности:

Создание новых методов переработки  и хранения пищевых продуктов.

Применение пищевых добавок (продуцируемых микроорганизмами аминокислот, органических кислот, полимеров и др.).

Использование белка, синтезируемого одноклеточными микроорганизмами.

Применение ферментов при переработке пищевого сырья.

Использование микроорганизмов в бродильных производствах.

Применение микроорганизмов в качестве заквасок.

Биотехнология используется для изготовления продуктов питания уже на протяжении более 8000 лет. Наличию на полках магазинов и в холодильнике хлеба, алкогольных напитков, уксуса, сыра, йогурта и многого другого мы обязаны ферментам, вырабатываемым различными микроорганизмами. Современная биотехнология постоянно оказывает влияние на пищевую промышленность посредством создания новых продуктов, а также снижения себестоимости и усовершенствования бактериальных процессов, с незапамятных пор используемых в производстве продуктов питания.

Биотехнология позволяет улучшить качество, питательную ценность и безопасность каксельскохозяйственных культур, так и продуктов животного происхождения, составляющих основу используемого пищевой промышленностью сырья. Кроме того, биотехнология предоставляет массу возможностей усовершенствования методов переработки сырья в конечные продукты: натуральные ароматизаторы и красители; новые технологические добавки, в том числе ферменты и эмульгаторы; заквасочные культуры; новые средства для утилизации отходов; экологически чистые производственные процессы; новые средства для обеспечения сохранения безопасности продуктов в процессе изготовления; и даже биоразрушаемую пластиковую упаковку, уничтожающую бактерии.

Производство лекарственных препаратов и продуктов питания

Биотехнология значительно облегчает разработку новых лекарственных препаратов, делая их быстродействующими, дешевыми, безопасными и более эффективными.

Успехи биотехнологии в области создания более эффективных вакцин трудно переоценить, более того это послужило толчком для дальнейших исследований в области микробиологии. Вакцины нового поколения, в частности рекомбинантные вакцины менее реактогенны чем традиционные, но пока к сожалению от этого страдает иммуногенность, поэтому необходимо разработка новых, более эффективных адъювантов.

Направления биотехнологий в области лекарственной промышленности:

Применение ферментов для усовершенствования диагностики, создание датчиков на основе фер-ментов.

Использование микроорганизмов и ферментов при создании сложных лекарств (например, сте-роидов).

На основе генной инженерии возникла целая отрасль фармацевтической промышленности, называемая “индустрией ДНК” и представляющая собой одну из современных ветвей биотехнологии. Более четверти всех лекарств, используемых сейчас в мире, содержат ингредиенты из растений. Генно-модифицированные растения являются дешевым и безопасным источником для получения полностью функциональных лекарственных белков (антител, вакцин, ферментов и др.) как для человека, так и для животных. Примерами применения генной инженерии в медицине являются также производство человеческого инсулина путем использования генно-модифицированных бактерий, производство эритропоэтина (гормона, стимулирующего образование эритроцитов в костном мозге.  Физиологическая роль данного гормона состоит в регуляции продукции эритроцитов в зависимости от потребности организма в кислороде) в культуре клеток (т.е. вне организма человека) или новых пород экспериментальных мышей для научных исследований. Благодаря достижениям науки в этой области стало возможным не только создание  «биологических реакторов», трансгенных животных, генно-модифицированных растений, но и проведение генетической паспортизации (полного исследования и анализа генотипа человека, проводимого, как правило, сразу после рождения, для определения предрасположенности к различным заболеваниям, возможную неадекватную (аллергическую) реакцию на те или иные лекарства, а также склонность к определенным видам деятельности). Важнейшим направлением медицинской генетики в  настоящее время является разработка новых методов диагностики наследственных заболеваний, в том числе и болезней с наследственной предрасположенностью.

Использование биотехнологией потенциала живых организмов в жизненных интересах человека, его исследовательской и хозяйственной деятельности позволяет решать  различные проблемы. Они связаны с медицинским обеспечением и включают диагностику и лечение особо опасных заболеваний;  с задачей восполнения пищевых запасов вследствие недостатка продовольствия; с природопользовательской деятельностью человека и направлены на создание новых энергоносителей из-за истощения запасов природных и на предотвращение загрязнения окружающей среды;  с задачей поддержания экологического равновесия и касаются сохранения биологического разнообразия, создания специализированных живых систем и изучения закономерностей экосистемных процессов при их интродукции. Круг проблем и задач множество, и их решение базируется на фундаментальных исследованиях. Но хотелось бы отметить, что биотехнология решает не только конкретные задачи науки, производства, сельского хозяйства и медицины. У нее есть более глобальная методологическая задача — она расширяет и ускоряет масштабы воздействий человека на живую природу и способствует адаптации живых систем к условиям существования человека, т. е. к ноосфере. Биотехнология, таким образом, выступает в роли мощного фактора антропогенной адаптивной эволюции. Любой биотехнологический продукт, будь то медицинский препарат, или пищевой продукт, или средство борьбы с сельскохозяйственными вредителями, может способствовать адаптации человека к условиям его существования или вызывать в среде обитания такие изменения, которые могут нарушить адаптационные возможности человека. В любом случае использование живых систем для сохранения качества и улучшения среды обитания человека имеет непосредственное отношение к проблеме долголетия.

Энергосберегающие технологии

Энергосбережение сегодня - одно из приоритетных направлений экономической политики компаний, ориентированных на динамичное развитие, как в плане снижения издержек на производство основной продукции, так и, в соответствии с общей направленностью правительственных программ, направленных на снижение нагрузок на вырабатывающие мощности.

Одна из важнейших задач, остро заявившая о себе предприятиям в период экономического кризиса – необходимость использования энергосберегающих технологий.

Целью энергосбережения в целом является повышение энергоэффективности во всей стране, во всех ее городах и поселениях, во всех отраслях, для развития экономики страны и улучшения экологической ситуации. Задача – понять и определить, с помощью чего это возможно сделать, какие меры необходимо принимать и насколько все это возможно. Вопрос экологии одна из важнейших задач энергосбережения. Одним из самых действенных способов уменьшения влияния человека на окружающую среду – это повышение эффективности использования энергии, что под собой подразумевает энергосберегающие технологии. Действительно – если взять всю современную энергетику в целом то мы увидим, что в первую очередь она основана на использовании таких видов топлива как нефть, уголь, газ, а то есть ископаемых, что наиболее массивно воздействует на окружающую среду. Добыч, переработка, транспортировка, сжигание, получение электроэнергии, тепла – все вместе это оказывает губительное влияние на экологический баланс нашей планеты.

Особенно актуален режим энергосбережения для механизмов, у которых часть времени занимает работа с нагрузкой не в полную мощность, а пониженной (насосы, конвейеры, вентиляторы и т.п.). При повышении ресурса работы механического и электротехнического оборудования с помощью частотно-регулируемых электроприводов достигается не только снижение расхода энергии, но и значительный экономический эффект. Такие энергосберегающие технологии и системы, как электроприводы и автоматизация производства могут внедряться в сферу ЖКХ и на большое количество промышленных предприятий. 80% электроприводов запускаемых в эксплуатацию в европейских странах уже являются регулируемыми.

Существуют и другие пути и технологии энергосбережения различные по своей направленности. Например, энергосберегающие технологии освещения, сюда же можно включить большие достижения в области снижения энергопотребления систем кондиционирования и вентиляции.

Мероприятия по энергосбережению для повышения энергоэффективности систем отопления и горячего водоснабжения включают в себя:

балансировку систем отопления;

проведение обследования изоляции трубопроводов, выявление повреждений и их ликвидация;

установка индивидуальных приборов, позволяющих проводить учет горячей воды (счетчиков);

осуществление промывки трубопроводов и стояков с целью обеспечения большей эффективности их пропускной способности, и, соответственно, повышению качества горячего водоснабжения.

Мероприятия по энергосбережению для повышения энергоэффективности систем электроснабжения:

массовая организация освещения с применением энергосберегающих ламп;

установка общего прибора, осуществляющего учет израсходованной электроэнергии на дом;

организация разъяснительной работы среди населения и руководства ЖКХ, ознакомление с соответствующими законами, планами проводимых мероприятий.

Очень важную роль играет Альтернати́вная энерге́тика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района.. Альтернативный источник энергии — способ, устройство или сооружение, позволяющее получать электрическую энергию (или другой требуемый вид энергии) и заменяющий собой традиционные источники энергии, функционирующие на нефти, добываемом природном газе и угле. Цель поиска альтернативных источников энергии — потребность получать её из энергии возобновляемых или практически неисчерпаемых природных ресурсов и явлений. Во внимание может браться также экологичность и экономичность.

Направления альтернативной энергетики

ветроэнергетика

Автономные ветрогенераторы

Ветрогенераторы работающие параллельно с сетью

гелиоэнергетика

Солнечный водонагреватель

Солнечный коллектор

Фотоэлектрические элементы

альтернативная гидроэнергетика

Приливные электростанции

Волновые электростанции

Мини и микро ГЭС (устанавливаются в основном на малых реках)

Водопадные электростанции

геотермальная энергетика

Тепловые электростанции (принцип отбора высокотемпературных грунтовых вод и использования их в цикле)

Грунтовые теплообменники (принцип отбора тепла от грунта посредством теплообмена)

космическая энергетика

Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения.

водородная энергетика и сероводородная энергетика

Водородные двигатели (для получения механической энергии)

Топливные элементы (для получения электричества)

биотопливо

Получение биодизеля

Получение метана и синтез-газа

Получение биогаза

распределённое производство энергии

Новая тенденция в энергетике, связанная с производством тепловой и электрической энергии.

Классификация источников

Краткие рекомендации по энергосбережению в быту:
1. Уходя, гасите свет.
2. Максимально используйте естественное освещение.
3. Регулярно проверяйте чистоту ламп, плафонов, окон.
4. Попробуйте использовать вместо обычных ламп накаливания энергосберегающие (экономия при этом будет составлять до 75%).
5. Отключайте все электроприборы, когда они не используются, полностью - вынимайте вилку из розетки (для удобства можно использовать розетки с кнопкой полного отключения электропитания).
6. Регулярно удаляйте накипь внутри чайника, она увеличивает затраты энергии на кипячение воды. 
7. Диаметр днища кастрюль должен быть равным диаметру конфорок.
8. Холодильник должен быть установлен в прохладном месте, подальше от электроплиты и батарей, его задняя стенка должна быть чистой и не должна примыкать вплотную к стене.
9. Не заслоняйте батареи шторами и мебелью, тогда теплый воздух будет поступать свободно. В холодное время года при слишком мощном отоплении не открывайте окна в помещении, лучше отрегулируйте температуру обогрева.