Прогресс в эколого-биотехнологическом направлении.

Большое значение для промышленной биотехнологии имеют работы по совершенствованию сырьевой базы биотехнологических производств — конверсии растительных субстратов [10, 18]. Эти работы направлены на использование возобновляемых источников сырья и на решение задач одной из главных сфер человеческой деятельности — поиск источников энергии.

Биомасса растений используется непосредственно как топливо либо путем превращения в этанол процессами брожения растительных пентоз и гексоз. Образующийся этанол имеет еще значительный запас биологической энергии и может использоваться как топливо, в частности, в двигателях внутреннего сгорания. Кроме того, экологическую направленность имеют исследования превращений основных компонентов растений. Комплексную переработку древесины организуют с переориентацией на деревья лиственных пород. Разрабатывают новые биоциды для борьбы с биологическими повреждениями целлюлозосодержащих материалов, древесины и изделий на их основе.

Достижения биомембранной инженерии. Для инженернотехнологического направления биотехнологии (промышленная биотехнология) разработаны теоретические основы и инженерные принципы применения биомембранных систем, основанных на сочетании биологических и мембранных процессов [20]. К новому поколению биотехники относят мембранные биореакторы. В частности, в одном из вариантов биореактора бесклеточную культуральную жидкость отделяют прокачиванием культуральной жидкости через мембрану с сорбированными микроорганизмами. Микроорганизмы-продуценты скапливаются на фильтре, бесклеточную культуральную жидкость отделяют для дальнейшей переработки, а сконцентрированную культуральную жидкость возвращают в реактор.

Современный научно-технологический потенциал требует адекватного инженерно-технического оформления производства.

Возможности биоэлектрохимии и электробиотехнологии. Электрохимия аналогично биотехнологии устанавливает энергетическую связь разных форм движения материи и является межотраслевой наукой. К настоящему времени электрохимический метод достаточно развит, и его можно использовать на всех уровнях биотехнологического подхода — теоретическом, аналитическом, технологическом. Это позволяет в сфере жизненно важных биологических интересов и потребностей человека — производстве продуктов питания использовать в полной мере такие важные достоинства электрохимии, как: универсальность (возможность применения одинакового научного подхода в описании, расчетах, приборном оформлении), что расширяет возможности экстенсификации, в том числе и биотехнологического подхода, среди других областей науки и техники; воспроизводимость и точность контрольных измерений, особенно, в сочетании с методами математической статистики (по оформлению результатов эксперимента в электрохимии накоплен значительный опыт); безреагентность (неиспользование при производстве биотехнологической продукции различных потенциально опасных посторонних реактивов различного происхождения). С использованием электрохимического подхода — электроэкстракции и использования активированной электролизом воды возможны значительная интенсификации производственных процессов и улучшение органолептических свойств, а также других показателей качества выпускаемой биотехнологической продукции1.

Проблема подготовки кадров. Решение проблемы подготовки кадров для новой быстро развивающейся отрасли науки и техники как всегда актуально [22, с. 38—65]. Требования к специалисту в области естественнонаучных и технических знаний постоянно изменяются, так как зависят от состояния научно-технических знаний, представлений и производственных достижений [I][1] [2].

Однако несомненно, что всех специалистов-химиков любого направления (производство продуктов органического и неорганического синтеза, металлургия, электрохимия, производство нефтепродуктов и продуктов углехимии, пластмасс, новых материалов, животноводства и растениеводства, биотехнология и др.) можно разделить на две неравные по объему группы: исследователи и технологи. По сравнению с другими химическими профилями специальностей профессиональная деятельность химика-технолога имеет существенную специфику. Эта специфика связана с особенностями постановки целей и задач практической работы, обладает сравнительно большой долей элементов творчества и позволяет характеризовать ее в значительной мере как искусство. Так, дипломированные профессионалы-биотехнологи региона представляют технический профиль биотехнологии. По определению они призваны ответственно решать все технологические вопросы, включая снабжение сырьем и электроэнергией, капитальное строительство, ремонт и благоустройство, переработку отходов, контроль и регулирование. Они также должны руководить функционированием технологических схем промышленного производства продуктов питания из растительного сырья, к числу которых относятся, в основном, пивоварение, хлебопечение, производство спирта и кисломолочной продукции. Эти производства продуктов питания из растительного сырья представляют собой наиболее массовое и востребованное химико-технологическое направление полезного использования биологической энергии. Одновременно оно обеспечивает жизненно важные интересы человека. Во всех этих процессах специалист должен обеспечить качественно высокопродуктивную, экономичную и безопасную работу микроорганизмов-продуцентов.

Сформулируем требования, которым, как нам представляется, должны удовлетворять учебный процесс, практическую и научно-исследовательскую подготовку специалиста-биотех- нолога промышленного пищевого производства.

1. Требование снижения себестоимости биотехнологического производства должно уступать по важности требованиям соблюдения стандартов качества, в том числе сроков хранения. Эти особенности предполагают целесообразность крупных предприятий взамен мелких кустарных, где практически трудно соблюдать оптимальные условия процессов, требования антисептики и санитарии, а также безопасности окружающей среды. Достаточно крупное сложное современное производство [2, 24], необходимость в полной мере отвечать за все его аспекты предполагает формирование личности специалиста-биотехнолога с высокой степенью экономической, экологической и социальной ответственности. Все виды учебной работы по подготовке специалиста должны быть направлены на формирование навыков творческой деятельности с достижением максимально полезного результата. В плане лекционного курса по любой дисциплине необходимо предусматривать, в первую очередь, изучение практической значимости дисциплины и затем — техническое оформление использования полученных знаний, включая государственные стандарты. Рубежный, промежуточный и заключительный контроль должны проверять наличие у обучающегося элементов дедуктивного мышления в рамках изученного на момент контроля учебного материала. Каждое лабораторное занятие должно включать сведения по практическому применению исследуемого вопроса с обязательным инженерно-техническим расчетом. Для специалиста, который призван в будущем обеспечить бесперебойную работу промышленного предприятия, получить результат в любом лабораторном исследовании, это означает получить конкретное число, конкретную цифру. В связи с данным требованием особое внимание необходимо уделять статистическим методам планирования и обработки результатов эксперимента [23].

  • 2. На всех этапах подготовки специалиста должно уделять особое внимание всестороннему расширению инженерного кругозора, ознакомлению с максимально возможным широким кругом разных производств, которые при этом могут быть не связаны с конкретным специальным профилем подготовки. Специалист биотехнологического профиля пищевых производств в обязательном порядке должен изучить все функционирующие в регионе вуза соответствующие предприятия.
  • 3. Наконец, нельзя упускать из виду то, что уровень развития технологий определяет уровень развития цивилизации в целом, все производственные процессы постоянно развиваются и совершенствуются в связи с внутренней логикой развития как самой химической специальности, так и смежных областей знаний в физике, механике, экологии, санитарии, медицины, этике, эстетике и др.

В настоящее время специфическими и наиболее актуальными для биотехнологии пищевых производств научными направлениями следует считать два приема.

  • 3.1. Вовлечение в переработку нетрадиционных, но порой чрезвычайно технически, экономически и органолептически привлекательных видов сырья. Примером является использование для получения спирта такого нетрадиционного сырья, как топинамбур. Его возделывание, например, на территории Самарской области не представит значительных затрат: он неприхотлив и высокоурожаен. Возможность успешного получения спирта высокого качества из топинамбура доказана экспериментально [22, с. 78—79].
  • 3.2. Развитие новых безреагентных методов процессов брожения, которые заключаются в активировании работы как продуцентов [22, с. 78—79, 83—88], так и основы реакционной жидкости — воды. Получение активированной электролизом воды успешно освоено, имеются работы по теоретическому обоснованию ее уникальных свойств. На кафедре технологии пищевых производств и биотехнологии Самарского государственного технического университета уже выполнены первые успешные эксперименты по применению электробиотехнологии в производстве молочной продукции и пива, а также в хлебопечении.

Постоянная нацеленность на достижение максимально полезного результата призвана формировать высокие волевые качества профессионала биотехнолога пищевых производств,

высокую требовательность к результатам своего труда, а также к уровню профессиональной компетентности и качеству труда коллег всех уровней.

Как показывают социологические исследования, в настоящее время в социуме нет людей, которые бы не интересовались социальными проблемами. Однако интерес к экологическим проблемам и здравоохранению преобладает над интересом к социальным проблемам[3]. Поэтому растет интерес к биотехнологии, в плане как теоретических разработок, так ее практических приложений к решению задач здравоохранения, здорового питания, охраны окружающей среды и рациональной инженерии.

  • [1] Чечина О. Н. Электрохимический метод в учебном плане биотехнологов // Изв. Самарского научного центра РАН. Социальные, гуманитарныеи медико-биологические науки. 2017. Т. 19. № 4. С. 135—139.
  • [2] Устинова Е. А., Челышева О. В. Понятие «средний специалист» в химиии биотехнологии. М. : Патент, 2006.
  • [3] Попова Т. Е., Попова Е. В. Биотехнология и социум. М. : Наука, 2000.
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >