ביוטכנולוגיה/שלבי יסוד של התהליך התעשייתי ותחשיב כלכלי

שלבי היסוד בתהליך תעשייתי

תהליך הייצור התעשייתי מורכב בד"כ משלושה שלבים

• אספקה של חומרי גלם הנדרשים לייצור התוצר המבוקש.
• תהליך הייצור שמתבצע בריאקטור (מיכל המספק את כל הדרישות לשם הפקת התוצר) בתנאים מתאימים (PH, טמפרטורה ועוד) ובקרה. לריאקטור שמות שונים בתחומי המדע השונים :
  • בתהליכים ביוטכנולוגיים נקרא ביוראקטור.
  • בתהליכי תסיסה נקרא פרמנטור (פרמנטציה = תסיסה)
• הפקת התוצר המבוקש לאחר קבלת התוצר (סיום תהליך הייצור).

תהליך הייצור - תהליך ייצור מנתי או רציף

מנתי

בתהליך מנתי כל חומרי הגלם מוכנסים לריאקטור סגור שם מתבצע תהליך התסיסה בערבול, שבמהלכו יופק התוצר. לאחר שכמות התוצר בפרמנטור מגיעה לדרגה הרצויה, הפרמנטור מרוקן ומפרק את התוצר.

זמן מחזור - פרק הזמן שנמשך מרגע תחילת התהליך, הכנסת חומרי הגלם ועד קבלת תוצר נקי.

רציף

בתהליך רציף, חומר הגלם מוזרם לפרמנטור מצינור כניסתו באופן רציף ואיסוף התוצר נעשה במקביל מצינור אחר, כך נוצר גרדינאט (ריכוז התוצר עולה ככל שקרב אל צינור היציאה, ואילו ריכוז חומרי הגלם יורד ככל שקרב אל צינור היציאה).

באמצעות תהליך רציף אפשר ליצור תנאים המתאימים לשלב גידול מואץ

ההבדל בין תהליך מנתי לרציף

בתהליך המנתי ריכוזי חומרי הגלם והתוצר קבועים בכל רגע נתון בכל הפרמנטור. התהליך נעשה תוך ערבול ולכן הריכוזים אחידים. לעומת זאת, בתהליך הרציף, בעקבות ההכנסה ויצאת התוצר הקבועים, ישנם ריכוזים שונים של החומר בכלי :

• בתחילת הפרמנטור, סמוך לפתח הכניסה, ישנו ריכוז גבוהה של חומרי גלם כיוון שמשם נכנסים חומרי הגלם.
• בסוף הפרמנטור, סמוך לפתח היציאה, ישנו ריכוז גבוהה של התוצר, ששם הא יוצא .
• באמצע המכשיר, בין פתח הכניסה לפתח היציאה, ישנו "מפל ריכוזים" (גרדיאנט), כלומר ריכוז חומרי הגלם הולך ויורד ככל שמתקרבים לפתח היציאה וריכוז התוצר הולך ועולה באותו כיוון.

מנתי מוזן /חצי רציף

תהליך מנתי מוזן דומה בעיקרו לתהליך המנתי, אך רק חלק מחומרי הגלם מוזרמים באופן רציף ואין יצא של התוצר תוך כדי התהליך.

לדוגמא : במצב בו הפקת התוצר מחייבת ריכוזים נמוכים של מקורות חנקן אין אפשרות לספק הרבה חנקן בתחילת הייצור ולכן במהלך הייצור יש להוסיף מנות קטנות ומדודות של חנקן בלבד (כל שאר החומרים הנזקקים נמצאים בפרמנטור הסגור).

באמצעות תהליך מנתי מוזן אפשר ליצור תנאים המתאימים לשלב העמידה.

• 
  כל החומרים מוכנסים אל תוך הראקטור
• 
  (תמונה לא טובה) בתהליך רציף, יש שני כניסות האחת לכניסת החומרים והשניה ליצאת התוצרים
• תהליך מנתי מוזן
  תהליך מנתי מוזן

תוצרי לוואי ופסולת

פרק זה לוקה בחסר. אתם מוזמנים לתרום לוויקיספר ולהשלים אותו. ראו פירוט בדף השיחה.

המרכיבים העיקריים של תחשיב כלכלי לתהליך ביוטכנולוגי

1. עלות חומרי הגלם – השיקולים להקטנת רכישת חומרי הגלם על ידי רכישה מספקנים שונים, מחזור חומרי גלם (אם אפשר), החלטות לגבי טיפולים הנדרשים לייצור (כמו למשל לגדל את המיקרואורגניזם לבד או לקנות מוכן...).
2. עלות תהליך הייצור עצמו – העלויות השוטפות (שכר, חשמל, ארנונה, שכ"ד, מים ועוד).
3. עלות תהליך הפקת התוצר והכשרתו לשיווק– בתום תהליך הייצור יש להכין את התוצר לשיווק. אם צריך יש לנקותו ולהפרידו ממרכיבים שונים, לטפל בפסולת, לאכסן את המוצר , לארזו, ולשווקו (הכולל פרסום, שכר לאנשי פרסום, שיווק וכדומה.)

תרגול

1. תרגול - תהליך הייצור : פתרון בגרות 2006 שאלה 13 , סעיף ב1