2.5. Матеріальний баланс

Матеріальний баланс виробництва антибіотиків авермектинів при потужності виробництва 10,9 т/рік на крохмале – соєвому середовищі.

Ферментація

Центрифугування

Ультразвукова руйнація

Первинна екстракція

Центрифугування

Вторинна екстракція

1. Добова потужність підприємства із розрахунку 340 робочих днів на рік складе:

Gда=10,9: 340=0,032 т авермектинів

2. Визначаємо втрати авермектинів по стадіях виробництва:

Рф=5%; Рц=3%; Рпе=2%; Рц=3%; Рве=1%

Загальні втрати складуть 5+3+2+3+1=14%.

3. Річні втрати авермектинів:

Gр=10,9×0,14=1,526 т/рік

4. Добові втрати авермектинів:

G_д^в=0,032×0,14=0,0044 т/добу

5. З урахуванням втрат річна потужність фактична становитиме:

G_р^ф=10,9+1,526=12,426 т

6. Добова потужність фактична:

G_д^ф=0,032+0,0044=0,0364 т

7. Річна кількість культуральної рідини з розрахунку того, що кінцева концентрація авермектинів в культуральній рідині 1,2 г/л (1,2 кг/м³):

V_р= =10,355×10³ м³

V_д==0,0303×10³=30,3 м³

8. Розрахунок ферментаційних апаратів. Виробничий ферментер об’ємом 63 м³, коефіцієнт заповнення 0,5; коефіцієнт запасу потужності 1,1.

Обрахуємо виробничий цикл ферментера:

Таблиця 2.5.1

№	Стадія циклу	Час, год
1	Мийка і перевірка апарату на герметичність	3,5
2	Стерилізація та охолодження апарату	4
3	Заповнення поживним середовищем	4
4	Передача посівного матеріалу	0,5
5	Ферментація	76
6	Злив культуральної рідини	2
Всього (τ цикла)		90

9. Кількість ферментерів:

n_ф====3,96=4 шт

10. Кількість зливів за добу:

N_зл====0,96

11. Розрахунок завантаження сировини на виробничу ферментацію:

11.1 Розрахунок об’єму посівного матеріалу:

V_п.м.= Vф×Кз ×0,1= 630,50,1=3,15 м³

11.2 Об’єм поживного середовища складе: Vп.с.=63×0,5 – 3,15=28,35 м³

11.3 Витрати сировини на одну виробничу ферментацію:

Таблиця 2.5.2

Компоненти поживного середовища	Вміст у поживному середовищі, г/л	Витрати на ферментацію, кг
Крохмаль	13,818	391,74
Соєве борошно	10,46	296,541
Сухі дріжджі	4,0	113,4
Ca(OH)2	0,06175	1,75
K2HPO4	1,21	34,30
Всього		837,731=0,83т=0,83 м^3

11.4 Кількість води, яку необхідно внести в поживне середовище:

V_в=56,7 – 1,86=54,84 м³

Враховуючи те, що ми використовуємо глуху пару, то втрат води на конденсацію не буде, отже це і є фактична кількість води, яку вносять у ферментер.

12. Розрахунок посівної ферментації:

12.1 Приймаємо посівний апарат ємністю 6,3 м³ ( в 10 разів менше ферментера):

V_па=6,3 м³,

КЗ=0,5

К_зап=1,1

Таблиця 2.5.3

№	Стадія циклу	Тривалість,год
1	Миття та перевірка герметичності	1
2	Стерилізація та охолодження апарату	2
3	Заповнення поживним середовищем	0,5
4	Стерилізація і охолодження поживного середовища	2,5
5	Внесення посівного матеріалу	0,5
6	Ферментація( посівна)	20
7	Передача посівного матеріалу у виробничий ферментер	0,5
Всього		27

12.2 Розрахунок кількості посівних апаратів:

Об’єм посівного матеріалу 10% від добового об’єму культуральної рідини:

V_пм=V_д0,1=30,30,1=3,03 м³

n _па===1,19=2

Отже встановлюємо 2 посівних та 1 запасний посівний апарат

13. Розрахунок завантаження сировини на одну посівну ферментацію:

13.1 Корисний об’єм посівного апарата з урахуванням коефіцієнта запасу складе:

V_кор=6,30,5=3,15 м³

V_пм=3,15 0,1=0,315 м³

V_пс=3,15-0,315=2,835 м³

13.2 Витрати сировини на одну посівну ферментацію:

Таблиця 2.5.4

Компоненти поживного середовища	Вміст у поживному середовищі, г/л	Витрати на ферментацію, кг
Крохмаль	13,818	39,174

Продовження таблиці 2.5.4

Соєве борошно	10,46	29,654
Сухі дріжджі	4,0	11,34
Ca(OH)2	0,06175	0,175
K2HPO4	1,21	3,42
Піногасник	0,29	0,822
Всього			84,585=0,085т=0,085 м^3

13.3 Кількість води, яку необхідно внести у поживне середовище:

V_в^па=2,835 - 0,085=2,75 м³.

Враховуючи те, що ми використовуємо глуху пару, то втрат води на конденсацію не буде, отже це і є фактична кількість води, яку вносять у посівний апарат.

14. Розрахунок виходу авермектинів з однієї ферментації:

G_a=630,51,26=39,69 кг,

G_a^ф=39,69 – 39,69 0,05=39,69 – 1,9845=37,7 кг

15. Розрахунок стадії центрифугування

15.1. Розрахунок втрат на стадії центрифугування

Х= 37,7 × 0,03 = 1,131 кг.

15.2. Кількість авермектинів після центрифугування

Gц= 37,3 – 1,131 = 36,169 кг.

16. Розрахунок стадії первинної екстракції

16.1. Розрахунок втрат на стадії первинної екстракції

Х= 36,169× 0,02 = 0,723 кг.

16.2. Кількість авермектинів після стадії первинної екстракції

Gпе= 36,169 – 0,723 = 35,446 кг.

17. Розрахунок стадії центрифугування

17.1. Розрахунок втрат на стадії центрифугування

Х= 35,446× 0,03 = 1,06 кг.

17.2. Кількість авермектинів після стадії центрифугування

Gц= 35,446 – 1,06 = 34,386 кг.

18. Розрахунок стадії вторинної екстракції

18.1. Розрахунок втрат на стадії вторинної екстракції

Х= 34,386× 0,01 = 0,343 кг.

18.2. Кількість авермектинів після стадії вторинної екстракції

Gве= 34,386 – 0,343 = 34,043 кг.

Таблиця 2.5.5

Підготовка поживного середовища

Надійшло	Кількість, кг	Отримано	Кількість, кг
Крохмаль	430,914	Стерильне ПС	907,7
Соєве борошно	326,195	Втрати : Винесення з газами,що виносять (1%) Залишок у системі (0,5 %)	9,21 4,56
Сухі дріжджі	124,74
Гідроксид кальцію	1,915
Гідрофосфат калію	37,72
Всього 921,484		Всього 921,484

Таблиця 2.5.6

Одержання інокуляту

Надійшло	Кількість, м³	Отримано	Кількість, м³
Культура з колб	0,0000019	Інокулят	0,00019
Стерильне ПС	0,00019	Втрати 1 %	0,0000019
Всього 0,0001919		Всього 0,0001919

Таблиця 2. 5.7

Одержання ПМ в інокуляторах

Надійшло	Кількість, м³	Отримано	Кількість, м³
Інокулят	0,00019	Інокулят	0,0198
Стерильне ПС	0,0198	Втрати 1 %	0,00019
Всього 0,0199		Всього 0,0199

Таблиця 2.5.8

Одержання ПМ в посівних апаратах

Надійшло	Кількість, м³	Отримано	Кількість, м³
Посівний матеріал	0,0198	Посівний матеріал	1,9845
Стерильне ПС	1,9845	Втрати 10 %	0,0198
Всього 2,0043		Всього 2,0043

Таблиця 2. 5.9

Виробниче культивування у ферментері

Надійшло	Кількість, м³	Отримано	Кількість, м³
Посівний матеріал	1,9845	Культуральна рідина	35,3
Стерильне ПС	35,3	Втрати 5%	1,9845
Всього 37,3		Всього 37,3

Таблиця 2.5.10

Стадія центрифугування

Надійшло	Кількість, кг	Отримано	Кількість, кг
Культуральна рідина	37,3	Культуральна рідина	36,169
		Втрати 3 %	1,131
Всього 37,3		Всього 37,3

Таблиця 2.5.11

Стадія первинної екстракції

Надійшло	Кількість, кг	Отримано	Кількість, кг
Культуральна рідина	36,169	Етанольний екстракт	35,446
		Втрати 2 %	0,723
Всього 36,169		Всього 36,169

Таблиця 2.5.12

Стадія центрифугування

Надійшло	Кількість, кг	Отримано	Кількість, кг
Етанольний екстракт	35,446	Етанольний екстракт	34,386
		Втрати 3 %	1,06
Всього 35,446		Всього 35,446

Таблиця 2.5.13

Стадія вторинної екстракції

Надійшло	Кількість, кг	Отримано	Кількість, кг
Етанольний екстракт	34,386	Етанольний екстракт	34,043
		Втрати 1 %	0,343
Всього 34,386		Всього 34,386