Обгрунтування вибору ліофільного висушування біомаси

Кінцевою формою препарату «Колібактерину» є ліофільно висушений порошок, оскільки при ліофілізації не інактивуються клітини та більшим є термін зберігання препарату.

Метод ліофілізації дозволяє отримувати сухі тканини, препарати, продукти тощо без втрати їх структурної цілісності та біологічної активності. При ліофілізації більшість білків не піддається денатурації і може довго зберігатися при помірному охолодженні (близько 0 °C). Ліофілізовані тканини і препарати при зволоженні відновлюють свої первинні властивості 16.

Процес ліофільного сушіння проводять в глибокому вакуумі. Матеріал на початкових стадіях сушки віддає частину вологи, охолоджується і самозаморожується. Потім у сушарку подається тепло і лід сублімує. Процес висушування ферментних осадів в сублімаційній сушарці проходить в три стадії: заморожування, осадка, сублімація льоду і видалення остаточної вологи. Тривалість висушування залежить від температури, товщини шару замороженого матеріалу, розрідження в камері, температури теплоносія і фізико-хімічних властивостей матеріалу, що висушується. Тривалість висушування в середньому складає 6-7 год і, як і після висушування в вакуум-сушильній шафі, препарат потрібно подрібнювати.

Переваги ліофілізації:  

• живі клітини, які поступають на ліофілізацію не інактивуються в процесі;  

• збереження дисперсної фази препарату;  

• висушений продукт можна зберігати досить тривалий термін;  

• відсутність впливу високих температур 16.

Ліофільну сушку напівпродукту здійснюють в установці ліофільної су­шки марки тг – 50 (рис 6.4.), а попередню заморозку проводять в установці глибокого заморожування.

Рис. 6.4. Ліофільна сушка

До комплекту ліофільної сушки ТГ – 50 входять:

вакуумна установка, в тому числі: сушильна камера, конденсатор, пласти­нчато- роторний вакуум-насос, термостат;

холодильна установка;

розподільна шафа.

Сушильна камера і конденсатор розділені між собою засувкою. В су­шильній камері встановлено 7 полиць для розміщення продукту, що підля­гає висушуванню. Охолодження або нагрів полиць здійснюється за рахунок подавання в порожнину полиць, відповідно, холодоносія фреону або водно-гліцеринової суміші (глізантину).

В процесі ліофільної сушки видалена із продукту волога конденсується на поверхні конденсатора, що охолоджується фреоном. Обслуговування уста­новки і контроль за процесом сушки здійснюється з пульту управління. При цьому на місцевий щит КВП винесені наступні показники: величина вакууму в системі, температура будь-яких двох полиць сушильної камери, температура продукту на даних полицях, температура глізантину.

Розрахунок кількості стадій підготовки посівного матеріалу

Культивування проводиться у ферментері, об’ємом 50 л, коефіцієнт заповнення – 0,6, робочий об’єм ферментера:

=50·0,6=30 л

Отже, робочий об’єм ферментера складе 30 л. Для засіву такого об’єму ферментеру необхідно інокуляту:

=30·0,1=3 л, що складе 10% від робочого об’єму ферментеру.

Розділ 8. Розрахунок обладнання

8.1. Розрахунок кількості виробничих партій (серій), об’єму культуральної рідини, необхідної для отримання виробничої партії (серії) готового продукту.

8.1.1. Кількість продукту на добу г/добу	Gнтд = Gнт/Трд	583,33
8.1.2. Кількість продукту на добу з урахуванням витрат за виробничий цикл (Есв),г	Gпд = Gнтд/(1-Есв)	777,78
8.1.3. Кількість продукту за цикл ферментації,г/цикл	Gцк = Gпд*Тцф/24	2754,63
8.1.4. Кількість ферментацій (циклів) на рік	Nцк = Gтд/Gцк	12,71	13,00
8.1.5. Об'єм КР, що заливається за одну ферментацію (цикл), кг	Vкр = (Gцк*СРкр)/qнат	356
8.1.6. Вихід пробіотика з 1 л культуральної рідини, г/л	qнат = Gцк/Vкр	7,737

8.2. Розрахунок обладнання ділянок доферментаційних процесів і виробничого біосинтезу (кількість реакторів для приготування компонентів поживного середовища, інокуляторів, посівних апаратів, виробничих ферментерів).

8.2.1. Розрахунок кількості виробничих ферментерів.

Приблизний загальний геометричний об’єм ферментерів при заданому Кз, л	Vфг= К1·Vф/Кз	Vфг=	725,26
Найближчий за об’ємом ферментер, л		Vфт=	1000,00
Приймаємо до установки кількість ферментерів Nфт + 1 запасний		Nфт=	1,00
Уточнюємо коефіцієнт заповнення вибраних ферментерів, частка	Кзф= Vф/Vфт· Nфр	Кзф=	0,40

8.2.2. Розрахунок кількості посівних апаратів.

Приблизний загальний об’єм посівних апаратів при заданому Кпа, л	Vпаг= К1·Vпа/Кпа	Vпаг=	76,34
Найближчий за об’ємом посівний апарат, л		Vпат=	100,00
Приймаємо до установки кількість посівних апаратів Nпат + 1 запасний		Nпат=	1,00
Уточнюємо коефіцієнт заповнення вибраних посівних апаратів, частка	Кпат=Vпа/(Vпат· Nпат)	Кпат=	0,42

8.3 Розрахунок збірників культуральної рідини

Необхідний об'єм збірників Qзб, л, при коефіцієнті заповнення - 0,8	Qзб = Vкр /0,8	Qзб=	445
Найближчий за об’ємом збірник, л		Vповне=	630
Вибираємо збірник з необхідним корисним об'ємом і розраховуємо їх кількість.
Корисний об'єм збірника (Vп):	Vп=Vповне . 0,8	Vп=	504
Кількість збірників:	n2 = Qзб/ Vп	n2=	1

Приймаємо n₂ збірника і один запасний. Усього збірників культуральної рідини (n₂+1)штук.