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 15.

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 15.

Ліофільну сушку напівпродукту здійснюють в установці ліофільної су­шки марки тг – 50 (рис 5.4.), а попередню заморозку проводять в установці глибокого заморожування.

Рис. 5.4. 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.

Розділ 6. Розрахунок обладнання

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

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

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

6.2.1. 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

6.2.2. 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

6.3 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.

6.4 Відокремлення біомаси

Площа фільтрації, м^2
S = Vкр /g1 ·τ	S=	0,63

де S - необхідна поверхня фільтрації, м2;

g₁ -питома швидкість фільтрації (складає 80л/год);

τ - час роботи бактофуги – 7 годин.

Приймаємо бактофугу з необхідною поверхнею фільтрації S і одну запасну.