38557

ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И АППАРАТУРНЫХ СХЕМ ПРОИЗВОДСТВА И ОТДЕЛЬНЫХ СТАДИЙ ПРОЦЕССА

Практическая работа

Производство и промышленные технологии

Точки контроля Норма частиц в 1 литре воздуха Из заборной шахты 1000030000 После висциносного фильтра 750025000 Перед головным фильтром 20006000 После головного фильтра 4001200 После индивидуального фильтра Не более 10 Стерильность воздушность систем проверяют ежедневно с помощью чашек Петри или путём прохождения воздуха из продувок коллектора через стерильный фильтрик заполненный углём или пропускают через стерильный мембранный фильтр с последующим пересевом на мясопептонные среды. Готовят 2 среды контрольную и опытную в которой один...

Русский

2013-09-28

2.81 MB

51 чел.

8. ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ И АППАРАТУРНЫХ СХЕМ ПРОИЗВОДСТВА И ОТДЕЛЬНЫХ СТАДИЙ ПРОЦЕССА

  1.   ВР.1 Получение стерильного сжатого воздуха

Продуцент леворина Streptomyces levoris принадлежит к числу аэрофильных  микроорганизмов. Для нормального развития его при глубинном выращивании требуется кислород, который поступает с воздухом. Воздух, поступающий в аппарат во время выращивания культуры для аэрирования и поддержания избыточного давления, должен быть стерильным и сухим.

Процесс получения сжатого воздуха состоит из следующих стадий:

  1.  1.  ВР.1.1. Предварительная обработка воздуха.
  2.  2.  ВР.1.2. Очистка сжатого воздуха в головном фильтре.
  3.  3.  ВР.1.3. Очистка сжатого воздуха в промежуточном воздушном фильтре.
  4.  4.  ВР.1.4. Очистка сжатого воздуха в индивидуальном воздушном фильтре.

  1.  1. ВР.1.1. Предварительная обработка воздуха

Предварительную очистку воздуха производят на масляных самоочищающихся висциновых фильтрах в заборной шахте турбокомпрессоров. Воздух, поступающий в  турбокомпрессоры, сжимается до 0,3 МПа и нагревается (за счёт сжатия) до t=120-150°С. При этом происходит частичная стерилизация воздуха.

Между второй и третьей ступенями турбокомпрессоров работает промежуточный холодильник, где воздух охлаждается до температуры 60-70°С.

Далее холодный воздух поступает на третью и четвертую ступени турбокомпрессора, где сжимается до 0,3 МПа, где нагревается до температуры 120-140°С и поступает в концевой холодильник. Там он охлаждается до температуры 70-80°С.

Далее по коллектору поступает в ресивер, заполненный кольцами Рашига, влага конденсируется на поверхности колец. Влага из ресивера удаляется продувкой через нижний спуск.

Сжатый воздух из ресивера по трубопроводу по эстакаде поступает в брызгоуловитель, представляющий собой вертикальный цилиндрический аппарат с влагоотборником. Ревизия и чистка брызгоуловителя 1 раз в летнее время. В брызгоуловителе воздух освобождается от влаги и затем проходит через воздухонагреватель, представляющий собой стальной кожухотрубчатый теплообменник, в котором поддерживается температура воздуха 70±5°С.

  1.  2. ВР.1.2. Очистка сжатого воздуха в головном фильтре

Очищенный от механических примесей и влаги воздух поступает в головной фильтр, представляющий собой вертикальный цилиндрический аппарат, вместимостью 3000 литров,  Рраб до 0,3 МПа.

Внутри головного фильтра находятся две стальные решётки (верхняя—разъёмная, нижняя приварная к корпусу фильтра). Замену фильтровального материала в головном фильтре проводят через 12 месяцев. При измельчении, увлажнении или загрязнении фильтрующего материала его замену проводят вне графика.

Для замены материала с фильтра снимают давление, разбалчивают крышку, вынимают решётку и извлекают отработанный фильтровальный материал. Стенки, днище и решётки очищают от ржавчины,  и заполняют фильтр новым фильтрующим материалом.

Для набивки головного фильтра используют базальтовое волокно со средним диаметром волокон 12 мкм и стеклянные волокна однонаправленного типа БВ 6/В с dволокон = 6±1мкм.

На нижнюю решетку укладывается  стеклянное волокно однонаправленное ( 8-10% от высоты фильтрующего слоя., что составляет 16-20 см).Далее кладут базальтовое волокно в количестве 80% от высоты фильтрующего слоя и затем снова слой стеклянных однонаправленных нитей. Сверху набивка закрепляется решёткой. Высота набивки около 2 метров. Плотность набивки базальтового волокна 300 кг/м3, а стеклянного однонаправленного волокна 200 кг/м3.

Крышку головного фильтра забалчивают и проверяют фильтр одновременно с коллектором на герметичность сжатым воздухом при воздушном давлении 0,15-0,17 МПа, контроль по манометру. Неплотности обнаруживаются мыльным раствором.

Проверяют крышку люка, сварные швы, фланцевые соединения, сальники и коронки вентилей на всех коммуникациях, подходящих к фильтру; обнаруженные пропуски устраняют, фильтр и коллектор ставят на выдержку при воздушном давлении 0,15-0,17 МПа на пол часа, изменение давления не допускается.

После достижения герметичности, головной фильтр стерилизуют острым паром при давлении пара о 0,18- 0,22 МПа в течение 2-4часов, потом продувают сжатым воздухом, до полного удаления влаги. Отсутствие влаги в воздухе проверяют с помощью фильтровальной бумаги. Одновременно с головным фильтром стерилизуют воздушный коллектор и промежуточные фильтры в течении 2 часов.

Чистоту воздуха после головного фильтра проверяют по прибору АЗ-5. Содержание механических частиц  размером 0,5 мкм должно быть не более 1200 частиц в 1 литре воздуха.

Подготовленная воздушная система до включения в работу находится под воздушном давлением 0,15-0,2 МПа.

Температура воздуха в воздушном коллекторе 65-75°С, контроль осуществляется по прибору.

Заключение о стерильности воздуха даёт бактериолог по результатам бактериологического анализа проб воздуха отбором из продувных штуцеров на воздушном коллекторе.

Стерилизацию головного фильтр без замены фильтрующего материала производят один раз в квартал, а также в случае заражения воздуха и при его увлажнении.

Из головного фильтра стерильный сжатый воздух поступает через промежуточный воздушный фильтра в индивидуальные воздушные фильтры для инокуляторов, посевных аппаратов и ферментаторов.

  1.  3. ВР.1.3. Очистка сжатого воздуха в промежуточном воздушном фильтре

Промежуточный воздушный фильтр представляет собой цилиндрический аппарат со сферическим днищем и крышкой. Внутри находится цилиндр с прорезями (катушка). На которой намотан высокообъёмный антимикробный фильтрующий материал – ВАФМ с диаметром волокон 17 мкм, массовая доля катаминоа АБ ( антимикробная пропитка) 0,2-4%.

Замена фильтрующего материала проводится по распоряжению начальника после заключения микробиологической лаборатории о качестве воздуха, то есть в случае его нестирильности.

Срок службы материала зависит от сохранения бактерицидных свойств материала и соответствует периоду не менее года.

Для замены фильтрующего материала с промежуточного фильтра снимают давление, разбалчивают крышку, вынимают цилиндр с отработанным фильтрующим материалом. Осматривают внутренние стенки аппарата, цилиндр с которого снят фильтрующий материал. После устранения неполадок на цилиндр наматывают 25 слоёв фильтрующего материала, закрепляют его по краям двумя кольцами из нержавеющей стали, после чего устанавливают подготовленный цилиндр в аппарат и закрывают крышкой.

Фильтр проверяют на герметичность с помощью мыльного раствора при воздействии воздушного давления 0,15-0,17 МПа. Обнаруженные пропуски устраняют и ставят фильтр под воздействие давления  на 30 минут, падение давления не допускается.

После достижения герметичности промежуточный воздушный фильтр стерилизуется парами формалина. Воздух, насыщенный парами формалина, проходит через обрабатываемый фильтр. Обработку формалином ведут 30 минут.

После обработки фильтра порами формалина фильтр продувают стерильным сжатым воздухом до исчезновения запаха формалина. Контроль за содержанием формалина в воздухе осуществляет лаборант физико-химическим и фотометрическим методом.

  1.  4. ВР.1.4. Очистка сжатого воздуха в индивидуальном воздушном фильтре

Окончательную очистку воздуха от механических и бактериальных примесей перед поступлением его в аппараты производится в индивидуальных фильтрах, в которых в качестве фильтрующего материала используется титановые и фторопластовые фильтроэлементы и в фильтре, где используется материал—фильтрующий материал волокнистый ФПП-15-1,5.

8.1.4.1. ВР.1.4.1. Подготовка индивидуальных воздушных фильтров

Индивидуальный воздушный фильтр - цилиндрический аппарат с плоским днищем и крышкой, диаметром 150 мм. В корпусе фильтра устанавлеваетя титановый или фторопластовый фильтроэлемент. Уплотнение филтроэлементов обеспечивается прокладками из пищевой резины.

Замену фторопластовых фильтров ФЭП-120 производится через каждые 6 месяцев, титановых—через год при неудовлетворительной работе фильтров.

После замены фильтроэлемента фильтр проверяют на герметичность при воздушном давлении 0,12-0,15 МПа. Выдерживают в течении 30 минут, при этом нге допускается падение давления.

После достижения герметичности индивидуальный воздушный фильтр стерилизуется острым паром при давлении 0,2- 0,22 МПа, в течение одного часа. Время начала стерилизации считают с момента поступления сухого пара из продувной линии. По окончании стерилизации фильтр сушат в токе сжатого воздуха с температурой не менее 50°С, поддерживая воздушное давление 0,12-0,15 МПа, до тех пор пока из продувок не пойдёт сухой воздух. Стерилизацию фильтра без замены фильтроэлемента проводят через пять операций.

  1.  ВР.1.4.2.Подготовка индивидуального воздушного фильтра

Индивидуальный воздушный фильтр представляет собой аппарат цилиндрической формы со сферическим днищем и крышкой. Фильтрующий элемент (вкладыш) представляет собой прямоугольную кассету, собранную из П-образных рамок, на которые наложен фильтрующий материал волокнистый ФПП-15-1,5.

Замену вкладыша производят 1 раз в 3 месяца, или в случае неудовлетворительной работы фильтра, после каждой нестерильной операции по распоряжению мастера проверяют состояние фильтрующего материала.

Для замены фильтрующего материала снимают крышку фильтра, из него удаляют старый вкладыш и осматривают внутреннюю поверхность.

В в фильтре заменяют вкладыш и прижимают его сверху крышкой. После замены фильтрующего материала фильтр проверяют на герметичность мыльной водой при давлении 0,12-0,15 МПа, контроль по манометру. При отсутствии падения давления в течении 30 минут выдержки, фильтр считают герметичным. После проверки на герметичность приступают к его стерилизации парами формалина.

Стерилизацию проводят после замены вкладыша, после нестерильной операции или после трёх стерильных операций.

Один шланг от сосуда с формалином с опущенным концом трубки присоединяют к продувочному штуцеру после вентиля. Воздух насыщенный парами формалина проходит через фильтр и далее в аппарат или атмосферу. Выдерживают индивидуальный фильтр с парами формалина в течении 15 минут при воздушном давлении 0,08-0,1 МПа. После 15 минут пары формалина пропускают через фильтр в атмосферу.

Затем продувают сжатым воздухом в течении1-4 часов, затем обрабатывают NH3 в течении 15 минут, аналогично обработке формалином, с последующей продувкой сжатым воздухом, до исчезновения слабого запаха( не менее 1 часа.). После анализируют воздух, поступающий в аппарат на содержание формалина, он должен отсутствовать.

По окончании стерилизации индивидуального воздушного фильтра проверяют механическую загрязненность воздуха, она не должна превышать 10 частиц в одном литре воздуха, и стерильность, воздух после фильтра должен быть стерильным.

Требования, которым должен соответствовать сжатый воздух по этапам его полготовки. При подготовки технологического воздуха по линии его следования определяется его механическая загрязненность технологического воздуха в коллекторах и других узлах  воздушной системы, используется прибор типа АЗ-5—анализатор запылённости.

Проверку воздуха в коллекторе проводят 1 раз в месяц. Кроме того, после замены фильтрующего материала качество сборки индивидуальных фильтров и эффективность их работы проверяют по аэрозолю метиленого синего.

Нормы механической загрязнённости.

Точки контроля

Норма частиц в 1 литре воздуха

Из заборной шахты

10000-30000

После висциносного фильтра

7500-25000

Перед головным фильтром

2000-6000

После головного фильтра

400-1200

После индивидуального фильтра

Не более 10

Стерильность воздушность систем проверяют ежедневно с помощью чашек Петри, или путём прохождения воздуха из продувок коллектора через стерильный фильтрик, заполненный углём, или пропускают через стерильный мембранный фильтр с последующим пересевом на мясопептонные среды.

Допустимое содержание клеток микроорганизмов в 1 м3 воздуха составляет:

Точки контроля

Норма частиц в 1 м3 воздуха

Атмосферный воздух из заборной шахты

Не более1000

После фильтра предварительной очистки

Не более 300

После головного фильтра

Не более 6

После индивидуального фильтра(перед подачей в аппарат)

стерилен

В случае аварийной остановки компрессора, то есть прекращении подачи воздуха, всю систему и аппараты, находящиеся на режиме, ставят под воздушное давление.

Перепад воздушного давления между коллектором, фильтром и аппаратом допускается не более 0,02-0,03 МПа.

8.2. ВР.2. Получение стерильного пеногасителя

В качестве пеногасителя при сильном вспенивании в производстве леворина  используется адеканоль.

В колбы вместимостью 750 мл заливают по 300 мл адеканоля. Колбы закрывают ватно-марлевыми пробками, сверху пробки покрывают листом пергамента и обвязывают хлопчатобумажной лентой. Колбы с пеногасителем устанавливают в кассеты покрывают листом пергамента и помещают в автоклав. Стерилизуют пеногаситель в автоклаве при температуре 121-123°С и паровом давлении 0,11-0,13 МПа в течении 30 минут.

8.3. ВР.3.Биологический контроль качества сырья

Сырьё, используемое в процессе ферментации (кукурузная мука, кукурузный экстракт, соевая мука, мел) подвергается биологической проверке, которую осуществляют микробиологические лаборатории цехов.

Готовят 2 среды—контрольную и опытную, в которой один компонент заменён на испытуемый. Стерилизуют одновременно и в одинаковых условиях, затем засевают одним посевным материалом из рабочей колбы. Процесс ферментации ведут в одинаковых условиях и на 140 часу роста определяют активность культуральной жидкости, если продуктивность испытуемой среды более чем на 20% ниже контрольной опыт повторяют. При повторном получении отрицательных результатов испытываемую партию не используют.

Разрешается смешивание данного сырья с качественными в соответствии 1:5 или 1:10. Качество сырья определяется повторным биологическим контролем, при неудачных результатах сырьё реализуется на сторону.

При положительном результате биологической проверке сырья проводят 3 опытные операции в рабочем ферментаторе. При отсутствии снижения уровня накопления антибиотика в опытной загрузке партию используют в производстве.

Если сырьё может изменяться в процессе хранения (кукурузный экстракт), то его подвергают периодической (1 раз в 0,5 года) биологической проверке.

Создаются условия, максимально приближенные к асептическим, согласно требованиям РД 64-125-91, в помещениях осуществляется обеззараживание воздуха и всего оборудования путём обработки антисептиками, подачей очищенного приточного воздуха, применением стерильной технологической одежды и соблюдения  личной гигиены.

  1.  ВР.4.Хранение и предварительная обработка сырья

Входящий контроль сырья осуществляется группой входящего контроля, согласно ОСТ 64-017-86.

Кроме проведения входящего контроля, осуществляется контроль за проведением испытания сырья в лаборатории ОТК, оформляются документы по результатам контроля, которые соблюдаются на складах, правил хранения и выдачи в производство сырья, участвующих в разработке требованиям качеству сырья при заключении договоров с поставщиками.

Осуществляется внешний осмотр сырья, определяется правильность его маркировки, качество тары, упаковки, а также правила оформления сопровождающей документации. Регистрируют прибытие сырья в журнале.

От каждой партии сырья отбирают две одинаковые пробы, опечатывается и снабжается этикетками, на которых указывается наименование сырья, номер партии, дата отбора проб, фамилии с подписями лиц, участвующих в отборе проб.

Одну пробу анализируют, а вторая в случае браковки остаётся на хранение до решения этого вопроса с поставщиками.

Каждая качественная партия сырья маркируется «годно в производстве», забракированная  маркируется «брак» и изолируется от сырья.

ЛВГВ (спирты, масла органические, относящиеся к IV группе по пожаровзрывоопасности) не допускаются к совместному хранению с веществами групп I, IIа, IIб, IIв, III, IV, V, VI. Их хранят в специальных огнестойких складах, земляных резервуарах, цистернах, металлических бочках.

Масло подсолнечное или соевое хранят в стальных емкостях с нижним сливом или в металлических бочках при температуре не выше 18°С.

Кукурузный экстракт хранят в стальных емкостях с нижним сливом, оборудованных устройством для перемешивания. Необходимо избегать попадание воды.

В случае обнаружения порчи сырья, должен быть составлен акт, который направляется руководителю подразделения для принятия решения.

8.5. ВР.5 Подготовка приточного воздуха

С целью предотвращения микробной загрязненности леворина, воздух подаваемый в помещение сушки, очищается от механических частиц и макроорганизмов в ступени двухступенчатой фильтрации.

Фильтр грубой очистки ставят в воздухозаборной камере вентилятора.

По мере загрязнения, но не реже одного раза в месяц, фильтр грубой очистки регенерируют – моют в тёплой воде с моющим средством  «Прогресс», просушивают и обрабатывают 3% раствором перекиси водорода. Внутреннюю поверхность воздухозаборной камеры моют подогретым до 50°С дезраствором, 3 % Н2О2 с 0,5% моющего средства, просушивают салфетками и обрабатывают глицерином для удаления пыли.

Эффективность предварительной очистки – 90% по частицам размером 0,5 мкм и более, контроль осуществляется с помощью аэрозонального счётчика типа ДЗ-5 не реже одного раза в месяц, а также после остановки вентиляционной системы.

На второй ступени — фильтры тонкой очистки «Лайк», фильтрующий материал — материал фильтрующий волокнистый ФПП70-0,3 ТУ95-339-83, который укладывается между ребристыми алюминевыми пластинами.

Фильтрующий материал гидрофобен, стоек к агрессивным средам, выдерживает температуру выше 60°С. Сборка таким образом что вход воздуха со стороны фильтрующего материала, а выход со стороны марлевой салфетки.

«Лайк» обрабатывается формалином перед пуском и в случае появления обсемененности приточного воздуха выше допустимых норм.

Для обработки приточного воздуха формалином в воздухозаборную камеру перед выходными помещают ванночку с формалинам и прогоняют пары формалина по всей приточной вентиляционной системе, включая фильтры тонкой очистки и воздуховоды.

Замену «Лайк» или фильтрующего материала в «Лайк» производят один раз в шесть месяцев или при снижении производительности работы фильтра, при ухудшении результатов анализа воздуха, согласно нормам содержания в воздухе механических частиц и микроорганизмов.

Внутреннюю и наружною поверхности воздуховода периодически подвергают санобработке, согласно графика.

Основной способ—обмывание дезраствором (3% раствор перекиси и 0,5% раствор «Прогресса») с последующей сушкой поверхности с помощью салфеток из бязи.

Помещение сушки сырца относятся к 3А классу чистоты по микробной загрязнённости воздушной среды. В этих помещениях предусмотрен десятикратный обмен воздуха в час.

Производительность системы вытяжной вентиляции составляет 80-90% от производительности системы приточной вентиляции для обеспечения подпора воздуха в «чистых» помещениях 3-5 мм водного столба.

Систематически, но не реже одного раза в неделю, бактериолог цеха производит отбор проб на микробную обсеменённость воздуха производственных помещений сушки полупродуктов и готового продукта во время производственного процесса и один раз в две недели за 1-1,5 часа до начала работы.

В 1 м3 воздуха допускается не более 200 непатогенных микроорганизмов. Споровые микроорганизмы не допускаются.

Контроль осуществляется с помощью «Прибора для бактериологического анализа воздуха» - аппарат Кротого или седиментационным методом (чашки с питательной средой выдерживаются открытыми в течении 5-15 минут).

8.6. ВР.6 Подготовка персонала к работе

В цеховой гардеробной персонал снимает пальто, плащи, головные уборы, обувь, личные вещи (платье, косынки, носки, чулки), которые размещает в индивидуальном шкафчике, из другого шкафчика персонал надевает технологическую одежду, халат, колпак (косынку), гольфы, тапочки.

Работающие в помещение сушки и фасовки полупродуктов и готового продукта направляются во вторую гардеробную, расположенную перед входом в помещение сушки. В этой комнате персонал  выключает бактерицидные лампы, снимает халат, колпак, тапочки, одевает тапочки для работы в помещении сушки. Моет руки под краном щеткой, теплой водой с туалетным мылом  (1-2мин), обращая внимание на околоногтевое пространство. Для удаления мыла руки ополаскиваются водой и вытираются стерильной  салфеткой из бязи. После мытья рук одевается простерилизованный в автоклаве комбинезон, колпак и респиратор лепесток, обтирают руки 1% раствором дегмина или 2,4% раствором рецептуры «С»4, исходя из расчета 350-600 мл на одного человека в день, и вытирают руки  насухо стерильной  бязевой салфеткой.

Дезинфицирующие растворы чередуют через каждые 5-6 дней. После обработки рук персонал надевает  резиновые хирургические перчатки, обрабатывают дезраствором, включают бактерицидные лампы, и переходит в помещение сушки. Обработку рук при работе с продуктом производят через каждые 2-3 часа не более 3 раз в смену. После окончания работы руки смазываются смягчающим кремом «силиконовым».

При необходимости выйти из помещения сушки персонал переходит в гардеробную, выключает бактерицидную лампу, снимает технологическую одежду, одевает колпак, халат, тапочки, включает бактерицидные лампы и уходит.

После посещения туалета персонал переодевается и проводит дезобработку рук.

Определение микробной обсемененности рук(перчаток) персонала проводят 1 раз в неделю вовремя работы и 1 раз в 2 недели после обработки рук ( перчаток) дезинфицирующими растворами. Отбор проб для определения микробной обсемененности рук (перчаток) персонала производят с помощью смывов тампонов.

На руках (перчатках) после обработки их  дезрастворами не должно содержаться микроорганизмов. В процессе работы допускается не более 10 колоний неспорообразующих  микроорганизмов в двух параллельных чашках.

Персоналу работающему в «чистых помещениях» (3 класс чистоты), рекомендуется  носить короткую стрижку, мыть голову не реже 1-2 раз в неделю; запрещается иметь бороду, носить ювелирные изделия (серьги, бусы, кольца, цепочки, часы). Запрещается принимать пищу, курить, хранить еду, курительные материалы, и личные лекарства в производственных помещениях и на складах готовой продукции. Нельзя поднимать и пользоваться предметами, упавшими на пол во время работы, без их предварительной обработки.

О каждом заболевании (кожное, простудное, порезы, нарывы) необходимо ставить в известность ответственного дежурного ИТР и делать соответствующую запись в санжурнале.

Работник у которого при профилактическом осмотре выявлены гнойничовые или грибковые заболевания к работе на участках готовых лекарственных средств не допускается.

Персонал, работающий в производственных помещениях должен не реже одного раза в квартал проходить инструктаж по требованиям к нему при работе в указанных помещениях, с соответствующей записью в журнале.

8.7. В.Р.7 Подготовка технологической одежды

Стирку и стерилизацию технологической  одежды проводят 1 раз в 5-6 дней. Перед стиркой одежда подлежит осмотру с целью необходимости ремонта и определения степени износа. Стирка проводится в специальных помещениях. Стирают в  стиральной машине в 0,2% растворе средства «Лотос» или «Прогресс» при температуре 32,5±2,50С 30 минут с начала включения машины. Полоскают  в теплой воде 5-10 минут, отжим производится в центрифуге, встряхивают, просушивают  гладят с двух сторон.

Чистую одежду (комбинезон, тапочки) упаковывают в двойные листы пергамента и стерилизуют в автоклаве при температуре 119-1210С и давлении 0,11МПа 30-40 минут, контроль за температурой по прибору на автоклаве.

Стерильная одежда до использования храниться под облучением бактерицидных ламп в гардеробных помещения сушки, полупродуктов и готового продукта. Тапочки, для работы в помещениях сушки полупродуктов и готового продукта, хранят завернутыми в салфетку, обработанную 2% раствором формалина, под действием бактерицидных ламп.

Систематически 1 раз в неделю бактериолог цеха контролирует микробную обсемененность технологической одежды во время производственного процесса; 1 раз в 2 недели после стерильной обработке одежды.

  Отбор проб для определения микробной обсемененности технологической одежды персонала производят с помощью смывов тампонов.

На технологической одежде не должно содержаться микроорганизмов. В процессе работы допускается не более 10 колоний неспорообразующих  микроорганизмов в двух параллельных чашках. Хирургические перчатки моют в мыльном растворе, промывают проточной водой при температуре 600С и ополаскивают обессоленной водой. Вымытые перчатки обрабатывают 0,1% силиконовой эмульсией КЭ-10-16 в специальной металлической посуде вместимостью 2 литра ( нагревают раствор до 70-1000С), погружая их в эмульсию на 5-10 минут.

Сушат перчатки в сушильном шкафу с двух сторон при температуре 60-700С в течении 20-30 минут, контроль температуры по прибору сушильного шкафа. После сушки перчатки хранят в гардеробной помещения сушки и фасовки готового продукта под бактерицидным облучением.

8.8. ВР.8 Приготовление растворов антисептиков

                           8.8.1 ВР 8.1 Приготовление раствора дегмина

Для приготовления 10 литров рабочего раствора в стеклянной бутыли, вместимостью 10 литров, в одном литре дистиллированной воды растворяют 100 грамм дегмина, затем добавляют 9 литров дистиллированной воды и тщательно перемеивают.

1% раствор дегмина можно хранить в закрытой стеклянной посуде в течении одного месяца.

Ориентировочный расход 1% раствора дегмина для обработке рук одного рабочего составляет 350-600 мл в день.

8.8.2 ВР 8.2 Приготовление рецептуры «С» 4

Для приготовления 2,4% раствора рецептуры «С»4 необходимо:

Объем рецептуры «С»4, л

Объем перекиси 27,5-31%, мл

Муравьиная кислота 100%,  м л

Муравьиная кислота 85% , мл

Вода

1

17,1

6,9

8,1

До необходимого объема

2

34,2

13,8

16,2

5

85,5

34,5

40,5

10

171

69

81

Ингредиенты смешиваются в стеклянном сосуде, помещенном на 1-1,5 часа в холодную воду при периодическом встряхивании.

Хранить раствор рецептуры «С»4 в герметично закрытом сосуде, прохладном месте не более суток. Расход 350-600 мл в день на одного работника.

8.8.3 ВР8.3 Приготовление раствора перекиси водорода и моющего средства «Прогресс»

Раствор готовят в переносной емкости, путем добавления к обессоленной воде сначала перекиси, а потом моющего средства «Прогресс» и перемешивают.

Состав рабочего раствора

Объем приготовляе-мого раствора, л

Масса

С(Н2О2)%

С(моющего средства)%

Перекись водорода, г

Моющее средство «Прогресс», г

  Вода, мл

1,0

0,5

10

400

50

9950

3,0

0,5

10

1200

50

8750

4,0

0,5

10

1600

50

8350

6,0

0,5

10

2400

50

7550

 

    Раствор перекиси с «Прогрессом», образует жидкость с желтоватым оттенком без неприятного запаха. Применяется для обработки поверхности оборудования и помещений из расчета 150-200    мл на один квадратный метр поверхности. Срок хранения 5-6 дней.

8.9. ВР.9 Подготовка производственных помещений

 

Стены и потолки красят масляной краской или покрывают материалами легко поддающимися обработке моющими средствами  с добавлением дезраствора.

Побелку и покраску следует обновлять ежегодно красками светлых тонов. Стены колонны, перегородки и рамы ежегодно покрывают стойкими к дезинфицирующим  и моющим средствам: Эмаль ЭП-51,нитратоксидная ГОСТ 9640-85; эмаль ХВ-110, ХВ-113, в два слоя, или краска масляная светлых тонов ГОСТ 625-77, белила цинковые ГОСТ 452-77.

Потолки, стены в случае наличия в них грязных пятен, подтеков, сырости и т. д. белят и красят по мере загрязненности. При появлении плесени обрабатывают микоцидными антисептиками (0,5% раствором медного купороса). Отбитую штукатурку немедленно штукатурят и красят.

Полы должны быть водонепроницаемыми, с гадкой, без щелей, выбоин, удобной для мытья поверхностью.

Уборка рабочих мест самими рабочими. Применяются тряпки для полов, стен и оборудования – поролоновые губки или салфетки из капрона АРТ.56326. Уборочный материал маркируют и используют строго по назначению.

Полы ежемесячно обрабатываются раствором хлорамина или хлорной извести.

Не реже одного раза в неделю обработка поверхности оборудования, панелей, стен, воздуховодов, дверей влажными салфетками смоченными горячим (500) дезраствором (3% перекись и 0,5% раствор «Прогресс», протирают или промывают внутреннюю поверхность рам. Очищают отопительные приборы и пространство за ними. По мере загрязнения очищают решетчатые и другие защитные ограждения при полном выключении моторов, рубильников. В помещении сушки после каждой смены протирают стены, оборудование, двери влажной салфеткой (губкой) смоченной в дезрастворе из расчета 150-200 мл на м2 и этим же раствором моют пол. На полу перед входом должен быть, пропитанный дезраствором, коврик (1% раствор перекиси или 2% раствор хлорамина).

Генеральная уборка сушки один раз в неделю. Дезраствор  ( 3% перекись и моющее средство) распыляют с помощью гидропульта.

После окончания орошения закрывают на 30 минут, затем влажными салфетками, смоченными подогретым до 500С дезраствором (перекись с моющим средством) протирают поверхность оборудования стен, воздуховодов. Дверей. Стеклянных поверхностей рам, моют пол. При бактериальном контроле и обнаружении грибов в помещении сушки проводят обработку этого помещения из гидропульта 1% раствором медного купороса, распыляя его из расчета 150-200 мл на один м3, закрывают на 30 минут, потом удаляют влагу с помощью губки или тряпки.

8.10. ВР.10 Подготовка оборудования

Оборудование располагают так, чтобы был обеспечен свободный доступ, не должно быть труднодоступных мест для уборки.

Перед каждой операцией проверяют техническое состояние оборудования, неисправности устраняют.

Поверхность оборудования должна быть гладкой легко поддаваться мытью и дезинфекции.

     Должны быть графики периодической чистки, мойки и дезинфекции всего технологического оборудования с указанием моющего и дезинфицирующего средства.

График разрабатывается начальником цеха и утверждается главным технологом. Аппаратуру, оборудование,  инвентарь необходимо содержать в чистоте и порядке.

Оборудование, аппаратура и инвентарь поверхность которого покрывается в процессе работы  слоем масла жира следует сразу промыть горячей (78-800С), а затем дезинфицировать.

Пускать в эксплуатацию аппараты и оборудование после реконструкции и ремонта разрешается только после мытья, дезинфекции и осмотра их технологом или главным мастером участка.

Инвентарь слесарей и других ремонтных работников должен находиться в переносных инструментальных ящиках. Хранение запчастей, деталей, инструмента и т.п. в производственных помещениях запрещается. По мере износа защитной окраски трубопроводов, оборудования ее возобновляют, но не реже одного раза в год.

Определение микробной обсемененности оборудования и коммуникаций проводят выборочно не реже одного раза в неделю во время производственного процесса и за 1,5 часа до начала работы.

В смывах с площади 10×10 см допустим рост 10 колоний неспорообразующих микроорганизмов на двух параллельных чашках.

ТП.1 Выращивание посевного материала

ТП.1.1 Выращивание посевного материала

Биосинтез леворина осуществляется с помощью Str. Levoris штамм 78.

Через каждые три месяца хранения штамма проводят отбор культуры. Отбор лучшей по активности колонии производят путём посева моноспоровой суспензии актиномицета (суспензии, состоящей из отдельных спор). Для получения суспензии споры с косяка 12-суточного возраста смывают 5 мл физраствора, перемешивают, встряхивают 30 минут на качалке, а затем фильтруют через двойной бумажный фильтр, соблюдая стерильность. Для фильтрования через бумажный фильтр используют колбу на 30-50 мл, со стеклянной воронкой и двумя фильтрами. Сверху воронку прикрывают часовым стеклом или крышкой от чашки Петри, заворачивают бумагу и стерилизуют.

В каждую чашку Петри с агаризованной средой Чапека с крахмалом вносят по 0,1 мл суспензии спор и тщательно распределяют её стеклянным шпателем по поверхности агара. Густоту суспензии спор подбирают таким образом, чтобы с 0,1 мл на чашке вырастало не более 50 колоний. С этой целью суспензию спор разводят стерильным физраствором и серию разведений наносят на чашки. Делают посев 9-12 разведений, и из каждого разведения засевают по 10 чашек Петри с агаром Чапека с растворимым крахмалом, для того чтобы выбрать чашки на которых выросло не более 30-50 изолированных колоний.

Колонии выдерживают в термостате при температуре 280С в течении 12 суток. Затем 100 типичных для данной популяции колоний пересевают на агаризованные косяки того же состава.

Типичные для штамма 78 колонии в рассеве популяции составляют 98-99%, морфологически измененные мутанты 1-2%.

Типичные колонии крупные 9-12 мм в диаметре, плоские с радиальными складками, центр приподнят, край неровный. Воздушный мицелий хорошо развит, мучнистый белый (Д-3); субстратный- буланый (К-1). Среда не окрашена.

Косяки выращивают в течение 12 суток, а потом проводят наиболее активного варианта. Для этого проверяют антибиотическую активность 100 вариантов. Отбирают 5-7 наиболее активных вариантов.

После вторичной проверки этих вариантов, из них выбирают 1-2 наиболее активных, которые используются для приготовления посевной партии.

ТП.1.2 Приготовление посевных партий штамма 78

Наиболее активный вариант служит исходной культурой для приготовления партии посевного материла. С косяка отобранного материала засевают 40-50 пробирок на косяк с подсушенной  агаризованной средой Чапека с крахмалом. Косяки выращивают  в течение 12 суток. Каждую посевную партию проверяют на стерильность и активность по 10% косяков от каждой партии.

В стандартных условиях выращивания штамма 78 на регламентной ферментационной среде имеет среднюю активность при экстракции бутиловым спиртом 72000 ЕД/мл (колебание активности 68000-8000 Ед/мл).

Для приготовления посевных партий следует использовать косяки с активностью не менее 72000 Ед/мл. Посевные партии штамма 78 хранят не более 3 месяцев в холодильнике при температуре 40С.

Исходным материалом для выращивания вегетативного мицелия служат смытые споры Str. Levoris штамма 78 с косяков. Выращивание проводят на среде следующего состава:

- мука кукурузная                        2%

- экстракт кукурузный                0,12% (т.м.)

- соль поваренная                        0,5%

- мел химически осаждённый    0,1%

- вода                                            до 1 литра

- рН среды после стерилизации 7,0-7,2.

Приготовленную среду разливают в колбы Эрленмейера, вместимость 750 мл по 100 мл и стерилизуют в автоклаве при паровом давлении 0,07-0,17 МПа в течении 30 минут.

Приготовленную партию колб с посевной средой выдерживают в термостате при температуре 37±10С в течение 48 часов, после чего проверяют на стерильность. В случае если высевы хотя бы одной колбы прорастают, вся партии колб бракуется.

Стерильные питательные среды засевают кусочками агара со спорами, размером 1 см2 на колбу. Засеянные колбы ставят на качалку с частотой вращения 3,67-4,0 об/с, при температуре 27-290С в течении 36-48 часов.

Кроме того в пробирку со спорами на агаре в стерильных условиях заливают 10-15 мл физраствора и поле непродолжительного покачивания, соскабливают с поверхности агара петлей содержимое двух косяков (для одного засева), переносят в стерильную колбу с физрастворм в количестве 200 мл. Смыв спор готовят непосредственно перед посевом инокулятора, хранение смытых спор в физрастворе не более суток.

ТП.2 Выращивание посевного материала в инокуляторе

Вегетативный посевной мицелий выращивает в иноклуляторе (поз.21), объемом 0,1м3.

ТП.2.1 Подготовка инокулятора

С разрешения мастера открывают люк, тщательно промывают внутреннюю поверхность аппарата питьевой водой из шланга, затем набирают воду до покрытия барботёра и, пропуская воздух, проверяют его работу. При равномерном выходе воздуха из барботёра последний считают чистым. В случае если воздух проходит через барботёр неравномерно, проводят чистку отверстий, пропуская через бартёр пар. Промывные воды сливают в промышленную канализацию.

Если предыдущая операция была нестерильна, перед сливом содержимого проводят проверку аппарата на герметичность при давлении воздуха 0,12-0,15 МПа (контроль по прибору PI-29). Массу нагревают до 100-1100С (контроль по прибору TIRC – 24-2), подачей острого пара через все коммуникации и выдерживают 30 минут.

Содержимое аппарата, после предварительной убивки, вывозят в специально отведенное место.

В аппарат, подлежащий мойке, заливают небольшое количество воды, загружают едкий натр, до концентрации 3-5%. Доливают воду до люка, аппарат герметично закрывают, нагревают острым паром до 90-1000С при работающей мешалке и открытой воздушке. Делают выдержку при этой температуре в течение часа, затем содержимое аппарата охлаждают до температуры 35-450С и передают в другой аппарат (допускается трехкратное использование моющего раствора). После промывают аппарат водой и приступают к его ремонту.

Во время ремонта производят внутренний осмотр аппарата, проверяют крепление трубы барботёра, лопастей и муфт мешалки, заменяют прокладки вентилей входа и выхода, пробоотборника, прокладку люка, проверяют уплотнение вала мешалки.

Выявленные дефекты устраняют, закрывают люк и аппарат проверяют на герметичность при давлении воздуха 0,12-0,15 МПа с помощью мыльного раствора. Проверяют герметичность фланцевых соединений, сварных швов, уплотнений сальников и вала мешалки, посевного штуцера, места уплотнений по резьбе манометра, прокладок крышки аппарата и люка. Давление в аппарате не должно падать в течении 30 минут. Если герметичность не достигнута, выявленные дефекты устраняют и аппарат снова проверяют на герметичность.

Отремонтированный герметичный аппарат стерилизуют острым паром в течении 1-1,5 часов при температуре 130-1350С и давлении 0,19-0,22 МПа. Подачу пара ведут через все подводящие трубопроводы: барботёр, пробоотборник и посевную линию. При достижении температуры 1250С, начинают стерилизацию посевного штуцера, открыв его на 2-3 оборота, стерилизуют в течении 30 минут. После стерилизации посевной штуцер закрывают. При достижении температуры 130-1350С и давления 0,19-0,22 МПа отмечают начало стерилизации и стерилизуют 1-1,5 часа. Первые 30 минут стерилизуют при открытой воздушке (для ее стерилизации), затем вентиль закрывают.

По окончании стерилизации прекращают подачу пара и начинают охлаждать аппарат подачей воды в рубашку. При давлении в аппарате 0,06-0,08 МПа паровое давление меняют на воздушное и приступают к приготовлению питательной среды.

ТП.2.2 Приготовление и стерилизация питательной среды

Цель стадии – получить стерильную охлажденную питательную среду для дальнейшего выращивания инокулюма.

Питательная среда должна иметь обогащенный состав, близкий по составу ферментационной среде, однако компоненты в ней присутствуют в меньшем количестве.

Основная цель – сокращение периода адаптации микроорганизма к условиям окружающей среды и наращивание биомассы культуры.

В питательной среде должны присутствовать все элементы, из которых строится клетка (элементы-органогены, растворенные в воде соединения – макро- и микроэлементы).

Органическим источником азота является соевая мука и кукурузный экстракт. Азот необходим на синтез белков микроорганизма.

Соевая мука  богата аргенином ( до 15,7%  аргенина по азоту) и является источником белка, эти белки не могут проходить через клеточную мембрану микроорганизмов. В связи с этим, они гидролизуются внеклеточными протеазами продуцента до олигопептидов и свободных аминокислот. Благодаря наличию систем переноса веществ, они проникают в клетку, где олигопептиды гидролизуются внутриклеточными пептидазами до аминокислот.

На производстве питательную среду, содержащую соевую муку предварительно готовят,  суспензию  заваривают. Заваривание суспензии проводят для облегчения утилизации соевой муки микроорганизмом, т.е. расщепления её протеолитическими ферментами продуцента. Кроме того, после заваривания соевая мука равномерно (без комочков) распределяется по всему объему аппарата.

Соевая мука является очень пеногенным компонентом, вызывая сильно вспенивание культуральной жидкости в процессе культивирования. В процессе заваривания, белки соевой муки частично денатурируются, что уменьшает способность её к пенообразованию.

Адеканоль - синтетический пеногаситель. Его добавляют в среду для предотвращения пенообразования.

Кукурузный экстракт – это густая, непрозрачная, однородная жидкая масса от светло-желтого до темно-коричневого цвета. Кукурузный экстракт – это побочный продукт кукурузно-паточного производства. Он является источником азотного питания, содержит относительно небольшое количество белковых соединений и большое количество свободных аминокислот и низкомолекулярных пептидов. Именно это определяет особую питательную ценность кукурузного экстракта, так как в аминокислотах азот находится в восстановленной форме, то есть в той форме, которая легко ассимилируется микроорганизмами. Также в состав кукурузного экстракта входит зола ( 20-24%). Основной компонент золы является фосфор, калий и магний, причем общее содержание фосфора достигает 5%. Кукурузный экстракт обладает буферными свойствами (определенная устойчивость концентрации ионов водорода, которая мало изменяется при добавлении  небольших количествах сильных кислот и щелочей). В его составе присутствуют аминокислоты и органические кислоты, что придает ему в зависимости от содержания этих веществ – основные или кислотные свойства (группировки NH2 – и –COOH). В связи с этим,  при приготовлении питательной среды кукурузный экстракт нагревают с мелом. При этом протекают реакции нейтрализации кислот, и кукурузный экстракт теряет свою буферность, что в дальнейшем позволяет установить в питательной среде необходимое значение pH.

Кукурузную муку получают при размалывании зерен кукурузы. Она содержит: крахмал – 67-70%, другие углеводы (клетчатка,пентазаны, декстрины, растворимые углеводы) – 10%; белки – 12%; зольность – 0,9%; влажность не выше 15%.

Питательную среду для выращивания культуры, готовят в смесителе (поз.6).

В аппарат через люк при работающей мешалке загружают  питьевую воду, добавляют навеску кукурузной муки, взвесив на весах WI-1 (поз.1), нагревают глухим паром до температуры 70-880С. И при этой температуре разваривают муку в течении 30 минут при включенной мешалке.

Затем добавляют навески мела, соли предварительно разведённые водой и тщательно перемешанные. В смеситель также поступает кукурузный экстракт из сборника (поз.4) при помощи  насоса (поз.8). Доводят рН до 6,9-7,1 40% раствором щелочи (контроль по прибору QI – 12-2), который насосом (поз.15) передается из сборника (поз.11). Затем через люк загружают пеногаситель адеканоль.

При непрерывно работающей мешалке приготовленную питательную среду по трубопроводу, предварительно отработанному паром, центробежным насосом  (поз.12) передают в инокулятор (поз.21) объем 0,1 м3. Перед насосом (поз.12) стоит мембранный фильтр (поз.10), состоящий из нержавеющей металлической сетки. Он служит для механического удаления комочков в питательной среде. Комочки необходимо удалять для того, чтобы стерилизация среды была эффективная, так как в центре комочка могут не погибнуть микроорганизмы и вероятен риск контаминации.

После передачи питательной среды в инокулятор при закрытой воздушке открывают вентиль подачи воздуха на барботёр. При достижении воздушного давления 0,12-0,15 МПа (контроль по прибору PI-14) вентиль подачи воздуха на барботёр перекрывают.

При наборе давления, во избежание попадания среды из инокулятора в индивидуальный фильтр (поз.22), строго соблюдается положение: давление в индивидуальном фильтре на 0,02-0,04 МПа выше, чем на аппарате.

При достижении воздушного давления на аппарате 0,12-0.15 МПа проверяют на герметичность прокладки люка (с помощью мыльного раствора). По окончании проверки люка снимают с аппарата давления, закрывают смотровые стёкла, надевают колпачок на пробоотборник.

При давлении на паровой магистрали 0,25-0,3 МПа, при работающей мешалке, после предварительного спуска воды и конденсата из рубашки, подают острый пар в аппарат: через посевную линии, барботёр и пробоотборник.

При температуре 1050С прикрывают воздушку, оставляя ее открытой на 0,5-1 оборот, при температуре 115-1170С начинают стерилизацию посевного штуцера, открыв его на 1,5-2 оборота и стерилизуют его в течение 30 минут.

При достижении температуры 127-1290С и давлении 0,15-0,17 МПа отмечают начало стерилизации и стерилизуют аппарат со средой в течение одного часа при постоянно работающей мешалке. По окончании стерилизации среды прекращают подачу острого пара в аппарат и начинают охлаждение питательной среды путём подачи захоложенной воды в рубашку аппарата при работающей мешалке.

При снижении давления пара до 0,06-0,08 МПа меняют паровое давление на воздушное. Охлаждение среды ведут до температуры 26-280С, при этом давление в аппарате поддерживают стерильным сжатым воздухом в пределах 0,05-0,06 МПа.

Перед посевом после 30 минутной пропарки пробника, в зоне огня (соблюдая асептику), отбирают пробу среды для определения биохимического состава, рН и стерильности. После отбора проб пробник оставляют на пропарке.

Питательная среда должна иметь следующий биохимический состав:

-крахмал                     1-1,7%

-рН                              6,9-7,0.

Результаты анализа записываются в микробиологическом журнале.

ТП.2.3 Засев питательной среды и выращивание вегетативного мицелия в инокуляторе

Простерилизованную питательную среду, охлаждённую до 26-280С, засевают мицелием из колб или суспензией спор из колбы посевной культуры Str. Levoris штамм 78.

Посев производится при минимальном движении воздуха в помещении, для чего за 15 минут до посева закрывают окна, двери, прекращают хождения, выключают вентиляцию. Обрабатывают 1% раствором формалина или хлорамина посевной штуцер и прилегающий к нему на крышке аппарата коммуникации. Вокруг посевного штуцера создают зону пламени при помощи горящего кольцевого факела, смоченного этиловым спиртом.

Прекращают подачу воздуха в аппарат, при снижении давления в аппарате до 0, МПа снимают колпачок с посевного штуцера (колпачок в течение всего посева держат в зоне пламени).

В зоне пламени факела снимают ватно-марлевую пробку, обжигают края колбы и содержимое колбы выливают  через посевной штуцер в инокулятор, после чего колпачок закрывают.

Открывают вентиль входа воздуха в барботёр (контроль по прибору FI – 26-2), и устанавливают в аппарате давление 0,03-0,05 МПа. Горящий факел переносят к пробнику, прекращают пропарку и отбирают пробу среды после посева на отсутствии посторонней микрофлоры и рН. Затем открывают полностью вентиль подачи стерильного воздуха в барботёр и , регулируя вентиль на воздушке, устанавливают давление в аппарате 0,03-0,05 МПа.

Температуру во время выращивания поддерживают 26-280С (контроль по прибору TIRC – 24-2), избыточное давление в аппарате 0,03-0,05 МПа. Количество подаваемого воздуха 0,5-0,8 объёма на объём среды в аппарате. Перемешивание мешалкой непрерывное. Температура подаваемого воздуха 50-55ОС, время выращивания 36-50 часов. Указанные параметры каждый час записываются в микробиологический журнал.

В случае вспенивания добавляют стерильный адеконоль, непосредственно в аппарат через посевной штуцер в зоне пламени кольцевого факела.

Из аппарата асептично через каждые 6 часов отбирают пробы для контроля за стадиями развития гриба, стерильностью, рН (контроль по прибору QI – 27-2), результаты анализа записываются.

 Посевной мицелий к моменту передачи его в аппарат должен удовлетворять следующим требованиям:

-рН                            6,8-7,0;

-по внешнему виду должен представлять собой густую хлопьевидную массу, заполняющую не менее 1/3 объёма пробы;

-в высевах из исходной посевной колбы питательной среды и всех проб из инокулятора должна отсутствовать посторонняя микрофлора, а также должно быть установлено отсутствие посторонней микрофлоры при микроскопическом исследовании перед посевом;

-при исследовании под микроскопом окрашенного препарата мицелий должен иметь редкое сплетение микроколоний образованное длинными ветвящимися гифами второй стадии развития, протоплазма гиф гомогенна, базофильна.

Перед передачей в посевной аппарат допускается захолаживание посевного мицелия до температуры 180С и хранение его не более 10 часов.

Посевной материал, не отвечающий требованиям, для посева не используют.

ТП.3 Выращевание вегетативного посевного материала в посевном аппарате

Вегетативный посевной материал выращивают в посевных аппаратах (поз.23), объемом 1 м3.

ТП. 3.1 Подготовка посевного аппарата к загрузке

С разрешения мастера открывают люк, тщательно промывают внутреннюю поверхность аппарата питьевой водой из шланга, затем набирают воду до покрытия барботёра и, пропуская воздух, проверяют его работу. При равномерном выходе воздуха из барботёра последний считают чистым. В случае если воздух проходит через барботёр неравномерно, проводят чистку отверстий. Пропускают через бартёр пар. Промывные воды сливают в промышленную канализацию.

Если предыдущая операция была нестерильна, перед сливом содержимого проводят проверку аппарата на герметичность при давлении воздуха 0,12-0,15 МПа. Массу нагревают до 100-1100С, подачей острого пара через все коммуникации и выдерживают 30 минут.

Содержимое аппарата, после предварительной убивки, вывозят в специально отведенное место.

В аппарат подлежащий мойки заливают небольшое количество воды, загружают едкий натр, до концентрации 3-5%. Доливают воду до люка, аппарат герметично закрывают, нагревают острым паром до 90-1000С при работающей мешалке и открытой воздушке. Делают выдержку при этой температуре в течении часа, затем содержимое аппарата охлаждают до температуры 35-450С и передают в другой аппарат (допускается трехкратное использование моющего раствора). После промывают аппарат водой и приступают к его ремонту. Во время ремонта производят внутренний осмотр аппарата, проверяют крепление трубы барботёра, лопастей и муфт мешалки, заменяют прокладки вентилей входа и выхода, пробоотборника, прокладку люка, проверяют уплотнение вала мешалки.

Выявленные дефекты устраняют, закрывают люк, и аппарат проверяют на герметичность при давлении воздуха 0,12-0,15 МПа с помощью мыльного раствора. Проверяют герметичность фланцевых соединений, сварных швов, уплотнений сальников и вала мешалки, посевного штуцера, места уплотнений по резьбе манометра, прокладок крышки аппарата и люка. Давление в аппарате не должно падать в течении 30 минут. Если герметичность не достигнута, выявленные дефекты устраняют, и аппарат снова проверяют на герметичность.

Отремонтированный герметичный аппарат стерилизуют острым паром в течение 1-1,5 часов при температуре 130-1350С и давлении 0,19-0,22 МПа. Подачу пара ведут через все подводящие трубопроводы: барботёр, пробоотборник и посевную линию. При достижении температуры 1250С, начинают стерилизацию посевного штуцера, открыв его на 2-3 оборота, стерилизуют в течении 30 минут. После стерилизации посевной штуцер закрывают. При достижении температуры 130-1350С и давления 0,19-0,22 МПа отмечают начало стерилизации и стерилизуют 1-1,5 часа. Первые 30 минут стерилизуют при открытой воздушке, затем вентиль закрывают. По окончании стерилизации прекращают подачу пара и начинают охлаждать подачей воды в рубашку. При давлении в аппарате 0,06-0,08 МПа паровое давление меняют на воздушное и приступают к приготовлению питательной среды.

ТП.3.2 Приготовление и стерилизация питательной среды

Питательную среду для посевных аппаратов готовят также как и для инокуляторов.

Питательную среду для посевного аппарата готовят в смесителе (поз.14).

Смеситель для приготовления питательной среды представляет собой аппарат с плоским днищем и крышкой. Работает под атмосферным давлением, оснащен рамной мешалкой (чтобы происходило меньше вспенивания), гладкой приварной рубашкой, загрузка через люк.

В аппарат через люк при работающей мешалке загружают  питьевую воду, добавляют навеску кукурузной муки, предварительно взвесив на весах WI-1 (поз.1), нагревают глухим паром до температуры 70-880С. И при этой температуре разваривают муку в течение 30 минут при включенной мешалке.

Затем добавляют навески мела, соли предварительно разведённые водой и тщательно перемешанные. В смеситель также поступает кукурузный экстракт из сборника (поз.4) при помощи насоса (поз.8). Доводят рН до 6,8-7,2 40% раствором щелочи ( контроль по прибору QI – 21-2), который насосом (поз.15) передают из сборника (поз.11). Затем через люк загружают пеногаситель адеканоль.

При непрерывно работающей мешалке приготовленную питательную среду по трубопроводу, предварительно отработанному паром, центробежным насосом  (поз.18) передают в посевной аппарат (поз.23).Перед насосом (поз.18) стоит мембранный фильтр (поз.17), состоящий из нержавеющей металлической сетки. Он служит для механического удаления комочков в питательной среде. Комочки необходимо удалять для того, чтобы стерилизация среды была эффективная, так как в центре комочка могут не погибнуть микроорганизмы и вероятен риск контаминации.

После передачи питательной среды в посевной аппарат при закрытой воздушке открывают вентиль подачи воздуха на барботёр. При достижении воздушного давления 0,12-0,15 МПа вентиль подачи воздуха на барботёр перекрывают.

При наборе давления, во избежание попадания среды из инокулятора в индивидуальный фильтр, строго соблюдается положение: давление на индивидуальном фильтре на 0,02-0,04 МПа выше, чем на аппарате.

При давлении на паровой магистрали 0,25-0,3 МПа, при работающей мешалке, после предварительного спуска воды и конденсата из рубашки, подают острый пар в аппарат: через посевную линии, барботёр и пробоотборник.

При температуре 1050С прикрывают воздушку, оставляя ее открытой на 0,5-1 оборот, при температуре 115-1170С начинают стерилизацию посевного штуцера, открыв его на 1,5-2 оборота и стерилизуют его в течении 30 минут. При достижении температуры 127-1290С (контроль по прибору TIRC – 17-2) и давлении 0,15-0,17 МПа (контроль по прибору PI-23) отмечают начало стерилизации и стерилизуют аппарат со средой в течении одного часа при постоянно работающей мешалке. По окончании стерилизации среды прекращают подачу острого пара и начинают охлаждение путём подачи захоложенной воды в рубашку аппарата.

При снижении давления пара до 0,06-0,08 МПа меняют паровое давление на воздушное. Охлаждение среды ведут до температуры 26-280С, при этом давление в аппарате поддерживают стерильным сжатым воздухом в пределах 0,05-0,06 МПа.

Перед посевом после 30 минутной пропарки пробника, в зоне огня (соблюдая асептику), отбирают пробу среды для определения биохимического состава рН и стерильности. После отбора проб пробник оставляют на пропарке.

Питательная среда должна иметь следующий биохимический состав:

-углеводы                      1-1,7%

-рН                                  6,8-7,2

Результаты анализа записываются в микробиологическом журнале.

ТП.3.3 Засев питательной среды и выращивание вегетативного посевного материала

Простерилизованную и охлаждённую до 26-280С среду, после отбора первой пробы на стерильность и биохимический состав, засевают посевным материалом из инокулятора  (поз.21).

Посев по посевной линии, простерилизованой острым паром, занимает один час. После посева отбирается проба на определение отсутствия посторонней микрофлоры и рН среды, результаты записываются в журнал.

По окончании передачи посевного материала закрывают вентили на посевной линии, сначала у посевного аппарата, а затем у инокулятора. Посевную линию пропаривают острым паром в течение 15-20 минут. После посева устанавливают воздушное давление в аппарате 0,03-0,05 МПа. Температуру выращивания поддерживают 26-280С (контроль по прибору TIRC – 30-2). Количество подаваемого воздуха 30-48 м3/час (контроль по прибору FI – 34-2). Мешалка работает непрерывно.

Температура подаваемого воздуха 50-550С, продолжительность выращивания 36-48 часов.

При сильном вспенивании добавляют из колб стерильный пеногаситель- адеканоль. Указанные параметры ежечасно аппаратчик записывает в журнал.

Через каждые 6 часов из аппарата, в асептичных условиях, отбирают пробы для контроля развития лучистого гриба, отсутствие постороннй микрофлоры, рН (контроль по прибору QI – 32-1), результаты записывают в журнал микробиолога.

Посевной материал для передачи в ферментатор должен соответствовать:

-рН                                6,8-7,0

-внешний вид – густая хлопьевидная масса, заполняющая не менее 1/3 объёма пробы

-при микроскопировании окрашенного препарата, мицелий должен иметь вид густого скопления звёздчатых микроколоний с хорошо развитыми ветвящимися гифами членистого строения.

К моменту передачи посевного материала, в высевах из исходного мицелия, питательной среды и всех проб из посевного аппарата должна отсутствовать посторонняя микрофлора, а также должна отсутствовать посторонняя микрофлора при микроскопировании пробы перед подачей посевного материала в ферментатор.

Если посевной материал не соответствует требованиям, то он в производстве не используется, а содержимое аппарата нагревается до 123-1250С, выдерживается один час и сливается в промышленную канализацию.

ТП.4 Биосинтез леворина

Биосинтез леворина осуществляется в ферментаторе (поз.27) объемом 10 м3.

ТП.4.1 Подготовка ферментатора к загрузке

С целью сокращения времени подготовки ферментатора,  ремонт верхней части аппарата производится в конце предыдущей операции и во время слива культуральной жидкости: набивают сальники вентилей, меняют прокладки клапанов и вентилей, опрессовывают конденсатные вентили. Одновременно проверяют герметичность всех соединений на воздушном фильтре и всех связывающих их трубопроводов.

После слива культуральной жидкости с ферментатора снимают давление до 0 и, получив письменное разрешение мастера, открывают люк. Промывают аппарат питьевой водой, пропаривают барботёр 15-20 минут, проверяют степень его загрязнения и в случае необходимости прочищают отверстия механически. После слива промывной воды чистят смотровые стёкла.

Ферментатор продувают воздухом, охлаждают до температуры не выше 300С  и готовят к внутреннему осмотру. Осматривая аппарат, обращают особое внимание на состояние торцевого уплотнения вала мешалки, подпятника, промежуточной опоры вала мешалки и барботера. При проведении внутреннего осмотра рабочий обязан соблюдать требования, инструкции № 0-41-Н, по организации безопасного проведения работ в аппаратах, резервуарах, емкостях, цистернах, а также в колодцах, коллекторах и других сооружениях.

После проведения внутреннего осмотра продолжают слесарную подготовку:

-заменяют прокладки клапанов, вентилей на посевной, загрузочной и сливной линиях

- проверяют торцевое уплотнение вала мешалки

-проверяют вентили на паровых, конденсатных, воздушных линиях на герметичность.

Замеченные дефекты устраняют. Затем закрывают люк, создают в ферментаторе и во всех прилегающих коммуникациях воздухом избыточное давление 0,12-0,15МПа, и снова проверяют на герметичность, особенно люк ферментатора (с помощью мыльного раствора). Ферментатор считается герметичным если давление в аппарате не падает в течение 30 минут. Проверяют герметичность вентилей паром и приступают к стерилизации аппарата.

Перед нагревом аппарата сливают воду из змеевиков в канализацию и оставляют вентиль слива из змеевиков и вентиль воздушки открытым на весь период стерилизации. Закрывают смотровые стекла ватой и металлическими лючками, закрепив их штифтами. Стерилизацию аппарата проводят острым паром подавая его в верхнюю зону аппарата через линию выхода воздуха из аппарата, через материальные линии (загрузочная, посевная, линия подачи зеленой патоки), через линию подачи пара на пропарку смотровых стекол и пара на дозатор. В течении всей стерилизации вентиль на линии нижнего спуска открыт полностью, а вентиль на линии сбора конденсата с нижнего спуска на 2-3 оборота. При достижении в аппарате 1000С на сливной линии подают пар через барботер и линию пробника.

При температуре 135-1400С отмечают начало стерилизации, стерилизуют 20-30 минут при температуре 130-1400С в нижней зоне аппарата и давлении 0,26-0,27Мпа.

По окончании выдержки закрывают вентиль нижнего спуска от аппарата и ставят его на паровую завесу. Открывают вентиль подачи пара на нижнем спуске и вентиль на линии сбора конденсата на линии нижнего спуска и оставляют его открытым на пол оборота. Закрывают вентили на линии выхода воздуха из аппарата на загрузочной и посевной линиях, на линии подачи зеленой патоки, на линии подачи пара на смотровые стекла барботер и дозатор.

При падении давления в аппарате до 0,07-0,09 МПа открывают вентиль подачи воздуха на барботер и заменяют паровое давление воздушным.

Охлаждают аппарат, для чего закрывают вентиль слива воды из змеевиков, вентиль воздушки, открывают вентили входа и выхода воды из змеевиков.

Поддерживают давление 0,03-0,05 МПа стерильным сжатым воздухом и приступают к приему питательной среды. Во время  охлаждения и приема питательной среды все принимающие коммуникации должны быть под паром.

После нестерильной операции и по графику (1 раз в месяц) проводят обработку внутренней поверхности ферментатора 3-5% раствором щелочи, а также проверяют герметичность змеевиков путем подачи в них воды под давлением 0,3МПа.

ТП.4.2 Приготовление и стерилизация 40% раствора зеленой патоки

Приготовление раствора зеленой патоки производят в аппарате (поз.25), куда насосом (поз.19) передают расчетное количество  зеленой патоки из сборника (поз.16)

Стерилизуют  40% раствор зеленой патоки при температуре 120-1220С (контроль по прибору TIRC – 35-2) и давлении пара 0,1-0,12 МПа (контроль по прибору PI-39)  в течение 30 минут при  постоянно работающей мешалке. Затем охлаждают до 280С, путем непрерывного прохождения  воды  через рубашку, в аппарате поддерживается давление 0,09-0,1 МПа. В асептичных условиях (под факелом), отбирают пробу раствора зеленой патоки для определения процентного содержания зеленой патоки в растворе, РН и для высева на стерильность.

Раствор зеленой патоки должен быть:

-стерильным;

-РН 3,9-4,2 (контроль по прибору QI – 37-2);

-процентное содержание 40%.

Система подачи зеленой патоки готовится одновременно с ферментатором.

Подачу раствора зеленой патоки осуществляют по стерильному коллектору. Проверяют герметичность коллектора при давлении 0,12-0,15МПа в течении 30 минут. При герметичности коллектора зеленой патоки приступают к его стерилизации.

Стерилизуют коллектор при температуре 130-1350С и давлении 0,17-0,22 МПа в течении 30 минут при открытых спусках конденсата у аппаратов. По истечении 30 минут закрывают вентили спуска конденсата на всех  линиях. Дозирование зеленой патоки полунепрерывно с помощью автоматической системы при повышении РН выше 7,5 и снижении глюкозы в культуральной жидкости до концентрации 0,9-1,0%

ТП.4.3 Приготовление и стерилизация питательной среды

Питательную среду готовят в отделении приготовления питательных сред в смесителе (поз.3).

Питательная среда готовится по следующей прописи:

-кукурузная мука 3%

-соевая мука 2%

-зеленая патока 2%

- зеленая патока на доливы 5,13%

-соль поваренная 0,5%

-мел химически осажденный 0,3%

-пеногаситель  адеканоль 0,1%

-едкий натр до РН 7,0-7,3.

Отвешивают навески всех компонентов среды в количестве указанном в прописи. В аппарат набирают 2670 литров питьевой воды и  загружают навески кукурузной и соевой муки при помощи системы пневмотранспорта (контроль по прибору WI-2) (поз.2). Компоненты загрузаются при работающей мешалке. Смесь нагревают острым паром до 80-900С и выдерживают при этой температуре 30 минут. Затем в смесь загружают навеску мела и  соли поваренной так же при помощи системы пневмотранспорта. Систему пневмотранспорта мы можем использовать как для соевой и кукурузной мук, так  и для мела. Данная система защищена от накопления частиц на поверхности пневмотранспорта.

В смеситель так же передают  раствор  и зеленой патоки  из сборника (поз.16) насосом (поз.19).

Зеленая патока – отход производства глюкозы из крахмала. При получении глюкозы крахмал подвергают гидролизу соляной кислотой или ферментными перпаратами, обладающими амилолитической активностью. Полученный глюкозный сироп нейтрализуют содой, упаривают и проводят кристаллизацию. Кристаллы глюкозы отделяют, а образующийся при этом маточник называется зеленой патокой.

По окончании приготовления питательной среды доводят рН до 7,0-7,3 раствором едкого натра (контроль по прибору QI – 6-2), который поступает из сборника (поз.11) при помощи насоса (поз.15). Затем  добавляют пеногаситель адеканоль.

Температуру концентрата 70-800С поддерживают при помощи острого пара (контроль по прибору TIRC – 3-2). Питательную среду из смесителя (поз.3)  насосом поз. 7 передают на УНС, состоящую из нагревателя  (поз.9), выдерживателя (поз.13) и теплообменника типа труба в трубе (поз.20).

Перед стерилизацией проводят ревизию насосов и КИП на УНС, а всю УНС  вместе с линией подаче среды в ферментатор проверяют на герметичность мыльной пеной при воздушном давлении 0,12-0,15 МПа при закрытых вентилях на конденсатных линиях.

Затем снимают воздушное давление и стерилизуют острым паром при температуре 130-1350С и паровом давлении 0,17-0,22 МПа в течении часа.

Концентрат питательной среды в нагревателе нагревают до температуры 124-1260С (контроль по прибору TIRC - 16-2) острым паром с давлением 0,45-0,5МПа. Из нагревателя среда поступает в выдерживатель и выдерживается в нем при температуре 126-1280С  в течении 10-15 минут.

Из выдерживателя среда поступает в теплообменник, где охлаждается водой до 49-510С ( контроль по прибору TIRC – 25-2), а затем в ферментатор. При приеме среды в ферментаторе поддерживается давление 0,03-0,05 МПа, одновременно среда охлаждается до температуры 26-280С водой через змеевики (контроль по прибору TIRC – 40-2).

Мешалку включают после закрытия нижнего яруса мешалки. После подачи концентрата среды таким же образом из смесителя (поз.3)  через УНС пропускают промывные воды в количестве 1920 литров.

Объем среды в аппарате контролируется через смотровые стекла до достижения уровня, отмеченного хомутом на валу мешалки.

Для контроля за качеством приготовленной среды из ферментатора отбирают пробу для определения стерильности, рН, содержания питательных веществ.

Среда должна иметь следующие показатели:

-общие углеводы 3,5-4,0%;

-глюкоза 0,9-1,0%;

-азот аммонийный 30-50мг% или 0,0033-0,017моль/л;

-рН 6,8-7,2.

ТП .4.4 Засев питательной среды и биосинтез

Посевной материал для засева ферментатора – вегетативный мицелий, его подают  в количестве 10-15% от объема среды в ферментаторе.

Посев производят по посевным линиям простерилизованным в течении1-1,5 часов при давлении пара 0,18-0,2 МПа. Посев производят следующим образом: закрывают вентили на посевной линии на отростках посевных аппаратов не участвующих в посеве; закрывают вентиль подачи пара в посевную линию у посевного аппарата и ферментатора, участвующего в посеве; снимают воздушное давление в ферментаторе до 0,03-0,04 МПа и включают мешалку; повышают воздушное давление в посевном аппарате до 0,12-0,15 МПа; открывают вентили на посевной  линии посевного аппарата и ферментатора.

Во время посева посевная линия должна быть холодной.

По окончании передачи посевного материала закрывают вентили на  посевной  линии посевного аппарата и ферментатора, отростки ставят под пар, а посевной коллектор подвергают стерилизации.

Процесс биосинтеза леворина осуществляется путем глубинного культивирования продуцента Streptomices levoris штамм 78 на питательной среде с дозацией источника углеводов по ходу процесса ферментации.

Характерная особенность биосинтеза леворина заключается в том, что антибиотик находиться в основном в мицелии и практически не выделяется в жидкую фазу культуральной жидкости. Эта особенность определяет процесс биосинтеза, поскольку существует прямая зависимость между накоплением мицелиальной массы микроорганизма и количеством образуемого антибиотика.

Источник углеводов- зеленая патока- подается с такой скоростью, чтобы поддерживать уровень глюкозы 1,5-1,7% в среде, уровень аммонийного азота 30-50мг%, pН 7,2-7,5 (контроль по прибору QI – 42-2) в период интенсивного синтеза леворина.

В процессе биосинтеза леворина поддерживается постоянное соотношение 0,3-0,5 количество подаваемого раствора зеленой патоки (по глюкозе) к остаточной концентрации глюкозы в среде.

Введение 40% раствора зеленой патоки начинается с 30-36 часов ферментации при снижении концентрации глюкозы в среде до 1,0-1,3%, для поддержания в среде концентрации глюкозы 1,5-1,7%. При снижении концентрации глюкозы в среде ниже 1,5% повторно вводят раствор зеленой патоки. Дозирование зеленой патоки полунепрерывно с помощью автоматической системы. На блоке дозирования соответствующего аппарата установлен переключатель на определенное число импульсов соответствующих  необходимой дозе. Перед включением дозации устанавливают постоянный перепад давлений между аппаратом для приготовления зеленой патоки и ферментатором и поддерживают его постоянно.

Включают тумблер «Сеть» и нажимают кнопку включения. Начало дозирования показывается загоранием светового сигнала, он работает всю подачу дозы, потом автомат отключается и тумблер «Сеть» отключается.

Для предотвращения защелачивания среды выше рН 7,3 осуществляется:

-проверка качества сырья;

-проверка качества посевного материала;

-не допускаются нарушения норм времени и температур стерилизации питательной среды;

-производится подсев к культуральной жидкости свежего посевного материала;

-скорость дозирования зеленой патоки регулируется в зависимости от концентрации аммонийного азота и рН среды.

Оптимальные условия:

- температура 28-290С (контроль по прибору TIRC – 40-2);

-давление 0,03-0,05 МПа (регулируется вентилем на линии входа воздуха);

-температура воздуха 50-550С;

-непрерывное перемешивание;

-подача воздуха;

             -первые 5-6 часов 0,5 объема к объему среды в минуту;

             - затем 1,5 объема к объему среды в минуту.

Подача зеленой патоки прекращается не позднее 12 часов до слива культуральной жидкости.

Общий расход зеленой патоки составляет 5-5,5% от объема среды.

Для гашения пены применяется адеканоль.

Три раза в сутки отбирают пробы в асептичных условиях, где проверяют:

-стадии развития гриба (микроскопированием);

-отсутствие посторонней микрофлоры;

-pН;

-содержание глюкозы;

-содержание аммонийного азотa;

-активность леворина в культуральной жидкости.

Время ферментации 104-115 часов в зависимости от антибиотикообразования. Активность  культуральной жидкости леворина 51000-67000Ед/мл (если активность менее 30000Ед/мл, то культуральную жидкость убивают и сливают в промышленную канализацию. Культуральная жидкость должна соответствовать:

-прекращено накопление антибиотика;

-отсутствие посторонней микрофлоры;

-содержание углеводов не более 1%;

-рН 6,8-7,2.

-активность больше 30000Ед/мл

-внешний вид: неоднородная жидкость желтого цвета с коричневым оттенком

-морфология: протоплазма гиф слабобазофильна, появляются зерна метахроматина.

ТП.5 Коагуляция и фильтрация культуральной жидкости

ТП.5.1 Подготовка оборудования к проведению операции

ТП.5.1.1 Подготова коагулятора

Приёмом культуральной жидкости осуществляют в коагулятор (поз.30), объемом 5м3. Промывка аппарата осуществляется при помощи системы CIP- мойки.

ТП.5.1.2 Подготовка вакуум-барабанного фильтра

После каждой операции фильтрации культуральной жидкости на вакуум-барабанном фильтре (поз.36)  фильтрующую перегородку (хлориновую ткань) на вращающем барабане моют питьевой водой из шланга с помощью специальной щётки. Промышленные воды сливаются в промышленную канализацию. Замену хлориновой ткани на барабане производят через 6 операций. Ткань накладывают на барабан таким образом, чтобы она выступала за разделительную рейку на несколько сантиметров, а затем закрепляют при помощи резинового шнура, заложенного в паз. При медленном вращении барабана производят закрепление хлориновой ткани по всей поверхности, тщательно ее натягивая.

По окончании натягивания ткани снимают поперечный шнур, накладывают конец полотна на начало и вновь закрепляют резиновым шнуром. Для обеспечения нормальной работы резиновый шнур должен быть зачеканен в пазы плотно и не должен выступать выше края паза, зачеканка производится при помощи деревянного клина толщиной от 40 до 50 мм. Одновременно с подготовкой вакуум-барабанного фильтра проводят механическую чистку форсунок, предназначенных для распыления промывных вод при фильтрации.

ТП.5.1.3 Коагуляция культуральной жидкости

После заключения микробиолога об окончании процесса ферментации культуральную жидкость передают сжатым воздухом в коагулятор (поз.30). В коагуляторе культуральную жидкость перемешивают в течение 20 минут, после чего отбирают пробу для определения активности, значения рН, замеряют объём культуральной жидкости.

Культуральную жидкость обрабатывают насыщенным водным раствором алюмокалиевых квасцов. Он подается из аппарата для приготовления раствора алюмокальевых квасцов (поз.31) насосом (поз.32). Культуральную жидкость перемешивают в течение часа, определяют рН он должен быть 5,2-5,6 (контроль по прибору QI – 46-2),  и насосом (поз.33) передают на вакуум-барабанный фильтр (поз.36)  для отделения биомассы от нативного раствора.

ТП.5.2 Фильтрация культуральной жидкости

Вакуум-барабанный фильтр включает в себя ячейковый барабан, корыто для суспензии, поворотную мешалку с приводом для перемешивания суспензии,  в корыте и шатровую крышку. Для регулирования скорости вращения барабана фильтра имеется вариатор скоростей. Фильтр снабжен микрометрическим ножом, который в процессе фильтрации с заданной скоростью приближается к поверхности барабана фильтра, срезая тонкий слой фильтровального порошка вместе с отложившимся на нем слоем мицелиального осадка.

Для предотвращения повреждения поверхности барабана или фильтрующей основы, фильтр снабжен автоматическим устройством, отключающим подачу микрометрического ножа на расстоянии от 5 до 7 мм от его поверхности.

Распределительная головка барабана имеет две основные технологические зоны: зону фильтрации и зону просушки осадка. Для промывки мицелия и увлажнения намывного слоя имеется специальное приспособление- ряд труб с форсунками, через которые подается промывная вода.

Для создания намывного слоя добавляют суспензию порошка “Перлит”, которую готовят в аппарате (поз.34) и насосом (поз.35) передают на вакуум-барабанный фильтр.

По окончании намыва слоя, в пустое корыто фильтра насосом (поз.33) из коагулятора (поз.30) подают отработанную культуральную жидкость, устанавливая скорость вращения барабана с помощью вариатора. Фильтрат под действием вакуума проходит через фильтровальную ткань внутрь секций барабана и отводится в ресивер (поз.37), а обезвоженный осадок  задерживается на поверхности фильтров, ткани.

Осадок снимается с помощью ножа и отправляется на стадию выделения и очистки.

Сбор нативного раствора осуществляется в сборник (поз.41), вместимостью 4000л.

Для поддержания определенного уровня культуральной жидкости в корыте (контроль по прибору LIA – 49-2) фильтра последний снабжен переливным устройством, с помощью которого излишки культуральной жидкости возвращаются в коагулятор.

По окончании фильтрации культуральной жидкости леворина прекращают подачу питьевой воды из коллектора. Остатки культуральной жидкости из корыта фильтра сливают в коагулятор  по линии возврата.

Барабан вакуум-фильтра, стенки корыта обмывают питьевой водой из шланга. Остатки намывного слоя и промывные воды из корыта сливают в промышленную канализацию, после чего отключают поворотную мешалку и электродвигатель барабана.

-Активность леворина в мицелиально-перлитовой массе от 350000 до 550000 ед/г;

-Средний съем леворина в мицелии с одной операции – 295 млрд. ед.;

-Потеря мицелиально-перлитовой массы при высушивании – от 70 до 75%;

-Выход на стадии обработки культуральной жидкости составляет 95%;

-Выход на стадии коагуляции и фильтрации от – 89%.

9.ТЕХНИКО-ЭКОНОМИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ИСХОДНЫХ ДАННЫХ

9.1. Планирование работ по ремонту  основного технологического оборудования

Система планово-предупредительного ремонта производственного оборудования представляет собой совокупность организационно-технических мероприятий по уходу, надзору и ремонту оборудования, направленных на предупреждение его преждевременного износа и поддержание в работоспособном состоянии. Система ППР производственного оборудования предусматривает проведение двух видов мероприятий: технических обслуживаний и плановых ремонтов.

   Регламентированное техническое обслуживание представляет собой постоянное наблюдение за правильной эксплуатацией производственного оборудования, профилактические осмотры, устранение незначительных неисправностей силами рабочих и дежурных ремонтников.

   Плановые ремонты имеют целью устранение износа и восстановление работоспособности оборудования путем замены и ремонта изношенных деталей и узлов. Различают: текущий (малый), средний и капитальный ремонт производственного оборудования.

Ведущим оборудованием в проектируемом производстве является ферментатор объемом 16 (м3).

Организация планово-предупредительного ремонта ведущего технологического оборудования

Таблица №9.1

Наименование ведущего оборудования

Структура

ремонтного

цикла

Периодичность ремонта, час

Продолжительность ремонта, час

К

Т

РТО

К

Т

РТО

Ферментатор,

oбъем 16м3

В-12РТО-5Т-К

25920

4320

1440

108

48

12

где:

К–капитальный ремонт

Т – текущий ремонт

РТО – регламентируемое техническое обслуживание

Время простоя за весь ремонтный цикл составит:

TРЦ = 1 · ПКР + n · ПТР + m · ПРТО ,

где: n – количество текущих ремонтов;

     m – количество регламентированных технических обслуживаний;

ПКР,  ПТР и ПРТО – нормы простоя оборудования соответственно в капитальном ремонте, текущем ремонте и регламентированном техническом обслуживании, часы.

TРЦ = 1· 108 + 5 · 48  + 12 · 12 = 492 часа

Ремонтный цикл, как правило, имеет продолжительность более года, поэтому необходимо определить простои оборудования в ППР в расчете на год (TППР),  используя формулу:

TППР = TРЦ : Dк / 8640 ,

где: Dк - длительность ремонтного цикла, часы;

      8640 – норматив времени, принимаемый системой ППР, равный продолжительности календарного года (8760 часов) за вычетом резерва времени на непредвиденные остановки (120 часов).

TППР = 492 : 25920/ 8640 = 164 часа или 7 дней.

Для производств, осуществляемых непрерывно, эффективный годовой фонд времени работы оборудования рассчитывается исходя из полного календарного времени в году (Tкал) за вычетом резервных часов на непредвиденные остановки (Tрезерв ) и часов, отводимых на простои в ППР:

Tэф = Tкал Tрезерв TППР

Таким образом,  эффективный фонд времени работы оборудования определяется по формуле:

Tэф = 8760 – 120  – TППР = 8760-120-164 = 8476 час/год

9.2. Общий выход целевого продукта

ηвых= η1· η2· η3· η4· η5 ,

где: η1, η2, η3, η4, η5 – выход продукта по стадиям соответственно.

ηпо данным завода = 0,806 ∙ 0,80 ∙ 0,5812 ∙ 0,8821 ∙ 0,78 = 0,667

ηпо проекту = 0,89 ∙ 0,80 ∙ 0,5812 ∙ 0,8821 ∙ 0,78 = 0,69

Общий выход целевого продукта на всех стадиях технологического процесса

Таблица 9.2

Стадия

Выход, % (по целевому продукту)

по данным завода

по проекту

ТП.5 Коагуляция и фильтрация культуральной жидкости

80,6

89,0*

ТП.6 Экстракция леворина

80

80

ТП.7 Осаждение, фильтрация и промывка пасты леворина

58,12

58,12

ТП.8 Сушка, просев порошка леворина

88,21

88,21

ТП.9 Получение леворидона

78

78

Итого:

66,7

69

* за счет замены фильтр-пресса на вакуум-барабанный фильтр с ножевой выгрузкой осадка.

9. 3. Время цикла работы ферментатора, посевного аппарата, инокулятора

Обоснование времени цикла работы инокулятора

Таблица 9.3

Стадия или операция

Время, ч

по данным завода

по проекту

1. Подготовка инокулятора

6,5

6

2. Подготовка на герметичность

0,5

0,5

3. Приготовление питательной среды

0,85

0,85

4. Стерилизация питательной среды:

2

2

6. Засев инокулятора.

0,3

0,3

7. Выращивание посевного материала

50

50

8. Слив инокулема

0,5

0,5

Итого:

59,65

60,15

Обоснование времени цикла работы посевного аппарата

Таблица 9.4

Стадия или операция

Время, ч

по данным завода

по проекту

1. Подготовка посевного аппарата

6,5

6

2. Проверка на герметичность

0,5

0,5

3. Приготовление питательной среды

0,85

0,85

4. Стерилизация питательной среды:

2

2

6. Засев инокулятора.

0,3

0,3

7. Выращивание посевного материала

40

40

8. Слив инокулема

0,5

0,5

Итого:

49,85

50,35

Обоснование времени цикла работы ферментатора

Таблица 9.5

Стадия или операция

Время, ч

по данным завода

по проекту

1. Подготовка ферментатора

4,5

4,5

2. Проверка на герметичность

0,5

0,5

3. Стерилизация ферментатора

4

3

4. Заполнение стерильной питательной средой

1

1

5. Засев ферментатора

0,5

0,5

6. Ферментация

115

115

7. Слив культуральной жидкости на стадию коагуляции и фильтрации

0,6

0,6

Итого:

126,1

125,1

  1.  РАСЧЕТ ВМЕСТИМОСТИ И ЧИСЛА ФЕРМЕНТАТОРОВ, ПОСЕВНЫХ АППАРАТОВ И ИНОКУЛЯТОРОВ

  1.  Суточная мощность производства:

Qсут =/сут                                                              

где: М - годовая мощность производства по готовому продукту леворину;

       nдн – число рабочих дней в году.

       nдн = 365 – ППР,

       ППР = 7 дней (см. расчет времени простоя ведущего оборудования

в ППР).                                                                                                                         [c.57]

       nдн = 365 – 7 = 358 дней.

  1.  Суточная мощность производства с учетов выхода:


где:  ηобщ = 0,285 - общий выход целевого продукта в пересчете на вещество 100% чистоты.                                                                                                                         [c.58]

/cут

  1.  Объём культуральной жидкости, перерабатываемой в сутки, м3:

 


где: Акж – активность культуральной жидкости (по данным ЦЗЛ);

      106 – перевод мл в м3.

Эта величина представляет собой среднюю величину в год работы всех ферментаторов, работающих в цеху.

  1.  Рабочая вместимость ферментатора, м3:


где: τц. ф. – время цикла работы ферментатора, ч, (по данным завода);

       τц. ф. = 125,1 ч.                                                                                                        [с.59]

       nф - количество ферментаторов, работающих в цеху (для ориентировочного расчета, принимается в пределах от 4 до 16);

      24 – количество часов в сутках.

                   

  1.  Вместимость ферментатора, м3:


где: φсл. – коэффициент заполнения ферментатора при сливе;

      φсл = 0,8 т.к. в аппарате есть мешалка.

В соответствие с каталогом емкостного оборудования Курганхиммаш” ТУ 3615 – 110 – 00217298 – 98 выбираем ближайший объем ферментатора, равный 10,0м3.  

Уточняем рабочую вместимость ферментатора и количество. 

   Vраб. ф. уточн. = Vф.кат. ∙ φсл. = 10,0 ∙ 0,8 = 8,0 м3

Уточняем количество ферментаторов:


Принимаем число ферментаторов равное 4.

  1.  Число сливов в сутки:


Т.е. через = часа производится слив с одного из ферментаторов.

  1.  Загрузочный объём ферментатора, м3:

Vзагр. ф. = Vф. φзагр,

где: Vф – объём ферментатора по каталогу, м3;

       φзагр – коэффициент заполнения ферментатора при загрузке;

       φзагр. = 0,7.                                                                                                           [по д.з]

Vзагр. ф. = 10,0  0,7 = 7,0 м3

К установке принимаем 4 ферментатора, объемом 10,0 м3.

Расчет количества посевных аппаратов и их вместимость

  1.  Рабочая вместимость посевного аппарата, м3:

Vраб. пос. = α ∙ Vзагр. ф.,

где: α – доля посевного материала от загрузочного объёма ферментатора, в долях, равная 10-15%.                                                                                                           [по д.з]

Vраб. пос. 1 = α1 ∙ Vзагр. ф. = 0,1 7,0= 0,7 м3

Vраб. пос. 2 = α2 Vзагр. ф. = 0,15 7,0 = 1,05 м3

  1.  Вместимость посевного аппарата, м3:

Vпос. =   

где: φсл пос. - коэффициент заполнения посевного аппарата при сливе;

       φсл пос. = 0,6;                                                                                                         [по д.з]

Vпос. 1 =  м3

Vпос. 2 =  м3

Выбираем ближайшие объемы аппарата: 1,0 м3 и 2,0 м3.

Уточняем рабочую вместимость посевных аппаратов:

Vуточ. пос. = Vпос.1 ∙  φсл. пос.

Vуточ. пос. 1 = 1,0 0,6 = 0,6 м3

  Vуточ. пос. 2 = 2,0 0,6 = 1,2 м3

Проверяем, укладываются ли значения α в допустимые пределы:

                                             

  1.  Количество  посевных аппаратов:


где:  к – коэффициент нестерильности при выращивании посевного материала;

       к = 1,15;                                                                                                              [по д.з]

       τц. пос – время цикла работы посевного аппарата,

       τц. пос = 50,35 ч;                                                                                                      [c.59]

В соответствие с каталогом емкостного оборудования Курганхиммаш” ТУ 3615 – 110 – 00217298 – 98 к установке принимаем 2 посевных аппарата объемом 1,0 м3.

  1.  Загрузочный объём посевного аппарата, м3:

Vзагр. пос. = Vпос кат. φзагр.пос.апп,  

где: Vпос.кат – объём посевного аппарата по каталогу, м3;

       φзагр.пос.апп – коэффициент заполнения посевного аппарата при загрузке;

       φзагр.пос.апп. = 0,6.                                                                                                  [по д.з]

Vзагр. пос. = 1,0 ∙ 0,6 =0,6 м3;

Расчет количества инокуляторов и их вместимость

  1.  Рабочая вместимость инокулятора:

Vраб. инок. = α ∙ Vзагр. пос.,

где: α – доля инокулема от загрузочного объёма посевного аппарата, в долях.

       α = 8-10%                                                                                                            [по д.з]

Vраб. инок. 1 = α1Vзагр. пос. = 0,08 ∙0,6 = 0,048м3

Vраб. инок. 2 = α 2 Vзагр. пос. = 0,1 ∙ 0,6 = 0,06 м3

  1.  Вместимость инокулятора:

Vинок. =  м3,

где: φсл инок. - коэффициент заполнения инокулятора при сливе;

       φсл инок.. = 0,6;                                                                                                       [по д.з]

Vинок. 1 =  м3

Vинок. 2 =  м3

Выбираем ближайшее значение объема аппарата: 0,1 м3 и 0,1 м3.

Уточняем рабочую вместимость инокуляторов:

Vраб.уточ. инок. = Vинок.1φсл инок

Vраб.уточ. инок. 1 = 0,1 ∙ 0,6 = 0,06 м3

Vраб.уточ. инок. 2 = 0,1 ∙ 0,6 = 0,06м3

Проверяем укладываются ли значения α в допустимые пределы:

  1.  Количество инокуляторов:


где: к – коэффициент нестерильности при выращивании инокулема;

       к = 1,15;                                                                                                              [по д.з]

       τц. инок. – время цикла работы инокулятора;

       τц. инок. = 60,15 ч                                                                                                     [с.58]

В соответствие с каталогом емкостного оборудования Курганхиммаш” ТУ 3615 – 110 – 00217298 – 98 принемаем к установке 3 инокулятора объемом 0,1 м3.

К установке принимаем:

Ферментаторы вместимостью 10,0 м3 в количестве 4 штук;

посевные аппараты вместимостью 1,0 м3 в количестве 2 штук;

инокуляторы вместимостью 0,1 м3 в количестве 3 штук.

  1.  МАТЕРИАЛЬНЫЕ РАСЧЕТЫ

11.1 Материальный баланс стадии ТП.2.2 приготовления и стерилизации питательной среды для инокуляторов

Уравнение материального баланса:

m ст. п. ср. = m комп. + mобщ. + m конд

где: m ст. п. ср. – масса стерильной питательной среды, кг;

      m комп. – масса компонентов питательной среды, кг;

      m общ  – масса воды для разбавления компонентов питательной среды, кг;

      m конд.– масса конденсата, образовавшегося при нагреве питательной среды паром, кг.

Прежде чем приступить к расчету массы компонентов питательной среды, необходимо определить загрузочную вместимость инокулятора и объём питательной среды, загружаемый в аппарат.

       1. Расчет массы стерильной питательной среды на одну загрузку инокулятора

Масса стерильной питательной среды, кг:

 m ст. п. ср. = Vст. п. ср. ∙ ρ п. ср.,

где: Vст. п. ср. – объём стерильной питательной среды, м3;

       ρ п. ср. – плотность питательной среды, кг/ м3;                                       [по д.з.]

               ρ п. ср.= 1010 кг/ м3.

Объём стерильной питательной среды, м3:

 Vст. п. ср. = Vзагр. инок. – V инок. колб.,

где: Vинок.колб. – объём посевного материала из колб, передаваемого в инокулятор, м3.

Т. к., по д. з., объём посевного материала в колбах мал, то им можно пренебречь. Следовательно, объём питательной среды инокулятора будет рассчитываться, как:

               Vинок. = Vинок.катφсл инок = 0,1 ∙ 0,6 = 0,06 м3;

m ст. п. ср. = 0,06 ∙ 1010 = 60,6 кг

2. Масса компонентов питательной среды:

 m комп. =  

где: С– содержание компонента в среде, % (вес.);                                               [по д.з.]

       n – содержание основного вещества в сырье, доли.                                      [по д.з]

      Vзагр. ф. – рабочий объем ферментатора, м3;

      ρ п. ср. – плотность питательной среды,кг/ м3;                                                 [по д.з.]

      ρ п. ср.= 1010 кг/ м3.      

  •  Кукурузная мука:

m комп. = кг

  •  Кукурузный экстракт:

m комп. = кг

  •  Соль поваренная:

m комп. = кг

  •  Мел химически осажденный

m комп. = кг

mNaOH = 0,125 кг ( из пропорции с заводскими данными);

m адеканоля = 0,05 кг (из пропорции с заводскими данными).

Таблица расходов всех компонентов, входящих в состав питательной среды

Таблица 11.1

Название компонента:

Содержание вещества в сырье, % (вес.)

Содержание вещества в среде, %

Масса компонента на одну загрузку, кг

1. Кукурузная мука

100

2

2,02

2. Кукурузный экстракт

48

0,12

0,23

3. Соль поваренная

97,7

0,5

0,52

4. Мел химически осажденный

98,5

0,1

0,103

5. NaOH

40

0,05

6. Адеканоль

100

0,125

ИТОГО:

3,048

        3. Расчет количества конденсата при стерилизации питательной среды острым паром, кг:

При стерилизации питательной среды острым паром необходимо учесть конденсат, образовавшийся при нагреве аппарата, в котором стерилизовалась среда, при нагреве изоляции и теплопотери за счет лучеиспускания и конвекции.

m конд. общ. = mконд. от нагр. апп. + m конд. нагр. пит. среды + mконд. на лучеисп. + mконд. на конв.

  1.  Масса конденсата от нагрева аппарата:

где: mапп = 180 – масса аппарата, кг;

      Сапп. – теплоемкость материала, из которого изготовлен аппарат, кДж/кг∙ К;

      Сапп. = 0,5 кДж/кг∙ К;                                                                                  [14,стр 528]

      tстер. – температура стерилизации, оС; tстер. = 125оС;

      tнач. – температура цеха, оС; tнач. = 18 оС;

      iп – теплосодержание пара при давлении пара, кДж/кг;

      iп = 2730 кДж/кг;                                                                                        [14,стр. 549]

      iконд – теплосодержание конденсата при температуре стерилизации, кДж/кг;

      iконд = 525,4 кДж/кг;                                                                                    [14,стр.549]

  1.  Масса конденсата от нагрева питательной среды, кг:

где: m н/ст.пит.ср – масса нестерильной питательной среды, кг;

      Сср = 4,19 – теплоемкость питательной среды,принемаем равным теплоемкости воды, кДж/кг∙К;

      tстер. – температура стерилизации, оС; tстер. = 125оС;                                      [по д.з.]

      tнач. – температура цеха, оС; tнач. = 18 оС;                                                         [по д.з.]

      iп – энтальпия пара, кДж/кг;

      iп = 2730 кДж/кг;                                                                                        [14,стр. 549]

      iконд – энтальпия конденсата, кДж/кг;

      iконд = 525,4 кДж/кг;                                                                                   [14,стр. 549]

mн/ст. пит. ср. = mст. пит. ср. – mконд. апп – mконд. нагр.пит. ср

mконд. нагр.пит. ср. = 0,203 ∙(56,23 - mконд. пит. ср.)

1,203 mконд. нагр.пит. ср. = 11,4

mконд. нагр.пит. ср. = 9,48 кг

4. Расчет количества воды для разбавления питательной среды, кг:

m = mст. пит. ср - mкомп. - m конд. общ. 

m= 60,6– 3,048 – 4,37 – 9,48 = 43,702 кг

Таблица материального баланса стадии приготовления и стерилизации питательной среды для инокулятора

Таблица 11.2

Наименование полупродуктов и сырья

Содержание основного вещества в сырье, % (доли)

Масса

Объём,

м3

Плотность,

кг/ м3

кг

кг основного вещества

Израсходовано на стадии (суммарно):

1

2

3

4

5

6

А. Полупродукты:

1. Конденсат общий:

а) конденсат от нагрева аппарата

б) конденсат от нагрева питательной среды

13,85

4,37

9,48

13,85∙ 10-3

4,37∙ 10-3

9,48∙ 10-3

1000

1000

1000

Б. Сырье:

1. Компоненты питательной среды, в т. числе:

а) кукурузный экстракт

б)кукурузная мука

в) соль поваренная

г) мел химически осажденный

д) адеканоль

е) натр едкий до pH= 7,8-8,0

2. Вода для приготовления питательной среды

0,48

1

0,977

0,985

0,23

2,02

0,52

0,103

0,05

0,125

43,702

0,11

2,02

0,51

0,102

43,702∙ 10-3

1000

Итого:

60,6

Получено на стадии (суммарно):

А. Полупродукты:

1. Стерильная питательная среда

60,6

0,3

1010

Б. Отходы

В. Потери в т.ч.

Итого:

60,6

11.2 Материальный баланс стадии ТП.2 выращивания вегетативного посевного материала в инокуляторе  

Уравнение материального баланса стадии:

m ст. п. ср. + m пос.мат. колб. + m ст. пен. + m Опотр. + m влаги. = m инок + m СО+ m брызг,

где: m ст. п. ср. – масса стерильной питательной среды в инокуляторе, кг;

      mпос.мат. колб – масса инокулюма из колб, загружаемая в инокулятор, кг;.

      m ст. пен. – масса стерильного пеногасителя, кг;

      mОпотр – масса кислорода, потребленного из воздуха в процессе выращивания инокулема, кг;

      mвлаги. – масса влаги, принесенной воздухом, кг;

      m к. ж. – масса выращенного инокулема, кг;

      mСО - масса диоксида углерода, выделившегося в процессе выращивания инокулема, кг;

       m брызг – масса жидкости, унесенной из инокулятора в виде брызг, кг.

  1.  Масса стерильной питательной среды,кг:

m ст. п. ср. = 60,6 кг (из материального баланса стадии приготовления и стерилизации питательной среды для инокуляторов).                                                                     [с.68]

  1.  Масса инокулюма из колб, кг:

mинок.колб=Vинок. колб ∙ ρинок.колб

где:  ρинок.колб—плотность инокулюма из колб, кг/м3;

        ρинок. колб=1000 кг/м3;

        mинок.колб=0,5 ∙ 10-3 ∙ 1000=0,5 кг.

  1.  Масса стерильного пеногасителя, кг:

Пеногаситель добавляют при приготовлении питательной среды, поэтому при выращивании инокулюма его не учитываем.

  1.  Расчет массы  поглощенного кислорода и выделившегося углекислого газа, кг:

Масса входящего воздуха

Таблица 11.3

Время, ч

Расход воздуха, об.возд./ об.мин

Расход воздуха, м3/мин

Расход воздуха за период, м3

50

0,65

0,02

60

m возд = Vвозд ∙ ρвозд ,

где: Vвозд - объем подаваемого воздуха;

 ρвозд - плотность воздуха.                                                                          [14,стр.513]

m возд = 60 ∙ 1,293 = 77,58 кг

  1.  Масса кислорода, содержащегося в подаваемом воздухе, кг:

mО= m возд ∙ α О,

где: α О - содержание кислорода в воздухе, равное 23,15%                                 [3]

mО=  77,58 0,2315 = 17,96 кг

Масса углекислого газа:

Для определения количества потребленного кислорода и выделившегося диоксида углерода в процессе  выращивания инокулема необходимо предварительно рассчитать тепловой эффект жизнедеятельности Qб/за, кДж.

Расчет  проводится по закону Гесса: тепловой эффект реакции не зависит от ее пути, а зависит от начального и конечного состояния системы.

Qб/с = qs - qm - 2 qр,

где:  qm – теплота сгорания вновь образованного мицелия, кДж;

         qр – теплота сгорания целевого продукта, кДж.

Т.к. при выращивании инокулюма еще не образуется целевой продукт, то уравнение теплового эффекта реакции будет иметь вид:

Qб/с = qs - qm

  1.  Теплота сгорания субстратов, кДж:

qs = ∑ Himi ,

где: Hiудельная теплота сгорания компонентов питательной среды, кДж/кг;

       mi  масса соответствующих компонентов питательной среды, кг.

Таблица 11.4

Компоненты питательной среды

Масса энергоемких

компонентов на одну загрузку,

кг

Удельная теплота сгорания компонентов Н, кДж/ кг

Теплота сгорания компонентов,

qs = m ∙ Н, кДж

1. Кукурузная мука

2. Кукурузный экстракт

Итого:

2,02

0,23

17,5 × 103

16,5 × 103

35,350× 103

3,795× 103

39,145× 103

  1.  Теплота сгорания вновь образованного мицелия, кДж:

qm = Нм. конm миц. кон. - Нм. оm миц. о.,

где: Нмиц. кон и Нмиц. нач – удельные теплоты сгорания мицелия в конце и в начале процесса, кДж/кг;

      Нмиц. кон = Нмиц. нач = 4750 ккал/кг

      Нмиц. кон = Нмиц. нач  = 4750 ∙ 4,19 = 19902,5 кДж/кг;

            m миц. кон и m миц. нач. – масса сухого мицелия в начале и в конце процесса, кг.

Масса мицелия в начале процесса равна 0.

Масса мицелия в конце процесса:

mмиц.кон. =

где: С = 8% - содержание мицелия в инокуляторе в конце процесса выращивания инокулема;                                                                                                           [по д.з]

m миц.кон. = кг

где: C миц = концентрация влажного мицелия, равна 8% ;                              [по д.з.]

       φ миц – влажность мицелия;                                                                         [по д.з]

       106 – перевод м3 в мл.

qm = 19902,5 ∙ 1,6 = 31,844  ∙ 103 кДж

Вычислим общее тепло, выделившееся в процессе биосинтеза леворина:

Qб/с = 39,145 ∙ 103 – 31,844 ∙ 103 = 7,301 ∙ 103 кДж

Массу всех углеродсодержащих компонентов среды, в результате окисления которых получен тепловой эффект Qб/за, можно выразить через эквивалентное количество одного наиболее энергоемкого углеродсодержащего соединения (крахмала), входящего в компонентный состав среды:

m экв. крахм. = кг,

где: Нэкв. крахм. = 17,5 ∙ 103 кДж – удельная теплота сгорания эквивалентного компонента, кДж.                                                                    [1,приложение №4, стр.50]         

В качестве наиболее энергоемкого углеродсодержащего компонента используем крахмал.

Уравнение горения крахмала выглядит следующим образом:

C6 H10 O5 + 6 O2 → 6СО2 + 5 Н2О

                                                     m         0,42         Х кг      Y кг     

М          162          6 × 32    6 × 44

ХО= кг

кг

   

  1.  Масса влаги, унесенной (принесенной) воздухом, кг:

Воздух, поступающий в ферментатор, может приносить с собой либо уносить из ферментатора определенное количество влаги.

Масса влаги, уносимая (приносимая) воздухом, зависит от его среднегодовой влажности, температуры, давления и расхода и может быть рассчитана по уравнению:

mвлаги = mвозд вх – хвых),

где: mвозд – масса воздуха, подаваемого в инокулятор за период выращивания инокулема, кг;

      хвх, хвых  – влагосодержание воздуха, поступающего и уходящего из инокулятора, кг вод. пара/кг сух. возд.

mвозд = Vвозд ∙ ρвозд,

где: Vвозд – объём воздуха, подаваемого в инокулятор, м3;

       ρвозд - плотность воздуха, кг/м3.

       ρвозд=1,29 кг/м3                                                                                          [14,стр. 513]

Таблица расхода воздуха:

Таблица 11.5

Время выращивания инокулема, ч

Расход воздуха, об/об. мин

Расход воздуха,    

м3/мин    

Расход воздуха за период выращивания инокулема, м3

0-50

0,65

0,65 ∙ 0,1 = 0,065

0,065 ∙ 50 ∙ 60 = 195

mвозд = 195 ∙ 1,29 = 251,55 м3

где: - содержание кислорода в воздухе в %, справочная величина;

      = 0,2315                                                                                                               [7]

кг

Проектируем завод в городе Пенза.

Влагосодержание воздуха:

X = 0,622∙,,

где: 0,622 – соотношение молекулярных масс водяного пара и воздуха;

       φ = 50% - влажность воздуха при t= 55, показывает сколько кг влаги может содержать 1 кг воздуха так, чтобы из него не выпала влага на фильтрах очистки воздуха;

       Рнас- давление насыщенного водяного пара в воздухе, принимается по температуре стерильного воздуха, подаваемого в инокулятор, атм.

       П- общее давление паровоздушной смеси, атм.

Для расчета Х необходимо определить относительную влажность воздуха φ, общее давление паровоздушной смеси П и давление насыщенного водяного пара  Рнас в зависимости от условий, в которых находится воздух.

При расчете влагосодержания наружного воздуха Xнар. эти величины надо принять по среднегодовой температуре и относительной влажности воздуха того города, для которого разрабатывается проект (г. Пенза).

Средняя температура и относительная влажность атмосферного воздуха в городе Пенза:

Январь: t = -12,5; φ = 85%;

Июль: t = 20; φ = 66%;                                                                                      [14,стр.538]

Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры:

  •  при t = 55, Рнас = 0,1605 атм;                                                          [14, стр. 548]
  •  при t = 3,75 (средняя температура воздуха в г.Пенза), Рнас = 0,0079 атм;
  •  при t = 28(температура выращивания вегетативного мицелия в инокуляторе), Рнас = 0,037 атм.

Влагосодержание регламентного воздуха при температуре подаваемого воздуха 55:                                                               

,

где: 2,2 – давление подаваемого воздуха под крышку аппарата, атм.                 [по д.з]

Влагосодержание наружного атмосферного воздуха при средней температуре воздуха 3,75:

,

где: 1,0 – атмосферное давление, атм.                                                                    [по д.з]

Влагосодержание воздуха, выходящего из инокулятора при температуре 28

где: 1,5 – давление в инокуляторе, атм.                                                                  [по д.з]

       0,95 – влажность воздуха на выходе из инокулятора, %

Т. к. Хрегл > Хнар (0,038 > 0,0037), следовательно, за Хвх принимаем наружное влагосодержание воздуха:

Хнар = Хвх = 0,0037

mвлаги = 251,55 ∙ (0,0037 – 0,015) = -2,96 кг

Делаем вывод о том, что в процессе выращивания инокулюма  происходит влагоунос.

  1.  Масса брызг, кг:

В процессе выращивания инокулема некоторое количество влаги уносится из инокулятора в виде брызг. Объём брызг принимается по данным завода. Он составляет 4% от рабочего объёма инокулятора:

где: Vбр.- объём брызг, равный 4% от загрузочного объема инокулятора, м3;   [по д.з]

       ρбр – плотность брызг берется как средняя между плотностью среды и культуральной жидкости, кг/м3.

Vбр. = 0,04 ∙ Vзагр. инок. = 0,04 ∙ 0,1 = 0,004 м3,

ρбр =  = 1012,25 кг/м3

Тогда:

  1.  Масса инокулема, кг:

Определяется из уравнения материального баланса:

mинок. = m ст. п. ср. + m пос.мат.колб. + m ст. пен. + m Опотр. - m вл. возд. - m СО -  m брызг =

= 60,6 + 0,5 + 0,497 – 2,96 – 0,684 – 4,05 = 53,903 кг

Таблица материального баланса стадии ТП.2 выращивания вегетативного посевного материала в инокуляторе 

Таблица 11.6

Израсходовано на стадии

Наименование полупрод. и сырья

А Ед/мл

Масса

Объём, м3

Плотность кг/м3

кг

Общая активность

А. Полупродукты:

1. Стерильная пит. среда

60,6

0,06

1010

2.Посевной материал из колб

0,5

0,5 ∙ 10-3

1000

3. Кислород

0,497

Итого:

61, 597

Получено на стадии

А.Пполупродукт

1.Инокулюм

53,903

0,053

1015

2.Брызги

4,05

Б. Отходы

2.Влагоунос

2,96

3.Выделившийся СО2

0,684

В. Потери в т.ч.

Итого:

61,597

11.3 Материальный баланс стадии ТП. 3.2 приготовления и стерилизации питательной среды для посевного аппарата

Уравнение материального баланса

m ст. п. ср. = m комп. + m Н2О общ. + m конд,

где: m ст. п. ср. – масса стерильной питательной среды, кг;

      m комп. – масса компонентов питательной среды, кг;

      m Н2Ообщ. – масса воды, кг;

      m конд – масса конденсата, образовавшегося при нагреве питательной среды острым паром, кг.

  1.  Масса стерильной питательной среды, кг:

m ст. п. ср. = Vст. п. ср. ∙ ρ п. ср.,

где: Vст. п. ср. – объём стерильной питательной среды, м3;

ρ п. ср. – плотность питательной среды,кг/ м3;                                                [по д.з.]

       ρ п. ср.= 1010 кг/ м3.

  •  Объём стерильной питательной среды, м3:

Vст. п. ср. = Vз. пос. – V инок.,

где: Vинок. – объём инокулёма, передаваемого в посевной аппарат, м3;

      Vинок. = 0,052 м3 (из табл. № 11.6 материального баланса стадии ТП.2 выращивание вегетативного посевного материала в инокуляторе).                       [с.74]

Vст. п. ср. =  0,6 – 0,052 = 0,548 м3;

m ст. п. ср. = 0,548 ∙ 1010 = 553,48 кг.

  1.  Масса компонентов, кг:

m комп. =

где: С– концентрация вещества в среде, % (вес.);

      n – концентрация вещества в сырье, доли.

      Vзагр. пос. – рабочий объем посевного аппарата, м3;

      ρ пит.ср. – плотность питательной среды, кг/ м3;                                              [по д.з.]

      ρ пит.ср.= 1010 кг/ м3.

  •  Кукурузная мука:

m комп. = кг

  •  Кукурузный экстракт:

m комп. = кг

  •  Соль поваренная:

m комп. = кг

  •  Мел химически осажденный

m комп. = кг

mNaOH = 0,125 кг ( из пропорции с заводскими данными);

m адеканоля = 0,25 кг (из пропорции с заводскими данными).

Таблица расходов всех компонентов, входящих в состав питательной среды.

Таблица 11.7

Название компонента:

Содержание вещества в сырье, % (вес.)

Содержание вещества в среде, %

Масса компонента на одну загрузку, кг

1. Кукурузная мука

100

0,12

12,2

2. Кукурузный экстракт

48

2

1,52

3. Соль поваренная

97,7

0,5

3,1

4. Мел химически осажденный

98,5

0,1

0,62

5. NaOH

40

0

1,25

6. Адеканоль

100

0,25

ИТОГО:

18,94

  1.  Масса конденсата от нагрева аппарата, кг:

где: mапп =  353  – масса  посевного аппарата, кг;

      Сст. – теплоемкость материала, из которого изготовлен аппарат(сталь),кДж/кг∙ К;

      Сст. = 0,5 кДж/кг∙ К                                                                                     [14,стр 528]

      tстер. – температура стерилизации, оС; tстер. = 128оС;

      tнач. – температура начальная, оС; tнач. = 80 оС;

      iп – теплосодержание пара при давлении пара, кДж/кг;

      iп = 2730 кДж/кг;                                                                                         [14,стр 549]

      iконд – теплосодержание конденсата при температуре стерилизации, кДж/кг;

      iконд = 536,1 кДж/кг.                                                                                    [14,стр 550]

  1.  Масса конденсата от нагрева питательной среды, кг:

где: m н/ст.пит.ср – масса нестерильной питательной среды, кг;

      Сср = 4,19 – теплоемкость питательной среды, принемаем равным теплоемкости воды, кДж/кг ∙ К;                                                                                               [14,стр.537]

      tстер. – температура стерилизации, оС; tстер. = 128оС;

      tнач. – температура цеха, оС; tнач. = 18 оС;

      iп – энтальпия пара, кДж/кг;

      iп = 2730 кДж/кг;                                                                                         [14,стр 549]

      iконд – энтальпия конденсата, кДж/кг;

      iконд = 536,1 кДж/кг.                                                                                    [14,стр 550]

mн/ст. пит. ср. = mст. пит. ср. – mконд. апп – mконд. нагр.пит. ср

mконд. нагр.пит. ср. = 0,210 × (549,62 - mконд. пит. ср.)

1,210 mконд. нагр.пит. ср. = 115,42

mконд. нагр.пит. ср. = 95,38 кг

  1.  Масса воды, пошедшей на приготовление питательной среды, кг:

mводы= mст.пит.ср.-mком-mконд.нагр.ап.-mконд.пит.ср.

mводы = 553,48 - 18,94 - 3,86 - 95,38 = 435,3 кг

Таблица материального баланса стадии ТП.3.2  приготовления и стерилизации питательной среды для посевного аппарата

Таблица 11.8

 Израсходовано на стадии

Наименование полупродуктов и сырья

Содержание основного вещества в сырье

Масса

Объём, м3

Плотность кг/м3

кг

кг, основн. вещ-ва

А. Полупродукты

1. Конденсат

99,24

99,24 ∙ 10-3

1000

 а. пит.ср.

95,38

 б. аппарт.

3,86

Б. Сырьё

а. кукурузный экстракт

0,48

1,52

0,58

б. кукурузная мука

1

12,2

9,7

в. мел

0,985

0,62

0,48

г. соль поваренная

0,977

3,1

2,4

д. пеногаситель (адеканоль)

0,25

е. гидроксид натрия

1,25

3. Вода на приготовление пит. среды

435,3

0,4353

1000

Итого

553,48

Получено на стадии

А.Полупродукты

1.Стерильная питательная среда

553,48

0,548

1010

Б. Отходы

В. Потери в т.ч.

Итого

553,48

11.4 Материальный баланс стадии ТП.3 выращивания вегетативного посевного материала в посевном аппарате

Уравнение материального баланса стадии:

m ст. п. ср. + m инок. + m ст. пен. + m Опотр  = m пос. мат. + m СО+ m брызг + m влаги

где:  m ст. п. ср. – масса стерильной питательной среды в посевном аппарате, кг;

        m инок. – масса инокулюма, загружаемая в посевной аппарат, кг;

        m ст. пен. – масса стерильного пеногасителя, кг;

        mОпотр – масса кислорода, потребленного из воздуха при выращивании посевного материала, кг;

        m влаги  - масса влаги, принесенной воздухом, кг;

        m пос. мат. – масса выращенного посевного материала, кг;

        m СО - масса диоксида углерода, выделившегося при выращивания посевного материала, кг.

  1.  Масса стерильной питательной среды, кг:

m ст. п. ср. =553,48 кг (из таблицы № 11.8 материального баланса стадии ТП.4.3 приготовления и стерилизации питательной среды для посевного аппарата ).    [с.78]

  1.  Масса инокулюма, загружаемая в посевной аппарат, кг:

m пос. мат. = 53,903 кг (из таблицы № 11.6 материального баланса стадии ТП.2 выращивания вегетативного посевного материала в инокуляторе).                       [с.74] 

  1.  Масса стерильного пеногасителя, кг:

При выращивании посевного материала добавляют только синтетический пеногаситель (жировой пеногаситель добавляют при приготовлении питательной среды).

Синтетический пеногаситель добавляют в минимальных количествах, так как они ядовиты; их добавляют пропорционально сечению посевного аппарата (S1).

3,2 м3: m син. пен. = 1 кг ;                                                                                              [по д.з]

1,0 м3: m син. пен. = Х кг.

3,2 м3 – 1 кг — S1

1 м3Х кг — S2

3,2 м3: — S1 =

где: d – диаметр посевного аппарата, м.                                                                         [7]

1,0 м3: — S2 =

S1 – 1,54 – 1 кг

S2 – 0,785 – Х кг

Х = кг

  1.  Расчет поглощенного кислорода и выделившегося углекислого газа:

Для определения количества потребленного кислорода и выделившегося диоксида углерода в процессе  выращивания посевного материала необходимо предварительно рассчитать тепловой эффект жизнедеятельности Qб/за, кДж:

Qб/с = qs - qm - 2 qр,

где: gs – теплота сгорания субстратов, кДж;

      gm – теплота сгорания вновь образованного мицелия, кДж;

      gр – теплота сгорания целевого продукта, кДж.

Т.к. при выращивании посевного материала еще не образуется целевой продукт, то уравнение теплового эффекта реакции будет иметь вид:

Qб/с = qs - qm

Теплота сгорания субстратов:

Таблица 11.9

Наименование компонента

Удельная теплота сгорания Н,кДж/кг

Масса энергет. компонента на 1 загрузку, кг

Теплота сгорания компонента, кДж

Кукурузный экстракт

16,5 ∙ 103

1,52

25,08∙ 103

Кукурузная мука

17,5 ∙ 103

12,2

213,5∙ 103

Итого

238,58 ∙ 103

Теплота сгорания вновь образованного мицелия, кДж:

qm = Нм. конm миц. кон. - Нм. нач.m миц. нач.,

где: Нм. кон – удельная теплота сгорания мицелия в конце выращивания посевного материала, кДж/кг;

      Нм. кон = 5200ккал/кг = 21788 кДж/кг;

      Нм.нач. = 4750 ккал/кг = 19902,5 кДж/кг.

  •  Масса мицелия в начале процесса, кг:

mсух.миц. = 1,6 кг (из материального баланса стадии ТП.2 выращивания вегетативного посевного материала в инокуляторе).                                               [с.71] 

  •  Масса мицелия в конце процесса, кг:

m сух. миц. =

где: С = 15% - содержание мицелия в посевном аппарате в конце процесса выращивания посевного материала;                                                                 [по д.з]

15 г — 100 мл

х г ― Vпос. мат

m сух. миц. = кг

qm = 18  ∙ 21788 – 1,6 ∙ 19902,5 = 392184 – 31844 = 36,034∙ 103 кДж

Qб/за = qs - qm = (238,58 – 36,034) ∙ 103 = 202,546 ∙ 103 кДж

Массу всех углеродсодержащих компонентов среды, в результате окисления которых получен тепловой эффект Qб/c, можно выразить через эквивалентное количество одного наиболее энергоемкого углеродсодержащего соединения, входящего в компонентный состав среды:

m экв. крахм. = кг,

где: Нэкв. крахм. = 17,5 ∙ 103 кДж – удельная теплота сгорания эквивалентного компонента, кДж. В качестве наиболее энергоемкого углеродсодержащего компонента используем крахмал.                                    [1,приложение №4, стр.50]

C6 H10 O5 + 6 O2 → 6СО2 + 5 Н2О

m       11,6      Х кг      у кг

Мm     162       6 × 32   6 × 44

ХО= кг

кг

  1.  Масса брызг, кг:

В процессе выращивания посевного материала некоторое количество влаги уносится из посевного аппарата в виде брызг. Объём брызг принимается по данным завода. Он составляет 5% от рабочего объёма посевного аппарата:

где: Vбр.- объём брызг, м3;

       ρбр – плотность брызг берется как средняя между плотностью среды и выращенного посевного материала, кг/м3.

Vбр. = 0,04 ∙ Vзагр.пос.апп.. = 0,04 ∙ 0,6 = 0,024 м3

ρбр =  кг/м3

кг

  1.  Масса влаги, унесенной (принесенной) воздухом, кг:

Воздух, поступающий в ферментатор, может приносить с собой либо уносить из ферментатора определенное количество влаги.

Масса влаги, уносимая (приносимая) воздухом, зависит от его среднегодовой влажности, температуры, давления и расхода и может быть рассчитана по уравнению:

mвлаги = mвозд вх – хвых),

где: mвозд – масса воздуха, подаваемого в посевной аппарат за период выращивания посевного материала, кг;

      х – влагосодержание воздуха, поступающего хвх и уходящего из посевного аппарата, кг вод. пара/кг сух. возд.

mвозд = Vвозд ∙ ρвозд,

где: Vвозд – объём воздуха, подаваемого в посевной аппарат, м3;

 ρвозд - плотность воздуха, кг/м3,  

 ρвозд=1,293 кг/м3.                                                                                       [14,стр. 513]

Таблица расхода воздуха:

Таблица 11.10

Время процесса, ч

Расход воздуха, об/об. мин

Расход воздуха

Расход воздуха за период, м3

48ч

0,8

0,8∙0,6=0,48

0,48 ∙48∙60=1382,4

mвозд = 1382,4 ∙ 1,293 = 1787,44 кг.

где: - содержание кислорода в воздухе,%.

      = 0,2315                                                                                                                [7]

кг

Проектируем завод в городе Пенза.

Влагосодержание воздуха:

X = 0,622∙,,

где: 0,622 – соотношение молекулярных масс водяного пара и воздуха;

       φ = 50% - влажность воздуха при t= 55, показывает сколько кг влаги может содержать 1 кг воздуха так, чтобы из него не выпала влага на фильтрах очистки воздуха;

       Рнас- давление насыщенного водяного пара в воздухе, принимается по температуре стерильного воздуха, подаваемого в посевной аппарат, атм.

       П- общее давление паровоздушной смеси, атм.

Для расчета Х необходимо определить относительную влажность воздуха φ, общее давление паровоздушной смеси П и давление насыщенного водяного пара  Рнас в зависимости от условий, в которых находится воздух.

При расчете влагосодержания наружного воздуха Xнар. эти величины надо принять по среднегодовой температуре и относительной влажности воздуха того города, для которого разрабатывается проект (г. Пенза).

Средняя температура и относительная влажность атмосферного воздуха в городе Пенза:

Январь: t = -12,5; φ = 85%

Июль: t = 20; φ = 66%;                                                                                     [14,стр.538]

Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры:     [14,стр.548]

  •  при t = 55, Рнас = 0,1605 атм;                                                              
  •  при t = 3,75 (средняя температура воздуха в г.Пенза), Рнас = 0,0079 атм;
  •  при t = 28(температура выращивания вегетативного мицелия в посевном аппарате), Рнас = 0,037 атм.

Влагосодержание регламентного воздуха при температуре подаваемого воздуха 55:

,

где: 2,2 – давление подаваемого воздуха под крышку аппарата, атм. [по д.з.] Влагосодержание наружного атмосферного воздуха при средней температуре воздуха 3,75:

,

где: 1,0 – атмосферное давление, атм.                                                                   [по д.з.]

Влагосодержание воздуха, выходящего из посевного аппарата при температуре 28

где: 1,5 – давление в посевном аппарате, атм.                                                      [по д.з.]

       0,95 – влажность воздуха на выходе из посевного аппарата, %

Т. к. Хрегл > Хнар (0,038 > 0,0037), следовательно, за Хвх принимаем наружное влагосодержание воздуха:

Хнар = Хвх = 0,0037

mвлаги = 1787,44 ∙ (0,0037 – 0,015) = -21,04 кг

Делаем вывод о том, что в процессе выращивания посевного материала происходит влагоунос.

  1.  Масса выращенного посевного материала, кг:

Определяется из уравнения материального баланса:

m пос.мат. = m ст. п. ср. + m инок. + m ст. пен. + m Опотр. - m вл. возд. - m СО -  m брызг =

= 553,48  + 53,903 + 0,51 + 13,7 – 21,04 – 18,9 – 24,42 = 557,23кг

Таблица материального баланса стадии ТП.3 выращивания вегетативного посевного материала в посевном аппарате

Таблица 11.11

Израсходовано на стадии

Наименование полупрод. и сырья

Активность, Ед/мл

Масса

Объём, м3

Плотность кг/м3

кг

Общая активность,

млрд.Ед

А. Полупродукты

1. Стерильная пит. среда

553,48

0,548

1010

2.Вегетативный посевной материал из инокулятора (инокулюм)

53,903

0,0523

1030

3.Стерильный пенагаситель

0,51

4. Кислород

13,7

Итого

621,59

Получено на стадии

А.Полупродукт

1.Посевной материал

557,23

0,544

1025

2. Брызги

24,42

Б. Отходы

2.Влагоунос

21,04

3.Выделившийся СО2

18,9

В. Потери в т.ч.

Итого

621,59

11.5 Материальный баланс стадии ТП. 4.3 приготовления и стерилизации питательной среды для ферментаторов

Уравнение материального баланса приготовления и стерилизации питательной среды на УНС острым паром

m ст. п. ср. = m комп. + m воды общ. + m конд.общ.,

где: m ст. п. ср. – масса стерильной питательной среды, кг;

      m комп. – масса компонентов питательной среды, кг;

      m воды общ. – масса воды для разбавления компонентов питательной среды и на промывку системы УНС, кг;

      m конд.общ. – масса конденсата, образовавшегося при нагреве питательной среды острым паром,  кг.

Прежде чем приступить к расчету массы компонентов питательной среды, необходимо определить загрузочную вместимость ферментатора и объём питательной среды, загружаемый в аппарат.

1. Расчет массы стерильной питательной среды на одну загрузку ферментатора, кг:

  1.  Масса стерильной питательной среды, кг:

 m ст. п. ср. = Vст. п. ср. ∙ ρ п. ср.,

где: Vст. п. ср. – объём стерильной питательной среды, м3;

       ρ п. ср. – плотность питательной среды, кг/ м3.                                      [по д.з.]

               ρ п. ср.= 1010 кг/ м3

  1.  Объём стерильной питательной среды, м3:

Vст. п. ср. = Vзагр. ф. - Vпос. мат.,

Vпос. мат = Vпос. апп.кат φзап.пос.апп.сл,

где: Vпос. мат – объём посевного материала, передаваемого в ферментатор, м3;

   Vпос. мат = 0,535 м3 – (из таблицы № 11.11 материального баланса стадии ТП.3 выращивания вегетативного посевного материала в посевном аппарате) [c.84]

               Vзагр. ф = 7,0– загрузочная вместимость верментатора, м3 ;                          

    φзап.пос.апп.сл - коэффициент заполнения посевного аппарата при сливе;

               φзап.пос.апп.сл = 0,6                                                                                        [по д.з.]

Vпос. мат = 1,0 ∙ 0,6 = 0,6 м3

Vст. п. ср. = 7,0 – 0,6 = 6,4 м3

m ст. п. ср. = 6,4 ∙ 1010 = 6464 кг

  1.  Масса компонентов питательной среды, кг:

По данным завода принимаем пропись питательной среды:

Таблица 11.12

Компонент

Содержание в среде, %

Содержание основного вещества, %.

Масса компонента на 1 загрузку, кг

Зелёная патока

2

50

282,8

Соевая мука

2

100

141,4

Кукурузная мука

3

100

212,1

Мел

0,3

97,7

27,71

Поваренная соль

0,5

98,5

35,89

Пеногаситель(адеканоль)

0,1

100

6

Гидроксид натрия

40

25

Итого

730,9

m комп. =

где: С – концентрация вещества в среде, % (вес.);

       n – концентрация вещества в сырье, доли.

      100—перевод из процентов в доли.

      ρпит.ср—плотность питательной среды, кг/м3;

      ρст.пит.ср=1010 кг/м3                                                                                                                                           [по д.з]

mзел.п.=

mс.м.=

mк.м=

mмел=

mсоль=

  1.  Масса конденсата, кг:

mконд.=,

где:  mн/ст.пит.ср.—масса питательной среды, кг;

Сп.ср—теплоёмкость питательной среды, берём по воде, Сср=4,19     [14,стр.537]

tн, tн—температура аппарата начальная и конечная соответственно, 0С;

tн=180С, tк=1300С;                                                                                            [по д.з.]

iп – теплосодержание пара при давлении пара, подаваемого на стерилизацию, кДж/кг, (давление пара принимаем по данным завода);                              [14,549]

iп = 2754 кДж/кг

iконд – теплосодержание конденсата при температуре стерилизации, кДж/кг.

iконд =546,8 кДж/кг                                                                                    [14,стр.550]

m н/ст.пит.ср = m ст.пит.срm конд.

m н/ст.пит.ср = 6464 – m конд.

m конд. =

m конд. =

m конд. = 1374,33 – 0,2126 m конд.

1,2126 m конд. = 1374,33

m конд. = 1133,38 кг.

  1.  Расчет количества воды для разбавления питательной среды, кг:

Массу воды на разбавление твердых компонентов и промывку системы УНС, кг, находят по разности:

m воды общ. = m ст. п. ср. - m конд - m комп

m воды общ.  = 6464 – 1133,38 – 730,9= 4599,72 кг.

Часть воды выделяем на промывку системы и определяем массу воды для разбавления компонентов питательной среды:

m воды общ. = m воды на промывку УНС + m воды на приг. пит.ср.

Vконд. = 0,7 ∙ Vст. п. ср.,

где: 0,7 – доля концентрата питательной среды;

      Vст. п. ср. – объем стерильной питательной среды, м3                                         [с.85]

Vконд. = 0,7 ∙ 6,4 = 4,48 м3

Vводы на пром.УНС = Vст. п. ср. – Vконд.

Vводы на пром.УНС = 6,4 – 4,48 = 1,92 м3

m воды на пром. УНС = Vводы на пром. УНС ∙ ρ воды

m воды на пром. УНС = 1000 ∙ 1,92 =1920 кг

m воды на приг. п. ср. = m воды общ. - m воды на пром. УНС = 4599,72 – 1920 = 2679,72 кг

m воды общ. = 1920 + 2679,72 = 4599,72 кг

Таблица материального баланса стадии ТП.4.3 приготовления и стерилизации питательной среды для ферментаторов

Таблица 11.13

Израсходовано на стадии

Наименование полупродуктов и сырья

Содержание основного вещества, % (доли)

Масса

Объём, м3

Плотность кг/м3

кг

Кг, основн. вещ-ва

А. Полупродукты

1. Конденсат

1133,38

1,133

1000

Б. Сырьё

2. Компоненты пит. среды

А.Зелёная патока

50

282,8

141,4

Б.Соевая мука

100

141,4

141,4

В.Кукурузная мука

100

212,1

212,1

Г.мел

97,7

27,71

27,07

Д. хлорид натрия

98,5

35,89

35,35

Е.пеногаситель (адеканоль)

100

6

Ж. гидроксид натрия

40

25

3. Вода

Вода на промывку УНС

1920

1,92

1000

Вода на приготовление концентрата пит. среды

2679,72

2,679

1000

Итого

6464

Получено на стадии

А.Полупродукты

1.Стерильная питательная среда

6464

6,4

1010

Б. Отходы

В. Потери в т.ч.

Итого

6464

11.6 Материальный баланс стадии ТП.4.2 приготовления и стерилизации

40 % р-ра зелёной патоки на доливы

Уравнение материального баланса:

m долива з.п = mнестер.40% р-ра з.п. + m конд.общ + m воды

  1.  Находим массу нестерильного 40% раствора зеленой патоки, кг:

V40% р-ра з. п. = 0,05 Vзагр.ф.

V40% р-ра з. п. = 0,05 ∙ 7,86 = 0,32 м3

mнестер.40% р-ра з.п. = V40% р-ра з. п. ∙ ρ40% р-ра з. п.

где: ρ40% р-ра з. п. -  плотность 40% раствора зеленой патоки, кг/м3;

      ρ40% р-ра з. п.=1205 кг/м3                                                                                        [по д.з]

mнестер.40% р-ра з.п. = 0,32 ∙ 1205 = 308,48 кг

  1.  Находим массу стерильного 40% раствора зеленой патоки, кг:

mстер.40% р-ра з.п. =

где:  n = 1 – содержание зеленой патоки в сырье, доли;                                      [ по д.з]

       С = 40 – содержание зеленой патоки в растворе,%.

mстер.40% р-ра з.п =

  1.  Масса конденсата от нагрева аппарата, кг:

  где: mапп – общая масса аппарата;                                                                                [6]

         mапп. = 570 кг;

         Сапп. – теплоемкость материала, из которого изготовлен аппарат, кДж/кг ∙ К;

         Сапп. = 0,5 кДж/кг ∙ К;                                                                              [14,стр 528]

         tнач. – начальная температура аппарата, оС; tнач. = 18 оС;

         tстер. – температура стерилизации, оС; tстер = 120 оС;

         iп – теплосодержание пара при давлении пара, кДж/кг;

         iп = 2730 кДж/кг;                                                                                      [14,стр 549]

         iконд – теплосодержание конденсата при температуре стерилизации, кДж/кг;

         iконд = 504,1 кДж/кг;                                                                                 [14,стр 550]

5. Масса конденсата от нагрева зеленой патоки, кг:

mн/ст. з. п.. = mст. з. п.mконд.нагр.з.пmконд. апп

mконд. нагр.з.п.. = 0,192 ∙ (372,54 – mконд.нагр. з.п.)

1,192 mконд. нагр.з.п. = 71,53

mконд. нагр.з.п. = 60 кг

m= mстер.40% р-ра з.п - mнестер.40% р-ра з.п. - mконд. от нагрева апп.mконд. от нагр. з.п. =

= 385,6 – 308,48 – 13,06 - 60 = 4,06 кг.

Таблица материального баланса стадии ТП. приготовления и стерилизации

40% раствора зеленой патоки

Таблица 11.14

Израсходовано на стадии

Наименование п/прод. и сырья

Содержание основного вещества в сырье, в долях

Масса

Объём, м3

Плотность кг/м3

кг

Кг, основн. вещ-ва

А. Полупродукты

1. Конденсат

1000

 а.от нагрева  зел.пат.

60

60∙10-3

1000

 б.от нагрева аппарата

13,06

13,06 ∙10-3

1000

2.Нестерильный 40% р-р зелёной патоки

0,5

308,48

154,24

0,213

1450

3. Вода на разбавления

4,06

4,06∙10-3

1000

Итого

385,6

Получено на стадии

А.П/продукт

1.Стерильный 40% р-р зелёной патоки

0,4

385,6

154,24

0,32

1205

Б. Отходы

В. Потери в т.ч.

Итого

385,6

11.7 Материальный баланс стадии ТП.4 биосинтеза леворина

Уравнение материального баланса стадии в общем виде:

mст.пит.ср. + mпос.мат. + mО2  mвлаги + mз.п.дол. = mк.ж .+ mCO2 + mбрызг

где:   mст.пит.ср– масса стерильной питательной среды в ферментаторе, кг;

        mпос.мат. —масса посевного материала, загружаемая в ферментатор, кг;.

mO2—масса кислорода пошедшего на процесс ферментации, кг;

mвлаги – масса влаги пришедшей или улетевшей во время выращивания, кг;

mз.п.дол - масса зелёной патоки на доливы, кг;

mк.ж - масса культуральной жидкости образовавшейся в процессе, кг.

mбрызг – масса жидкости, унесенной из ферментатора в виде брызг, кг.

mCO2 —масса углекислого газа, выделившегося в процессе ферментации, кг.

  1.  Масса стерильной питательной среды:

m ст. п. ср. = 6464кг (из таблицы № 11.13 материального баланса стадии ТП.4.3 приготовления и стерилизации питательной среды для ферментаторов).             [c.88]

  1.  Масса посевного материала:

mпос.мат. = 557,23 кг (из таблицы 11.11 материального баланса стадии ТП.3 выращивания вегетативного посевного материала в посевном аппарате).            [с.84]

  1.  Масса стерильного пеногасителя:

При выращивании посевного материала добавляют только синтетический пеногаситель (жировой пеногаситель добавляют при приготовлении питательной среды).

Синтетический пеногаситель добавляют в минимальных количествах, так как они ядовиты; их добавляют пропорционально сечению посевного аппарата (S1).

10,0 м3: m син. пен. = 6 кг                                                                                              [по д.з]

10,0 м3: m син. пен. = Х кг

10,0 м3 – 6 кг — S1

10,0 м3Х кг — S2

10,0 м3: — S1 = ;

где: d – диаметр ферментатора, м,                                                                                   [6]

10,0 м3: — S2 = ;

S1 – 2,54 – 6 кг;

S2 – 2,54 – Х кг.

Х = кг.

Пеногаситель адеканоль стерилизуется в лабораторном автоклаве.

  1.  Масса поглощенного кислорода и выделившегося углекислого газа:

Масса входящего воздуха

Таблица подачи воздуха:

     Таблица 11.15

Время процесса, ч

Расход воздуха, об/об. мин

Расход воздуха

Расход воздуха за период, м3

0-10

0,5

7 ∙ 0,5=3,5

3,5 ∙ 10 ∙ 60=2100

10-20

0,8

7 ∙ 0,8=5,6

5,6 ∙ 10 ∙ 60=3600

20-24

1

7 ∙ 1=7

7 ∙ 4 ∙ 60=1680

24-70

1,5

7 ∙ 1,5=10,5

10,5 ∙ 46 ∙ 60=28980

70-115

0,5

7 ∙ 0,5=3,5

3, 5 ∙ 50 ∙ 60=10500

Итого

46860

mвозд= Vвозд. ∙ ρвозд

где: Vвозд. – объем подаваемого воздуха, м3

       ρвозд = 1,293 кг/м3– плотность воздуха, кг/м3;                                        [14, стр.513]

mвозд = 46860 ∙1,293=60589,98 кг

где: - содержание кислорода в подаваемом воздухе, %

      = 0,2315                                                                                                                [7]

кг

Для определения количества потребленного кислорода и выделившегося диоксида углерода в процессе  ферментации необходимо предварительно рассчитать тепловой эффект жизнедеятельности Qб/с, кДж:

Qб/с = qs - qm - 2qр ,

где: qs – теплота сгорания субстратов, кДж;

      qm – теплота сгорания вновь образованного мицелия, кДж;

      qр – теплота сгорания целевого продукта, кДж.

а. Теплота сгорания субстрата.

qs = ∑ Нimi ,

где: Нi – удельная теплота сгорания компонентов питательной среды;

      mi –масса соответствующих компонентов питательной среды.

Таблица энергоемких компонентов питательной среды

Таблица 11.16

Компонент питательной среды

Удельная теплота сгорания вещества кДж/кг

Масса компонента на 1 загрузку, кг

Теплота сгорания компонента, кДж

Зелёная патока

15,6∙103

282,8

4,41 ∙ 106

Соевая мука

16,5∙103

141,4

2,33 ∙ 106

Кукурузная мука

17,5∙103

212,1

3,71 ∙ 103

Зелёная патока на доливы

15,6∙103

457,6

7,14 ∙ 106

Итого:

17,59 ∙ 106

  1.  Теплота сгорания вновь образованного мицелия, кДж:

qm = Нм. конm миц. кон. - Нм. нач.m миц. нач.,

где: Нм. кон – удельные теплоты сгорания мицелия в конце ферментации, кДж/кг;

       Нм. кон   = 5200 ккал/кг

       Нм.кон. = 5200 ∙ 4,19 = 21788 кДж/кг;

       m миц. кон. – масса сухого мицелия и в конце ферментации, кг.

  •  Масса мицелия в начале процесса, кг:

15 г — 100 мл

х кг ― Vпос.апп

х кг(влаж) =

m.миц.нач.(сух) = (1-0,8) ∙ 90 = 18 кг

  •  Масса мицелия в конце процесса, кг:

mмиц.кон.=

где: С = 20% - концентрация влажного мицелия, равна 20%                         [по д.з]

mмиц. кон(сух)=

qm = 21788 ∙280 – 19902,5 ∙ 18 = 5742395 кДж = 5,74∙106 кДж

  1.  Теплота сгорания продукта, кДж:

qр = Нр  mр,

где: Нр – удельная теплота сгорания продукта, кДж/кг;

      mр – масса целевого продукта, кг;

Удельную теплоту сгорания леворина рассчитываем по уравнению:

Нр = 204,2n + 44,4m + ∑x, кДж/моль,

где: n – число атомов кислорода, необходимое для полного окисления продукта;

      m – число молей воды, образовавшихся при окислении продукта;

      ∑x – сумма термических характеристик связей в молекуле продукта.

[2, приложение 6, стр.51]

С59Н85О18N2+73.25О2=59СО2+2NО2+42,5Н2О

n=73,25 ∙ 2=146,5

m=42,5

Для вычисления суммы термических характеристик необходимо знать количество функциональных групп и значение их термических характеристик. В структурной формуле леворина имеются одна эфирная (87,9 кДж/моль), 4  кетогруппы (200,8кДж/моль), 7 двойных связей (615,3 кДж/моль ), 1 одноосновная кислота (0 кДж/моль ) и 2 фенильные группы (150,6 кДж/моль).

∑х=615,3 + 200,8 +0 +150,6 +87,9) = 1054,6  кДж/моль

Нр =204,2 ∙ 146,5 + 44,4 ∙ 42,5 + 1054,6 = 32856,9 кДж/моль

mр = ,

где:  Акж – активность культуральной жидкости;                                                  [по д.з]

       γ = 40000 Ед/мг –удельная активность леворина;                                          [по д.з]

      106 – перевод м3 в мл.

mр =

qр =  ∙ 32856,9 = 335002,23 кДж = 0,335 ∙106 кДж

где: Мм = 1108,3 кг/моль – молекулярная массе леворина

Qб/с = (17,59 –5,74 – 2 ∙0,335) ∙ 106 = 11,18 ∙ 106 кДж

Массу всех углеродсодержащих компонентов среды, в результате окисления которых получен тепловой эффект Qб/с, можно выразить через эквивалентное количество одного наиболее энергоемкого углеродсодержащего соединения, входящего в компонентный состав среды:

m экв. глюк. = кг,

где: Нэкв. глюк. = 15,6 ∙ 103 кДж – удельная теплота сгорания эквивалентного компонента, кДж. В качестве наиболее энергоемкого углеродсодержащего компонента принимаем зеленую патоку.                              [2,приложение №4, стр.50]

C6 H12 O6 + 6 O2 → 6СО2 + 6 Н2О

                                                     m     716,66    Х кг       у кг     

Мm     180       6 × 32   6 × 44

ХО= кг,

кг.

Расчет процента используемого кислорода:

α=

где: потребленного кислорода, кг;

       кислорода в воздухе, поступившем на аэрацию в течение всего процесса ферментации, кг;

  1.  Масса брызг, кг:

В процессе ферментации некоторое количество влаги уносится из ферментатора в виде брызг. Объём брызг принимается по данным завода. Он составляет 5% от рабочего объёма ферментатора:

где: Vбр.- объём брызг, м3;

       Vбр. = 0,05 ∙ Vзагр.ф. = 0,05 ∙ 7 = 0,35 м3

       ρбр – плотность брызг берется как средняя между плотностью среды и культуральной жидкости, кг/м3;

ρбр =  кг/м3

кг

  1.  Масса влаги, унесенной (принесенной) воздухом, кг:

Воздух, поступающий в ферментатор, может приносить с собой либо уносить из ферментатора определенное количество влаги.

Масса влаги, уносимая (приносимая) воздухом, зависит от его среднегодовой влажности, температуры, давления и расхода и может быть рассчитана по уравнению:

mвлаги = mвозд вх – хвых),

где: mвозд – масса воздуха, подаваемого в инокулятор за период ферментации,  кг;

      х – влагосодержание воздуха, поступающего хвх и уходящего из ферментатораа, кг вод. пара/кг сух. возд.

mвозд = Vвозд ∙ ρвозд,

где: Vвозд – объём воздуха, подаваемого в ферментатор, м3.

Таблица подачи воздуха

Таблица 11.17

Время процесса, ч

Расход воздуха, об/об. мин

Расход воздуха

Расход воздуха за период, м3

0-10

0,5

7 ∙ 0,5=3,5

3,5 ∙ 10 ∙ 60=2100

10-20

0,8

7 ∙ 0,8=5,6

5,6 ∙ 10 ∙ 60=3600

20-24

1

7 ∙ 1=7

7 ∙ 4 ∙ 60=1680

24-70

1,5

7 ∙ 1,5=10,5

10,5 ∙ 46 ∙ 60=28980

70-115

0,5

7 ∙ 0,5=3,5

3, 5 ∙ 50 ∙ 60=10500

Итого

46860

m