Проектування підприємств для отримання очищених і технічних ферментних препаратів з поверхневих культур

2. За добу  апарат зробить n = 24 : 2,53 = ~ 9 оборотів.

3. Одночасно  в апараті знаходиться m = М_і : n = 5000 : 9 = 550 кг вихідної вологої культури.

4. Об’єм апарату:

V = m : q = 550 : 200 = 2,75 м³.

Виходячи з  об’єму, визначають основні конструктивні розміри апарату.

Приклад 7. Процес проводиться при умовах попередньої задачі. Процес вилучення ферментів описаний рівнянням:

А = А_н

_.

k^' = 2,8 · 10^-4 1/с.

Характеристикою активності культури є активність, віднесена до одиниці маси сухих  речовин:

= .

Тоді загальна активність ферментів, віднесена до одиниці маси вологого продукту, визначимо з залежності:

                  А_вих =

· .                                         (26)

Згідно прийнятої  гіпотези всі ферменти повинні перейти  в розчин. Тоді:

         А_вих = А_нV_н, або

А_нV_н,                     (27)

                              А_н =

.                                   (28)

Для даного прикладу відомо:

= 15,3 од. А/г СР = 15,3 · 10³ од. А/кг СР.

Тоді:

А_н = 15,3 · 10³

= 18 · 10⁶ од. А/м³.

Потрібно розрахувати  повноту вилучення ферментів, які  містяться в культурі, і визначити  активність витяжки.

На одиницю  маси вихідної культури при вологості 40% внесено:

А_вих = А_нV_н = 18 · 10⁶ од. А/м³ · 0,513 · 10^-3 м³/кг = 9,22 · 10³ од. А/кг.

Знайдемо активність розчину, що змочує біошрот:

                  А_к = А_н

;                                            (29)

lnА_к = lnА_н – k^’τ_КОН = 16,70  - 2,55 = 14,15;  А_к = 1,41 · 10⁶ од. А/м³.

Повнота вилучення може бути вилучена за залежністю:

              ε = 100 -

;                                       (30)

ε = 100 – 

= 85,4%.

Активність  витяжки:

                                  А_в =

.                                        (31)

А_в =

= 3,94 · 10⁶ од. А/м³.

На основі проведених розрахунків можна скласти зведену  таблицю продуктового розрахунку.

Вихідні дані: ω = 40%; ω_б = 60%; β = 0,30; β_б = 0,02; δ = 0,5; V = 0,002 м³/кг; = 15,3 · 10³ од. А/кг СР; k^’ = 2,8 · 10^-4 1/с; ε = 85,4%; = 0,1 А_вих. [1]

 

 

 

 

 

Розділ 3. Отримання технічних ферментних препаратів у вигляді рідких концентратів (Проторизин П2Х)

Розглянемо  в якості прикладу технологічну схему  отримання препарату Проторизин П2Х.

Для отримання  цього препарату культуру гриба Asp. Oryzae подрібнюють до частинок розміром 5 – 7 мм, після чого подають за допомогою рухливого бункера на дифузійну батарею, де відбувається екстракція ферментів водою. Процес екстрагування відбувається в дифузійній батареї, яка складається з десяти дифузорів, що з’єднані комунікаціями для води, дифузійної витяжки і пари. Вісім дифузорів, заповнених культурою, знаходяться завжди в роботі, один під навантаженням з наступною мийкою і стерилізацією, і один – під загрузкою. В кожний дифузор ємністю 300 л загружають 54 – 60 кг культури, розраховуючи на абсолютно сухі речовини.

Вода, нагріта  до 25 - 27°С, з доданим в неї формаліном (0,02%) поступає в перший (хвостовий) дифузор  батареї. При появі з повітряника цього дифузору витяжки подачу води на батарею зупиняють і масу, яка міститься в дифузорі, витримують 30хв.; таким чином заповнюється вся батарея.

З восьмого (головного) дифузора, завантаженого свіжою культурою, відбирають готову витяжку і направляють її в збірник. Після відбору в збірник 2,2 об’єму витяжки за масою абсолютно сухої культури, завантаженої в перший дифузор, подачу води на батарею зупиняють, звільняють від біошроту, миють, стерилізують і знову завантажують свіжою культурою гриба. Після вимикання хвостового дифузору вода поступає в наступний, другий, дифузор, який стає хвостовим. Екстракт з восьмого дифузору передається на знову підключений, який після завантаження свіжої культури стає головним. При встановленому режимі роботи дифузійної батареї кожний дифузор її почергово буде завантажуватися свіжою культурою, наповнюватися екстрактом і т.д. Рідина в дифузорі направляється знизу вверх, має температуру 25 - 27°С; та, що виходить з головного дифузору, містить 10 – 12% сухих речовин; протеолітична активність її 10 – 12 од. ПС на 1 мл. [9]

Втрати протеолітичних ферментів в дифузійній батареї  досягають 25%. Після виділення з  культури ферментів біошрот вивантажують з відключеного дифузору і направляють  на зневоднення спочатку на шнековому пресі (з 85 до 50%), а потім на сушарці (з 50 до 12% вологості).

Отриману з  дифузійної батареї витяжку направляють  на вакуум – випарну установку, де концентрація її за сухими речовинами підвищується до 50%.

Концентрування  витяжки проводять на безперервно діючій вакуум – випарній установці плівкового типу при температурі упарювання 30 - 32°С і температурі гріючої пари 80 – 85°С.

В процесі концентрування протеолітична активність зростає  з 10 – 12 од. ПС/мл до 35 – 40 од. ПС/г, а втрати ферментів складають 15 – 20%.

Отриманий на вакуум – випарних установках ферментний препарат у вигляді сиропу стандартизують кухонною сіллю до 35 од. ПС/г, розливають в бідони ємністю 40 – 50 л і направляють  споживачу. Згідно МРТУ вміст сухих  речовин в сиропі повинен бути не нижче 50%.

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Розрахунок продуктів на 1 т повітряно – сухої культури гриба Asp. oryzae  штам КС для препарату Проторизин П2Х

Розрахунок  аналогічний проведеному раніше для повітряно – сухої культури гриба (Амілоризин ПХ) для пунктів 1 – 10 і 12 – 14. До стерилізації у воду не додають соляну кислоту, так як вона перешкоджає біосинтезу протеолітичних ферментів. Готова культура, яка направляється на дифузію, піддається тільки першому подрібненню і не сушиться.

1. За попереднім розрахунком маса вологої культури (вологістю 50%) , яка направляється після подрібнення на дифузію, G₁₂ = 1,76 т.
2. За тим же розрахунком вміст сухих речовин в ній G₁₁ = 0,88 т.
3. Відбір дифузійної витяжки (220% за масою абсолютно сухої культури):

G₃₀ = G₁₁ · 2,2 = 0,88 · 2,2 = 1,936 т,

або:

= 1,936 : 1,05 = 1,84 м³.

4. Маса сухих речовин, які екстрагують з культури (при вмісті у витяжці 12% сухих речовин), G₃₁ = G₃₀ · 0,12 = 1,936 · 0,12 = 0,232 т (тобто 26% від абсолютно сухої культури гриба).
5. Маса біошроту, який видаляють з дифузійної батареї (вологістю 85%):

G₃₂ =

т.

6. Витрати води на дифузійну батарею:

G₃₃ = G₃₀ + G₃₂ – G₁₂ = 1,936 + 4,32 – 1,76 = 4,496 т.

7. Маса біошроту (повітряно – сухого), який направляють на корм худобі:

G₃₄ =

т.

8. Видалено вологи із біошроту в шнек – пресі (при вологості біошроту, що виходить з шнек – пресу, 50%):

G₃₅ = G₃₃ -

т.

9. Видалено вологи із біошроту в сушарці:

G₃₆ =

= 0,560 т.

10. Видалено вологи з дифузійної витяжки в процесі вакуум – концентрування (при вмісту сухих речовин в сиропі 50%):

G₃₇ = G₃₀ -

м³.

11. Вихід базового продукту Проторизин П2Х:

 м³,

або:

G₃₈ = 0,441 · 1,2 = 0,529 т,

де 1,2 – відносна густина отриманого сиропу.

12. Стандартна активність вологої культури в протеолітичних одиницях в перерахунку на 1 г сухої культури 30,0 од. ПС/г (метод Лейлян – Фольгарда).
13. Активність подрібненої культури, направленої на дифузію, з урахуванням втрат при подрібненні (1%):

А = 30 – (30 · 0,01) = 29,7 од. ПС/г.

14. Активність дифузійної витяжки з врахуванням втрат при дифузії (25%):

А₄ = А -

= 29,7 – (29,7 · 0,25) : 1,936 = 11,5 од. ПС/г.

15. Активність базового сиропу з врахуванням втрат від інактивації (20%):

А₅ = А₄ ·

- (А₄ - ) = 11,5 - (11,5 = 38,34 од. ПС/г.

16. Стандартна активність товарного продукту (Проторизин П2Х) дорівнює 35 од. ПС/г.
17. Витрати наповнювача (NaCl) при стандартизації базового продукту:

G₃₉ =

т.

18. Вихід товарного продукту Проторизин П2Х активністю 35 од. ПС/г:

G₄₀ = G₃₈ + G₃₉ = 0,529 + 0,05 = 0,579 т.

19. Вихід Проторизину П2Х G₄₁ з 1 товарної тонни культури:

G₄₁ =

= 0,0337 ум. т,

де 600 – активність 1 г ум. т в од. ПС.

20. Для виробництва 50 ум. т. в год. необхідно виробити культури гриба Asp. oryzae КС G₁₆:

G₁₆ = 50 : G₄₁ = 50 : 0,0337 = 1483 т.

21. Виходячи з цього на добу необхідно отримувати G₁₇ культури гриба: [1]

G₁₇ = G₁₆ : 308 = 1483 : 308 = 4,82 тов. т.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Висновок

Типові проекти  розробляються з метою забезпечення будівництва заводів, що багатократно повторюються, окремих будівель раніше розробленими економічними рішеннями.

Необхідність  типового проектування для ферментної промисловості, яка внашій країні широко розвивається, має першоступеневе значення. В наш час розроблені типові лінії поверхневого культивування потужністю 50 ум. т за год.

Ці лінії  повинні послужити основою для  розробки типових проектів цехів і заводів ферментної промисловості.

Типові проекти  розробляються з врахуванням останніх досягнень техніки і технології даної галузі промисловості і будівельної індустрії. Застосування їх в будівництві повинне забезпечувати скорочування вартості будівництва, витрат матеріалів, зменшення трудоємкості будівних робіт; широке впровадження найбільш прогресивних і економічних будівельних конструкцій та деталей заводського виготовлення; прогресивних технологічних схем виробництва. [9]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список  літератури

1. Грачова, Калунянц. Технологическое проектирование предприятий ферментной промышленности. Москва – 1973.
2. Беленький Н.Г., Полонская Л.Б. Новое в производстве ферментов и ферментных препаратов из животного сырья. М., ЦИНТИпищепром, 1966, 103 с.
3. Гуров В.А. Справочник по эндокринному, ферментному, специализированному сырью и производству органопрепаратов. М., «Пищевая промышленность», 1961, 308 с.
4. Калашников Е.Я. Способы получения очищенных ферментных препаратов. – В. кн.: Новая техника и технология. М., ГосИНТИ, 1960, 201 с.
5. Колосков С.П. Оборудование предприятий ферментной промышленности. М.: «Пищевая промышленность», 1969, 384 с.
6. Фениксов Р.В. Производство и применение ферментных препаратов в пищевой промышленности. М.: «Пищевая промышленность», 1963.
7. Салманова Л.С. Цитолитические ферменты и их применение в пивоварении. М.: ЦИНТИпищепром, 1966, 53 с.
8. Уэбб Ф. Биохимическая технология и микробиологический синтез. Перевод с англ. М.: «Пищевая промышленность», 1969, 560 с.
9. Фениксова Р.В. Получение концентрированных ферментных препаратов. М.: ЦИНТИпищепром, 1960, 43 с.

 

 

 

 

 

 

Поз.	Найменування
1	Циклон
2	Трубоконвеєр  для подачі сировини в бункер
3	Бункер для  зберігання сировини
4	Трубоконвеєр  для подачі сировини на терези
5	Терези автоматичні  з підвісним бункером
6	Шнек для  подачі сировини в норію
7	Норія
8	Реактор для  приготування поживного середовища для ферментерів ємністю 50м3
9	Реактор для  приготування поживного середовища для посівних апаратів
10	Насос для поживного  середовища
11	Фільтр головний для повітря
12	Стерилізатор  для піногасника
13	Фільтр для  очистки повітря для подачі до поз.12
14	Мірник для  піногасника
15	Фільтр для  очистки повітря на подачі до поз.14
16	Посівний апарат 0,1 м3
17	Фільтр для  очистки повітря для подачі до поз.16
18	Фільтр для очистки повітря, що відходить від поз.16
19	Посівний апарат 2,5 м3
20	Фільтр для  очистки повітря для подачі до поз.19
21	Фільтр для  очистки повітря, що відходить від  позиції 19
22	Нагрівач безперервної стерилізації поживного середовища
23	Витримував безперервної стерилізації поживного середовища
24	Теплообмінник для охолодження поживного середовища
25	Ферментатор об’ємом 50 м3
26	Фільтр для  очистки повітря для подачі до поз.25
27	Фільтр для  очистки повітря, що відходить від  поз.25
28	Теплообмінник для охолодження культуральної рідини
29	Збірник для  культуральної рідини (об’єм 50 м3)
30	Насос для культуральної  рідини і поживного середовища
31	Сушарка для  біомаси
32	Бункер для  біомаси
33	Сушарка для  біомаси
34	Бункер для  висушеної біомаси
35	Шнек для  подачі біомаси на терези
36	Терези автоматичні  для біомаси
37	Бункер підмасовий
38	Установка для  розфасовки і упаковки біомаси
39	Установка для  миття ферментера