Материал: Metod_Dipl_bak_2017_РВЦ (3)

Розділ 7. Специфікація обладнання

Виконується згідно вимог курсових проектів, виконаних на 4-му курсі [2, 3]. У колонці «Технічна характеристика (виробник)» бажано вказувати конкретне інформаційне джерело, звідки взято технічну характеристику обраного обладнання.

Розділ 8. Опис технологічної схеми

Виконується аналогічно відповідним розділам курсових проектів, виконаних на 3 і 4-му курсі [2, 3, 5].

У цьому розділі наводиться конкретний опис кожної стадії і операції процесу. Під час опису підготовки поживного середовища розраховується (виходячи зі складу поживного середовища і робочих об’ємів інокуляторів, посівних апаратів і виробничого ферментера) кількість (г, кг) кожного з компонентів поживного середовища, необхідної для приготування певного об’єму середовища, а також води для приготування певних композицій (розчинів), особливості їх стерилізації, вирощування інокуляту на всіх стадіях його підготовки, умови проведення виробничого біосинтезу, виділення цільового продукту, методи контролю.

Викладаючи технологічний процес обов язково наводять номер позиції технологічного обладнання, за допомогою якого він здійснюється.

Зверніть увагу! Номер позиції технологічного обладнання, на який посилаються при описі відповідної стадії, повинен повністю співпадати з таким, що представлений на апаратурній схемі та у специфікації обладнання.

Приклад 24. Фрагмент опису технологічної схеми з переліком стадій

Технологічна схема виробництва ергостерину включає допоміжні роботи (санітарна підготовка виробництва, підготовка повітря, піногасника, розчину меляси для підживлення, титрувальних агентів, підготовка розчинів реагентів для дезінтеграції клітин і екстракції ергостерину, підготовка і стерилізація поживних середовищ,) та технологічний процес (підготовка посівного матеріалу, виробничий біосинтез, відділення біомаси, дезінтеграція клітин, екстракція ергостерину, концентрування органічного екстракту, кристалізація і висушування кристалів ергостерину).

ДР 1. Санітарна підготовка виробництва

ДР 1.1. Підготовка мийних та дезінфікуючих засобів ДР 1.2. Підготовка виробничих приміщень ДР 1.3. Підготовка технологічного обладнання

ДР 2. Підготовка аераційного повітря ДР 3. Підготовка піногасника ДР 4. Підготовка титрувальних агентів

ДР 5. Приготування і стерилізація розчину меляси для підживлення ДР 6. Підготовка розчинів реагентів для дезінтеграції клітин і екстракції ергостерину

ДР 6.1. Підготовка водно-спиртового розчину їдкого натру

ДР 7. Приготування та стерилізація поживних середовищ

ДР 7.1 Приготування і стерилізація поживного середовища для вирощування інокуляту в колбах на качалках

ДР 7.1.1 Приготування і стерилізація композиції А ДР 7.1.2 Приготування і стерилізація композиції Б

56

ДР 7.2. Приготування та стерилізація поживного середовища для вирощування посівного матеріалу в інокуляторі

ДР 7.2.1. Приготування і стерилізація композиції ДР 7.2.2. Приготування і стерилізація композиції Б

ДР 7.3. Приготування і стерилізація поживного середовища для виробничого біосинтезу

ТП 8. Підготовка посівного матеріалу

ТП 8.1. Підтримання колекційної культури ТП 8.2. Одержання робочої культури на агаризованих середовищах

ТП 8.3. Вирощування інокуляту на агаризованих середовищах ТП 8.4. Вирощування інокуляту в колбах на качалках ТП 8.5. Вирощування посівного матеріалу в інокуляторі

ТП 9. Біосинтез

9.1. Виробничий біосинтез (одержання культуральної рідини)

ТП 10. Відділення біомаси

ТП 10.1. Центрифугування культуральної рідини

ТП 11. Дезінтеграція клітин

ТП 11.1. Руйнування дріжджових клітин ТП 11.2. Охолодження дезінтеграту

ТП 12. Виділення ергостерину

ТП 12.1. Екстракція ергостерину ТП 12.2. Декантація екстракту

ТП 13. Концентрування органічного екстракту

ТП 13.1. Вакуум-випарювання екстракту

ТП 14. Отримання сухого ергостерину

ТП 14.1. Кристалізація ергостерину ТП 14.2. Висушування кристалів ергостерину

Приклад 25. Опис деяких стадій

ДР 5. Приготування і стерилізація розчину меляси для підживлення

Упроцесі біосинтезу, починаючи з 2-ї год культивування, вносять 330 г/л меляси порціями по 20 г/л кожні 2 год. Розчин меляси готують та стерилізують в окремих апаратах

(З-40) і (З-44).

ДР 5.1. Приготування і підкислення розчину меляси для підживлення

Узбірник (З-40) через об’ємно-ваговий дозатор (Д-6) вносять 768,9 кг меляси, додають 685,1 л питної води (враховуючи 10 % конденсату при подальшій стерилізації), суміш нагрівають до 40 ºС подачею у сорочку апарата глухої пари і включають мішалку (200 об/хв) до повного розчинення меляси.

До розчину меляси додають 7,7 л 1 н розчину сульфатної кислоти від ДР 4.1 до досягнення рН 4,0 (1 мл 1 н розчину сульфатної кислоти вноситься ≈ на 100 мл меляси) і включають мішалку (200 об/хв) на 30−40 хв. Далі суміш розчину меляси та осаду сульфату кальцію передають на центрифугу за допомогою насоса (Н-41).

ДР 5.2. Центрифугування розчину меляси

На центрифузі з ножовим зрізом осаду PPCS-960 (Ц-42) з розчину меляси видаляється осад та відправляється на знешкодження твердих відходів. Частота обертання барабана становить 3000 об/хв, час 20 хв. Освітлений розчин меляси передають насосом (Н-43) на стерилізацію у попередньо простерилізований збірник (З-44).

ДР 5.3. Стерилізація розчину меляси

Розчин меляси стерилізують гострою парою в збірнику (З-44) об’ємом 1 м3 при температурі 112 ºС упродовж 30 хв. Стерильний розчин меляси подають порціями в ферментер (ФР-39) до ТП 9.1 за допомогою насоса (Н-45).

57

ТП 11. Дезінтеграція клітин ТП 11.1. Руйнування дріжджових клітин

Біомасу від ТП 10.1 подають у збірник (З-56) об’ємом 250 л. У цей же збірник за допомогою насоса (Н-22) подають від ДР 6.1 21 л водно-спиртового розчину гідроксиду натрію. Суміш біомаси та водно-спиртового розчину витримують при температурі 82 ºС упродовж 4 год при постійному перемішуванні (200 об/хв.).

ТП 11.2. Охолодження дезінтеграту

Дезінтеграт охолоджують до температури 40 ºС у тому ж збірнику (З-56) за рахунок подачі холодної води в сорочку апарата.

ТП 12. Виділення ергостерину ТП 12.1. Екстракція ергостерину

До охолодженого дезінтеграту у збірник (З-56) через об’ємно-ваговий дозатор (Д-14) додають 70 л технічного ізопропанолу (співвідношення спирту до біомаси дріжджів не менше 0,6:1, тобто на 105 кг дріжджів 70 л спирту). Замість технічного ізопропанолу можна використовувати його відгін або суміш технічного ізопропанолу та відгону (1:1). Екстракцію ергостерину здійснюють упродовж 30 хв при перемішуванні (200 об/хв.), після чого виключають мішалку та залишають суміш на кілька годин для розділення фаз.

ТП 12.2. Декантація екстракту

Органічний екстракт ергостерину, отриманий на стадії ТП 12.1 (верхня фаза), перекачують з апарата (З-56) за допомогою вакуум-насоса (Н-25) у збірник (З-57) об’ємом 160 л. Водна фаза зливається через нижній патрубок збірника (З-56) та направляється на знешкодження відходів. Екстракт ергостерину подають на вакуум-випарну установку (В-59) за допомогою насоса (Н-27) до ТП 13.1.

ТП 13. Концентрування екстракту ергостерину ТП 13.1. Вакуум-випарювання екстракту

Екстракт ергостерину від ТП 12.2 упарюють на випарній установці (В-59) до 70 %-го вмісту сухих речовин. Випарювання здійснюють упродовж 1 год (продуктивність випарної установки 100 л/год) при температурі 70 ºС. Упарений продукт перекачується насосом (Н-28) на стрічковий кристалізатор (К-60) ТП 14.1.

Розділ 9. Контроль виробництва

Розділ включає в себе карту постадійного контролю із зазначенням усіх точок контролю (об’єднує карти постадійного контролю, виконані в ході попереднього курсового проектування) та обов’язкове наведення конкретних методик технологічного і мікробіологічного контролю.

Технологічний контроль включає визначення концентрації біомаси і конкретного цільового продукту у культуральній рідині, концентрації джерел вуглецю та азоту (не елементів С і N, а конкретних компонентів поживного середовища, що є джерелами вуглецю і азоту, наприклад, глюкози, етанолу, амонійного чи нітратного азоту), визначення показників, які згідно НТД мають контролюватися у напівпродуктах і готовій продукції (вміст діючої речовини, вологість, тощо).

У разі визначення концентрації позаклітинних продуктів мікробного синтезу ваговим методом необхідно пам’ятати, що на першому етапі потрібно відділити біомасу, а цільовий продукт виділяти (екстрагувати, осаджувати) з супернатанту культуральної рідини. Так само, й у процесі визначення концентрації позаклітинного цільового продукту методом газо-рідинної чи високоефективної рідинної хроматографії спочатку треба відділити біомасу, з супернатанту культуральної рідини виділити цільовий продукт і у вигляді

58

розчину певної концентрації аналізувати його хроматографічними методами.

Приклад 26. Визначення концентрації гліцерину (джерело вуглецю та енергії) у середовищі культивування P. pastoris PS103(pHBS)

Концентрацію гліцерину визначають у супернатанті, який одержують центрифугуванням культуральної рідини (3000 об/хв, 20 хв). Гліцерин аналізують методом високоефективної рідинної хроматографії (ВЕРХ) на хроматографі (Waters, Milford, MA, USA), оснащеному детектором (Model 2414, Waters) і колонкою Supelcogel C610H (30 см х

7,8 мм). Рухома фаза складається з 0,1% H3PO4 в деіонізованій воді (Mili-Q). Умови визначення: швидкість потоку 0,5 мл/хв, температура 30° С, об’єм проби 0,02 мл [6].

екстракції поверхнево-активних ліпідів сумішшю Фолча. Для відділення біомаси і одержання супернатанту, культуральну рідину N. vaccinii ІМВ В-7405 центрифугували (5000 g, 45 хв), надосадову рідину зливали. Після цього 25 мл супернатанту поміщали в циліндричну ділильну воронку об’ємом 100 мл, додавали 25 мл суміші хлороформу і метанолу (2:1, суміш Фолча) і струшували (з метою екстракції ліпідів) протягом 5 хв. Отриману після екстракції суміш залишали у воронці для розділення фаз, після чого нижню фракцію збирали (органічний екстракт 1), а водну фазу піддавали повторній екстракції. При повторній екстракції до водної фази додавали 25 мл Фолча і проводили екстракцію ліпіді упродовж 5 хв. Після розділння фаз, збирали нижню фракцію і отримували органічний екстракт 2. На третьому етапі до водної фази додавали 25 мл суміші хлороформу і метанолу (2:1) і здійснювали екстракцію, як описано вище, отримуючи органічний екстракт 3. Екстракти 1–3 змішували та упарювали на роторній випарній установці ИР-1М2 (Росія) при температурі 50 °С і абсолютному тиску 0,4–0,5 атм до постійної маси.

Розділ 10. Автоматизація виробництва

Цей розділ виконується згідно методичних рекомендацій до виконання індивідуального завдання з дисципліни «Автоматизація та управління біотехнологічних виробництв».

6. ВИМОГИ ДО ОФОРМЛЕННЯ КВАЛІФІКАЦІЙНОГО ПРОЕКТУ

6.1. Вимоги до оформлення текстової частини

Пояснювальну записку виконують із використанням комп'ютерної техніки (принтера) на аркушах білого паперу формату А-4 із залишенням полів (зліва і зверху не менше 20 мм, справа і знизу не менше 10 мм) або на стандартних аркушах з рамкою. Першу сторінку кожного нового розділу обов’язково розміщують на листі з основним написом (додаток 5). Всі інші листи допускається друкувати на листах без рамок.

Всі сторінки пояснювальної записки нумеруються й номери проставляються у правому кутку нижньої частини аркуша без крапки та у відповідному полі рамки. Нумерація сторінок пояснювальної записки починається з титульного аркуша, але на самому титульному аркуші номер сторінки не проставляється.

59

Вимоги до оформлення назв розділів, підрозділів, таблиць, рисунків, списку використаної літератури, додатків аналогічні попереднім курсовим проектам (роботам) і викладені у методичних рекомендаціях [1-6].

6.2. Вимоги до оформлення графічної частини

Всі графічні документи мають бути представлені переважно у вигляді роздруківок з використанням комп'ютерної графіки (як виключення у ручному варіанті виконання). У кожному разі для розміщення демонстраційних креслень і матеріалів використаються аркуші білого паперу формату А1. Використовувати аркуші формату А3 або А0 допускається тільки у вкрай необхідних випадках. Кількість та формат креслень визначає керівник проекту.

Кожний лист креслення обов’язково оформлюється згідно вимог ЄСКД (Єдиної системи конструкторської документації) основним надписом (згідно зразку, наведеному у додатку 4)

Зверніть увагу! Розмір штампу основного напису є величиною постійною (185 55 мм) для будь-якого формату креслення. Недотримання розмірів

штампу є грубою помилкою.

Графічна частина ВКДП включає в себе технологічну та апаратурну схеми виробництва цільового продукту.

Технологічна схема виробництва включає в себе технологічну схему доферментаційних стадій і виробничого біосинтезу, складену під час виконання курсового проекту з дисципліни «Основи проектування біотехнологічних виробництв» [2] і (для інженерних ВКДП) технологічну схему післяферментаційних процесів, складену під час виконання курсового проекту з дисципліни «Харчова біотехнологія» [3]. Нумерація стадій – наскрізна .

У технологічній схемі використовуються такі умовні позначення стадій: ДР – стадії допоміжних робіт; ТП – стадії основного технологічного процесу;

ПВ – стадії перероблення отриманих відходів; ЗВ – стадії знешкодження відходів (твердих, рідких та газоподібних,

вентиляційних викидів повітря в атмосферу); ПМВ – стадії пакування, маркування та відвантаження готового продукту.

На технологічній схемі показують точки контролю: Кт - контроль технологічний; Кх - контроль хімічний.

Км - контроль мікробіологічний Апаратурна схема є графічним зображенням технологічного процесу у

вигляді умовних позначень апаратів та трубопроводів відповідно до вимог ГОСТ, ДСТУ, ГСТУ, ОСТ. Послідовність розташування апаратури на апаратурній схемі відповідає послідовності стадій та операцій технологічної схеми.

Креслення апаратурної схеми має відобразити все технологічне обладнання, включаючи допоміжне (допоміжні збірники, теплообмінна апаратура, насоси, компресори тощо). Літерні позначення обладнання на апаратурній схемі мають співпадати з прийнятими раніше, під час курсового проектування. На схемі не наводять обладнання, якщо його використовують у

60