Материал: Metod_Dipl_bak_2017_РВЦ (3)

перетворюються на біомасу, цільовий продукт та баластні речовини. При цьому частина компонентів втрачається через краплевинос, частина ростового субстрату (джерела вуглецю) окислюється до вуглекислого газу і води для одержання енергії (генерації АТФ), необхідної для процесів конструктивного метаболізму. Ці втрати залежать як від складу поживного середовища, так і виду біологічного агена і особливостей його метаболізму. Для спрощення розрахунків ці втрати Ебс можна прийняти в діапазоні від 20 до 60%.

3.1. Кількість абсолютно сухих речовин в поживному середовищі для виробничого

біосинтезу Gзагф = 1 271 кг (див.п.2.3)

3.2. Кількість абсолютно сухих речовин в посівному матеріалі з врахуваням втрат при

Gвтб=Gсрф·Ебс= 1387·0,6 = 694 кг

3.5. Кількість абсолютно сухих речовин в культуральній рідині, що йде на подальшу переробку, становить:

Gсркр =Gсрф - Gвтб =1387 – 694 = 694 кг.

3.6. Кількість культуральної рідини після виробничого біосинтезу, кг:

Gкр = Vкр ·ρкр = 25,6·1050 = 26880 кг, де ρкр – середня густина культуральної рідини

(ρкр = (1020…1050 кг/м3).

3.7.Визначаємо кількість абсолютно сухої біомаси (АСБ) в культуральній рідині

Gасб = Vкр·Хкр = 25,6·3=409,6 = 77 кг

3.8.Визначаємо кількість абсолютно сухого ферменту (АСФ) в культуральній

рідині

Gасф = Vкр·Ркр = 25,6·1,5=39 кг

3.9. Кількість абсолютно сухих баластних речовин в культуральній рідині становить

Gбрв = Gсркр – Gасб – Gасф = 694 – 77 – 39 = 578 кг.

3.10. Кількість води, що міститься в культуральній рідині, складе

Gводи = Gкр – Gасб – Gасф – Gбрв = 26880 – 77 – 39 – 578 = 26186 кг.

41

4.Стадія ТП. Виділення, очищення та фасування готової продукціі

4.1.Відділення біомаси фільтруванням

4.1.1.Об'єм суспензії культуральної рідини , що йде на подальшу переробку складає

Vкр = 25,6 м3.

4.1.2.Біомаса містить вологи від 65…85% вологи, приймемо Wкл=0,70 (частка), тоді

кількість вологої біомаси в культуральній рідині становитиме:

Gвб = Gасб/(1-Wкл)= 77/(1-0,70) =257 кг.

4.1.3. Вологий осад містить 10…15 % міжклітинної вологи, приймаємо Wмв= 0,12 (частка), тоді загальна кількість вологого осаду, що видаляється з культуральної рідини Vкр складе:

Gосв = Gвб /(1- Wмв) = 257/(1-0,12) = 292 кг.

4.1.4. Маса вологого осаду, який одержують під час фільтрування 1 м3 суспензії

mо =Gосв /Vкр = 292 /25,6 = 11 кг/м3.

4.1.5. Об'єм волого осаду в суспензії становить Vосв = Gосв·1000/ρос = =292·1000/1050 = 278 л

4.1.6. Втрати суспензії при фільтруванні складають Vвтф=Vкр·1000·Ефт=

= 25,6·1000 ·0,07 = 1792 л, де Ефт=0,07 (коефіцієнт втрат при фільтруванні, частка). 4.1.7. Об'єм отриманого фільтрату з урахуванням втрат при фільтруванні

Vфгм=Vкр –Vосв –Vвтф= 25600 – 278 – 1792 = 23530 л.

4.1.8. Маса абсолютно сухих речовин у фільтраті становить, кг

Gфт = (Gсркр - Gасб) = 694 – 77 = 617 кг,

4.1.9. Вміст сухих речовин у фільтраті становить СРф=Gфт·100/Vфгм = 617·100/23 530= 2,6 мас.%

4.2. Концентрування розчину ферменту методом ультрафільтрації

4.2.1. Приймаємо ступінь концентрування Kуф= 2

4.2.2. Об'єм концентрату ферменту з врахуванням коефіцієнта втрат при ультрафільтрації Eуф= 0,02 (частка) складатиме

Vкон = Vфгм ·(1-Eуф)/Kуф = 23530·(1-0,02)/2 = 11530 л.

4.2.3. Втрати об’єму концентрату при ультрафільтрації

Vвтуф = Vфгм·Еуф = 23530·0,02 = 471 л.

4.2.4. Маса абсолютно сухих речовин в концентраті з врахуванням втрат ультрафільтрації Eуф= 0,02 (частка) складає

Gаск= (Gфт– (Gбрв·Еоч) )·(1–Eуф) = (617–(578·0,7))· (1-0,02) = 208 кг.

4.2.5. Вміст сухих речовин в концентраті становить,

СРкон=Gаск·100/Vкон =208·100/11530 = 1,8 мас.%. 4.2.6. Маса баластних речовин в пермеаті

Gбр = Gфт – Gаск = 617 –208 = 409 кг. 4.2.7. Об'єм пермеату після концентрування

Vпер = Vфгм –Vкон –Vвтуф =23530 – 11530 – 471 = 11529 л.

4.3. Сушіння концентрату методом розпилювання

4.3.1. Масу концентрату, що йде на сушіння, при його густині ρуф (1050 ...1100), приймаємо ρуф= 1050 кг/м3

Gкон =Vкон·ρуф/1000 =11530·1050/1000 =12107 кг.

4.3.2. Маса висушеного препарату з врахуванням коефіцієнта втрат при сушінні Есш =0,1 (частка) сухої речовини з повітрям, що виходить з сушарки, при стандартному вмісті сухих речовин в готовому продукті СРгп =(1-Wв)=0,88 (частка)

Gcш = Gаск·(1-Есш)/СРгп =208(1-0,1)/0,88 = 213 кг

4.3.3. Маса води, що підлягає видаленню з врахуванням коефіцієнта втрат при сушінні Есш =0,1 (частка)

42

Wсш = Gкон·(1- Есш) – Gcш = 12107·(1-0,1) –213 = 10683 кг

4.4. Розрахунок активності ферменту по стадіях виділення

4.4.1. Активність ферменту в культуральній рідин Aкр = 34,5 од/мл

4.4.2. Активність ферментуа у фільтраті з урахуванням коефіцієнта втрат при фільтруванні Еаф = 0,05 (частка)

Афт = Акр – (Акр·Еаф) = 34,5 – (34,5·0,05) = 33 од/мл

4.4.3. Активність ферменту в концентраті з урахуванням коефіцієнта втрат при ултрафільтруванні Еауф = 0,03 (частка)

Ауф = Афт ·Kуф – (Афт ·Еауф·Kуф) = 33·2 – 33·0,03·2 = 64 од/мл

4.4.4. Активність ферменту з урахуванням коефіцієнта втрат при сушці Еасш= 0,1 (частка)

Асш = Ауф ·Wсш/Gсш – (Еасш·Ауф·(ρгп /ρкон) =

= 64·10683/213 – (0,1·64·10683/213)·(1200/1050) = 3302 од/г

де густина висушеного ферменту, кг/м3 (1100…1300), приймаємо ρгп = 1200 кг/м3.

4.5. Розрахунок кількості наповнювача (NaCl) до стандартної активності готового ферментного препарату Аст = 1000 од. ГцС/г

4.5.1. Розраховуємо витрати наповнювача

Gнап = Gcш·Асш/Aст – Gcш = 213·3302/1000 –213 = 490 кг

4.6. Стадія ПМВ. Пакування, маркування, відвантаження

4. 6.1. Препарат розфасовують в поліетиленові пакети по 10 кг, а потім у крафт-мішки. Втрати при фасуванні складають Еуп= 0,01

Кількість ферменту для фасування з урахуванням втрат складає

Gуп = (Gcш + Gнап)·(1-Еуп) = (213+490)· (1–0,01) = 696 кг

або кількість крафт-мішків при заповненні Nп = 10 кг складає

Nпк = Gуп /Nп = 696/10 = 70 крафтмішків

4.6.2. Механічні втрати фементу при фасуванні становлять

Gвтм = (Gcш+ Gнап) – Gуп = = (213+490) –696 = 7 кг Похибка продуктового розрахунку складає

=(GупGцк)·100/Gуп = (679 – 696)·100/679 = 2,4 % , що значно менше заданої точності ± 10 %.

Робимо висновок , що продуктовий розрахунок зроблено вірно.

5. Матеріальний баланс на один виробничий цикл одержання готового продукту

Матеріальний баланс складається у вигляді таблиці. Вихідні дані для заповнення таблиці беруться з продуктового розрахунку. Матеріальний баланс вважається складеним правильно, якщо кількість готового продукту, одержаного за цикл в процесі фасування та упакування на останньому етапі технологічного процесу (в кінці таблиці балансу) практично дорівнює кількості продукту визначеного на стадії розрахунку партій продукту. Розбіжність (похибка продуктового розрахунку) має знаходитись в межах ± 10 %.

44

45