Проектирование предприятия по производству ферментного препарата Протосубтилин Г20Х мощностью 100 т/год

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПИЩЕВЫХ ПРОИЗВОДСТВ.

Расчетно-пояснительная записка к курсовому проекту.

49.КП.07-ТПМ-12.

«Проектирование предприятия по производству ферментного препарата Протосубтилин Г20Х мощностью 100 т/год».

Работу выполнил студент:

группы 07-ТПМ-12.

Гущина И.О.

Проверил преподаватель:

проф. Войно Л.И.

Москва 2011 г.

Задание на проектирование:

Спроектировать предприятие по производству ферментного препарата Протосубтилин Г20х мощностью 100 т/год.

Содержание Введение.

1. Характеристика препарата.

2. Характеристика исходного сырья и материалов.

3. Изложение стадий технологического процесса.

4. Переработка и обезвреживание отходов.

5. Контроль производства.

6. Материальный баланс.

7. Расчет и подбор оборудования.

8. Спецификация оборудования.

9. Строительная часть Список литературы.

Введение

ферментный препарат протосубтилин Производство ферментных препаратов занимает одно из самых ведущих мест в современной биотехнологии и относится к отраслям, объем продукции которых постоянно растет, а сфера применения неуклонно расширяется. Такое быстрое развитие связано с тем, что ферменты являются высокоактивными, нетоксичными биокатализаторами белкового происхождения, которые широко распространены в природе, без них невозможно существование многих биохимических процессов и жизнь в целом.

Ферментные препараты очень ускоряют ряд технологических процессов обработки сельскохозяйственного сырья, повышают выход и улучшают качество продукции в пищевой, мясной, молочной и лёгкой промышленности, значительно увеличивают производительность труда. Ферментные препараты применяются также в химической промышленности (выпуск моющих средств высокого качества), перспективно использование их в чёрной металлургии (удаление жира с тонкокатаного стального листа), в системах очистки промышленных и бытовых сточных вод.

Продуцентом Протосубтилина Г20Х является Bacillus subtilis — грамположительная, спорообразуюшая аэробная почвенная бактерия. Первоначально была описана в 1835 Эренбергом как Vibrio subtilis, в 1872 были переименованы Коном в Bacillus subtilis. Название «сенная палочка» вид получил из-за того, что накопительные культуры этого микроорганизма получают из сенного экстракта. Является продуцентом некоторых антибиотиков, а также ферментов (амилазы, протеазы) получаемых промышленно.

Это палочковидная бактерия, размер 3,5×0,6 мкм. Споры овальные, не превышающие размер клетки, расположены центрально. Перитрихиальное расположение жгутиков, подвижная. Колонии сухие, мелкоморщинистые, бархатистые, бесцветные или бледно-розовые. Край колонии волнистый. Растет на МПА, МПБ, а также на средах, содержащих растительные остатки, простых синтетических питательных средах для гетеротрофов. Хемоорганогетеротроф, аммонифицирует белки, расщепляет крахмал, гликоген. Условно патогенна для человека.

Применение препаратов протеолитических ферментов для обработки мяса является одним из путей интенсификации технологических процессов на предприятиях мясной промышленности, повышения технико-экономических показателей работы предприятий, улучшения качества вырабатываемых продуктов.

Опыт практического применения ферментов для обработки мяса свидетельствует о том, что этот способ обработки эффективен для следующих целей:

— размягчение жесткого мяса и увеличение на этой основе объема выработки натуральных мясных полуфабрикатов (бифштекс);

— улучшение качества соленых мясных изделий;

— выработка мясных паст, эмульсий, гидролизатов, применяемых в качестве белковых обогатителей разнообразных пищевых продуктов и в лечебном питании. Наряду с этим проводятся исследования по применению препаратов протеолитических ферментов для ускорения послеубойного созревания мяса, улучшению качества некоторых видов колбас, консервов.

В области биохимии ферменты применяются для анализа мяса и мясопродуктов.

Применение ферментов для обработки мяса основано на ферментативном гидролизе белков, изменении на этой основе структурных элементов мяса, улучшении биохимических и физико-химических показателей его качества. Для повышения стойкости пиво обрабатывают ферментными препаратами химическими веществами, адсорбентами или пастеризуют.

1. Характеристика препарата Препарат Протосубтилин Г20Х представляет собой препарат, содержащий в своем составе протеазу, и предназначен для переработки белоксодержащего сырья в мясной и пивоваренной промышленности, который необходим для получения мясных продуктов и пива высокого качества.

Препарат получают путем глубинного культивирования штамма продуцента Bacillus subtilis на питательной среде, содержащей кукурузный крахмал, сухие пивные дрожжи, кукурузный экстракт и соли. Схема выделения препарата включает в себя: отделение биомассы, стерилизующую фильтрацию раствора фермента, концентрирование его методом ультрафильтрации с последующим высушиванием концентрата на распыли тельной сушилке.

По органолептическим показателям препарат Протосубтилин Г20Х должен соответствовать указанным ниже требованиям:

1.4. По физико-химическим и биохимическим показателям препарат Протосубтилин Г20Х должен соответствовать нормам:

1.5. По микробиологическим показателям препарат Протосубтилин Г20Х должен соответствовать следующим требованиям:

*- определяется в каждой десятой партии препарата.

Содержание токсичных элементов, микотоксинов и пестицидов соответствует допустимым нормам (СанПиН 2.3.2−560−96, п. 6Л0.1.1.).

Препарат относится к 4 классу опасности (малоопасное вещество по ГОСТ 12.1.007- 76). Не обладает аллергическим воздействием на кожу, слизистую оболочку глаз.

Ориентировочный безопасный уровень веществ (ОБУВ) препарата в воздухе рабочей зоны — 2 мг/м³, в атмосфере населенных мест—0.02 мг/м³.

Маркировка, упаковка Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение препарата Протосубтилин Г20Х производится по ГОСТ 26 142–84. Ферментный препарат фасуют в сухие, чистые полиэтиленовые мешки по ГОСТ 17 811–78 или мешки из полиэтиленовой пленки по ГОСТ 10 354–82 массой нетто 12 кг с последующей упаковкой в мешки бумажные по ГОСТ 2226–88. Допустимые отклонения массы нетто ± 1,5%. Швы полиэтиленовых мешков должны быть сварными, включая шов загрузочного отверстия. Бумажные мешки сшиваются хлопчатобумажными нитками машинным способом по ГОСТ 14 961–91 или по ГОСТ 6309–93 с оставлением гребня по всей ширине мешка не более 3 см. Зашивание и сваривание мешков должны обеспечить их прочность и герметичность.

Транспортную маркировку производят по ГОСТ 14 192–96 на бумажный мешок с нанесением знака «Беречь от влаги» и маркировки, характеризующей продукцию:

Наименование предприятия-изготовителя и его товарный знак;

Наименование препарата;

Номер партии;

Масса нетто;

Дата изготовления;

Массовая доля влаги;

Ферментативная активность;

Наименование наполнителя;

Гарантийный срок хранения;

Обозначение нормативно-технической документации на продукцию. Ферментный препарат Протосубтилин Г20Х транспортируется любым видом транспорта, кроме морского, в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующих на данном виде транспорта и п. 3.3. ГОСТ 26 142–84. Препарат хранят в сухом помещении при температуре не выше 25 °C и не ниже минус 40 °C в закрытой неповрежденной таре.

Срок хранения препарата 12 месяцев со дня его изготовления. В процессе хранения свыше указанного срока препарат годен к употреблению, но допускается снижение ферментативной активности, что необходимо учитывать при расчете дозировок при его применении.

2. Характеристика исходного сырья и материалов.

3. Изложение стадий технологического процесса Стадия ВР 4. Приготовление растворов для доведения рН Стадия приготовления растворов для доведения рН включает следующие операции:

ВР 4.1. Подготовка раствора щелочи.

0,5 М раствор NaOH используется для корректировки рН, Водный раствор щелочи со склада подается по специальному трубопроводу в чистый сборник для хранения. Регулирование концентрации щелочи производится с помощью кондуктометра при разбавлении ее водой.

ВР 4.2. Подготовка раствора кислоты.

0,5 М раствор HCI используется для корректировки рН. Водный раствор кислоты со склада подается по специальному трубопроводу в чистый сборник для хранения (поз.22). Регулирование концентрации кислоты производится с помощью кондуктометра при разбавлении ее водой. 0,5 М раствор HCI.

Стадия ВР 5. Приготовление вспомогательных фильтрующих средств (приготовление суспензии фнльтроперлита) Фильтроперлит (массовая доля 2%) готовят в смесителе поз. 2. В смеситель заливают 2,0 м³ воды и загружают расчетное количество фильтроперлита (расход на фильтрование культуральной жидкости от одной ферментации — 220 кг).раствор тщательно перемешивают и передают на барабанный вакуум-фильтр.

Стадия ВР 6. Подготовка наполнителя Наполнитель сначала просеивают через сито, а затем с помощью дозирующих устройств NaCI поступает на стадии .

Вспомогательные работы так же включают в себя следующие операции:

1. Подготовка оборудования к загрузке:

1). Мойка оборудования.

2). Проверка аппаратов на герметичность После мойки аппараты охлаждают, снижают давление до нуля и проводят ревизию запорной арматуры. Затем создают давление в аппаратах с помощью сжатого воздуха 5 МПа и проверяют их на герметичность мыльным раствором. После этого аппарат проверяют на герметичность с помощью пара.

3). Стерилизация оборудования.

2. Приготовление горячей воды Для приготовления горячей воды с целью мойки технологического оборудования используют сборник, в который сливается вода с рубашки теплообменника. В случае необходимости сборник может быть заполнен горячей водопроводной водой из линии. Перед использованием воду нагревают конденсатом с теплообменника. Горячую воду из сборника передают в цех по специальному трубопроводу.

3. Приготовление раствора перекиси водорода Перекись водорода обладает высокими бактерицидными, вирулицидными и спороцидными свойствами. Применение перекиси водорода с моющими средствами позволяет объединить процесс химического обеззараживания с механической очисткой в результате чего усиливаете" дезинфицирующий эффект.

Для приготовления растворов перекиси водорода используют любую посуду, в которой разводят перекись водорода (перекись добавляют в воду) и затем добавляют моющее средство.

4. Приготовление 1% раствора формалина В циркуляционную емкость вносят 100 л дистиллированной воды, а затем через люк заливают 1 л формалина, люк закрывают и раствор перемешивают в течении 5−10 мин и направляют на стадию подготовки ультрафильтрационной установки.

5. Приготовление моющего раствора для регенерации ультрафильтрационных мембран В реактор заливают дистиллированную воду в количестве 0,5 м³, подогревают ее до 40— 45 °C и вносят в нее:

глюканат натрия. 0,25 кг трилон Б 0,25 кг.

CMC .0,25 кг Глюканат натрия и трилон Б предварительно растворяют в 2−3 литрах воды в эмалированной кастрюле, а затем вносят в реактор. Раствор перемешивают в течение 5−7 мин и затем добавляют синтетическое моющее средство и еще раз перемешивают в течение 5−10 мин. Готовый раствор направляют на стадию ТП.11.

Стадия ТП 10. Отделение биомассы фильтрацией По окончании ферментации культуральную жидкость из ферментатора по специальному коллектору передают в реактор для приема кулыуральной жидкости. Объем кулыуральной жидкости на сливе составляет 3,23 м³.

Реактор перед приемом культуралъной жидкости моют, проверяют на герметичность, ревизируют запорную арматуру.

Ферментатор ополаскивают водой и промывные воды в количестве 1 м³ по той же линии передают в реактор.

В процессе фильтрации контролируют вакуум внутри барабана фильтра, он не должен превышать величины от 0,06 до 0,08 МПа. Полученный фильтрат поступает в предварительно промытый и проверенный на герметичность сборник для фильтрата поз. СБ-6, находящийся под вакуумом. Биомасса срезается с барабана вместе с намывным слоем фильтроперлита, затем собирается в контейнер и направляется в сушилку для биомассы.

После окончания фильтрации культуральной жидкости в реактор заливают 0,3 м³ воды и подают на барабанный вакуум-фильтр для дополнительного промывания биомассы.

В сборнике замеряют объем фильтрата и отбирают пробу для определения амилолитической активности, значение водородного показателя, содержания сухих веществ, прозрачности фильтрата. Затем в сборнике происходит стабилизация значения рН. Фильтрат из сборника передают насосом на стадию ТП11. Отделённую биомассу собирают в бункер.

Стадия ТП 11. Ультрафильтрация Процесс ультрафильтрации предназначен для концентрирования, очистки и фракционированного разделения фильтрата кулыуральной жидкости путем пропускания его через полупроницаемые мембраны, позволяющих освободить фильтрат от низкомолекулярных примесей.

Ультрафильтрацию проводят при температуре от 10 до 14 °C. Фильтрат из сборника с помощью насоса подают на ультрафильтрационную установку, поверхность фильтрации установки 10 м².

Давление на входе поддерживают от 03 до 0,35 МПа в течение всего процесса ультрафильтрации. Образующийся ультраконцентрат возвращают в сборник до достижения необходимой степени концентрирования.

Концентрируют фильтрат в 13 раз. Дальнейшее концентрирование фермента нецелесообразно, т.к. приводит к значительным потерям активности. Готовый ультраконцентрат передают в сборник. Качество процесса контролируют отбором проб ультрафильтрата, прозрачность его должна быть в пределах 90 — 92%. В случае помутнения отходящего ультрафильтрата необходимо выявить модуль, который поврежден, и отключить его путем пережатия выходного канала.

Ультрафильтрат с установки собирают в сборники. Отработанный ультрафильтрат из сборника направляют на стадию ОБО и частично на очистные сооружения.

По окончании процесса концентрирования ультрафильтрационную установку промывают водой, а затем дистиллированной водой в замкнутом цикле без отвода ультрафильтрата, в течение 30 минут. Промывные воды также направляют в сборник концентрата.

Количество концентрата от переработки одной операции составляет 0,5 — 0,6 м^э, в зависимости от активности фильтрата.

Готовый концентрат хранится в сборнике при температуре 13 — 15° СКонечный концентрат должен иметь следующие показатели:

Активность не менее 636 ед/см³.

Содержание сухих веществ 16,5%.

Объем концентрата 0,77 м³.

Потери от инактивации на стадии составляют 0,5%, потери с ультрафильтратом — 4%.

Подготовка ультрафильтрационной установки к работе.

Процесс подготовки установки ультрафильтрации к работе зависит от степени загрязненности ультрафильтрационных мембран. Мембраны могут быть использованы в течение 6 месяцев и периодически подвергаться регенерации. Перед началом работы в ультрафильтрационную установку помещают ультрафильтрационные мембраны. В нерабочем состоянии; если это не более 24 часов, установку заполняют водой. Перед началом операции воду сливают до полного освобождения. В процессе концентрирования ферментного раствора на поверхности мембран образуется поляризационный слой, состоящий из веществ, имеющихся в концентрированном растворе. Эти вещества забивают поры ультрафильтрационной мембраны, и скорость процесса снижается, для восстановления и очистки поверхности мембран проводят их регенерацию. В процессе мойки, установки водой проверяется работа циркуляционного насоса, правильность показания манометров как на входе в установку, так и на выходе раствора из нее. Промывные воды и моющий раствор направляются в канализацию и затем на очистные сооружения.

Регенерация установки:

Первый вариант:

Если производительность установки снизилась на 10 — 15% от первоначальной (по воде), то установку промывают дистиллированной водой. В циркуляционную емкость заливают 0,5 м³ дистиллированной воды, подогревают воду до 40 — 45° С и промывают установку в течение 40 — 60 минут, подавая воду на установку через циркуляционный насос. Затем воду с установки и циркуляционной емкости сливают в канализацию, а установку еще раз промывают 0,1 м дистиллированной воды, которая после промывки направляется в канализацию.

Второй вариант:

Бели производительность установки снизилась на 40 — 50% (по воде), то установку сначала промывают дистиллированной водой, как описано в первом варианте. Затем в циркуляционную емкость подают 0,1−0,15 м³ моющего раствора и промывают этим раствором установку в замкнутом цикле в течение 30 — 40 минут, затем моющий раствор сливают и установку промывают дистиллированной водой до нейтрального значения рН. Промывные воды и моющий раствор направляются в канализацию и затем на очистительные сооружения. Регенерацию пластин проводят по второму варианту, как правило, через 6 — 8 операций. Обработку по второму варианту проводят и в том случае, если установка не будет длительное время использоваться. После указанной промывки установка заполняется 1% раствором формалина.

Перед началом работы ультрафильтрационной установки, если она была законсервирована, из нее сливают раствор формалина и затем ее моют водой. В процессе мойки установки водой (1ый этап регенерации) проверяется работа циркуляционного насоса, правильность показания манометра как на входе в установку, так и на выходе раствора из нее. Особенно тщательно проверяется работа поплавковых уровнемеров. Проверяется цельность стекла, и отсутствие протекания фильтрата через соединительные шланги.

Если уровнемер показывает 100% пропускание, то это указывает на то, что нарушена целостность мембраны. В этом случае прекращают подачу воды в установку, сливают воду из внутреннего пространства установки, полностью открывая вентиль слива. Установку вскрывают, вынимают поврежденную мембрану и устанавливают новую. Затем установку снова собирают и открывают подачу воды на нее, повторно проверяя работу поплавковых уровнемеров.

Стадия ТП12. Стерилизующая фильтрация Для осветления и стерилизации фильтрата проводят стерилизующую фильтрацию на установке, представляющей собой цилиндрическую трубу с размещенными в ней трубчатыми керамическими патронами с размером пор от 0,2 до 0,5 мкм. Цроцесс стерилизующей фильтрации ведут при температуре от 15 до 17 °C и давлении 0,1−0,3 МПа.

Перед началом работы установку стерилизующей фильтрации, коммуникации и сборник промывают раствором щелочи при температуре от 70 до 80 °C в течение 30 минут, а затем водой до нейтральных стоков. Затем установку стерилизуют паром при температуре 120−122°С в течение 30 минут, образовавшийся конденсат сливают в канализацию. После того как установка остынет, начинают процесс микрофильтрации.

Ультраконцентрат из сборника насосом подают порциями на установку стерилизующей фильтрации производительностью 0,03 м³/м² час по фильтрату. В связи с тем, что в свободном объеме установки и трубопроводах остается вода, то после подачи концентрата в установку, первые порции микро-фильтрата сбрасывают в канализацию и только после появления фильтруемого раствора открывают вход в сборник стерильного микрофильтрата. После того как весь концентрат будет подан в установку, в сборник концентрата заливают 0,1−0,15 м³ стерильной воды и ею вытесняют концентрат находящийся в пространстве между микрофильтрационными патронами. Отбор микрофильтрата продолжают до тех пор пока не появится вода.

Концентрат, прохода через мембраны, освобождается от частиц размером более (0,2−0,5) мкм. Стерильный фильтрат поступает в сборник. Микрофильтрат должен иметь следующие показатели: Объем микрофильтрата 0,09 м³.

Активность, не менее 6573 ед/см³.

Прозрачность не менее 90%.

Потери на стадии от инактивации составляют 1%, по массе 2%. По окончании микрофильтрации установку моют теплой водой с температурой 40 °C, подавая ее в пространство между патронами. Мойку установки ведут до тех пор, пока из установки не будет выходить чистая вода.

При потере скорости стерилизующей фильтрации более чем на 50%, установку необходимо промыть водным раствором синтетического моющего средства с массовой долей 1%, а затем водой до нейтральной реакции среды.

Далее стерильный концентрат из сборника поступает на стадию ТП13. Жидкостная стандартизация.

Стадия ТП 13. Жидкостная стандартизация стерильного концентрата Стерильный концентрат из сборника передают в предварительно простерилизованный и охлажденный сборник.

Определяют объем концентрата, отбирают пробу для проведения контроля значений водородного показателя, амилолитической активности и сухого веса. Для получения базового препарата проводят жидкостную стандартизацию стерильного концентрата в реакторе солью как источником хлористого калия, который одновременно является стабилизатором фермента. Кроме того, внесение соли в концентрат позволяет увеличить содержание сухих веществ в нем до значения 17%, что улучшает процесс сушки.

Необходимую массу наполнителя, вносят в ультраконцентрат, смесь перемешивают в течение 1 часа.

Стандартизированный концентрат должен соответствовать следующим требованиям:

Протеолитическая активность 651 ед/см³.

Содержание сухих веществ 14%.

Стадия ТП 14. Сушка ультраконцентрата Сухой препарат получают путем высушивания стабилизированного ультраконцентрата на распылительной сушилке.

Ультраконцентрат из сборника под давлением поступает через регулирующий клапан в распылительный механизм (пневмофорсунку, с помощью которой концентрат распыляется по всему сечению башни сушилки) сушилки. Воздух, поступающий в сушильную камеру, засасывается приточными вентиляторами через фильтр-камеру, где очищается в фильтрах и поступает в кожухотрубный теплообменник. В теплообменнике очищенный воздух нагревают паром до температуры от 135 до 137 °C, а затем подают в верхнюю часть сушилки в завихритель воздуха. Встречаясь с частицами распыленного ультраконцентрата, горячий воздух высушивает их. Температура воздуха на выходе из башни сушилки составляет 60−65°С.

Высушенный порошок отделяется от отработанного воздуха в циклонах 1-ой и 2-ой ступени.

Отработанный воздух с частицами продукта поступает в аспирации где отделяется основное количество высушенного ферментного препарата.

Из циклонов и сушилки ферментный порошок поступает в трубопровод пневмоподачи и собирается в бункере. Из полученного сухого продукта отбирают пробы на анализ.

Потери ври сушке от инактивации — 9%, по массе-6%.

Протеолитаческая активность базового препарата составляет не менее 1065 ед/г.

Подготовка распылительной cyшилки:

Распылительная сушилка перед пуском в работу должна быть тщательно вычищена, вымыта, собрана в соответствии с рабочей инструкцией и выведена на рабочий режим на воде. В случае залипания продукта внутри корпуса, сушилку моют водой до полного удаления продукта со стенок и затем ее тщательно просушивают. Фланцевые соединения трубопроводов, воздуховодов, узла подачи не должны иметь пропусков раствора и сухого препарата.

Стадия ТП 15- Стандартизация сухого препарата Если в результате сушки полученный препарат не соответствует требованиям технических условий на готовый продукт, то необходимо провести его стандартизацию. В качестве наполнителя используют соль поваренную.

Стандартный препарат, после смешения с наполнителем должен иметь активность- 1500 ед/г.

По данным анализа рассчитывают массу наполнителя, с целью получения стандартного препарата. Рассчитанное количество наполнителя 65,39 кг.

Наполнитель из бункера с весовым дозатором вместе с препаратом из бункера с весовым дозатором поступает в шнековый смеситель, где продукты перемешиваются в течение 30−40 минут.

Стадия УМО. Фасовка, упаковка, маркировка препарата Упаковка, маркировка, транспортирование и хранение препарата Протосубтилин Г20Х производится по ГОСТ 26 142–84. Ферментный препарат фасуют в сухие, чистые полиэтиленовые мешки по ГОСТ 17 811–78 или мешки из полиэтиленовой пленки по ГОСТ 10 354–82 массой нетто 100 г с последующей упаковкой в мешки бумажные по ГОСТ 2226–88. Допустимые отклонения массы нетто ± 1,5%. Швы полиэтиленовых мешков должны быть сварными, включая шов загрузочного отверстия. Бумажные мешки сшиваются хлопчатобумажными нитками машинным способом по ГОСТ 14 961–91 или по ГОСТ 6309–93 с оставлением гребня по всей ширине мешка не более 3 см.

Зашивание и сваривание мешков должны обеспечить их прочность и герметичность. Транспортную маркировку производят по ГОСТ 14 192–96 на бумажный мешок с нанесением знака «Беречь от влаги» и маркировки, характеризующей продукцию:

Наименование предприятияизготовителя и его товарный знак;

Наименование препарата;

Номер партии;

Масса нетто;

Дата изготовления;

Массовая доля влаги;

Ферментативная активность;

Наименование наполнителя;

Гарантийный срок хранения;

Обозначение нормативно-технической документации на продукцию. Ферментный препарат Протосубтилин Г20Х транспортируется любым видом транспорта, кроме морского, в крытых транспортных средствах в соответствии с правилами перевозки грузов, действующих на данном виде транспорта и п. 33. ГОСТ 26 142–84. Препарат хранят в сухом помещении при температуре не выше 25 °C и не ниже минус 40 °C в закрытой неповрежденной таре. Срок хранения препарата 12 месяцев со дня его изготовления. В процессе хранения свыше указанного срока препарат годен к употреблению, но допускается снижение ферментативной активности, что необходимо учитывать при расчете дозировок при его применении.

4. Переработка и обезвреживание производственных отходов Стадия ПО. Переработка отходов К перерабатываемым отходам при производстве препарата Протосубтилин относятся: отходы готового продукта при очистке внутренней поверхности сушилки и пневмотранспорта, частицы продукта, улавливаемые в циклоне аспирационной установка, а также биомасса после фильтрации.

ПО-1. Переработка твердых отходов К твердым отходам относятся отходы готового продукта, полученные при очистке внутренней поверхности сушилки, пневмотранспорта. Комки продукта пропускают через дробилку, дробят, просеивают и направляют на переработку на стадию ТП 16 (стандартизация сухого препарата).

ПО-2. Переработка биомассы, образовавшейся после стадии фильтрации Влажная биомасса, отделенная от культуральной жидкости загружается в бункер поз. Б-7 для приема биомассы на колесиках и перевозится в отделение для переработки биомассы.

Биомасса подается на двухвальцовую сушилку. Сушка идет до содержания сухих веществ в препарате 14% при t воздуха 60−70 ° С.

Сухая биомасса далее поступает на упаковочную линию, где фасуется в мешочки по 15 кг и отравляется на склад готовой биомассы.

Полученная биомасса имеет высокие кормовые достоинства, так как она пред ставляет собой комплекс остатков питательной среды и клеток продуцента, содержащего белки, микроэлементы и углеводы. Поэтому высушенную измельченную биомассу можно использовать на корм скоту или в качестве удобрения.

Стадия ОБО. Обезвреживание отходов К обезвреживаемым отходам при производстве ферментного препарата относятся ультрафильтрат и сточные воды.

ОБО-1. Обезвреживание сточных вод Сточные воды, состоящие из промывных вод с трубопроводов, емкостного оборудования, бытовых стоков, а также ультрафильтрат, поступают в сборник-усреднитель. Обработка стоков производится согласно «Инструкции по эксплуатации участка сбора и обработки промышленных стоков». После охлаждения стоков до температуры 40 °C и доведения значения водородного показателя до 6,0−8,0 в сборнике-усреднителе, стоки подаются на очистные сооружения предприятия, где они подвергаются механической и биологической очистке.

Механическая очистка сточных вод является первой стадией в общей системе очистки. Используется для выделения из сточных вод нерастворимых грубодисперсных примесей методом процеживания, отстаивания и фильтрования. Для этого применяются фильтры из слоя зернистого материала (песчаные фильтры) или отстойники.

Биологическая очистка основывается на способности м/о использовать в качестве питательного субстрата многие органические и неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах. В процессе биологической очистки сточных вод часть окисленных микроорганизмами веществ используется в процессах биосинтеза (образование биомассы — активного ила или биопленки), а другая часть превращается в безвредные продукты окисления — Н₂О₂, CО₂, NO₂ и др. Чаще всего используют метановые аэробы, поэтому прежде чем сбросить на очистные сооружения сточные воды разводят водой в сборнике-усреднителе. Очищенные воды по закрытому водостоку поступают в ручей и далее в реку.

Стадия ОБВ. Обезвреживание технологических и вентиляционных выбросов ОБВ-2. Обезвреживание отработанного воздуха от сушилки Воздух, поступающий от сушилки, очищается от пыли в аспирационной установке, проходя через циклон-пылеотделитель поз. Ц-36, который снабжен шлюзовым питателем для выгрузки продукта, затем воздух доочищается в рукавном фильтре поз. Ф-37. Воздух отделяется от пыли и удаляется с помощью вентилятора поз. В-38 в атмосферу.

ОБВ-3. Обезвреживание воздуха от места фасовки и упаковки Воздух, поступающий от места фасовки и упаковки продукта, также очищается от пыли в аспирационной установке.

5. Контроль производства и управление технологическим процессом Перечень важнейших контрольных точек производства.

6. Материальный баланс Исходные данные для продуктового расчета и составления материального баланса Протосубтилина Г20Х:

1. Количество ферментационной среды с учетом потерь (5%) за счет уноса среды с отходящими от ферментера газами.

Количество готовой культуральной жидкости (КЖ) -(G) составит — 1 м³.

Потери с уносом -5%.

Количество ферментационной среды, поступившей в ферментер составит:

G₁=G•1,05=1•1,05=1,05 м³.

2. Количество посевного материала для засева ферментационной среды (посевная доза -5% по отношению к G₁) составляет:

G₄=G₁•0,05=1,05•0,05=0,0525 м³.

Потери при выращивании посевного материала — 5%.

Количество готового посевного материала составит:

G₅=G₄•0,95=0,0525•0,95=0,0498 м³.

3. Количество среды, поступившей в ферментер (среда для ферментации):

G₈=G₁+G₅=1,05+0,0498=1,9 981,1 м³.

4. Количество культуральной жидкости (КЖ), полученной после ферментации и поступившей на стадии обработки (выход с учетом уноса с отходящими газами — 95%):

G₁₀=G₈•0,95 = 1,1•0,95=1,045 м³=1,045•10³ дм³.

4.1. Потери КЖ с отходящими газами (5%):

G₁₁=G₈•0,05 =1,1· 0,05=0,055 м³.

4.2. Активность протосубтилина в культуральной жидкости:

А₁=160 ед/см³.

4.3. Общая активность:

А₂=А₁•G₁₀=160· 1,045·10⁶ =167,2· 10⁶ ед.

4.4. Количество абсолютно сухих веществ в культуральной жидкости X=9,8%:

G₁₂=G₁₀•X/100=1,045•10³ 9,8/100=102,41 кг.

5. Фильтрация культуральной жидкости:

5.1. Расход воды на промывку осадка при гидромодуле 1:0,5:

G₁₅=G₁₀•0,5=1,045· 0,5=0,5225 м³.

5.2. Количество полученного фильтрата с учетом 8,5% потерь на фильтрации (механические потери):

G₁₆=(G₁₀+G₁₅) • (1−0,085)=(1,045+0,522) •(1−0,085)=1,433 м³.

5.3. Активность фильтрата с учетом потерь от инактивации (5%):

A₃= (А₂ •(1−0,05))/(G₁₀+G₁₅)= (167,2· 10⁶ (1−0,05))/(1,045•10⁶+0,522•10⁶)=.

=101,3 ед/см³.

5.4. Общая активность фермента в фильтрате:

А₄=G₁₆•A₃=1,433•10⁶•101,3=145,2•10⁶ ед.

Потери активности на стадии составят:

a₁= A₂-A₄=167,2· 10⁶— 145,2•10⁶ =22•10⁶ ед, из них.

— потери активности с биомассой (а₎.

a₂ = G₁₈•0,85•А₃=110 •0,85· 101,3 =9471,5 ед = 9,471· 10і ед.

— потери от инактивации: а₃= а₁-а₂=22•10⁶ -0,009· 10⁶=21,991·10⁶ед.

5.5. Содержание абсолютно сухих веществ в фильтрате — Х=6%:

G₂₀=G₁₆•X/100=1,433•10³•6/100=85,9 кг.

5.6. Количество абсолютно сухого осадка, отделенного при фильтрации:

G₁₇=G₁₂-G₂₀=102,41−85,9=16,51 кг.

При влажности осадка 85%, его количество составляет:

G₁₈= G₁₇/(1−0,85)=16,51/0,15=110 кг или.

G₁₉= G₁₂/1,2= 110/1,2=91,7 дм³, где 1,2-плотность осадка.

6. Концентрирование ферментного раствора методом ультрафильтрации:

6.1. Количество концентрата при степени концентрирования — 10;

G₂₁=G₁₆/10=1,433•10³/10=143,3 дм³=0,143•10³ дм³=0,143•10⁶ см³.

6.2. Активность фермента в ультрафильтрате с учетом 5,3% потерь:

A₅=A₃•G₁₆•(1−0,053)/G₂₁=101,3•1,433 •10⁶•0,947/0,1433•10⁶=959,311 ед/смі.

6.3. Общая активность концентрата:

A₆=A₅•G₂₁=959,311 •0,143•10⁶=137,2•10⁶ ед.

6.4. Количество абсолютно сухих веществ в концентрате (7,5%):

G₂₂=G₂₁•0,075=143•0,075=10,725 кг.

6.5. Количество ультрафильтрата:

G₂₃=G₁₆-G₂₁=1433−143=1290 дм³.

6.6. Количество абсолютно сухих веществ в ультрафильтрате:

G₂₄=G₂₀-G₂₂=85,9 -10,725=75,175 кг.

6.7. Общая активность ультрафильтрата (потери с ультрофильтратом -4,9% от общей активности фильтрата):

A₇=A₄•0,049=145,2•10⁶ •0,049=7,1•10⁶ ед.

Потери от инактивации ;

a₄=A₄-(A₆+A₇)=145,2 •10⁶-(137,2•10⁶ +7,1•10⁶)=0,9•10⁶ ед.

6.8. Активность ультрафильтрата:

a₅=A₇/G₂₃=(7,1•10⁶)/(1,29•10⁶)=5,5 ед/см³.

7. Стерилизующая фильтрация концентрата.

7.1. Количество стерильного концентрата с учетом потерь -6,2%:

G₂₅=G₂₁•(1−0,062)=143 •(1−0,062)=134,134 дм³.

7.2. Активность стерильного концентрата с учетом инактивации 3,4% от активности концентрата:

A₈=A₆•(1−0,034)/G₂₅=137,2•10⁶•(1−0,034)/134,134•10³=988 ед/см³.

7.3. Общая ферментативная активность в стерильном концентрате:

A₉=A₈•G₂₅= 988•134,1343•10³= 132,5 •10⁶ ед.

7.4. Количество абсолютно сухих веществ в стерильном концентрате (Х=7,3%):

G₂₉=G₂₅•0,073=134,134 •0,073=9,79 кг.

7.5. Количество осадка, полученного при стерилизующей фильтрации (удаляется 10% от асв, содержащихся в концентрате):

G₂₆=G₂₂• Х%=10,725• 0,1=1,0725 кг.

7.6. Количество влажного осадка (85%), полученного после стерилизующей фильтрации:

G₂₇=G₂₆/(1−0,85)=1,0725/0,15=7,15 кг Или G₂₈=G₂₇/1,1= 7,15/1,1 = 6,5 кг, где 1,1 — плотность осадка Потери активности с осадком:

a₇=G₂₇•0,85•A₈=7,15•10³•0,85• 988•10³=1,16•10⁶ ед.

8. Жидкостная стандартизация стерильного концентрата.

8.1. Жидкостная стандартизация проводится поваренной солью, до содержания абсолютно сухих веществ в концентрате до 10−12% и получения базового препарата. (берем 12%).

8.2. Количество наполнителя для жидкостной стандартизации:

G₃₀=G₂₅•0,12-G₂₉= 134,134· 0,12−9,79=6,3 кг.

8.3. Количество абсолютно сухих веществ в стерильном концентрате с наполнителем:

G₃₁=G₂₉+G₃₀=9,79+6,3=16,09 кг.

8.4. Общая активность стерильного концентрата с учетом потерь -2,6%:

A₁₁=A₉•(1−0,026)= 132.5 •10⁶ •(1−0,026)=129•10⁶ ед.

Потери активности:

a₇=A₉-A₁₁= 132,5 •10⁶ -129•10⁶= 3,5•10⁶ ед.

8.5. Количество стандартизированного препарата с учетом увеличения объема от внесения наполнителя — 0,3%:

G₃₂=G₂₅•(1+0,003)= 134,134•1,003=134,5 дм³.

8.6. Активность стерильного концентрата:

A₁₂=A₁₁/G₃₂= 132,4•10⁶/(134,5•10³)=959 ед/см³.

9. Сушка концентрата.

9.1. Количество высушенного препарата с учетом 1,8% потерь с отходящим воздухом (W=8%):

G₃₃=(G₃₁•(1−0,018))/(1−0,08)=(16,09•(1−0,018))/0,92=17,17 кг.

9.2. Активность препарата с учетом 1,5% потерь от инактивации:

A₁₃=(A₁₁•(1−0,015))/G₃₃=(129•10⁶•(1−0,015))/(17,17 •10³)= 7400 ед/г.

9.3. Содержание абсолютно сухого вещества в препарате:

G₃₄=G₃₃•0,92=17,17•0,92=15,79 кг.

9.4. Потери абсолютно сухих веществ с учетом влажности составят:

G₃₅=G₃₁-G₃₄= 16,09−15,79=0,3 кг.

9.5. Общая ферментативная активность сухого препарата:

A₁₄=A₁₃•G₃₃=7.4•10³ •17,17 · 10і =127•10⁶ ед.

10. Просеивание сухого препарата (потери 1%).

10.1. Количество просеянного препарата :

G₃₆= G₃₃•(1−0,01)=17,17 •0,99=16,99 кг.

В том числе а.с.в.:

G₃₇= G₃₆•0,98 = 16,99•0,98 = 16,65 кг.

10.2. Количество отходов сухого препарата :

G₃₈= G₃₃ — G₃₆= 17,17 — 16,99 = 0,18 кг.

10.3. Общая активность просеянного препарата :

А₁₅ = G₃₆• А₁₃ = 16,99•7,4•10³ = 125•10⁶ ед.

11. Стандартизация сухого препарата.

11.1. Активность стандартного препарата в соответствии с ТУ:

A₁₆=1500 ед/г.

11.2. Количество наполнителя для стандартизации:

G₃₉=G₃₆•(A₁₃-A₁₆)/A₁₆=16,99•(7400 -1500)/1500=66,82 кг.

11.3. Количество вещества, поступившего на стандартизацию:

G₄₀=G₃₆+G₃₉=16,99+ 66.8= 83,81 кг.

11.4. Количество препарата, после стандартизации при учете потерь — 1,3%:

G₄₁=G₄₀•(1−0,013)= 83,81•0,987=82,72 кг В том числе а.с.в.

G₄₁ •(1- W) = 82,72 •(1−0.08) = 76,1 кг.

11.5. Общая активность в стандартизированном препарате:

A₁₇=A₁₆•G₄₁= 1500• 82,72= 124,153•10³ ед.

11.6. Потери количества препарата при стандартизации:

G₄₂=G₄₀-G₄₁= 83,81- 82,72= 1,09 кг.

11.7. Потери активности на стадии стандартизации:

a₉=G₄₂•A₁₆= 1,09•10³•1500= 1,635•10⁶ ед.

12. Фасовка, упаковка, маркировка.

12.1. Препарат расфасовывают в полиэтиленовые мешки и затем в бумажные мешки по 100 г. Потери на стадии упаковки составляют 2,4%.

Количество упакованного препарата :

G₄₃=G₄₁•(1−0,024)= 82,72•(1−0,024)= 80,73 кг.

12.2. Механические потери:

G₄₄=G₄₁-G₄₃= 82,72- 80,73= 1,99 кг.

12.3. Общая ферментативная активность готового препарата:

A₁₈=A₁₆•G₄₃=1500• 80,73•10³= 121,09•10⁶ ед.

12.4. Потери активности на стадии:

a₁₀= A₁₇-A₁₈= 124•10⁶— 121,09•10⁶= 3•10⁶ ед.

Таким образом, выход препарата Протосубтилин Г20Х с активностью 1500 ед/г с 1 м³ культуральной жидкости составляет 80,73.

Общий выход по активности:

G₄₅=(A₁₈•100%)/A₂=(121.09•10⁶•100%)/161,92· 10⁶ =74,7%.

Материальный баланс получения протосубтилина Г20х.

(расчет на 1 м³ культуральной жидкости).