Спосіб керування процесом отримання капсульованих ферментних препаратів

 

Винахід відноситься до автоматизації технологічних процесів і може бути використане при автоматизації процесу отримання капсульованих ферментних препаратів мікробіологічної, медичної, фармацевтичної та харчової промисловості.

Відомий спосіб автоматичного керування процесом вакуум-сублімаційного сушіння за принципом теплового насоса [Пат. РФ 2255279, F26B 25/22, 2005], в якому використовують гарячий холодоагент як джерело теплоти для безпосереднього процесу вакуум-сублімаційного сушіння продуктів. При цьому конденсатор теплового насоса у вигляді змійовика розміщують у шарі заморожених частинок (гранул) продукту, а теплоту конденсації холодоагенту через трубки змійовика передають замороженим частинок (гранул) продукту і нагрівають його як мінімум до температури 70-80°C.

Недоліком відомого способу є те, що він не прийнятний для сушіння ферментних препаратів. Нагрівання більшості ферментних препаратів при температурі вище 32...40°C сприяє інактивації біологічно цінних речовин, втрати термостійкості до повного руйнування ферментів. Крім того, змійовик в шарі заморожених частинок продукту буде перешкоджати переміщенню продукту у внутрішньому объемения порошку ферментного препарату.

Найбільш близьким по технічній сутності і досягається ефект до пропонованого є спосіб одержання порошкоподібних ферментних препаратів [Пат. РФ 2495122, МПК C12N 9/00, C12M 1/02. Спосіб одержання порошкоподібних ферментних препаратів; заявлено 07.11.2012; опубл. 10.10.2013], що передбачає глибинне культивування мікроорганізмів ферментних препаратів з безперервною аерацією стерильним повітрям і механічним перемішуванням при температурі культивування 30...32°C по всьому об'єму ферментатора з обігріває сорочкою.

Недоліки способу:

- відсутність капсули ферментного препарату не дозволяє зберегти його якість, так як відбувається вплив кисню повітря на окислювальні процеси порошкоподібного ферментного препарату, при цьому відбувається зменшення терміну зберігання готових ферментних препаратів;

- відсутність системи регенерації секції випарника, що працює в режимі регенерації охолоджуючої поверхні при розморожуванні «снігової шуби», не дозволяє забезпечити безперервність підготовки сушильного агента із заданими параметрами і, як наслідок, забезпечити необхідну якість і властивості капсульованих ферментних препаратів;

- недостатньо високкачественних ферментних препаратів з-за відсутності оперативного управління матеріальними й енергетичними потоками.

Технічною задачею винаходу є підвищення якості капсульованих ферментних препаратів за рахунок підвищення точності і надійності керування технологічними параметрами, підвищення термінів зберігання капсульованих ферментних препаратів, а також підвищення енергетичної ефективності шляхом утилізації вторинної теплоти.

Для вирішення технічної задачі винаходу в способі управління процесом отримання капсульованих ферментних препаратів, що передбачає отримання ферментних препаратів допомогою глибинного культивування мікроорганізмів ферментних препаратів з безперервною аерацією стерильним повітрям і механічним перемішуванням по всьому об'єму ферментатора з обігріває сорочкою; отримання гарячого повітря у конденсаторі теплового насоса з відведенням однієї його частини в розпилювальну сушарку, а інший - для підігріву води, що подається в зігріваючою сорочку ферментатора; повернення відпрацьованого повітря після рекуперативного теплообмінника і випарника теплового насоса в конденсатор з утворенням контуру рециркуляції; попеременную подачу отриманої культуральної рідини під тиском на фільтрування в два встановлених паралель� поділу з відведенням осаду і регенерації; відведення фільтрату культуральної рідини з вмістом СВ 5...8% спочатку до накопичувального збірник, а потім в розпилювальну сушарку з використанням типового парокомпресійного теплового насоса, що включає компресор, конденсатор, терморегулюючий вентиль і випарник, що працюють по замкнутому термодинамічному циклу; охолодження відпрацьованого сушильного агента в випарнику і його подачу в режимі замкнутого циклу в конденсатор; відведення утворився в випарнику конденсату в кількості випарувалася з продукту вологи у збірник конденсату з подальшою подачею під тиском у фільтр, що працює в режимі регенерації, новим є те, що в робочій камері розпилювальної сушарки висушиваемие частинки ферментного препарату покривають плівкою структурообразующей суспензії, у якості якої використовують желатин, а отримані після сушіння капсульовані гранули виводять в якості готового продукту; в контурі рециркуляції холодоагенту типового парокомпресійного теплового насоса використовують двосекційний випарник, робоча і резервна секції якого поперемінно працюють в режимі конденсації та регенерації; при цьому регенерацію теплообмінної поверхні резервної секції випарника осуществлткой свіжим повітрям, забираемим з атмосфери; конденсат, що утворився при розморожуванні «снігової шуби» на охолоджуючої поверхні резервної секції випарника відводять збірник конденсату; вимірюють витрати живильного середовища, посівного матеріалу, стерильного повітря, культуральної рідини, фільтрату культуральної рідини до накопичувального збірки і на вході в розпилювальну сушарку, гарячого повітря, холодоагенту, структурообразующей суспензії на створення капсули, конденсату на водну регенерацію фільтруючої перегородки фільтра, що працює в режимі регенерації; температури культивування, холодоагенту на вході і виході з випарника, кипіння холодоагенту у випарнику, холодного повітря із секцій випарника, гарячого повітря на вході в розпилювальну сушарку; концентрацію зважених часток у фільтраті культуральної рідини; встановлюють температуру культивування по витраті культуральної рідини і посівного матеріалу в ферментатор впливом на витрату теплої води в зігріваючою сорочку; по поточних значень температури холодоагенту до і після випарника і температури його кипіння визначають поточне значення коефіцієнта теплопередачі і при досягненні гранично допустимого заданої секції в режим конденсації; по виміряному значенню концентрації зважених часток фільтрату культуральної рідини здійснюють перемикання фільтрів з режиму поділу в режим регенерації і встановлюють витрата води на водну регенерацію фільтруючого елемента фільтра, що працює в режимі регенерації; по витраті фільтрату культуральної рідини встановлюють температуру і витрата гарячого повітря в розпилювальну сушарку з корекцією по вологості препарату в капсулах, а також витрата структурообразующей суспензії, підживлення свіжого повітря в контур рециркуляції здійснюють за сумарною витратою гарячого повітря.

Технічний результат винаходу полягає в підвищенні якості капсульованих ферментних препаратів за рахунок підвищення точності і надійності керування технологічними параметрами, підвищення термінів зберігання капсульованих ферментних препаратів, а також у підвищенні енергетичної ефективності шляхом утилізації вторинної теплоти.

На фіг. 1 представлена схема, що реалізує запропонований спосіб управління процесом отримання капсульованих ферментних препаратів.

Схема містить ферментатори 1 з обігріває сорочкою 2; збірник врожаю 3; фільтри 4 і 5; �сатор 9; терморегулюючий вентиль 10; робочу секцію випарника 11, резервну секцію випарника 21; збірник конденсату 12; рекуперативного теплообмінник 13; насоси 14, 17, 18, 19, 20; вентилятори 15, 16; мікропроцесор 22; датчики: FE - витрати, TE - температури, ME - вологості, CE - концентрації; лінії матеріальних потоків: 0.0 - висновок осаду; 0.1 - висушений ферментний препарат; 1.0 - відпрацьована вода; 1.5 - тепла вода; 1.8 - конденсат; 3.0 - відпрацьоване повітря; 3.2 - холодне повітря; 3.4 - гаряче повітря; 3.5 - свіже повітря; 3.9 - стерильний повітря; 9.0 - рециркуляція холодоагенту; 9.4 - культуральна рідина; 9.7 - живильне середовище; 9.8 - посівний матеріал (инокулят); 9.9 - фільтрат культуральної рідини.

Спосіб керування процесом отримання капсульованих ферментних препаратів здійснюється наступним чином.

У ферментаторах 1 з обогревающими сорочками 2 методом аеробної глибинної ферментації здійснюють отримання культуральної рідини при температурі 30...32°C при створенні оптимальних умов культивування за рахунок інтенсивного масо - і енергообміну між клітинами мікроорганізмів живильного середовища і посівного матеріалу (інокулята), що подаються по лініях 9.7 та 9.8. При цьому здійснюють аерацію живильного середовища потоком стерилѱъему ферментаторов.

Використання декількох ферментаторов дозволяє забезпечити безперервність роботи розпилювальної сушарки, так як тривалість культивування значно більше, ніж тривалість сушіння.

Отриману у ферментаторах культуральну рідину подають в збірник врожаю 3, після чого насосом 19 поперемінно подають на фільтрування в два встановлених паралельно фільтра 4 і 5 з противоточной водної регенерацією фільтруючого елемента, які поперемінно працюють в режимі розділення з відведенням осаду і регенерації. У фільтрах відбувається відділення твердої фази, яку виводять по лінії 0.0, а фільтрат культуральної рідини з вмістом СВ 5...8% по лінії 9.9 подають в збірник рідкої фази ферментного препарату 6. Фільтрат культуральної рідини насосом 18 направляють в розпилювальну сушарку 7.

Культуральна рідина з допомогою форсунок розпорошується в сушильній камері, де контактує з гарячим повітрям з температурою 70...75°C, подається по лінії 3.4. Таким чином, досягається значне збільшення поверхні випаровування. За рахунок інтенсивного масо - та теплообміну між висушиваемим продуктом і гарячим повітрям дисперговані частинки ферментного препарату втрачають вологу протягом коро�після сушіння капсулированний ферментний препарат виводять в якості готового продукту з вологістю 5...7%.

Нагрів повітря, що подається в розпилювальну сушарку 7 в якості сушильного агента, відбувається з використанням типового парокомпресійного теплового насоса.

Парокомпрессионниє тепловий насос, що включає конденсатор 9, випарник, що складається з робочої секції 11 і резервної секції 21, компресор 8, терморегулюючий вентиль 10 і рекуперативного теплообмінник 13, працює в режимі теплового насоса з наступного термодинамічному циклу. Робоча і резервна секції двосекційного випарника працюють поперемінно в режимі конденсації та регенерації; при цьому регенерацію теплообмінної поверхні резервної секції випарника здійснюють частиною гарячого повітря, що відводиться з контуру рециркуляції після конденсатора теплового насоса, з підживленням свіжим повітрям, забираемим з атмосфери.

Холодоагент всмоктується компресором 8, стискається до тиску конденсації і по замкнутому контуру 9.0 направляється в конденсатор 9. Потім холодоагент дросселируется до заданого тиску, відповідного температурі кипіння, за допомогою терморегулюючого вентиля 10. З цим тиском холодоагент надходить у робочу секцію 11 двосекційного випарника і випаровується з виділенням холоду. Переключени�ції. Конденсат, що утворився при розморожуванні «снігової шуби» на охолоджуючої поверхні резервної секції випарника відводять збірник конденсату 12. Пари хладагента по контуру 9.0 направляються в компресор 8, стискаються до тиску конденсації, і термодинамічний цикл повторюється.

Відпрацьоване повітря з розпилювальної сушарки 7 з температурою 30...35°C і вмістом вологи 0,025...0,030 кг/кг по лінії 3.0 надходить в секції випарника, де з них видаляється волога, що відводиться по лінії 1.8 збірник конденсату 12. Отриманий таким чином конденсат з допомогою насоса 17 подається на фільтри 4 і 5, де використовується для їх промивання осаду.

Осушене і охолоджене повітря з температурою 5...7°C і вмістом вологи 0,003...0,005 кг/кг по лінії 3.0 разом з відпрацьованим повітрям з рекуперативного теплообмінника 13 подається в конденсатор 9. Повітря, нагріте в конденсаторі до температури 70...75°C, поділяють на три потоки, перший з яких по лінії 3.4 подають вентилятором 15 в рекуперативного теплообмінник 13 для підігріву води, що подається в зігріваючою сорочку ферментатора, другий - вентилятором 16 в розпилювальну сушарку 7, третій відводять з контуру рециркуляції після конденсатора 9 типового парокомпресійного теплового наѶду нагрітим повітрям і відпрацьованою водою, що відводиться з ферментаторов, за рахунок якого вода нагрівається до температури 40...45°C. Після цього нагріта вода знову подається в обігрівають сорочки ферментаторов насосом 14, де використовується для стабілізації температурного режиму процесу культивування.

Інформація про температуру культивування у ферментаторах, витраті живильної середовища по лінії 9.7, витраті посівного матеріалу (інокулята) по лінії 9.8, витраті стерильного повітря по лінії 3.9, частоті обертання мішалки, витраті теплої води в зігріваючою сорочку 2 по лінії 1.5, витраті культуральної рідини по лінії 9.4, витраті конденсату на водну регенерацію фільтруючої перегородки фільтрів 4 і 5 по лінії 1.8, витраті фільтрату культуральної рідини по лінії 9.9, концентрації зважених часток у фільтраті культуральної рідини, витрати гарячого повітря на підігрів води в рекуперативному теплообміннику 13, на сушку ферментного препарату в розпилювальну сушарку 7 і на регенерацію теплообмінної поверхні резервної секції випарника 21 по лінії 3.4, температурі гарячого повітря на вході в розпилювальну сушарку 7, температури холодоагенту на вході і виході з випарника і температурі кипіння холодоагенту у випарнику по лінії 9.0, тим�ие капсули ферментного препарату в розпилювальну сушарку 7, вологості капсулах ферментного препарату по лінії 0.1 з допомогою датчиків передається в мікропроцесор 22, який за закладеним у нього програмно-логічного алгоритму здійснює оперативне управління технологічними параметрами з урахуванням накладених на них двосторонніх обмежень, обумовлених як отриманням готового продукту високої якості, так і економічною доцільністю.

Мікропроцесор встановлює масовий і тепловий потік теплої води з температурою 40...45°C обігрівають сорочки 2 ферментаторов 1 в лінії 1.5 впливом на витрату теплої води шляхом зміни потужності регульованого приводу насоса 14 з корекцією по температурі культивування у ферментаторах 1. При цьому досягається стабілізація температури ферментації 30...32°C і раціональне використання теплоти конденсації холодоагенту в конденсаторі типового парокомпресійного теплового насоса при отриманні гарячого повітря з температурою 70...75°C.

По виміряному значенню концентрації зважених часток у фільтраті культуральної рідини, яка відводиться в збірник 6 по лінії 9.9, здійснюють перемикання фільтрів 4 і 5 з режиму поділу в режим регенерації і встановлюють витрату води по лінії 1.8 наті регульованого приводу насоса 17.

По витраті фільтрату культуральної рідини по лінії 9.9 мікропроцесор 22 встановлює температуру і витрата гарячого повітря по лінії 3.4 в розпилювальну сушарку 7 шляхом зміни потужності привода компресора 8 типового парокомпресійного теплового насоса і потужності регульованого привода вентилятора 16 з корекцією по вологості препарату в капсулах, а також витрата структурообразующей суспензії впливом на потужність привода вентилятора 20.

За сумарною витратою гарячого повітря, що подається в рекуперативного теплообмінник 13 для підігріву води, в розпилювальну сушарку 7, і на регенерацію теплообмінної поверхні резервної секції випарника 21 встановлюють витрата свіжого повітря по лінії 3.5 на підживлення в контурі рециркуляції.

По поточних значень температури холодоагенту по лінії 9.0 до і після робочої секції випарника і температури його кипіння у випарнику мікропроцесор безперервно обчислює поточне значення коефіцієнта теплопередачі на охолоджуючої поверхні робочої секції випарника і при досягненні гранично допустимого заданого значення здійснюють перемикання робочої секції випарника 11 на режим регенерації з включенням резервної секції 21 в режим�лоносителя до іншого (від водяних парів до холодоагенту або від холодоагенту водяним парам) через одиницю площі розділяє їх охолоджуючої поверхні робочої секції випарника в одиницю часу при різниці температур між теплоносіями 1 град:

де Q=Vcρ(t1-t2) - кількість теплоти відпрацьованого повітря, що надходить з розпилювальної сушарки в робочу секцію випарника типового парокомпресійного теплового насоса, кДж/год; c, ρ - середні значення теплоємності, кДж/(кг·K), і щільність, кг/м3, відпрацьованого повітря; V - об'ємна витрата відпрацьованого повітря, м3/год; F - площа поверхні охолоджуючого елемента випарника, м2; Tcp=(t1-t2)/ln[(t1-t3)/(t2-t3)] - середній температурний напір, °C; t1- температура відпрацьованого повітря робочої перед секцією випарника, °C, t2- температура холодного повітря після випарника, °C, t3- температура кипіння холодоагенту у випарнику, °C.

Мікропроцесор безперервно виробляє сигнал відхилення поточного значення коефіцієнта теплопередачі від заданого значення, за яким впливає на співвідношення витрат «відпрацьоване повітря-холодоагент» шляхом зміни витрати холодоагенту в лінії рециркуляції 9.0 впливом на потужність приводу компресора 8. Відхилення поточного значення коефіцієнта теплопередачі від заданого в бік зменшення мікропроцесор збільшує холодопроличение холодопродуктивності (витрати холодоагенту в лінії 9.0) не дозволяє вивести поточне значення коефіцієнта теплопередачі на задане значення, то мікропроцесор відключає робочу секцію випарника 11 з лінії рециркуляції холодоагенту 9.0 холодильної машини і підключає резервну секцію 21 допомогою синхронної роботи виконавчих механізмів.

Одночасно мікропроцесор 22 здійснює перемикання напрямку руху гарячого повітря за допомогою розподільника потоку в робочу секцію випарника 11, яка з режиму конденсації водяних парів на її охолоджуючої поверхні перемикається на режим регенерації, тобто режим розморожування «снігової шуби». При цьому секція, що працює в режимі регенерації, відключається з контуру рециркуляції холодоагенту 9.0 типового парокомпресійного теплового насоса, а резервна 21 підключається за допомогою синхронної роботи виконавчих механізмів.

Отриманий в процесі розморожування конденсат, що утворився з розмороженої на охолоджуючої поверхні секції випарника «снігової шуби», відводять в накопичувальний збірник 12.

Приклади реалізації способу

Процес ферментації здійснювався в ферментаторі аеробної глибинної ферментації з комбінованим підведенням енергії: до газовій фазі для аерації стерильним повітрям за допомогою барботера і до рідкої фазі перемішуванням за допомогою мго матеріалу), стерильного повітря, гарячої води в зігріваючою сорочку для забезпечення високої інтенсивності масо - і енергообміну мікробних клітин інокулята з живильним середовищем за рахунок стабілізації параметрів процесу на рівні, необхідному для оптимального розвитку продуцента і утворення цільового продукту. З ферментатора відводили відпрацьоване повітря, відпрацьовану воду і культуральну рідину у вигляді суміші, що містить клітини, позаклітинні метаболіти і біомасу з залишковою концентрацією цільового продукту.

Для виділення цільового продукту з культуральної рідини її піддавали фільтрації з видаленням осаду біомаси і подачею фільтрату в розпилювальну сушарку SD-1000 [EYELA, Японія] з наступними технічними характеристиками:

Температура сушильного агента на вході60...80°C
Температура сушильного агента на виході30...35°C
Дисперсність готового продукту3...10 мкм
Тиск фарби повітря150...170 кПа
30 л
Продуктивність50 кг/год

Приклад 1

В якості об'єкта виробництва використаний ферментний препарат інулінази, отриманий глибинним способом з використанням продуцента мікроміцета Aspergillus awamori 2250 [Шевцов А. А., Тертична В. В., Тертична Т. Н. // Стан, проблеми і перспективи виробництва та переробки сільськогосподарської продукції: Матеріали міжнар. навч.-практ. конф., присвяченій 10-річчю факультету харчових технологій, 29-30 березня 2011 р. - р. Уфа, 2011. - С. 355-357].

Максимальний вихід цільового продукту по активності досягався при наступному режимі культивування:

Тиск стерильного повітря при подачі в ферментатор, МПа0,03
Частота обертання мішалки, з-13,5
pH рідкої фази4,2
Температура культивування, °C31±0,5
Вміст сухих речовин в культуральної рідини, %
Активність β-фруктофуранозидази, од./см3100±5
Питома активність, од/г білка1200
Тривалість ферментації, ч96
Вологість фільтрату культуральної рідини, %93±0,5

Враховуючи експлуатаційні характеристики розпилювальної сушарки та холодильної машини, що працює у режимі типового парокомпресійного теплового насоса, знаходимо раціональний інтервал значень коефіцієнта теплопередачі від водяних парів до холодоагенту через поверхню охолоджуючого елемента випарника [Данилов Р. Н., Филаткин Ст. Н. та ін. Збірник завдань по процесам теплообміну у харчової і холодильної промисловості. - М: Агропромиздат, 1986. - 288 с.].

В якості випарника використаний горизонтальний кожухотрубний випарник з внутрішньотрубним кипінням холодоагенту R22 холодопродуктивністю Qпро=20 кВт, виконаний з мідних трубок діаметром 20×2 мм з алюмінієвою вставкою. В міжтрубному просторі рухаються водяні пари конденсуються на поверхні трубок з утворенням «сніг� парів, виходяших з випарника, t2=5°C, температура кипіння холодоагенту t3=-17°C, F=16 м2- площа поверхні охолоджуючого елемента випарника.

Среднелогарифмический температурний напір між холодоагентом і водяними парами:

Коефіцієнт теплопередачі випарника kвн, віднесений до загальної поверхні труб, знаходимо по рівнянню теплопередачі від водяних парів до хладагента:

Конденсація водяних парів з утворенням на охолодженому елементі випарника «снігової шуби» веде до поступового зниження коефіцієнта теплопередачі від водяних парів до холодоагенту через поверхню охолоджуючих труб випарника. В результаті процес конденсації водяних парів з сушильного агента на поверхні охолоджуючих труб випарника сповільнюється, сушильний агент втрачає вологопоглинальні властивості, знижується швидкість вологовидалення.

Зміна умов роботи випарника за рахунок утворення «снігової шуби» (ρ=200 кг/м3), наприклад товщиною δін=10 мм, призведе до підвищення температури відпрацьованого повітря, що виходить з випарника, з t2=5°C до t2=8°C, тоді

Утворюється за годину шар «снігової шуби» буде мати товщину

Час утворення шару інею максимально заданої товщини, наприклад, 10 мм, складе:

Тому в процесі сушіння необхідно підтримувати поточне значення коефіцієнта теплопередачі не нижче 35,85 Вт/(м2·°C).

При зниженні поточного значення коефіцієнта теплопередачі нижче 35,85 Вт/(м2·°C) мікропроцесор відключає робочу секцію випарника з лінії рециркуляції хладагента і підключає резервну секцію.

Частина повітря, нагрітого в конденсаторі до температури 71°C, подають у рекуперативного теплообмінник 13 для підігріву води до температури 41°C, подається в зігріваючою сорочку ферментатора, забезпечуючи заданий режиму процесу культивування.

У двох ферментаторах, забезпечених обогревающими сорочками, методом аеробної глибинної ферментації здійснюють підготовку культуральної рідини при температурі 31�у клітинами мікроорганізмів живильного середовища і посівного матеріалу. Крім того, здійснюють безперервне механічне перемішування живильного середовища по всьому об'єму ферментатора і її аерацію потоком стерильного повітря, що подається в ферментатор.

Культуральну рідину, отриману в ферментаторі, подають в збірник врожаю, а після нагромадження достатнього обсягу насосом перекачують у два фільтра для відділення твердої фази, яку потім виводять із системи. Фільтрат культуральної рідини з вологістю 93±0,5% подають в збірник рідкої фази ферментного препарату і насосом направляють в розпилювальну сушарку.

Культуральна рідина з допомогою форсунок розпорошується в сушильній камері, де контактує з гарячим повітрям з температурою 71±0,5°C. Одночасно в процесі розпилювальної сушки ферментний препарат покривається плівкою структурообразующей суспензії, у якості якої використовують желатин. Гранули з желатину піддають додатковій обробці таніном. В результаті чого вони володіють низькою гігроскопічністю і хорошою сипучістю.

В результаті отриманий капсулированний ферментний препарат з вологістю 6±0,5% виводився з розпилювальної сушарки в якості готового продукту.

Нагрів повітря, що подається в розпилювальну сушипо наступного термодинамічному циклу.

Холодоагент всмоктується компресором, стискається до тиску конденсації і по замкнутому контуру направляється в конденсатор, після чого дросселируется до заданого тиску, відповідного температурі кипіння, за допомогою терморегулюючого вентиля. З цим тиском холодоагент надходить у випарник і випаровується з виділенням холоду. Пари хладагента направляються в компресор, стискаються до тиску конденсації, і термодинамічний цикл повторюється.

Відпрацьоване повітря з розпилювальної сушарки з температурою 31±0,5°C і вмістом вологи 0,025 кг/кг надходить у випарник, де з нього видаляється волога, яка відводиться в збірник конденсату. Отриманий таким чином конденсат з допомогою насоса подається на фільтри, де використовується для їх промивання осаду.

Осушене і охолоджене повітря з температурою 6±0,5°C і вмістом вологи 0,003 кг/кг разом з відпрацьованим повітрям з рекуперативного теплообмінника подається в конденсатор. Повітря, нагріте в конденсаторі до температури 71±0,5°C, розділяється на три потоки, перший з яких подається вентилятором у рекуперативного теплообмінник, другий - в розпилювальну сушарку, а третій відводять з контуру рециркуляції після конденсатора паро�ента в контурі його рециркуляції дозволяє забезпечити економію енергетичних витрат і знизити їх, порівняно з прототипом на 10-12%.

У рекуперативному теплообміннику відбувається теплообмін між нагрітим повітрям і відпрацьованою водою, що відводиться з ферментаторов, за рахунок якого вода нагрівається до температури 41±0,5°C. Після цього нагріта вода знову подається в обігрівають сорочки ферментаторов, де використовується для стабілізації температурного режиму процесу культивування.

Приклад 2

Спосіб аналогічний прикладу 1, але аеробне глибинне культивування проводили мікроміцета Trichoderma harzianum F114 продуцента ферменту β-маннанази, який гідролізує маннани рослинного углеводсодержащего сировини до маннози.

Максимальний вихід цільового продукту по активності досягався при наступному режимі культивування:

Тиск стерильного повітря при подачі в ферментатор, МПа0,04
Частота обертання мішалки, з-13,6
pH рідкої фази4,5
Температура культивування, °C31,5±0,5
Вміст сухих речовин в культуральному жи�td>2400±5
Питома активність, од/г білка11800
Тривалість ферментації, ч72
Вологість фільтрату культуральної рідини, %94±0,5
Активність β-маннанази, од./р2100-2130

Спосіб здійснюють при наступних параметрах:

Вологість фільтрату культуральної рідини94±0,5%
Температура гарячого повітря на вході в розпилювальну
сушарку74±0,5°C
Вологість порошкоподібного ферментного препарату6,5±0,5%
Температура відпрацьованого повітря на виході з розпилювальної
сушарки34±0,5°C
Вологовміст відпрацьованого повітря на �an="0">0,030 кг/кг
Температура осушеного і охолодженого повітря6,5±0,5°C
Вологовміст осушеного і охолодженого повітря0,005 кг/кг
Температура води, що подається на культивування44±0,5°C

Спосіб керування процесом отримання капсульованих ферментних препаратів дозволяє:

- капсулювання дозволяє зберегти якість ферментних препаратів, так як запобігає вплив кисню повітря на окислювальні процеси всередині капсули, при цьому досягається збільшення термінів зберігання та зменшується ймовірність псування продукту, в тому числі при транспортуванні, оскільки забезпечується захист від механічних пошкоджень;

- система регенерації секції випарника, що працює в режимі регенерації охолоджуючої поверхні при розморожуванні «снігової шуби», дозволяє забезпечити безперервність підготовки сушильного агента із заданими параметрами і, як наслідок, забезпечити необхідну якість і властивості капсульованих ферментних препаратів;

- підвищити якість ферментних препаратів за рах�ть екологічну безпеку за рахунок запобігання викиду теплоносія в навколишнє середовище.

Спосіб керування процесом отримання капсульованих ферментних препаратів, що передбачає отримання ферментних препаратів допомогою глибинного культивування мікроорганізмів ферментних препаратів з безперервною аерацією стерильним повітрям і механічним перемішуванням по всьому об'єму ферментатора з обігріває сорочкою, отримання гарячого повітря у конденсаторі теплового насоса з відведенням однієї його частини в розпилювальну сушарку, а інший - для підігріву води, що подається в зігріваючою сорочку ферментатора; повернення відпрацьованого повітря після рекуперативного теплообмінника і випарника теплового насоса в конденсатор з утворенням контуру рециркуляції; попеременную подачу отриманої культуральної рідини під тиском на фільтрування в два встановлених паралельно фільтра з противоточной водної регенерацією фільтруючого елемента, які поперемінно працюють в режимі розділення з відведенням осаду і регенерації; відведення фільтрату культуральної рідини з вмістом СВ 5...8% спочатку до накопичувального збірник, а потім в розпилювальну сушарку з використанням типового парокомпресійного теплового насоса, що включає компресор, конденсатор, терморегулюючий го агента у випарнику і його подачу в режимі замкнутого циклу в конденсатор; відвід утворився в випарнику конденсату в кількості випарувалася з продукту вологи у збірник конденсату з подальшою подачею під тиском у фільтр, що працює в режимі регенерації, відрізняється тим, що в робочій камері розпилювальної сушарки висушиваемие частинки ферментного препарату покривають плівкою структурообразующей суспензії, у якості якої використовують желатин, а отримані після сушіння капсульовані гранули виводять в якості готового продукту; в контурі рециркуляції холодоагенту типового парокомпресійного теплового насоса використовують двосекційний випарник, робоча і резервна секції якого поперемінно працюють в режимі конденсації та регенерації; при цьому регенерацію теплообмінної поверхні резервної секції випарника здійснюють частиною гарячого повітря, відводиться з контуру рециркуляції після конденсатора теплового насоса з підживленням свіжим повітрям, забираемим з атмосфери; конденсат, що утворився при розморожуванні «снігової шуби» на охолоджуючої поверхні резервної секції випарника відводять збірник конденсату; вимірюють витрати живильного середовища, посівного матеріалу, стерильного повітря, культуральної рідини, фільтрату культур�, �труктурообразующей суспензії на створення капсули, конденсату на водну регенерацію фільтруючої перегородки фільтра, що працює в режимі регенерації; температури культивування, холодоагенту на вході і виході з випарника, кипіння холодоагенту у випарнику, холодного повітря із секцій випарника, гарячого повітря на вході в розпилювальну сушарку; концентрацію зважених часток у фільтраті культуральної рідини; встановлюють температуру культивування по витраті культуральної рідини і посівного матеріалу в ферментатор впливом на витрату теплої води в зігріваючою сорочку; по поточних значень температури холодоагенту до і після випарника і температури його кипіння визначають поточне значення коефіцієнта теплопередачі і при досягненні гранично допустимого заданого значення здійснюють перемикання робочої секції випарника на режим регенерації з включенням резервної секції в режим конденсації; по виміряному значенню концентрації зважених часток фільтрату культуральної рідини здійснюють перемикання фільтрів з режиму поділу в режим регенерації і встановлюють витрата води на водну регенерацію фільтруючого елемента фільтра, що працює в Ѿ повітря в розпилювальну сушарку з корекцією по вологості препарату в капсулах, а також витрата структурообразующей суспензії, підживлення свіжого повітря в контур рециркуляції здійснюють за сумарною витратою гарячого повітря.



 

Схожі патенти:

Ферментаційна середовище та спосіб отримання рекомбінантних білків

Винахід відноситься до біотехнології, а саме до ферментаційної середовищі і способу отримання рекомбінантних білків з використанням даного середовища. Ферментаційна середовище для отримання рекомбінантних білків, вибраних з групи, що включає Г-КСФ, стрептокиназу і ліпазу, з використанням мікроорганізмів, виділених з групи, що включає: E. Coli, Streptomyces sp. і Rhizomucor sp., характеризується підтримуваної концентрацією сечовини або її похідних в інтервалі від 0,5 г/л до 2 г/л. Середовище містить на літр води основні солі в наступних кількостях: ортофосфорну кислоту (85%) від 2,67 до 133,5 мл, сульфат кальцію від 0,093 до 4,65 м, сульфат калію від 1,82 до 91 м, сульфат магнію-7H2O від 1,49 до 74,5 г, гідроксид калію від 0,413 до 20,65 г, гліцерин від 4 до 200 р. Середовище містить на літр води мікроелементи в наступних кількостях: сульфат міді-5H2O від 0,6 до 30 м, йодид натрію від 0,008 до 0,4 г, сульфат марганцю-H2O від 0,3 до 15 м, модібдат натрію-H2O від 0,02 до 1 м, борна кислота від 0,002 до 0,1 г, хлорид кобальту від 0,05 до 2,5 г, хлорид цинку від 2 до 100 м, сульфат заліза двовалентного-7H2O від 6,5 до 325 м, біотин від 0,02 до 1 м, сірчану кислоту від 0,5 до 25 мл Винахід забезпечує підвищений вихід цільових продуктів. 2 н. і 4 з.п. ф-ли, 27 іл., 3 табл., 16 пр.

Нова ацетил-coa-карбоксилаза

Винахід відноситься до галузі біотехнології. Представлена нуклеїнова кислота, що кодує білок, що володіє ацетил-СоА - карбоксилазной активністю, що компенсує недолік ацетил-СоА-карбоксилазной активності в дріжджах, де нуклеотидна послідовність обрана з групи, що складається з нуклеїнової кислоти, яка містить нуклеотидну послідовність: (a) кодує білок, що складається з амінокислотної послідовності SEQ ID NO:2; (b) яка гибридизуется в жорстких умовах з нуклеїнової кислотою, комплементарної SEQ ID NO:1; (c) SEQ ID NO:1; та (d) яка гибридизуется в жорстких умовах з нуклеїнової кислотою, складається з комплементарної нуклеотидної послідовності, що кодує білок SEQ ID NO:2; де SEQ ID NO:1 і 2 розкрито в описі. Також описані: ацетил-СоА-карбоксилаза (SEQ ID NO:2), підвищує вміст арахідонової кислоти, характерне для господаря; рекомбінантний вектор, що містить зазначену нуклеїнову кислоту; і клітина, яка трансформована зазначеним вектором, призначені для отримання композиції жирних кислот, що містить підвищений рівень арахідонової кислоти. Запропоновано спосіб одержання композиції жирних кислот, що включає культивування зазначеної клітини і збір кирних кислот у клітині-хазяїні з підвищеним вмістом арахідонової кислоти. 9 н. і 2 з.п. ф-ли, 8 іл., 5 табл., 8 пр.

Генетична ф'южн-конструкція для забезпечення експресії мультиферментного комплексу карбогідраз у клітинах мицелиального гриба penicillium verruculosum, використовуваного в якості господаря, спосіб отримання рекомбінантного штаму гриба penicillium verruculosum і спосіб одержання ферментного препарату на його основі

Винахід відноситься до біотехнології, зокрема до мікробіологічної промисловості, і являє собою спосіб одержання комплексних мультиферментних препаратів з целлобиогидролазной, ендглюканазної, β-глюкозидазной (целобіазної) активностями шляхом культивування рекомбінантних штамів міцеліальних грибів роду Penicillium verruculosum, трансформованих лінійної ф'южн-конструкцією, яка представляє собою послідовно з'єднані через лінкер гомологічні і гетерологичний гени карбогідраз, таких як целлобиогидролаза I, эндоглюканаза і бета-глюкозидаза. Винахід дозволяє отримати ефективний мультиферментний препарат заданого складу. 3 н. п. ф-ли, 2 табл., 3 іл.

Гідролаза пептидоглікану, экспрессионная плазміда, що містить фрагмент днк, що кодує гидролазу пептидоглікану, бактерія-продуцент і спосіб мікробіологічного синтезу гідролази пептидоглікану

Група винаходів відноситься до біотехнології, зокрема до біосинтезу гідролази пептидоглікану, і являє собою білок з активністю гідролази пептидоглікану, плазміду, що містить фрагмент, що кодує гидролазу пептидоглікану, бактерію-продуцент, спосіб мікробіологічного синтезу гідролази пептидоглікану, а також фармацевтичну композицію, що містить отриману гидролазу пептидоглікану, для терапії захворювань, спричинених грамнегативною мікрофлорою. Розроблений спосіб мікробіологічного синтезу дозволяє ефективно отримувати гидролазу пептидоглікану бактеріофага S-394. 6 н. і 16 з.п. ф-ли, 2 іл., 9 пр.

Вектор для нокауту гена ацетаткинази в clostridium thermocellum, клітина-господар, генетично модифікований мікроорганізм clostridium thermocellum, спосіб отримання такого мікроорганізму і спосіб перетворення лигноцеллюлозной біомаси в етанол.

Винаходи належать до галузі біотехнології і стосуються вектора, клітини-господаря, що містить вектор, генетично модифікованого мікроорганізму Clostridium thermocellum, способу отримання такого мікроорганізму та способу перетворення лигноцеллюлозной біомаси в етанол. Представлений вектор призначений для нокауту гена ацетаткинази в Clostridium thermocellum і має нуклеотидну послідовність SEQ ID NO:1 або SEQ ID NO:2. Представлений генетично модифікований мікроорганізм трансформований нуклеотидної послідовністю SEQ ID NO:1 або SEQ ID NO:2, а також може додатково містити ненативний ген, який надає здатність метаболізувати пентозний цукор, гідролізувати ксилан або залучений в метаболічну продукцію етанолу. Представлений спосіб перетворення лигноцеллюлозной біомаси в етанол включає приведення в контакт біомаси з зазначеним вище генетично модифікованим мікроорганізмом. Охарактеризовані винаходи дозволяють отримувати підвищену кількість етанолу. 5 н. і 12 з.п. ф-ли, 53 іл., 6 табл., 10 пр.

Ліполітичні ферменти, їх застосування при використанні харчових продуктів

Винахід відноситься до біохімії і являє собою спосіб отримання лизогликолипида, що включає обробку субстрату, що містить гликолипид, щонайменше одним ліполітичних ферментом для отримання зазначеного лизогликолипида, де зазначений ліполітичний фермент володіє гликолипазной активністю і де зазначений ліполітичний фермент отримують з роду Thermobifida, де ліполітичний фермент містить будь-яку аминокислотную послідовність SEQ ID N0:5, 7 або 16 або аминокислотную послідовність, яка щонайменше на 70% ідентична їм, або кодується будь нуклеотидної послідовністю SEQ ID N0:6 або 17 або нуклеотидної послідовністю, яка щонайменше на 70% ідентична їм. Зазначений ліполітичний фермент використовується також для отримання лизофосфолипида, для рафінування рослинного або харчового масла, для конверсії полярних ліпідів, а також для отримання харчового продукту. Винахід дозволяє розширити арсенал ліполітичних ферментів. 11 н. і 17 з.п. ф-ли, 17 іл., 4 табл., 12 пр.

Застосування рекомбінантної бета-галактозидази asbgl 1390 з археи saccharovorans в якості бета-глюкозидази, бета-ксилозидази і бета-маннозидази

Винахід відноситься до галузі біотехнології, зокрема, до використання бета-галактозидази AsBgl_1390 з археи Acidilobus saccharovorans в якості бета-глюкозидази, бета-ксилозидази і бета-маннозидази. Винахід дозволяє розширити асортимент ферментів для використання в біотехнологічних процесах конверсії лігноцеллюлозного та іншої рослинної сировини в прості цукри, процесах гідролізу лактози. 3 іл., 2 табл., 5 пр.

Спосіб оцінки експресії генів триптофанил-трнк-синтетази як маркера перевантажень в ході тренування спортсменів - стану перетренованості

Винахід відноситься до біотехнології і являє собою спосіб визначення у спортсмена стану стомлення і стану «перетренованості» за підвищеної експресії гена триптофинил-тРНК-синтетази (ТРСази). Спосіб включає взяття у спортсмена контрольного зразка до інтенсивного тренування і досвідченого зразка після інтенсивного тренування. В якості зразка використовується зразок крові або зіскрібка або змиву з ротової порожнини. Відбирають і промивають отримані клітини. Виділяють з клітин тотальну РНК. Проводять зворотну транскрипцію, а потім ампліфікацію отриманих кДНК. Оцінюють експресії гена ТРСази в дослідному і контрольному зразках. Стан втоми і стан «перетренованості» визначається у разі значного збільшення рівня експресії гена ТРСази в дослідному зразку порівняно з контрольним зразком, а саме більш ніж в 1,45 рази. Запропоноване винахід дозволяє істотно підвищити інформативність, спростити і прискорити процедуру тестування. 3 з.п. ф-ли, 1 табл., 3 іл.

Мультизими та їх використання в отриманні поліненасичених жирних кислот

Винахід відноситься до галузі біотехнології і може бути використано в сільському господарстві і харчовій промисловості. Сконструйовано рекомбінантні нуклеотидні послідовності (НП), що кодують поліпептиди (ДГЛК-синтази), які складаються з дельта-9-элонгази і дельта-8-десатурази, незалежно і окремо проявляють притаманні їм ферментативні активності. Запропоновані містять ці НП генетичні конструкції і трансформовані зазначеними конструкціями клітини-господарі, переважно клітини олійних рослин і дріжджів, які експресують активний фермент ДГЛК-синтазу і можуть бути використані для отримання зазначених у клітинах довголанцюгових поліненасичених жирних кислот, зокрема промислово значимих дигомо-гамма-ліноленової і эйкозатетраеновой. 10 н. і 8 з.п. ф-ли, 119 іл., 36 табл., 62 пр.

Фотобиокатализатор для утворення водню і фотокаталітичний спосіб отримання водню

Група винаходів відноситься до біотехнології. Запропоновано фотобиокатализатор, що включає гидрогеназу, иммобилизованную у кількості не менше 0,1 нмоль на 1 см2 на наноструктурованої мезопористій плівці TiO2. Мезопористая плівка виготовлена з нанокристалів TiO2 розміром від 15 до 25 нм з питомою поверхнею 50-100 м2/р. Спільно з ферментом гидрогеназой на плівці діоксиду титану іммобілізований фотосенсибілізатор ФС 1 - пігмент-білковий комплекс фотосистеми 1 - у кількості 0,01-0,04 нмоль ФС 1 на 1 см2. Отримана плівка TiO2 має товщину 4-8 мкм, питому поверхню 50-65 м2/г, пори з середнім радіусом 11,5 нм і питомим об'ємом 0,50-0,65 см3/р. Також запропоновано фотокаталітичний спосіб отримання водню в анаеробних умовах з використанням описаного фотобиокатализатора при освітленні світлом з λ=490-750 нм у присутності органічного донора електрона і переносника електрона. Винаходи забезпечують підвищення стійкості пігмент-білкового комплексу фотосистеми 1 і гидрогенази, а також дозволяють отримувати водень під дією видимого світла з високою швидкістю. 2 н. і 1 з.п. ф-ли, 3 іл., 4 пр.
Винахід відноситься до галузі вирощування одноклітинних фотосинтезуючих мікроорганізмів. Запропоновано спосіб культивування фотосинтезуючих мікроорганізмів в фотобиореакторе закритого типу з робочим об'ємом, що містить культуральну рідину. Спосіб включає подачу газової суміші, що містить вуглекислий газ, робочий об'єм фотобіореактора, здійснення освітлення культуральної рідини від джерела штучного світла та її перемішування. Перед початком процесу культивування в робочий об'єм фотобіореактора в культуральну рідину вносять гранули люмінофора з тривалим послесвечением в кількості 10-30% від об'єму культуральної рідини. Гранули люмінофора забезпечені прозорою зовнішньою оболонкою з хімічно і біологічно інертного матеріалу. При безперервному або періодичному відборі культуральної рідини з робочого об'єму фотобіореактора відокремлюють гранули люмінофора з допомогою сітчастого фільтра. Винахід забезпечує зниження енергетичних витрат на процес культивування фотосинтезуючих мікроорганізмів і збільшення продуктивності процесу. 1 табл., 2 пр.

Пристрій для одержання нанорозмірних частинок металів

Винахід відноситься до галузі біотехнології. Запропоновано пристрій для отримання наночастинок металів шляхом відновлення металів з вихідних солей у присутності культивованих клітин мікроорганізмів. Пристрій включає керуючий комп'ютер (1), пов'язаний з ним електронний блок регулювання та керування (2) всіма функціональними вузлами і блоками ферментера (3), pH-стабілізуючий блок (4) з датчиком рн (5) і шлангами для подачі подтитровочних розчинів за допомогою насосів (6, 7), блок (8) для регулювання редокс-потенціалу культуральної суміші, оснащений редокс-датчиком (9), незалежно керовані насоси (10, 11) для введення в ферментер (3) вихідних розчинів солей металів, відновників і ростових факторів блок (12) для регулювання рівня розчиненого кисню з датчиком pO2 (13), насос (14) для подачі ростового субстрату, блок (15) для вимірювання оптичної щільності культури з застосуванням оптоволоконного датчика (16), блок (17) для вимірювання спектральних характеристик культуральної суміші з застосуванням оптоволоконного датчика (18), ізольованого не проникною для клітин мембраною з розміром пір 100-250 нм, блок (19) для терморегуляції ферментера (3), оснащений датчиком температури (20), блок (21) �я регулювання освітлення культуральної суміші при культивуванні фототрофних мікроорганізмів і керування спектральними параметрами заглибного діодного світильника (24), блок (25) для ультрафільтрації відбирається культуральної суміші зі стерилізаційної мембраною з розміром пір 100-250 нм з можливістю виведення з ферментера тільки суспензії наночастинок, конденсатор виходить вологи (26), перешкоджає втраті культуральної суміші. Винахід сприяє розширенню арсеналу технологічних методів отримання наночастинок металів і дозволяє досягти контрольованості режимів формування наночастинок. 2 іл., 3 пр.

Спосіб отримання хімічного продукту і апарат для безперервної ферментації

Група винаходів відноситься до біотехнології. Запропонована група винаходів: спосіб отримання хімічного продукту і апарат для отримання хімічного продукту вказаним способом. Культивують мікроорганізми або культуральні клітини у ферментаційному резервуарі. Переносять культуральну рідину з ферментационного резервуара в резервуар мембранної сепарації для фільтрування культуральної рідини через сепараційних мембрану. Збирають продукт ферментації з отриманої після фільтрації рідини в якості хімічного продукту. Забезпечують зворотний сток нефільтрованої культуральної рідини в ферментаційний резервуар для об'єднання з культуральної рідиною, що не пройшла через резервуар мембранної сепарації. Одна частина культуральної рідини спрямовується в обвід резервуара мембранної сепарації назад в ферментаційний резервуар. При цьому обсяг потоку культуральної рідини регулюють таким чином, що манометрическое тиск культуральної рідини з боку виходу потоку в резервуар мембранної сепарації становить 1 МПа або менше. Апарат включає в себе ферментаційний резервуар, резервуар мембранної сепарації, трубопровід циркуляції, що з'єднує фе�становлений в трубопровід циркуляції, обвідний трубопровід для резервуара мембранної сепарації, засіб реєстрації тиску потоку з боку входу потоку в резервуар мембранної сепарації, засіб регуляції об'єму потоку, встановлене в обвідний трубопровід. Винаходи забезпечують підвищення виходу кінцевого продукту. 2 н. і 11 з.п. ф-ли, 23 іл., 6 табл., 11 пр.

Лабораторна установка для культивування мікроорганізмів на щільних живильних середовищах

Винахід відноситься до харчової промисловості та біотехнології, а саме до пристроїв для вивчення особливостей росту мікроорганізмів, і може знайти застосування в мікробіології

Спосіб стерилізації апаратів мікробіологічного виробництва

Винахід відноситься до мікробіологічної технології і може бути використано, зокрема, для стерилізації дрожжерастильних апаратів

Спосіб стерилізації апаратів мікробіологічного виробництва

Винахід відноситься до мікробіологічної технології і може бути використано, зокрема, для стерилізації дрожжерастильних апаратів

Установка для виробництва біопродуктів

Винахід відноситься до біотехнології, а саме до биотехнологичсскому обладнанню, використовуваному в процесах вирощування мікроорганізмів
Винахід відноситься до галузі вирощування одноклітинних фотосинтезуючих мікроорганізмів. Запропоновано спосіб культивування фотосинтезуючих мікроорганізмів в фотобиореакторе закритого типу з робочим об'ємом, що містить культуральну рідину. Спосіб включає подачу газової суміші, що містить вуглекислий газ, робочий об'єм фотобіореактора, здійснення освітлення культуральної рідини від джерела штучного світла та її перемішування. Перед початком процесу культивування в робочий об'єм фотобіореактора в культуральну рідину вносять гранули люмінофора з тривалим послесвечением в кількості 10-30% від об'єму культуральної рідини. Гранули люмінофора забезпечені прозорою зовнішньою оболонкою з хімічно і біологічно інертного матеріалу. При безперервному або періодичному відборі культуральної рідини з робочого об'єму фотобіореактора відокремлюють гранули люмінофора з допомогою сітчастого фільтра. Винахід забезпечує зниження енергетичних витрат на процес культивування фотосинтезуючих мікроорганізмів і збільшення продуктивності процесу. 1 табл., 2 пр.
Up!