Производство лимонной кислоты

-    температура водопроводной воды - 40°С

-    продолжительность процесса - 30 мин

     По окончании процесса выключают  насос и сливают остатки воды  из установки. Далее можно осуществить пропаривание аппарата путем подачи пара с давлением 0,3-0,4 МПа и отвода конденсата в канализацию. После подготовительных мероприятий необходимо произвести анализ воздуха внутри аппарата при помощи газоанализаторов. Концентрация СО₂ и других летучих продуктов не должна превышать допустимую норму.

     Перед проведением работ по очистке и осмотру оборудования все аппараты должны быть надежно (с помощью заглушек) отключены от паровых и прочих коммуникаций.

ТП 1.  Выращивание посевного материала в лаборатории. 

ТП 1.1.. Приготовление питательной среды

ТП 1.2 Стерилизация питательной среды

Проводится  в автоклаве при температуре 120^оС .

ТП 1.3 Засев исходной культурой

Исходная  культура засеивается  в пробирку, потом  выращивание ведут  в колбах и кюветах. 

ТП 2. Приготовление питательной  среды для ферментёра и посевного аппарата

ТП 2.1 Взвешивание мелассы 

ТП 2.2 Приготовление питательной  среды

        Пoдгoтoвкy питaтeльнoй cpeды пpoизвoдят в реакторе (РС) путем смешивания ее компонентов. Реактор -  этo цилиндрическая eмкocть, изгoтoвлeнная из нepжaвeющeй cтaли или из мaтepиaлoв c aнтикoppoзийным пoкpытиeм зaкpытoгo типa c мeшaлкoй и бapбoтaжным ycтpoйcтвoм для вoздyxa, пapa. B кpышкe тaкoгo cмecитeля пpeдycмaтpивaeтcя нecкoлькo ввoдoв, пpeднaзнaчeнныx для пoдaчи внyтpь реактора кoмпoнeнтoв cpeды, вoды.B нижнeй чacти eмкocти ecть oтвoдящий пaтpyбoк, чepeз кoтopый yдaляeтcя из aппapaтa пoдгoтoвлeннaя cpeдa и пoдaeтcя в пос.аппарат.

   Сначала в реактор заливают  воду, включают мешалку и обогрев:  когда температура воды достигнет  85⁰С, в аппарат добавляют все компоненты питательной среды. Среду перемешивают в течение 10 минут.

ТП 2.3 Выдерживание питательной  среды

ТП 2.4 Охлаждение питательной среды

Охлаждение питательной  среды проводят в теплообменнике. В данном случае установлен теплообменник  «труба в трубе». Во внутренние трубы подаётся питательная среда, а во внешние трубы (рубашку) противотоком подается холодная вода. 

ТП 3. Выращивание посевного  материала в посевном аппарате

ТП 3.1 Стерилизация питательной среды

Этa  oпepaция   пpoвoдитcя  в   cтepилизaциoннoй   ycтaнoвкe непрерывного действия. Питательная среда поступает в нагревательную колонку (СК). Проводят стерилизацию острым паром под избыточным давлением греющего пара перед колонкой 0,5 МПа. . Нагретая до 125⁰С среда из колонки непрерывно поступает в выдерживатель (ВД). Время пребывания ее в колонке и в выдерживателе 15 мин. Температура в выдерживателе 125⁰С. После стерилизации среду охлаждают в теплообменнике (ТО)  до 30-32⁰С. 

ТП 3.2 Засев посевного  аппарата

Гoтoвyю кyльтypy из кoлб coбиpaют в oднy eмкocть пpи coблюдeнии пpaвил aceптики и пepeнocят в посевной аппарат (ПА)  co cтepильнoй oxлaждeннoй cpeдoй. Зaceв вeдyт в плaмeни гopящeгo фaкeлa чepeз пoceвнoй пaтpyбoк аппарата.

ТП 4. Основная ферментация

ТП 4.1 Стерилизация питательной  среды

ТП 4.2 Засев ферментёра из посевного аппарата

Посевной материал из посевного аппарата выдавливается  сжатым воздухом и по трубопроводу поступает в ферментер.

Ферментация проводится втечение 7 суток при температуре 32 С, производится аэрация и пеногашение. Регулировка рН не обязательна, тк материал ферментера устойчив к кислой среде. Посторонняя микрофлора не развивается при такой  

кислотности.

ТП 4.3 Подпитка свежей средой

Подпитку применяют на вторые сутки ферментации, когда концентрация сахара в мелассе уменьшится. Всего проводят 2-3 подпитки через сутки. Добавляют 25% раствор мелассы. 

ТП 5. Фракционирование культуральной  жидкости 

ТП 5.1 Сбор культуральной  жидкости

После ферментации  культуральная жидкость перекачивается в специальные сборники, где ожидает  дальнейшей одработки.

ТП 5.2 Фильтрация

Из сборников  культуральная жидкость попадает в  барабанный вакуум-фильтр, где отделяется мицелий.

ТП 5.3 Утилизация мицелия

Из вакуум-фильтра  мицелий попадает в специальный  сборник, откуда он потом поступает  на переработку или утилизируется.

ТП 5.4 Сбор фильтрата

После фильтра  фильтрат поступает в сборники, откуда в дальнейшем поступает на переработку  в цех химической очистки. 
 

Подготовка  установок к работе.

     Подготовка установок к работе  заключается в их промывке  и пропарке. При мойке установок  сначала заполняют водопроводной водой (или раствором каустической соды) основную емкость, затем циркуляционный контур. После запуска насоса промывная жидкость начинает циркулировать по контуру. Далее устанавливают необходимую величину возврата промывной жидкости из основного контура циркуляции промывного раствора в циркуляционную емкость. Подпитывая систему водопроводной водой, ведут промывку до появления чистой воды на выходе в канализацию перед аппаратом разделения. Основные показатели процесса мойки:

-    температура водопроводной воды - 40°С

-    продолжительность процесса - 30 мин

     По окончании процесса выключают  насос и сливают остатки воды  из установки. Далее можно осуществить пропаривание аппарата путем подачи пара с давлением 0,3-0,4 МПа и отвода конденсата в канализацию. После подготовительных мероприятий необходимо произвести анализ воздуха внутри аппарата при помощи газоанализаторов. Концентрация СО₂ и других летучих продуктов не должна превышать допустимую норму.

     Перед проведением работ по  очистке и осмотру оборудования все аппараты должны быть надежно (с помощью заглушек) отключены от паровых и прочих коммуникаций.  
 
 
 
 
 
 

4.3. Переработка и обезвреживание отходов 

ОБВ – Обезвреживаемые  воздушные отходы.  

1. Отходы  из ферментера или посевного аппарата: выбросы загрязнены клетками м/о ,пылью белковых и др. продуктов микробного синтеза .

    Основной мерой предотвращения  загрязнения атмосферы является  герметизация оборудования. Обезвреживание отработанного воздуха осуществляется с помощью специальных фильтров для биологической очистки отработавшего воздуха .

2. Отходы с аспирационных установок:

• на всех стадиях транспортировки компонентов питательной среды: выбросы загрязнены пылью питательных солей и сырья ;

      Для очистки используются скрубберы Вентури или адсорберы. Загрязненный воздух подают в мокрый скруббер, откуда воздух выходит чистый, а вода с частицами пыли вновь разбрызгивается в скруббере, и так несколько раз. 
 
 
 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

5. ПРОДУКТОВЫЙ РАСЧЕТ И СОСТАВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛЬНОГО БАЛАНСА ПОЛУЧЕНИЯ ЛИМОННОЙ КИСЛОТЫ 

1. Количество  ферментационной  среды с учетом потерь (20%) за счет уноса среды с отходящими от ферментера газами.

    Количество  готовой культуральной жидкости (к. ж.) – (G) составит – 25 м³.

    Количество  приготовленной питательной среды составит:

                      G₁ = G х 1,2 = 25 x 1,2 = 30 м³

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

G₂ = G₁ х 0,05 = 30 х 0,05 = 1.5 м³

Потери  при выращивании посевного материала  – 10%.

Количество  готового посевного материала составит:

G₃ = G₂ х 0,9 = 1.5 х 0,9 = 1.35 м³.

2.1. Количество  среды, поступившей в ферментер  (среда для ферментации  + посевной  материал):

G₄ = G₃ + G₁ = 1.35 + 30 = 31.35 м³  

3.     Количество культуральной жидкости (к. ж.), полученной после ферментации и поступившей на стадии обработки (выход с учетом уноса с отходящими газами – 80%): 

Во  время ферментации применяется 2 подкормки 25%-ным раствором мелассы:

1 подкормка  : 1.79 м³ 25%-ного раствора мелассы (через сутки)

2 подкормка : 1.94 м³ 25%-ного раствора мелассы (через 2 суток) 

G₅ = (G₄ +1.79+1.94) х 0,8 = (31.35+1.79+1.94) х 0,8 = 28 м³ . 

1.  Потери  к.ж. с отходящими газами (20%):

G₆ = (G₄ + 1.79+1.94)х 0,2 = 35.08 х 0,2 = 7 м³ . 

    

2.  Содержание  лимонной кислоты в культуральной жидкости:

                А₁= 7 кг/м³ 

3.  Общее  содержание лимонной кислоты  в культуральной жидкости:

А₂ = А₁ х G₅= 7 х 28 = 196 кг 

    

4.  Количество  абсолютно сухих веществ культуральной  жидкости:

                G₇ = G₅ х 20,9 кг/м³ = 28 х 20,9 = 585.2 кг 
 
 
 

4. Фильтрация  культуральной жидкости

 

4.1. Количество  полученного фильтрата с учетом 1% потерь на фильтрации:

G₈ = G₅ х 0,99 = 28 х 0,99 = 27.72 м³. 

4.2 Общее  содержание лимонной кислоты  в фильтрате:

      А₃ = G₈ x A₁ = 27.72 х 7 = 194.04 кг

Потери  составят: а = А₂-А₃ = 196 – 194.04 = 1.96 кг  

4.3 Содержание  абсолютно сухих веществ в  фильтрате:

       G₉ = G₈ x 18,4= 27.72 х 18.4 = 510 кг 

4.4 Количество  абсолютно сухого осадка, отделённого  при фильтрации:

        G₁₀ = G₇ – G₉ = 585.2 – 510 = 75.2 кг

      При влажности осадка 75%, его количество  составит:

        G₁₁ = G₁₀/0.25 = 75.2/0.25 = 300.8 кг 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

 

МАТЕРИАЛЬНЫЙ  БАЛАНС ПОЛУЧЕНИЯ БИОТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРЕПАРАТОВ