Sušička v biotechnologickom priemysle

Odstraňovanie vlhkosti z mikrobiálnej syntézy medziproduktov je jeden z konečných výrobných operácií. Sušenie je veľmi energeticky náročná, komplex, vzájomne komplexné chemické a tepelné procesy difúzne. Priemyselná mikrobiológie čo do činenia so živými organizmami, a v niektorých prípadoch pre komerčný produkt je nutné k zachovaniu nielen kvalitu, ale aj životaschopnosť týchto prípravkov. Kde hlavnú forma je v dôsledku vlhkosti materiálu, ktorý, pre mikrobiálne syntézu produktov málo skúmanej.

mikrobiologické syntézy ako je použitý pre proces sušenia je možno rozdeliť do dvoch širokých kategórií: produkty, ktoré sú v odvodnenie vyžadujú uchovanie mikroorganizmov alebo vyššiu aktivitu dôležitých liekov (antibiotiká, činidlá rastlinné chrániaci, enzýmy), - produkty, ktoré sa po vysušení vyžadujú zachovanie vysokej nutričnej hodnoty (krmivo droždie, proteín potraviny a ďalšie.).

Podľa, mikrobiologické syntézy produktov (z pohľadu realizácie procesu sušenia) sú rozdelené do dvoch kategórií: bakteriálne vegetatívny kultúry (baktérie, kvasinky, huby, vírusy, atď) - sporulujúce mikroorganizmy (baktérie spory, proteíny, enzýmy, aminokyseliny, antibiotiká atď.).

V prvej kategórii sa vyznačuje vysokou mierou mikrobiálne deštrukcii v dôsledku tepelnej inaktivácie v pomerne úzkom teplotnom rozmedzí (40 až 60) ° C bez ohľadu na typ kultúry. Materiály uvedené druhej kategórie, majú podstatne vyššiu tepelnú odolnosť a nižšiu rýchlosť inaktivácie.

Ako už bolo uvedené, pre vegetatívny bakteriálnych buniek, enzýmov, vírusov, atď Hlavný obmedzujúci mechanizmus je tepelná inaktivácia bunkového denaturáciu proteínov, v druhom prípade sa dá predpokladať, narušeniu štruktúry spor alebo makromolekuly látky. Podobne, vplyv teploty je znázornený a dopad na životaschopnosť indikátorov kvality zvyškovej vlhkosti (bezpečnostné) sušenie predmetov rôznej povahy. Pre materiály prvej kategórie je rozhodujúci obsah vlhkosti 50-70%, s väčšou stabilitou sa kvasinkových kultúr a kultúry baktérií, pestovaných na pevných podkladoch.

Vysoká životaschopnosť spor vy. Príprava thuringiensis skladované pri obsahu vlhkosti asi 11%.

Vysoká odolnosť rôznych antibiotík a aminokyseliny. Materiály, vzťahujúce sa k druhej kategórie, s nízkym obsahom zostatkovej vlhkosti udržať technologické parametre po dlhú dobu, zatiaľ čo vegetatívny bakteriálne formy majú tendenciu k zníženiu životaschopnosti času, v závislosti na obsahu vlhkosti. Druhá kategória môže tiež obsahovať proteín a enzýmových prípravkov, ktoré majú vysokú tepelnú citlivosťou spolu s dostatočnou stabilitou, - konečný obsah vlhkosti v poriadku 5-6% sa prakticky obmedzuje ich enzymatickú aktivitu.

Prísne dôvody pre výber spôsobu a sušenie režim s prípravou požadovanej kvality finálneho produktu môžu byť vyrobené iba starostlivé analýze tepelných parametrov procesu sušenia, a doba trvania zahrievania a rýchlosti ochladzovania, rýchlosti odstraňovanie vlhkosti, reologické vlastnosti a hygroskopickým materiálom.

Pri odporúčaní akýkoľvek spôsob sušenia je nutné nastaviť teplotu režimu procesu. Z hľadiska prenosu tepla a hmoty intenzifikácie, samozrejme, byť vedená do maximálnej kapacity tepla je určené, podľa poradia, je maximálna prípustná teplota pre tepelné odolnosti materiálu vykurovacieho média.

Výkon sušiarne sušeného materiálu a množstvo vlhkosti odstráni sušením sa určí z bilančných rovníc materiálu.

Jasné vlastnosti pre klasifikáciu produktov Sušičky mikrobiologický priemysel neexistuje. Sušiarne použité pri mikrobiologickom priemyslu, a môže byť charakterizovaná tým, procesné a produktové kŕmenie chladiva do sušiacej komory, ako aj na hydrodynamických podmienkach ich prevádzky. Najčastejšie používané v odvodnení z biosyntetických produktov nájdených konvekčné sušičky (valec, pás, bubon, striekanie, fluidného lôžka, atď.), Sú menej bežne používané kontaktivnye sušičky.

Valec sušička (obr. 7.35) sa najčastejšie používajú pre sušenie kŕmnych kvasníc s obsahom sušiny 20-25%. Sušenie sa vykonáva pod prísnou kontrolou teploty, aby sa zabránilo denaturácii bielkovín. Na valčekové sušiarne medzná teplota chladiacej kvapaliny z 70-80 ° C, Bubon, ktorý je na oboch koncoch uzatvorená uzávery dodávané pary.

Na koncoch bubna nastavená hornej klin tvárnenie medzi bubny kúpele, v ktorej sa koncentrát kontinuálne biomasy. Keď sa bubon otáča bunkovej biomasy zmáča ich povrchu tenkú vrstvu, ktorá sa suší na obsah vlhkosti 8-10%. Suché biomasy sa odstráni z povrchu bubna a je osprchoval s nožmi v pozdĺžnom skrutky, kde je privádzaný do balenia.

Sušenie podávanie koncentrát obsahujúci aminokyseliny, ako je lyzín, histidín, arginín, tryptofán, aby obsah vlhkosti 8-10% sa vykonáva na páske, spreje a posteľná sušičky s fluidným. Hnací remeň sušička je znázornené na obr. 7,35, b. Pasty biomasa je vopred zmiešaný s plnivom a potom sa tvarovaná do brikiet, ktoré sa privádzajú na sušiarni dopravného pásu. Po vysušení sa látka sa rozomelie v kladivovom mlyne. Použitie pásových sušiarní vhodné a ak je vlhký materiál tvarovaný vopred a sušenie v tejto forme je len prijateľné.

Obr. 7.35. sušičky schémy: Roller (a) a pás (B) - a 1- kozhuh- 2-3 baraban- -shtutser krmivo para-4 - O vsuvka kondensata- 5 - shnek- b: 1 - kondenzačný gorshok- 2 - škrabka čistenie lenty- 3 - schit- 4 - brána pre vyrovnanie na produkty 5 - termopara- 6 - psihrometr- 7 - 8 páskové - ohrievač (obr. Voynov nA)

Spray vlasov. sušenie rozprašovaním proces má niekoľko výhod v porovnaní s inými metódami sušenia. Sušiace proces prebieha veľmi rýchlo (15-30 sekúnd), častice vo vyššej teplotné zóny majú nasýtený povrch, ktorého teplota je v blízkosti adiabatické odparovanie čisté kvapaliny.

Vzhľadom k časticiam materiálu naprašovaných okamžité sušenie a pri nízkych teplotách, získaných vysušený produkt dobrej kvality. Napríklad, nedochádza k denaturáciu proteínu, stratu oxidácie vitamíny atď. Táto metóda je často používa pre sušenie potravinárskych výrobkov, organických solí, a farbivá, a biologických liečiv a ďalších citlivých materiálov.

Kvalitatívnymi vlastnosťami produktu sušeného rozprašovaním v ohriateho vzduchu alebo inertného plynu (dusík, oxid uhličitý), môže byť v porovnaní iba s produkt sa suší vo vysokom vákuu. Sušenie rozprašovaním a ľahko prispôsobiť sa zmene v správnom smere ukazovateľov kvality hotového výrobku, v závislosti od podmienok sušenia. Napríklad, je možné nastaviť a meniť v určitých medziach na objemovú hmotnosť suchého veľkosti častíc prášku, konečné vlhkosti a teploty. Sušením získaného konečného produktu, ktoré sa zvyčajne nevyžaduje ďalšie brúsenie a má zvýšenú rozpustnosť.

Pri použití sušení rozprašovaním môžu byť často významne znížená a plne mechanizované výrobný cyklus získanie suchého produktu. V tomto prípade, môže byť odštiepenie pomocou spôsobov, ako je filtrácia, centrifugácie, brúsenie.

V rozprašovací sušiarne možno dosiahnuť vysokého výkonu na suchom materiáli, nevyžaduje veľký počet účastníkov. Materiál, ktorý má byť sušený v procese sušenia nie je v kontakte s povrchmi sušičke, kým, až sa suší. To zjednodušuje riešenie problémov s koróziou a výbere materiálu pre sušiarne.

Pre iné spôsoby sušenia mokrého produktu je v kontakte s kovovými povrchmi. V spreji sa môže sušičky vykonávať v rozmedzí sušenie široký teploty (60 až 1 200 ° C) Sušenie rozprašovaním sa ľahko vykonávať prípravu sušeného produktu, ktorý sa skladá z rôznych suchých zložiek v špecifických pomeroch, napríklad pridaním potrebných množstvo iných materiálov pred vysušením v základnom materiáli.

Spôsob sušenia rozprašovaním má niektoré nevýhody: veľký špecifický Rozmery sušičke počas sušiaceho vzduchu s počiatočnou teplotou (100-1 50 ° C), je relatívne drahé a zložité zariadenie pre striekanie a separácia suchého produktu z výfukových plynov.

Najproduktívnejší sú sprejové sušičky používané na sušenie kŕmnych kvasníc. Obr. 7.36 je schéma rozprašovacia sušiarni s odstredivým rozprašovaním. Kvasinky suspenzia sa kontinuálne pod miernym tlakom do rozprašovacia mechanizmus rotujúce disky. V dôsledku odstredivej sily vznikajúce pri otáčaní disku, roztok vo forme filmu sa pohybuje plynulo so zvyšujúcou sa rýchlosťou disku periférii a je odvádzaný vo forme prúdov rozpadať do malých kvapôčok (6-70) mikrónov.

Sušiace činidlo (ohriaty vzduch alebo spaliny sa zriedi vzduchom) je dodávaný do sušiacej komory cez potrubie. S pomocou vodiacej lopatky vytvára väčšiu rýchlosť chladiacej kvapaliny na vstupe do sušiacej komory a súčasne vykázala smere špirály.

Obr. 7.36. Schéma rozprašovací sušič s odstredivým rozprašovaním suspenzie 1 - Base-2 - spray Device 3 - 4 teplonositelya- vstup - výstup teplonositelya- 5 - (obr. NA Voynov) vybratie hotového výrobku.

Počiatočná teplota sušiaceho média v priebehu sušenia kŕmnych kvasníc toku (300 až 350) ° C
Spray kvasinková suspenzia, ktoré prichádzajú do styku s chladiacou kvapalinou, vysuší. Odparením vody z kvasinkovej suspenzie pri vysokom stupni rozprášenie dochádza takmer okamžite, aby sa sušiace činidlo sa rýchlo ochladí a teplota na výstupe zo sušiarne je menšia ako 90 ° C,

Sušené kvasinky tiež sa zahrieva nad touto teplotou. Suchý kŕmne kvasnice vo forme prášku, privádzaného do spodnej kónickej časti sušiarne, kde sa kontinuálnym spôsobom odvádza. Vyčerpané vykurovacie médium odvádza z sušiči komory skrz výstup plynu. Časť kvasiniek (15-20%) bol odnesený s chladivom a inštalované cyklóny pre ich zachytenie.

Sušené droždie pod kužeľa cyklónovej sušiarne a pneumaticky privádza do balenia a balenia. Sušiarne typu SRF vybavené pneumatickými alebo mechanickými injektory. Použitie jedného alebo druhého prevedenia trysky je závislá na počiatočných vlastnostiach produktu, sušenie podmienky a požiadavky na konečný produkt. Sušičky s mechanickým rozprašovačom sa odporúča pre rozprašovanie a sušenie jemné emulzie a pravé koloidy, jemne rozptýlené suspenzie.

Bubnové sušiarne (obr. 7.37), pracujúce pri atmosférickom tlaku, sa používa pre sušenie enzýmových prípravkov, organické kyseliny a iné mikrobiálne syntézu. V porovnaní s inými typmi sušiarní v sušičke strate bubne enzýmovej aktivity nie je vyššia ako (10,5%).

Obr. 7.37. Schéma obraz a bubnovej sušičke 1 - baraban- 2 - bunker- 3 - vykladanie zariadení- 4 - ventilyator- 5 - cyklón (obr Voynov NA).

Vo väčšine prípadov sa sušenie vykonáva horúcim vzduchom pri souproudým alebo protiprúdovom pohybu chladiva a produktu. Vzduch dodávaný do bubon mohol vyschnúť dôkladne vyčistiť. Obvykle sa používa pre tento dvojstupňovou filtráciou za použitia hrubý filter a bakteriálne čistenie.

Sušička pozostáva z dutého valcového rotujúceho telesa 1 namontovaný na valčekových ložísk 6 s uhlom sklonu (0,5-0,6) ° v smere vypúšťania výrobku. Materiál určený na sušenie je privádzaný do násypky 2 a špirálovú vložkou do dutiny puzdra, skrz ktoré prechádza určitý počet trysiek, intenzívne zmiešané a sú v kontakte s chladiacou kvapalinou, ktorá zaisťuje sušenie.

Sušenie fluidného je široko používaný pri spracovaní kserolabilnyh materiály, pretože regulácia sa ľahko dosiahne konečný obsah vlhkosti v materiáli. Medzi hlavné výhody, že sušenie sú: vysoká intenzita spracováva perenosa- častice brániace miestnej prehriatia pomerne jednoduché konštrukčné usporiadanie (obrázok 7.38, a.), Možnosť granulačného materiálu (antibiotiká, aminokyseliny) priamo do procesu sušenia.

Najdôležitejšie kontraindikácie použitia metódy fluidného lôžka je mechanické častice Porušenie integrita (odreniny, lepenie). Rúrkový sušička (obr. 7,38, b) sa zásada pneumatickú dopravu pevných častíc (granule) v potrubí 3, sa potom vykonáva odstraňovanie povrchovej vlhkosti z povrchu výrobku, ktorý sa má sušiť.

Obr. 7.38. Schéma sušičky: s fluidným lôžkom (a, b) - pneumatické trubkový sušička (c): 1 - 2 výživná - bunker- 3 - Základné- 4-5 Cyclone -filtr- 7 - pracky na produkty 8 - prívod chladiacej kvapaliny ( na obr. Voinovich nA)

Zmraziť vlasov. Sublimácia (lyofilizácia) - pevný prechod pri zahrievaní v plynnom stave, aby sa zabránilo kvapalnej fázy. Na výstupe zo sušiarne výfukového tepla, vstupuje do cyklónu 5, a je suchý produkt prúdi do vypúšťacieho zariadenia 3. V priemere 1,2 m a sušiacej skrine s jeho dĺžkou 4,2 m výkon vlasov hubou kultúry dosiahne 1,5 m / deň.

Sušenie vymrazením mikrobiologickej syntézy produktov predstavuje osobitný prípad vákuovej destilácie odparovaním ľadu zo zmrazeného produktu. Prevedenie lyofilizácii vo vákuu poskytuje nižšie teploty spracovania, a tým zachovať štruktúru buniek v životaschopný štát. Sušenie vymrazením je najvhodnejší pre živé organizmy, niektorých enzýmov a ďalších produktov citlivých na teplotu. V tomto prípade je aspoň inaktiváciu enzýmov, je dobre udržiavaná životaschopnosť buniek.

Výhody sušenia do úvahy: vlhkosť je odstránená pri nízkych teplotách, ktoré v podstate eliminuje tepelné inaktiváciu na produkty stabilné štruktúry materiálu (bez zničenia alebo konglomerát častíc) - prakticky eliminovaná rušenie prchavosti, vysušený materiál porušenie svojich chemických sostava- uľahčené možné získať suchý produkt, a v napĺňať sterilné.

Sublimačné sušenie biologických produktov sa skladá z krokov mrazenia, sublimáciu desorpcia (suchosť). Z rýchlosti zmrazovania a konečné teploty produktu závisí sublimačné proces.

Podrobí lyofilizácii mikrobiálne suspenzný koncentrát získaný z kultivačného média podľa jedného z mechanických metód odvodňovanie (filtrácia, odstreďovanie). Koncentrovaná suspenzia mikroorganizmov sa pridá určité množstvo tzv ochranného prostredia, ktoré chránia bunky pred smrťou počas zmrazovania a následným sušením.

Použitá médiá ako sú ochranné koloidy a hydrofilné látky (bielkoviny, aminokyseliny, sacharidy, atď), ktoré inhibujú tvorbu intracelulárnej ľadu, zníženie koncentrácie elektrolytov a chránia bunky pred hlbokým nevratné dehydratácii. Zmrazenie biomasy vedie k fyzikálnej, biofyzikálne a biochemické zmeny v bunke.

V dôsledku toho dochádza ku kryštalizácii pri zmrazovaní poškodení a deštrukciu bunkových membrán a iných bunkových štruktúr. Tieto lézie môžu byť spôsobené tri hlavné faktory: mechanické pôsobenie na bunky kryštálov lda- rastúcou koncentráciou elektrolytu, že denaturácia membránou dochádza k zníženiu koncentrácie rozdiel vnútri a mimo bunky.

Aby sa zabránilo denaturácii bielkovín v priebehu zmrazovania podmienky sa volí optimálna kryštalizačnej vodu.

Veľmi dôležité je rýchlosť zmrazovania. S pomalým chladením, veľké ľadové kryštály sa vytvorí, má spodnú povrch, odparovanie, než sa v priebehu rýchleho zmrazenia vytvoria malé kryštály.

Existuje niekoľko spôsobov, ako zmrazenie biomasy: kontakt zamŕzaniu na chladené polkah- konvekcia mrazu gazom- kombinovanú zamŕzaniu. Sušenie vymrazením jednotka (obr. 7.39) pozostáva zo sušiacej komory chladičom-desublimátorov a vákuové čerpací systém.

Obr. 7.39. Schéma šarže operácie: 1, 7 - chladiace inštaláciu je 2 - holodilnik- 3 - polki- 4 - sublimator- 5 - Kondenzátor 6 - vákuové Čerpadlá -nasos- 9 8 - kontajner pre ohrev vykurovacieho média (NA Obr. . Voynov)

Konštrukčné vyhotovenie jednotlivých prvkov obvodu v dôsledku špecifického sublimovaného materiálu a v snahe zabezpečiť kontinuálne a vysoko sušenie intenzity. V priemyselných prevádzkach sa vstup sublimácie energie vykonáva hlavne vedením, žiarením infokrasnogo, vysokofrekvenčné prúdy.

Použitie lyofilizátu pomocou kombinovanej dodávky energie (IR - žiarenie, ultrazvukové energie, a nútené prúdenie plynu) na zníženie mernej spotreby energie a zvýšiť schopnosť obnoviť zo suchého bakteriálneho koncentrátu. Najúčinnejšia vymrazovania v oblasti ultrazvuku a v inertnej atmosfére. Okrem toho sa značne zníži merná spotreba energie odparenej vlhkosti v porovnaní s kontaktom lyofilizáciou.

NA Warriors, TG Volová

Delež v družabnih omrežjih:

Podobno