Sušička v biotechnologickém průmyslu

Odstraňování vlhkosti z mikrobiální syntézy meziproduktů je jeden z konečných výrobních operací. Sušení je velmi energeticky náročná, komplex, vzájemně komplexní chemické a tepelné procesy difúzní. Průmyslová mikrobiologie co do činění s živými organismy, a v některých případech pro komerční produkt je nutné k zachování nejen kvalitu, ale i životaschopnost těchto přípravků. Kde hlavní forma je v důsledku vlhkosti materiálu, který, pro mikrobiální syntézu produktů málo zkoumané.

mikrobiologické syntézy jak je použit pro proces sušení je možno rozdělit do dvou širokých kategorií: produkty, které jsou v odvodnění vyžadují uchování mikroorganismů nebo vyšší aktivitu důležitých léků (antibiotika, činidla rostlinné chránící, enzymy), - Produkty, které se po vysušení vyžadují zachování vysoké nutriční hodnoty (krmivo droždí, protein potraviny a další.).

Podle, mikrobiologické syntézy produktů (z pohledu realizace procesu sušení) jsou rozděleny do dvou kategorií: bakteriální vegetativní kultury (bakterie, kvasinky, houby, viry, atd) - sporulující mikroorganismy (bakterie spory, proteiny, enzymy, aminokyseliny, antibiotika atd.).

V první kategorii se vyznačuje vysokou mírou mikrobiální destrukci v důsledku tepelné inaktivace v poměrně úzkém teplotním rozmezí (40 až 60) ° C bez ohledu na typ kultury. Materiály uvedené druhé kategorie, mají podstatně vyšší tepelnou odolnost a nižší rychlost inaktivace.

Jak již bylo uvedeno, pro vegetativní bakteriálních buněk, enzymů, virů, atd Hlavní omezující mechanismus je tepelná inaktivace buněčného denaturaci proteinů, ve druhém případě lze předpokládat, narušení struktury spor nebo makromolekuly látky. Podobně, vliv teploty je znázorněn a dopad na životaschopnost indikátorů kvality zbytkové vlhkosti (bezpečnostní) sušení předmětů různé povahy. Pro materiály první kategorie je rozhodující obsah vlhkosti 50-70%, s větší stabilitou se kvasinkových kultur a kultury bakterií, pěstovaných na pevných podkladech.

Vysoká životaschopnost spor vy. Příprava thuringiensis skladovány při obsahu vlhkosti asi 11%.

Vysoká odolnost různých antibiotik a aminokyseliny. Materiály, vztahující se k druhé kategorie, s nízkým obsahem zbytkové vlhkosti udržet technologické parametry po dlouhou dobu, zatímco vegetativní bakteriální formy mají tendenci ke snížení životaschopnosti času, v závislosti na obsahu vlhkosti. Druhá kategorie může také obsahovat protein a enzymových přípravků, které mají vysokou tepelnou citlivostí spolu s dostatečnou stabilitou, - konečný obsah vlhkosti v řádu 5-6% se prakticky omezuje jejich enzymatickou aktivitu.

Přísné důvody pro výběr způsobu a sušení režim s přípravou požadované kvality konečného produktu mohou být vyrobeny pouze pečlivé analýze tepelných parametrů procesu sušení, a doba trvání zahřívání a rychlosti ochlazování, rychlosti odstraňování vlhkosti, reologické vlastnosti a hygroskopickým materiálem.

Při doporučení jakýkoli způsob sušení je nutno nastavit teplotu režimu procesu. Z hlediska přenosu tepla a hmoty intenzifikace, samozřejmě, být vedena do maximální kapacity tepla je určeno, podle pořadí, je maximální přípustná teplota pro tepelné odolnosti materiálu topného média.

Výkon sušárny sušeného materiálu a množství vlhkosti odstraní sušením se určí z bilančních rovnic materiálu.

Jasné vlastnosti pro klasifikaci produktů Sušičky mikrobiologický průmysl neexistuje. Sušárny použity při mikrobiologickém průmyslu, a může být charakterizována tím, procesní a produktové krmení chladiva do sušicí komory, jakož i na hydrodynamických podmínkách jejich provozu. Nejčastěji používané v odvodnění z biosyntetických produktů nalezeno konvekční sušičky (válec, pás, buben, stříkání, fluidního lože, atd.), Jsou méně běžně používané kontaktivnye sušička.

Válec sušička (obr. 7.35) se nejčastěji používají pro sušení krmných kvasnic s obsahem sušiny 20-25%. Sušení se provádí pod přísnou kontrolou teploty, aby se zabránilo denaturaci bílkovin. Na válečkové sušárny mezní teplota chladicí kapaliny z 70-80 ° C, Buben, který je na obou koncích uzavřena uzávěry dodávané páry.

Na koncích bubnu nastavena horní klín tváření mezi bubny lázně, ve které se koncentrát kontinuálně biomasy. Když se buben otáčí buněčné biomasy smáčí jejich povrchu tenkou vrstvu, která se suší na obsah vlhkosti 8-10%. Suché biomasy se odstraní z povrchu bubnu a je osprchoval s noži v podélném šroubu, kde je přiváděn do balení.

Sušení podávání koncentrát obsahující aminokyseliny, jako je lysin, histidin, arginin, tryptofan, aby obsah vlhkosti 8-10% se provádí na pásce, spreje a ložní sušičky s fluidním. Hnací řemen sušička je znázorněno na obr. 7,35, b. Pasty biomasa je předem smíchán s plnivem a pak se tvarovaná do briket, které se přivádějí na sušárně dopravního pásu. Po vysušení se látka se rozemele v kladivovém mlýnu. Použití pásových sušáren vhodné a pokud je vlhký materiál tvarovaný předem a sušení v této formě je pouze přijatelné.

Obr. 7.35. sušičky schématu: Roller (a) a pás (B) - a 1- kozhuh- 2-3 baraban- -shtutser krmivo para-4 - O vsuvka kondensata- 5 - shnek- b: 1 - kondenzační gorshok- 2 - škrabka čištění lenty- 3 - schit- 4 - brána pro vyrovnání na produkty 5 - termopara- 6 - psihrometr- 7 - 8 páskové - ohřívač (obr. Voynova nA)

Spray vlasů. sušení rozprašováním proces má několik výhod ve srovnání s jinými metodami sušení. Sušicí proces probíhá velmi rychle (15-30 sekund), částice ve vyšší teplotní zóny mají nasycený povrch, jehož teplota je v blízkosti adiabatické odpařování čisté kapaliny.

Vzhledem k částicím materiálu rozprašovaných okamžité sušení a při nízkých teplotách, získaných vysušený produkt dobré kvality. Například, nedochází k denaturaci proteinu, ztrátu oxidace vitaminy atd. Tato metoda je často používá pro sušení potravinářských výrobků, organických solí, a barviva, a biologických léčiv a dalších citlivých materiálů.

Kvalitativními vlastnostmi produktu sušeného rozprašováním v ohřátého vzduchu nebo inertního plynu (dusík, oxid uhličitý), může být ve srovnání pouze s produkt se suší ve vysokém vakuu. Sušení rozprašováním a snadno přizpůsobit se změně ve správném směru ukazatelů kvality hotového výrobku, v závislosti na podmínkách sušení. Například, je možné nastavit a měnit v určitých mezích na objemovou hmotnost suchého velikosti částic prášku, konečné vlhkosti a teploty. Sušením získaného konečného produktu, které se obvykle nevyžaduje další broušení a má zvýšenou rozpustnost.

Při použití sušení rozprašováním mohou být často významně snížena a plně mechanizované výrobní cyklus získání suchého produktu. V tomto případě, může být odštěpena pomocí způsobů, jako je filtrace, centrifugace, broušení.

V rozprašovací sušárny lze dosáhnout vysokého výkonu na suchém materiálu, nevyžaduje velký počet účastníků. Materiál, který má být sušen v procesu sušení není v kontaktu s povrchy sušičce, dokud, až se suší. To zjednodušuje řešení problémů s korozí a výběru materiálu pro sušárny.

Pro jiné způsoby sušení mokrého produktu je v kontaktu s kovovými povrchy. Ve spreji se může sušičky provádět v rozmezí sušení široký teploty (60 až 1 200 ° C) Sušení rozprašováním se snadno provádět přípravu sušeného produktu, který se skládá z různých suchých složek ve specifických poměrech, například přidáním potřebných množství jiných materiálů před vysušením v základním materiálu.

Způsob sušení rozprašováním má některé nevýhody: velký specifický Rozměry sušičce během sušícího vzduchu s počáteční teplotou (100-1 50 ° C), je relativně drahé a složité zařízení pro stříkání a separace vysušeného produktu z výfukových plynů.

Nejproduktivnější jsou sprejové sušičky používaná k sušení krmných kvasnic. Obr. 7.36 je schéma rozprašovací sušárně s odstředivým rozprašováním. Kvasinky suspenze se kontinuálně pod mírným tlakem do rozprašovací mechanismus rotující disky. V důsledku odstředivé síly vznikající při otáčení disku, roztok ve formě filmu se pohybuje plynule se zvyšující se rychlostí disku periferii a je odváděn ve formě proudů rozpadat do malých kapiček (6-70) mikronů.

Sušící činidlo (ohřátý vzduch nebo spaliny se zředí vzduchem) je dodáván do sušící komory přes potrubí. S pomocí vodicí lopatky vytváří větší rychlost chladicí kapaliny na vstupu do sušicí komory a současně vykázala směru spirály.

Obr. 7.36. Schéma rozprašovací sušič s odstředivým rozprašováním suspenze 1 - Base-2 - spray Device 3 - 4 teplonositelya- vstup - výstup teplonositelya- 5 - (obr. NA Voynova) vyjmutí hotového výrobku.

Počáteční teplota sušicího média v průběhu sušení krmných kvasnic toku (300 až 350) ° C
Spray kvasinková suspenze, které přicházejí do styku s chladicí kapalinou, vysuší. Odpařením vody z kvasinkové suspenze při vysokém stupni rozprášení dochází téměř okamžitě, aby se sušicí činidlo se rychle ochladí a teplota na výstupu ze sušárny je menší než 90 ° C,

Sušené kvasnice také se zahřívá nad touto teplotou. Suchý krmné kvasnice ve formě prášku, přiváděného do spodní kónické části sušárny, kde se kontinuálním způsobem odvádí. Vyčerpané topné médium odvádí z vysoušeči komory skrz výstup plynu. Část kvasinek (15-20%) byl odnesen s chladivem a instalovány cyklóny pro jejich zachycení.

Sušené droždí pod kužele cyklonové sušárny a pneumaticky přivádí do balení a balení. Sušárny typu SRF vybaveny pneumatickými nebo mechanickými injektory. Použití jednoho nebo druhého provedení trysky je závislá na počátečních vlastnostech produktu, sušení podmínky a požadavky na konečný produkt. Sušičky s mechanickým rozprašovačem se doporučuje pro rozprašování a sušení jemné emulze a pravé koloidy, jemně rozptýlené suspenze.

Bubnové sušárny (obr. 7.37), pracující při atmosférickém tlaku, se používá pro sušení enzymových přípravků, organické kyseliny a jiné mikrobiální syntézu. Ve srovnání s jinými typy sušáren v sušičce ztrátě bubnu enzymové aktivity není vyšší než (10,5%).

Obr. 7.37. Schéma obraz a bubnové sušičce 1 - baraban- 2 - bunker- 3 - vykládání zařízení- 4 - ventilyator- 5 - cyklón (obr Voynova NA).

Ve většině případů se sušení provádí horkým vzduchem při souproudým nebo protiproudém pohybu chladiva a produktu. Vzduch dodávaný do buben mohl vyschnout důkladně vyčistit. Obvykle se používá pro tento dvoustupňovou filtrací za použití hrubý filtr a bakteriální čištění.

Sušička sestává z dutého válcového rotujícího tělesa 1 namontován na válečkových ložisek 6 s úhlem sklonu (0,5-0,6) ° ve směru vypouštění výrobku. Materiál určený k sušení je přiváděn do násypky 2 a spirálovou vložkou do dutiny pouzdra, skrz které prochází určitý počet trysek, intenzivně smíšené a jsou v kontaktu s chladicí kapalinou, která zajišťuje sušení.

Sušení ve fluidním loži je široce používán při zpracování kserolabilnyh materiály, protože regulace se snadno dosáhne konečný obsah vlhkosti v materiálu. Mezi hlavní výhody, že sušení jsou: vysoká intenzita zpracovává perenosa- částice bránící místní přehřátí poměrně jednoduché konstrukční uspořádání (obrázek 7.38, a.), Možnost granulačního materiálu (antibiotika, aminokyseliny) přímo do procesu sušení.

Nejdůležitější kontraindikace použití metody fluidního lože je mechanické částice Porušení integrita (odřenina, lepení). Trubkový sušička (obr. 7,38, b) se zásada pneumatickou dopravu pevných částic (granule) v potrubí 3, se potom provádí odstraňování povrchové vlhkosti z povrchu výrobku, který se má sušit.

Obr. 7.38. Schéma sušičky: s fluidním ložem (a, b) - pneumatické trubkový sušička (c): 1 - 2 výživná - bunker- 3 - Základní- 4-5 Cyclone -filtr- 7 - přezky na produkty 8 - přívod chladicí kapaliny ( Na obr. Voinov NA)

Zmrazit vlasů. Sublimace (lyofilizace) - pevný přechod při zahřívání v plynném stavu, aby se zabránilo kapalné fáze. Na výstupu ze sušárny výfukového tepla, vstupuje do cyklonu 5, a je suchý produkt proudí do vypouštěcího zařízení 3. V průměru 1,2 m a sušicí skříně s jeho délkou 4,2 m výkon vlasů houbou kultury dosáhne 1,5 m / den.

Sušení vymražením mikrobiologické syntézy produktů představuje zvláštní případ vakuové destilace odpařováním ledu ze zmrazeného produktu. Provedení lyofilizaci ve vakuu poskytuje nižší teploty zpracování, a tím zachovat strukturu buněk v životaschopný stát. Sušení vymražením je nejvhodnější pro živé organismy, některých enzymů a dalších produktů citlivých na teplotu. V tomto případě je alespoň inaktivaci enzymů, je dobře udržována životaschopnost buněk.

Výhody sušení v úvahu: vlhkost je odstraněna při nízkých teplotách, které v podstatě eliminuje tepelné inaktivaci na produkty stabilní struktury materiálu (bez zničení nebo konglomerát částic) - prakticky eliminována rušení těkavosti, vysušený materiál porušení svých chemických sostava- usnadněné možné získat suchý produkt, a v náplňovém sterilní.

Sublimační sušení biologických produktů se skládá z kroků mražení, sublimaci desorpce (suchost). Z rychlosti zmrazování a konečné teploty produktu závisí sublimační proces.

Podrobí lyofilizaci mikrobiální suspenzní koncentrát získaný z kultivačního média podle jednoho z mechanických metod odvodňování (filtrace, odstřeďování). Koncentrovaná suspenze mikroorganismů se přidá určité množství tzv ochranného prostředí, které chrání buňky před smrtí během zmrazování a následným sušením.

Použitá média jako jsou ochranné koloidy a hydrofilní látky (bílkoviny, aminokyseliny, sacharidy, atd), které inhibují tvorbu intracelulární ledu, snížení koncentrace elektrolytů a chrání buňky před hlubokým nevratné dehydrataci. Zmrazení biomasy vede k fyzikální, biofyzikální a biochemické změny v buňce.

V důsledku toho dochází ke krystalizaci při zmrazování poškození a destrukci buněčných membrán a jiných buněčných struktur. Tyto léze mohou být způsobeny tři hlavní faktory: mechanické působení na buňky krystalů lda- rostoucí koncentrací elektrolytu, že denaturace membránou dochází ke snížení koncentrací rozdíl uvnitř a vně buňky.

Aby se zabránilo denaturaci bílkovin v průběhu zmrazování podmínky se volí optimální krystalizační vodu.

Velmi důležité je rychlost zmrazování. S pomalým chlazením, velké ledové krystaly se vytvoří, má spodní povrch, odpařování, než se v průběhu rychlého zmrazení vytvoří malé krystaly.

Existuje několik způsobů, jak zmrazení biomasy: kontakt zamrzání na chlazené polkah- konvekce mrazu gazom- kombinovanou zamrzání. Sušení vymražením jednotka (obr. 7.39) sestává ze sušicí komory, chladičem-desublimator a vakuové čerpací systém.

Obr. 7.39. Schéma šarže operace: 1, 7 - chladicí instalaci je 2 - holodilnik- 3 - polki- 4 - sublimator- 5 - Kondenzátor 6 - vakuové Čerpadla -nasos- 9 8 - kontejner pro ohřev topného média (NA Obr. . Voynova)

Konstrukční provedení jednotlivých prvků obvodu v důsledku specifického sublimovaného materiálu a ve snaze zajistit kontinuální a vysoce sušení intenzity. V průmyslových provozech se vstup sublimace energie provádí hlavně vedením, zářením infokrasnogo, vysokofrekvenční proudy.

Použití lyofilizátu pomocí kombinované dodávky energie (IR - záření, ultrazvukové energie, a nucené proudění plynu) ke snížení měrné spotřeby energie a zvýšit schopnost obnovit ze suchého bakteriálního koncentrátu. Nejúčinnější vymrazování v oblasti ultrazvuku a v inertní atmosféře. Kromě toho se značně sníží měrná spotřeba energie odpařené vlhkosti v porovnání s kontaktem lyofilizací.

NA Warriors, TG Volová

Sdílet na sociálních sítích:

Podobné