Uscător în industria biotehnologiei

Prin îndepărtarea umidității din sinteza microbiană a intermediarilor este una dintre operațiile de fabricație finale. Uscarea este un foarte procese de difuzie termică intensivă a energiei, complexe, reciproc chimice complexe și. Microbiologia industriale se ocupă cu organismele vii, iar în unele cazuri, pentru produsul comercial este obligat să păstreze nu numai calitatea, ci și viabilitatea preparatelor. Care forma principală se datorează materialului de umiditate, care, pentru produse de sinteză microbiană putin investigate.

sinteza microbiologică aplicată procesului de uscare pot fi clasificate în două mari clase: produsele care sunt în Deshidratarea require conservarea microorganismelor sau a medicamentelor de activitate mai mare vitale (antibiotice, agenți de protecție a plantelor, enzime), - produse care după uscare necesită conservare valoare nutritivă ridicată (furaje drojdie, proteine alimentare și altele.).

Conform, produse de sinteză microbiologice (din perspectiva realizării procesului de uscare) se împart în două categorii: cultură vegetativă bacteriană (bacterii, drojdii, fungi, virusuri, etc.) - microorganisme formatoare de spori (spori de bacterii, proteine, enzime, aminoacizi, antibiotice etc).

Pentru prima categorie se caracterizează prin rata ridicată de distrugere microbiană ca urmare a inactivării termic într-un interval de temperatură relativ îngust (40-60) ° C, indiferent de tipul de cultură. Materialele menționate la a doua categorie, au o rezistență la căldură semnificativ mai mare și rată mai mică de inactivare.

După cum sa menționat, pentru celule vegetative bacteriene, enzime, virusuri, etc. principalul mecanism de limitare este inactivarea termică a Denaturarea proteinelor celulare, în al doilea caz, se poate presupune perturbarea structurii de spori sau substanțe macromolecule. În mod similar, influența temperaturii este prezentată și impactul asupra viabilității indicatorilor de calitate umiditate reziduală (siguranță) uscare obiecte de diferite naturi. Pentru materialele din prima categorie este conținutul de umiditate critică de 50-70%, cu o mai mare stabilitate au culturi de drojdii și culturi de bacterii cultivate pe substraturi solide.

Înaltă viabilitate a litigiilor te. preparare thuringiensis stocat la un conținut de umiditate de aproximativ 11%.

Rezistență ridicată la diferite antibiotice și aminoacizi. Materialele legate de a doua categorie, cu un conținut scăzut de umiditate reziduală reține parametrii tehnologici pentru o lungă perioadă de timp, în timp ce formele de bacterii vegetative tind să scadă viabilitatea timpului, în funcție de conținutul de umiditate. A doua categorie poate include, de asemenea, proteine și de enzime preparate cu sensibilitate termică ridicată, împreună cu suficientă stabilitate - conținutul final de umiditate de ordinul a 5-6% se reduce, practic, activitatea enzimatică.

raționament strict pentru selectarea metodei și uscare modul cu pregătirea calității produsului dorit final poate fi obținut numai prin analiză atentă a parametrilor termici ai procesului de uscare, precum și durata de încălzire și de viteza de răcire, viteza de îndepărtare a umidității, proprietățile reologice și materialul higroscopic.

La recomandarea orice metodă de uscare este necesară stabilirea temperaturii modului de proces. Din punct de vedere al căldurii și al transferului de masă intensificare, desigur, să fie ghidat de capacitatea maximă de căldură este determinată, la rândul său, temperatura maximă admisibilă pentru materialul rezistența la căldură a mediului de încălzire.

Performanța uscătorului materialului uscat și cantitatea de umiditate îndepărtată prin uscare se determină din ecuațiile de bilanț material.

Caracteristicile clare pentru clasificarea produselor uscătoare industria microbiologică nu există. Driers utilizate în industria microbiologică, și pot fi caracterizate prin proces și produs de alimentare a lichidului de răcire în camera de uscare precum și asupra condițiilor hidrodinamice de funcționare a acestora. Cele mai des utilizate în deshidratării produselor de biosinteză a găsit uscătoare de convectie (cu role, curea, tambur, pulverizare, pat fluidizat, etc.) sunt utilizate în mod obișnuit mai puțin uscător kontaktivnye.

uscător cu role (fig. 7.35) sunt cel mai frecvent utilizate pentru uscarea drojdiei furajere, cu un conținut de solide de 20-25%. Procesul de uscare se efectuează sub control strict a temperaturii pentru a preveni denaturarea proteinei. Uscătoarele cu role limită de temperatură a lichidului de răcire de 70-80 ° C Tamburul, care este închis la capete capace alimentate cu abur.

La capetele tamburului set top pană care formează între baia de tobe, în care concentratul este alimentat continuu biomasă. Atunci când tamburul se rotește de biomasă celulară umectează suprafața lor un strat subțire, care se usucă până la un conținut de umiditate de 8-10%. biomasa uscată este îndepărtată de pe suprafața tamburului și este improscat cu cuțite în șurubul longitudinal, în cazul în care este alimentat la ambalare.

După uscare concentrat furajele care conțin aminoacizi cum ar fi lizină, histidină, arginină, triptofan, la un conținut de umiditate de 8-10% se realizează pe bandă, prin pulverizare și uscătoare în pat fluidizat. Conducerea uscător centura este prezentată în Fig. 7.35, b. biomasa păstos este pre-amestecat cu o umplutură și apoi turnate în brichete, care sunt alimentate pe un uscător bandă transportoare. După uscare, materialul este măcinat într-o moară cu ciocane. Utilizarea uscătoare cu bandă corespunzătoare și atunci când materialul umed este turnat în prealabil și uscarea sub această formă este acceptabilă numai.

Fig. 7.35. uscătoare schemă: Roller (a) și banda (b) - și 1- kozhuh- 2 - 3, baraban- -shtutser para furaje 4 - O niplu kondensata- 5 - shnek- b: 1 - condensare gorshok- 2 - răzuitor purificarea lenty- 3 - schit- 4 - gate pentru nivelarea produs- 5 - termopara- 6 - psihrometr- 7 - 8 tape- - încălzire (. figura Voynova NA)

Spray uscătoare. procesul de uscare prin pulverizare are mai multe avantaje în comparație cu alte metode de uscare. Încasările proces de uscare extrem de rapid (15-30 de secunde), particulele din zona de temperatură mai ridicată au o suprafață saturată a cărei temperatură este aproape de evaporarea adiabatică a unui lichid pur.

Datorită uscării instantanee și la temperatură scăzută de material sputtered particulelor obținute produs uscat de bună calitate. De exemplu, nu se produce denaturarea proteinei, pierderea oxidarea vitaminelor etc. Această metodă este deseori folosită pentru produse uscarea alimentelor, săruri organice, și coloranți, produse farmaceutice și biologice și alte materiale sensibile.

Prin proprietăți calitative ale produsului spray-uscat în aer încălzit sau gaz inert (azot, dioxid de carbon), poate fi comparat numai cu un produs uscat sub vid înaintat. Spray-uscare și ușor să se adapteze pentru a schimba în direcția corectă a indicatorilor de calitate ai produsului finit, în funcție de condițiile de uscare. De exemplu, este posibil să se adapteze și să se schimbe în anumite limite de greutatea volumetrică a dimensiunii particulelor uscate pulbere, umiditatea finală și temperatura. Uscarea produsului final obținut, care de obicei nu necesită măcinare suplimentară și are o solubilitate crescută.

În aplicarea de uscare prin pulverizare pot fi adesea considerabil redus și un ciclu de producție complet mecanizate obține un produs uscat. În acest caz, poate fi eliminată prin procese cum ar fi filtrarea, centrifugarea, măcinare.

În uscătoare de pulverizare pot obține de înaltă performanță pe un material uscat, acesta nu are nevoie de un număr mare de însoțitori. Materialul care urmează să fie uscat în procesul de uscare nu este în contact cu suprafețele uscătorului până până când se usucă. Acest lucru simplifică rezolvarea problemelor de coroziune și selecția materialului pentru camera de uscare.

Pentru alte metode de uscare a produsului umed este în contact cu suprafețele metalice. În pulverizare uscătoare pot fi efectuate în interval de uscare largă de temperatură (60-1 200) ° C Uscarea prin pulverizare pentru a efectua cu ușurință la prepararea produsului uscat, care constă din diferite componente uscate în proporții specifice, de exemplu, prin adăugarea sumelor necesare din alte materiale înainte de uscare, în materialul de bază.

prin pulverizare metodă de uscare are unele dezavantaje: o mare dimensiuni specifice ale uscătorului în timpul aerului de uscare, cu o temperatură inițială de (100-1 50) ° C este relativ costisitoare și echipamente sofisticate pentru pulverizarea și separarea produsului uscat din gazele de eșapament.

Cele mai productive sunt uscătoare prin pulverizare utilizate pentru uscarea drojdiei furajere. Fig. 7.36 este o diagramă a unui uscător prin pulverizare cu atomizare centrifugal. Suspensia de drojdie este alimentat în mod continuu sub presiune ușoară la mecanismul de pulverizare discuri rotative. Datorită forței centrifuge generate în timpul rotației discului, soluție sub formă de peliculă este deplasat în mod continuu cu o viteză tot mai mare a periferiei discului și este descărcat sub formă de fluxuri de dezintegrare în picături mici (6-70) microni.

agent de uscare (gaze de aer sau de combustie încălzite sunt diluate cu aer) este alimentat în camera de uscare prin conducta. Cu ajutorul paletei de ghidare creează mai mult lichid de răcire de viteză la intrarea în camera de uscare și a raportat în același timp o direcție în spirală.

Fig. 7.36. Schema uscător prin pulverizare cu o suspensie de pulverizare centrifugal 1 - 2 Base - spray-device- cu 3 - intrare 4 teplonositelya- - ieșire teplonositelya- 5 - (. Fig NA Voynova) îndepărtarea produsului finit.

Temperatura inițială a mediului de uscare în timpul uscării atinge furaj drojdie (300-350) ° C.
Spray de drojdie suspensie, care intră în contact cu lichidul de răcire, se usucă. Evaporarea apei din suspensia de drojdie, la un înalt grad de atomizare se produce aproape instantaneu, astfel încât agentul de uscare este rapid răcit și temperatura la ieșirea din uscător este mai mică de 90 ° C.

drojdie uscată, de asemenea, sunt încălzite peste această temperatură. drojdiei furajere uscate sub formă de pulbere alimentat în partea inferioară conică a uscătorului unde îndepărtat în mod continuu. Mediul de încălzire uzat evacuat din camera de uscare prin orificiul de evacuare a gazului. O parte din drojdie (15-20%) este purtat cu lichidul de răcire, și instalat cicloane pentru capturarea lor.

drojdie uscată de sub conul uscătorului ciclon și pneumatic alimentat la ambalare și ambalare. Uscătoare de tip SRF echipate cu injectoare pneumatice sau mecanice. Utilizarea unuia sau a celuilalt construcție de duză este dependentă de proprietățile inițiale ale produsului, uscarea condițiilor și cerințelor pentru produsul final. Uscătoare cu atomizoare mecanice sunt recomandate pentru pulverizare și uscare emulsii fine și coloizi adevărate, suspensii fin divizate.

uscătoare cu tambur (Fig. 7.37), care funcționează la presiunea atmosferică este utilizată pentru uscarea preparatelor de enzime, acizi organici și alte sinteză microbiologică. Comparativ cu alte tipuri de unități de uscare într-o pierdere tambur uscator activității enzimatice nu depășește (10,5%).

Fig. 7,37. imagine Schema și uscătorul cu tambur 1 - baraban- 2 - bunker- 3 - descărcare device- 4 - ventilyator- 5 - ciclon (Fig Voynova NA).

In cele mai multe cazuri de uscare se realizează prin aer încălzit la o mișcare echicurent sau contracurent a lichidului de răcire și a produsului. Aerul furnizat în cuvă să se usuce bine curățate. De obicei utilizate pentru acest filtrare în două etape, folosind un filtru grosier și o purificare bacteriană.

Uscatorul este alcătuit dintr-un corp cilindric tubular rotativ 1 montat pe rulmenți cu role 6, cu unghiul de înclinare (0,5-0,6) ° în direcția de descărcare a produsului. Materialul care urmează să fie uscat este introdus în pâlnia 2 și printr-un element interior elicoidal intră în cavitatea carcasei, prin care trece printr-o serie de duze, intens amestecate și în contact cu lichidul de răcire, care asigură procesul de uscare.

uscare cu pat fluid este utilizat pe scară largă în prelucrarea materialelor kserolabilnyh, deoarece reglementarea se realizează cu ușurință conținutul final de umiditate al materialului. Principalele avantaje ale numitului uscare sunt: intensitate mare a proceselor perenosa- particule care împiedică supraîncălzirea locală aranjament constructiv relativ simplu (Figura 7.38, a.), Posibilitatea de material de granulare (antibiotice, aminoacizi) direct în procesul de uscare.

Cea mai importantă Contraindicația aplicarea metodei patului fluidizat este mecanic particulele de violare a integrității (abraziune, lipire). Uscătorul tubular (Fig. 7.38, b) principiul transportului pneumatic a particulelor solide (granule) din conducta 3, este realizată apoi îndepărtarea umidității exterioare de la suprafața produsului ce urmează a fi uscat.

Fig. 7.38. uscătoare Schema: un pat fluidizat (a, b) - uscator tubular pneumatic (c): 1 - 2 nutritiv - bunker- 3 - Base 4 - 5 ciclon -filtr- 7 - eliberare montaj produs- 8 - admisie a lichidului de răcire ( Fig. Voinov NA)

Îngheață uscătoare. Sublimare (liofilizarea) - o tranziție solidă atunci când este încălzit într-o stare gazoasă, evitând în faza lichidă. La ieșirea din mediul uscator de căldură de evacuare intră în ciclonul 5, iar produsul uscat curge în dispozitivul de evacuare 3. La un diametru de 1,2 m, iar carcasa uscator la lungime 4,2 m cultura de performanță uscător ciuperca ajunge la 1,5 m / zi.

Uscare prin congelare a produselor de sinteză microbiologică reprezintă un caz special de la distilarea în vid prin evaporarea gheții din produsul congelat. Efectuarea uscării prin congelare sub vid asigură temperaturi de procesare mai mici și să mențină astfel structura celulei într-un stat viabil. uscare prin congelare este cel mai potrivit pentru organismele vii, anumite enzime și alte produse sensibile la temperatură. În acest caz, cel mai puțin inactiva enzimele, este bine menținută viabilitatea celulară.

Avantaje uscare în considerare: umiditatea este îndepărtată la temperaturi scăzute, ceea ce elimină substanțial inactivarea termică produs- rămâne materialul structură stabilă (fără distrugerea sau conglomerare a particulelor) - devolatilizare practic eliminate uscat încălcare gravă a sale chimice sostava- facilitat posibilă obținerea unui produs uscat, și în Ambalat steril.

Uscare prin congelare a produselor biologice constă în etapele de congelare, sublimare, desorbtie (uscăciune). Din viteza de congelare și temperatura produsului final depinde procesul de sublimare.

Supuse uscarea prin congelare concentratul de suspensie microbiană obținută din mediul de cultură prin una dintre metodele de dezhidratare mecanice (filtrare, centrifugare). Suspensia concentrată de microorganisme sunt adăugate într-o anumită cantitate de așa-numitul mediu protector care protejeaza celulele de la moarte în timpul congelare și uscare ulterioară.

Mediile utilizate ca coloizi protectori și substanțele hidrofile (proteine, aminoacizi, carbohidrați, etc.) care inhiba formarea gheții intracelulare, scăderea concentrației de electroliți și protejează celulele de la deshidratare ireversibile profunde. Congelarea biomasei conduce la modificări fizice, biofizice si biochimice in celula.

Ca rezultat cristalizarea se produce în timpul înghețării daune și distrugerea membranelor celulare si a altor structuri celulare. Aceste leziuni pot fi cauzate de trei factori principali: acțiunea mecanică asupra cristalelor de celule lda- creșterea concentrației de electrolit care Denaturarea membranei determină o reducere a concentrațiilor de diferență în interiorul și în exteriorul celulei.

Pentru a evita denaturarea proteinei în timpul înghețării sunt alese condiții optime de apă de cristalizare.

De mare importanță este rata de congelare. Cu răcire lentă, cristale mari de gheata se formează, având o suprafață de evaporare mai mică decât cristalele mici sunt formate în timpul congelare rapidă.

Există mai multe modalități de înghețare a biomasei: contact cu congelare răcite congelare convectie polkah- rece gazom- congelare combinate. unitate de uscare prin congelare (Fig. 7.39) constă într-o cameră de uscare, un sistem condensator desublimator și pompare în vid.

Fig. 7.39. Schema de funcționare a seriei: 1, 7 - refrigerare 2 instalare este - holodilnik- 3 - polki- 4 - sublimator- 5 - Condensator 6 - vacuum -nasos- 9 8 pompă - recipient pentru încălzirea mediului termic (NA Fig. . Voynova)

Proiectarea constructivă a elementelor individuale ale circuitului din cauza materialului sublimată specific și dorința de a furniza proces continuu și de mare intensitate de uscare. În instalațiile industriale de intrare a energiei de sublimare este realizată în principal prin conducție, infokrasnogo radiație, curenți de înaltă frecvență.

Aplicarea utilizând sursa de energie combinată liofilizate (IR - radiație, energia ultrasonică, și fluxul forțat de gaz) pentru a reduce consumul specific de energie și de a crește capacitatea de a recupera dintr-un concentrat bacterian uscat. Cea mai eficientă uscare prin congelare în domeniul ultrasunetelor și o atmosferă de gaz inert. În plus, redus în mod semnificativ consumul de energie specific de umiditate evaporată în comparație cu contactul prin uscare prin congelare.

NA Warriors, TG Volova

Distribuiți pe rețelele sociale:

înrudit