проектирование предприятий биотехнологической промышленности

Очищенные воды по закрытому водостоку поступают в ручей и далее в реку.Стадия ОБВ. Обезвреживание технологических и вентиляционных выбросовОБВ-2. Обезвреживание отработанного воздуха от сушилкиВоздух, поступающий от сушилки, очищается от пыли в аспирационной установке, проходя через циклон - пылеотделитель, который снабжен шлюзовым питателем для выгрузки продукта, затем воздух доочищается в рукавном фильтре. Воздух отделяется от пыли и удаляется с помощью вентилятора в атмосферу.ОБВ-3. Обезвреживание воздуха от места фасовки и упаковкиВоздух, поступающий от места фасовки и упаковки продукта, также очищается от пыли в аспирационной установке.1.5 Спецификация оборудованияСпецификация основного технологического оборудования, применяемого при производстве препарата ГлюкоаваморинГ3Х, приведена в таблице 1.6.Таблица 1.6Спецификация основного технологического оборудованияСб-1Сборник для приёма КЖН-1Насос для подачи КЖ на фильтрРРеактор для приготовления суспензии фильтрперлитаН-2Насос для подачи фильтрперлита на фильтрБВФБарабанный вакуум-фильтрН-3Насос для подачи фильтрата в сборникСб-2Сборник для фильтратаН-4Насос для подачи фильтрата на ВВУБ-1Бункер для приёма влажной биомассыЭГЭкструдер - грануляторСУ-1 Сушилка двухвальцеваяШн-2Шнек для подачи высушенной биомассы в бункер 2Ц-1Циклон - пылеотделительФР-1Фильтр рукавныйВ-1 ВентиляторТ ТранспортёрТр.ЛТраспортировочная линияБ-2Бункер для высушенной биомассыВс-1ВесыУЛУпаковочная линия для сухой биомассыОкончание таблицы 1.6.Сб-3 Малый сборник фильтратаП Подогреватель ВВУКн КонденсаторСб-4 Сборник конденсатаВВУ Вакуум - выпарная установкаН-5 Насос для подачи концентрата в сборник 5Сб-5 Сборник концентратаН-6 Насос для подачи концентрата в сушильную установкуСУ-2 Распылительная сушилкаКлКалорифер для подогрева воздухаФ-2Фильтр грубой очистки воздухаВ-2ВентиляторФБ-3Бактерицидный фильтрЦ-2Ц-3Ц-4Циклоны - осадителиШн-4Шнек для подачи высушенного препарата в бункер 3Ск Скруббер мокрыйФР-4Фильтр рукавныйВ-3В-4ВентиляторыБ-3Бункер для высушенного препаратаБ-4Весовой бункер для наполнителяШн-3Шнек для подачи высушенного препарата и наполнителя для подачи в ситоН-6Насос Ц-5Циклон - влагоотделительЦ-6Циклон - влагоотделительФР-5Фильтр рукавныйВ-5ВентиляторСИ-1Смеситель-измельчительБ-5Бункер приёмный для стандартизованного препаратаВс-2ВесыУЛ-2Линия для фасовки и упаковки препарата2 Технологическая часть2.1 Характеристика исходного сырья и материаловВажнейшие характеристики сырья и материалов, применяемых в производстве препарата Глюкоавамарин ГЗХ, приведены в таблице 2.1.Продукт: глюкоавамарин Г3Х, мощность 30 м3 в сутки. Среда – крахмал картофельный 4%, гидрофосфат аммония 1%, KCl 0,02%, MgSO4 0,01%. Активность 70 ед на мл.Таблица 2.1 – Характеристики сырья и материаловНаименованиеОбозначе-ниеНТДСорт илиартикулПоказатели, обязательные для проверкиПримечаниеГруппа А: Основное сырьеКартофельный крахмал ГОСТ Р 53876-2010ТехничМассовая доля сухого в-ва не менее 95%% Компонент питательной средыФосфат аммония ГОСТ 3772-74ХЧМассовая доля влаги не более 2% Компонент питательной средыСульфат магния ГОСТ 4523-77ХЧМассовая доля влаги не более 2% Компонент питательной средыХлорид калия ГОСТ 4568-95ХЧМассовая доля влаги не более 2% Компонент питательной средыБ. Вспомогательное сырьеГидроксид аммонияГОСТ 3760-79ХЧМассовая доля сухого вещества не менее 99%Для регулирования рНВодаХПК,БПККислота солянаяГОСТ 3118-77ЧМассовая доля хлороводорода не менее 35%Для регулирования рНПеногаситель (пропинол Б-400)ТУ У 24.1-32257423-122:2006ЧЖидкость бесцветная или желтого цветаДля гашения пеныКарбонат калияГОСТ 4221-76ЧВнешний видДля мойки оборудования2.1 Продуктовый расчет1) Количество ферментационной среды с учетом потерь (10%) за счет уноса среды с отходящим от ферментера воздухом.Количество готовой культуральной жидкости (G) составит – 30 м3. Потери с уносом – 10%.Количество засеянной питательной среды составит:G1 = G ∙ 1,1 = 30 ∙ 1,1 = 33,0 м32) Количество посевного материала для засева ферментационной среды (посевная доза 7%):G2 = G1 ∙ 0,07 = 33 ∙ 0,07 = 0,23 м3Потери при выращивании посевного материала – 10%.Количество питательной среды для посевного материала составит:G3 = G2 ∙ 1,1 = 0,23 ∙ 1,1 = 0,023 м3Количество среды без учета посевного материала:G4 = G1 – G2 = 0,23 – 0,023 = 0,21 м33) Расход компонентов питательной среды для приготовления 1,023 м3 ферментационной среды и содержания абсолютно сухих веществ в ней.4) Общий расход компонентов для посевной среды: G5 = 21,54+21,54+3,13+2,09+1,06 = 49,36 кг5) Содержание абсолютно сухих веществ в посевной среде: G6 = 20,46+20,46+3,07+2,05+1,02 = 47,06 кг6) Расход воды на приготовление питательной среды: Gв= 1072,4-49,36= 1023 кг7) Расчет плотности раствора: Ρ = m/V = 1072,4/ 1,023 = 1048,3 кг/м38) Расход компонентов питательной среды для получения 0,0847 м3 посевного материала Общий расход компонентов для посевной среды: G7 = 4,055 кг9) Содержание абсолютно сухих веществ в посевной среде: G8 = 3,89 кгТаблица 1.5. Расход компонентов питательной среды для получения посевного материалаКомпонент ПС Содержание АСВВлажностьРасход компонентов%на 0,0847 м3%на 0,0847 м3Картофельный крахмал21,6951,77Свекловичный жом21,6951,77Фосфат аммония0,30,2520,255Сульфат магния0,20,1720,173Хлорид калия0,10,08520,087Итого4,63,89164,055Вода84,7Всего4,63,891688,75510) Содержание абсолютно сухих веществ в посевном материале с учетом потерь при выращивании (10%): G8.1 = G8 ∙ 0,9 = 3,89 ∙ 0,9 =3,5 кг11) Расход среды на приготовление производственной питательной среды: GB = Gобщ– G7 – G8.1 =88,755 – 4,055 – 3,5 = 81,2 кг12) Количество культуральной жидкости, полученной после ферментации и поступившей на стадии обработки( выход с учетом уноса с воздухом 10%): G9 = G1 ∙ 0,9 = 0,99 ≈ 1 м3G9.1 = 1,1 ∙ 0,9 ∙ 1048,3 = 1037,82 кг13) Потери к.ж. с отходящими газами (10%) : G10 = 0,1 ∙ 1048,3 ∙ 1,1 = 115,31 кг14) Активность целлюлазы в к.ж. : А1 = 70 ед/см315) Общая активность в 1 м3к.ж. : А2 = А1 ∙ G9 ∙ 106= 70 ∙ 1 ∙ 106= 70 ∙ 106ед16) Количество абсолютно сухих веществ в к.ж. ( X1 = 4,6%): G11 = G9 ∙ X1 ∙ P = 1 ∙ 4,6/100 ∙ 1048,3 = 48,22 кг17) Фильтрация культуральной жидкости. Расход воды на промывку осадка при гидромодуле 1:0,5: G12 = G9 ∙ 0,5 = 0,5 м318) Количество полученного фильтрата с учетом 10% потерь на фильтрации: G13 = ( G9 + G12) ∙ 0,9 ∙ P = (1+0,5) ∙ 0, 9 ∙ 1048,3 = 1415,2 кгG13* = ( G9 + G12) ∙ 0,9 = (1+0,5) ∙ 0,9 = 1,35 м319) Активность глюкоавамарина в фильтрате с учетом потерь на инактивацию (6%): А3 = (А2 *0,94) / (G9 + G12) = 50*106 * 0,94 /(1 +0,5) = 31 *106ед/см320) Общая активность глюкоавамарина в фильтрате: А4 = G13* ∙ A3 ∙ 106= 1,35 ∙ 31 ∙ 106= 42,38 ∙ 106ед.Потери активности на стадии составят: а1 = А2 – А4 = (50 – 42,38) ∙ 106= 7,62 ∙ 106 ед.21) Содержание абсолютно сухих веществ в фильтрате ( X2= 3,06%): G14 = G13 ∙ X2/ 100 = 1415,2 ∙ 3,06/ 100= 43,31 кг22) Количество абсолютно сухого осадка, отделенного при фильтрации: G15 = G11 – G14 = 48,22 – 43,31 = 4,91 кг23) При влажности осадка 85% его количество составляет G16 = G15 / 0,15 = 4,91/ 0,15 = 32,7 кг24) Потери от инактивации и механические потери: Gм= ( G9 + G12 ) – ( G13 + G16 ) = (1037,82 + 524,15) – ( 1415,2 + 32,7) = 114,07кг25) Вакуум-выпаривание Количество концентрата (упаривание до 1: 3 объема): G18 = G13/ 3 = 1,35 / 3 = 0,45 м3G18 = 0,45 ∙ 1100 = 495 кг26) Удалено влаги из к.ж. в процессе вакуум концентрации: G19 = G13 – G18 = 1,35 – 0,45 = 0,9 м327) Потери сухих веществ при вакуум-выпаривании(9%): G20 = G14 ∙ 0,09 = 43,31∙ 0,09 = 3,9 кг28) Содержание сухих веществ в концентрате: G21 = G14 – G20 = 43,31 – 3,9 = 39,41 кг29) Активность глюкоавамарина в концентрате с учетом 10% потерь : A5= A3 ∙ G13 ∙ (1-0,1) / G18 = 31 ∙ 1,35 ∙ 0,9 / 0,45 = 83,7 ед/см330) Общая активность концентрата: A6 = A5 ∙ G18 ∙ 106 = 83,7 ∙ 0,45 ∙106= 37,67 ∙ 106ед.31) Потери активности на стадии составляют: A6.1 = A4 – A6 = 42,38 ∙ 106– 37,67 ∙106= 4,71 ∙ 106 ед.32) Сушка концентрата. Количество высушенного препарата с учетом 10% потерь препарата с отходящим воздухом ( содержание влаги в препарате 10%): G22 = G21 ∙ ( 1 – 0,1 ) / ( 1 – 0,1) = 39,41 ∙ 0,9 / 0,9 = 39,41 кг33) Количество удаленной влаги : Gвл= G18 – G22 = 495 – 39,41 = 455,59 кг34) Активность препарата с учетом потерь от инактивации (10% ): A7 = A6 ∙ (1- 0,1) / G22 = 37,67 ∙ 106∙ 0,9 / 39,41 = 0,86026∙ 106ед/г35) Содержание абсолютно сухих в-в в препарате: G23 = G21 ∙ 0,9 = 39,41 ∙ 0,9 = 35,47 кг36) Потери абсолютно сухих в-в при сушке с учетом влажности составляет: G23-1 = G21 – G23 = 39,41 – 35,47 = 3,94 кг37) Общая активность сухого препарата:A8 = A7 ∙ G22 = 0,86026∙106 ∙ 39,41 = 33,90 ∙ 106ед. 38) Потери активности на стадии составляют : а2 = A6 – A8 = 37,67 ∙ 106 – 33,90 ∙ 106= 3,77 ∙ 106ед.39) Просеивание сухого препарата: Количество сухого препарата после просеивания (потери 1,0%): P1 = G22 ∙ (1 – 0,01) = 39,41 ∙ 0,99 = 39,02 кг40) Содержание абсолютно сухого вещества в просеянном препарате: Pсв= G23 ∙ 0,99 = 35,47 ∙ 0,99 = 35,12 кг41) Потери препарата на стадии: Pсв=G23 ∙ 0,01 = 35,47 ∙ 0,01 = 0,35 кг42) Стандартизация сухого препарата Активность стандартного препарата A9 = 500 ед/г Количество наполнителя для стандартизации: G24 = G22 ∙ (A7 – A9)/A9 = 39,41 ∙ (860 – 500)/800 = 2,96 кг43) Количество веществ, поступающих на стандартизацию: G25 = P1 + G24 = 39,02 + 2,96 = 41,98 кг44) Количество абсолютно сухих веществ в наполнителе (влага-10%): G24-1 = G24 ∙ 0,9 = 2,96 ∙ 0,9 = 2,67 кг45) Количество абсолютно сухих веществ в препарате, поступающих на стандартизацию: G25-1 = Pсв+ G24-1 = 35,12 + 2,67 =37,79 кг46) Количество препарата, полученного после стандартизации при учете потерь (1%): G26 = G25 ∙ (1 – 0,01) = 41,98 ∙ 0,99 = 41,56 кг47) Содержание абсолютно сухих веществ в стандартизированном препарате: G26-1 = G25-1 ∙ 0,99 = 37,78∙ 0,99 = 37,4 кг48) Общая активность в стандартизированном препарате: A10 = A9 ∙ G26 = 500 ∙ 41,56 ∙ 103= 33,25 ∙ 106ед.49) Потери количества препарата при стандартизации: G27 = G25 – G26 = 41,98 – 41,56= 0,42 кг50) Потери активности на стадии стандартизации : а3 = G27 ∙ A9 = 0,42 ∙ 500 ∙ 103= 0,34 ∙ 106ед.51) Фасовка, маркировка, упаковка. Препарат расфасовывают в полиэтиленовые мешки, а затем в бумажные мешки по 5 кг. Потери на стадии – 1%. Количество упакованного материала: G28 = G26 ∙ (1- 0,01) = 41,56 ∙ 0,99 = 41,14 кг52) Содержание абсолютно сухих веществ в упакованном препарате: G28-1 = G26-1 ∙ 0,99 = 37,4 ∙ 0,99 = 37,03 кг53) Механические потери: G29 = G26 – G28 = 41,56 –41,14 = 0,42 кг54) Потери абсолютно сухого вещества: G29-1 = G26-1 ∙ 0,01 = 37,4 ∙ 0,01 = 0,37 кг55) Общая активность готового препарата: A11 = G28 ∙ A9 = 41,14 ∙ 500 ∙ 103= 32,91 ∙ 106 ед.56) Потери активности на стадии: a3 = A10 – A11 = (33,25 – 32,91) ∙ 106= 0,34 ∙ 106ед.57) Таким образом, общий выход препарата со стандартной активностью 70 ед/г с 1 м3культуральной жидкости составляет: G31 = A11 ∙ 100 / A2 = 32,91 ∙ 106∙ 100 / 50 ∙ 106= 65,82%Материальный баланс процесса сведен в таблицу 1.6.ЗАКЛЮЧЕНИЕБиотехнологические процессы представляют собой сложные физико-химические превращения исходного сырья в готовую продукцию. Производство препарата Глюкоаваморин Г3х состоит из ряда основных и вспомогательных стадий технологического процесса. Технологический процесс осуществляется по соответствующим технологическим отделениям, соединенных последовательными связями.В рамках представленного курсового проекта был произведен расчет материального баланса, подбор требуемого оборудования, автоматизация и технико-экономическое обоснование предлагаемых мероприятий по внедрению технологической линии производства препарата Глюкоаваморин Г3х.Также были рассмотрены мероприятия по строительной части и охране труда и окружающей среды.По итогам исследования можно сказать, что поставленные задачи были выполнены, а проект в целом является экономически обоснованным и перспективным.СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫБиотехнология: теория и практика (учебное пособие) / Н.В. Загоскина, Л.В. Назаренко, Е.А. Калашникова, Е.А. Живухина: Под ред. Н.В.Загоскиной. – М.: Из-во Оникс, 2009, 496 с.Борисов А.Ф. Инженерные расчеты систем безопасности труда и промышленной экологии: учебное пособие для вузов. - Н. Новгород: Вента - 2, 2000. – 130 с.Грачева И.M.Технология ферментных препаратов.– М: Агропроиздат, 1987. – 335 с.Иоффе И.Л.Проектирование процессов и аппаратов химической технологии. – Л.:Химия, 1991. – 352 с.Калунянц К.А., Голгер, Л.И., Балашов В.Е.Оборудование микробиологических производств. – М.: Агропромиздат, 1987. – 309 с.Кантере В.М., Мосичев М.С., Дорошенко МИ, и др.Основы проектирования предприятий микробиологической промышленности. – М: Агропромиздат, 1990. – 303 с.Кантере В.М.Теоретические основы технологии микробиологических производств. – М: Агропромиздат, 1990. – 271 с.Красноштанова А.А., Крылов Б.А., Бабусенко Е.С. Основы биотехнологии. – Учебное пособие. - Москва, РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2001. - 84 с.Красный Ю.М. Проектирование стройгенплана и организация строительной площадки: Учеб. пособие.–Екатеринбург: УГТУ, 2000.–144с.Лебедев П.В. Расчет и проектирование сушильных установок. – М.: Госэнергоиздат, 1962. – 320 с. Мосичев М.С., Складнев А.А., Котов В.Б. Общая технология микробиологических производств. – М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. – 264 с.Прищеп Т.П., Чучалин В.С., Зайков К.Л. и др. Основы фармацевтической биотехнологии. Ростов-на-Дону:Феникс, Томск:изд-во НТЛ, 2006, 256 с.Редин В.И, Князев А.С., Костюк Л.В. Проектирование природоохранных объектов: Метод. указания.- СПб.:СПбГТИ(ТУ), 2010. - 94 с.Эмалированное оборудование: Каталог / НИИ ШАЛЬХИММАШ. - М.: ЦИНТИХИМНЕФТЕМАШ, 1991. - 140 с.