Гусарова О.В.

Національний технічний університет України „КПІ”

ЗАГАЛЬНА СХЕМА ВИРОБНИЦТВА І МЕТОДИ концентрування БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН

Питанню виробництва біологічно активних речовин (БАР) присвячені цілі томи. Мета даної роботи – подати схему виробництва БАР у загальному вигляді. Така схема представлена на рисунку 1 [1].

Сучасне промислове виробництво продуктів біотехнологічної промисловості є єдиним ланцюгом послідовних стадій і операцій, кількість і особливості яких залежать від виду продукції і її товарної форми. Початковим і основним елементом біотехнологічного процесу є продуцент. Потенційні можливості штаму-продуцента зумовлюють економічні показники біотехнологічної схеми в цілому. Основною стадією процесів є стадія культивування штаму-продуцента, на якій відбувається біосинтез цільового продукту – біомаси або метаболітів.

Стадія культивування продуцента може бути охарактеризована якісно і кількісно. Кількісна характеристика – об'ємна продуктивність – виражається в грамах (кілограмах) цільового продукту на 1 м³ устаткування, ферментації, за 1 год і служить загальним критерієм ефективності процесу, який визначає собівартість цільового продукту.

На подальших стадіях виробництва біопрепаратів не відбувається приріст цільового продукту, а проводиться його обробка. Мета цих стадій – отримання необхідної товарної форми препарату. На цих стадіях необхідно максимально зберегти цільовий продукт.

Основна маса товарної продукції випускається промисловістю в двох формах (див. рисунок 1): сухий продукт (порошок, гранули, мілкодисперсні частинки) і рідкий продукт (концентрат із вмістом сухої речовини до 50%).

На рисунку 1 показані чотири варіанти обробки культуральної рідини при виробництві біопрепаратів. Найбільш простий – варіант, коли кінцевий продукт – культуральна рідина.

Рисунок 1 – Принципова схема виробництва БАР

По цій схемі одержують кормові препарати вітамінів, кормові антибіотики і ін. Схеми отримання біопрепаратів на основі продуктів, що містяться в твердій фазі культуральної рідини, складніші. По цих схемах одержують біопрепарати, що мають життєздатні або убиті клітини мікроорганізмів. І четвертий, останній, шлях отримання біопрепаратів – на основі очищених продуктів метаболізму, виділених з фільтрату культуральної рідини або із зруйнованої маси (дезинтеграта) кліток продуцента. Ця схема охоплює виробництво продуктів біотехнологічного синтезу з різною ступенем чистоти.

Як бачимо, процес виробництва БАР багатостадійний, складний та тривалий. Однією із кінцевих стадій виробництва БАР є їх концентрування з метою виділення кінцевого продукту.

Найбільш широко вживаними методами виділення і хімічного очищення є екстракційні, іонообмінні методи, мембранні процеси і осадження. Відмітні особливості всіх методів – велика кількість технологічних стадій (неодноразове відділення – фільтрація осадів, дво- і триступінчате екстрагування, кристалізація, концентрація розчинів вакуум випаровуванням, застосування різних методів сушки і т. д.), різноманітність і складність використовуваного устаткування, його різномасштабність (на перших стадіях об'єми – до сотень кубічних метрів, на останніх – іноді декілька літрів). Так, наприклад, застосовують вакуум-барабанні фільтри, фільтрпреси, друк- і нутч-фільтри, сепаратори і центрифуги різної продуктивності, екстрактори різних конструкцій, іонообмінні колони, плівкові випарники різних систем, сушильні установки, що працюють за принципом розпилювання, псевдозрідження, сублімації льоду, і інші види устаткування [2].

Необхідно підкреслити, що в самій схемі виробництва продуктів біотехнологічного синтезу закладена можливість комплексної переробки культуральної рідини, тобто створення безвідходних технологій. При проектуванні нових виробництв цю можливість необхідно реалізувати.

Література:

1. Основы проектирования предприятий микробиологической промышленности. – М.: Агропромиздат, 1990. – 303 с.

2. Автоматизация биотехнологических процессов: Автоматизированный контроль, оптимизация и управление. – Рига: Зинатне, 1990. – 348 с.