Гусарова О.В., асп.,

Ковальчук В.В., студ., Савченко О.В., студ., Литвиненко Д.В., студ.

Національний технічний університет України „КПІ”

УСТАНОВКА ДЛЯ ДОСЛІДЖЕННЯ ПРОЦЕСУ КОНЦЕНТРУВАННЯ УПАРЮВАННЯМ БІОЛОГІЧНО АКТИВНИХ РЕЧОВИН

У всьому світі і зокрема в Україні останнім часом широкого використання набули біологічно активні речовини (БАР), як ліки і засоби для підтримання здоров'я. Виробництво БАР здійснюється біотехнологічною промисловістю.

Біотехнологія - галузь народного господарства, націлена на виготовлення ліків, антибіотиків, ферментів, вітамінів і інших біологічно активних речовин. Ці виробництва досить складні і тривалі, і тому вимагають створення оптимальних технологічних схем, оснащених високоефективним обладнанням.

Одна із заключних стадій виробництва біотехнологічної продукції - це концентрування культуральних рідин, що містять розчини БАР. Для цього їх, зазвичай, концентрують (упарюють) у випарних апаратах.

Більшість продуктів біотехнологічного синтезу в процесі тривалої обробки втрачають свої цінні властивості. Тому випарні апарати мають забезпечувати мінімальний час перебування термолабільних розчинів у зоні нагрівання або кипіння. Забезпечити мінімальний час обробки можна у плівкових випарних апаратах.

Тому актуальним є проектування таких плівкових випарних апаратів, в яких використовуються температури, що не викликають інактивацію БАР і в яких досить велика швидкість обробки продукції [1, 3].

Для належної роботи плівкового випарного апарата дуже важливо створити рівномірно розподілений по периметру рідкий шар, бо при розривах плівки різко знижується інтенсивність тепло-масообміну. Найбільш ефективними є апарати з рівномірним розподіленням рідини по перерізу [2]. Забезпечення постійної товщини плівки по всій поверхні нагріву і умов нерозривності потоку є головними завданнями створення надійних пристроїв для розподілу рідини.

Ці питання потребують теоретичних і експериментальних досліджень, а питання застосування плівкових апаратів в кожному конкретному випадку повинні аналізуватися на основі подібних виробництв і лабораторних випробувань.

У НТУУ "КПІ", ФБТ на кафедрі біотехніки та інженерії проектується установка (див. рис. 1) для дослідження процесу упарювання БАР. Основними елементами установки є: плівковий випарний апарат, пристрій для розподілу розчину, блок для вимірювання температур.

Основні задачі, для вирішення яких створена установка (рис. 1):

1. Дослідження процесу концентрування біологічно активних речовин .

2. Перевірка адекватності математичної моделі процесу концентрування БАР.

3. Встановлення залежності активності розчину від часу перебування плівки розчину в апараті.

4. Дослідження ліній току (ліній постійних швидкостей).

Після проведення процесу на установці, необхідно встановити концентрацію упареного розчину та його активність. Для визначення концентрації упареного розчину буде використовуватись пікнометричний метод, а для визначення активності – титрування.

Після отримання необхідних даних буде здійснена перевірка адекватності математичної моделі процесу концентрування БАР із рівнянням залежності активності розчину від часу перебування плівки розчину в апараті.

1- апарат випарний плівковий; 2 – труба; 3 – пристрій для розподілу розчину БАР по поверхні труби; 4 – ємність з розчином лимонної кислоти;
5 - конденсатозбірник; 6 – збірник упареного розчину лимонної кислоти;
7 – конденсатор; 8 – блок вимірювання температур (термопари, модулі: аналогового вводу, інтерфейсний, ЕОМ); 9 – насос для перекачки розчину лимонної кислоти; 10 – ТЕН; 11 – ротаметри; 12 – ЛАТР; 13 – вентилі

Рис. 1 - Схема установки для дослідження процесу концентрування БАР упарюванням

Аналізуючи літературні матеріали [1, 2, 3], слід відзначити, що застосування у біотехнологічних схемах випарної апаратури з плівковою течією рідини має дати позитивний економічний ефект для виготовлення БАР.

Література:

1. Соколов В.Н., Яблокова М.А. Аппаратура микробиологической промышленности / В.Н. Соколов, М.А. Яблокова. – Л.: Машиностроение. Ленингр. Отд-ние, 1988. – 278 с.: ил.

2. Воронцов Е.Г., Тананайко Ю.М. Теплообмен в жидкостных пленках. – К.: Техника, 1972. – 196 с.

3. Тананайко Ю.М., Воронцов Е.Г. Методы расчета и исследования пленочных процессов. – К.: Техника, 1975. – 312 с.