Бесплатный автореферат и диссертация по биологии на тему

Усовершенствование промышленной технологии производства противобруцеллезной вакцины с использованием современных приборов и аппаратов

ВАК РФ 03.00.23, Биотехнология

Автореферат диссертации по теме "Усовершенствование промышленной технологии производства противобруцеллезной вакцины с использованием современных приборов и аппаратов"

ВСЕРОССИЙСКИЙ НАУЧШ-ИССТЕДОВАГЕДЬСКИЯ инсгиг/г ЭКОЦРИМЕКШЬНОЯ ВЕТЕРИНАРИИ ИМ. Я.Р.КОВАЛЕНКО

РОССИЙСКОЙ АКАДЕМИИ СЕЛЬСКОХОЗййСГВЕНнИС НАУК

УСЮЗОТЕНСТЗОВАШЕ ПРОМЫЕЛЕИЙОг ТШШОЮТ ПРОИЗВОДСТВА ПРОТИЮЕРЛЩЛИЗНОЙ адкщны С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СОВРЙЕКпКХ ПРиБОРУ В И АШШ^ОВ

03.00.23 - биотехнология

Автореферат

дкссертакии на соискание ученой степени кандидата биологических наук

На правах рукописи

МЕЛЬНИК НИКОЛАЯ ВАШЬЕШЧ

Москва - 1992

Диссертационная рабога выполнена на Государственном Щелковском биок.змбикглге

Научные рухогодятоэи: доктор ветеринарных ннух • А.Я.Са»<уйленко

кандидат биолсгиче'сккх наук, лауреат Государственной премии К.д.Огзяж.)

Официальна оазояекты: дскуор взгерлнг.рньгс наук,профессор

К.£.Шууягсн

доктор ветеринарных наук,профессор А.Я.тСасьяьэв

Ведущее учреждение: Н1Ш КЗ Российской федерации

/6

Защита диссертации состоятся танк 1952 годе в 1400часов на'заседании специализированного Совета К 020.28.01 во З.ЧИИ экспериментальной вегьрии&рия имени З.Р.Коваленко по адресу:' 109472 . Москва, Кузьминки, 2КШ.

С диссертацией ыокно ознакомиться в научной библиотеке Б'¡Эй. Автореферат разослан "Д, " 1992 г.

Ученый секретарь Специализированного Совета, кандидат ветеринарных каух

Ф.Г.Терешков

I. ОЩЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблем;. Одной из задач биотехнологии в сельским хозяйстве является обеспечение его высокоэффективными вакцинами для профилактики инфекционных заболеваний животных. Постоянное повышение их качества и эффективности производства с осуществлением технического перевооружения, является актуальной задачей, решении которой посвягоенн фундаментальные работы В.В.Кафароза , У.С.Беккера, ДК. Уотсона, Ш. Аиба, Дь.Бейли и др.

Овременное биологическое производство состоит из большого' числа разнотипных аппаратов, связанных между собой и образующих технологические л"чии.

Современная биотехнология дала новый более специфический и эффективный инструмент для осуществления программы контроля и профилактики заболеваний.

Эффективный контроль и профилактика заболеваний постепенно становится одной из важнейших предпосылок рентабельного животно-' водства.

Одним из многих инфекционных заболеваний, наносящих значи -тельный экономический ущерб животноводству, является бруцеллез.

В настоящее время бруцеллез встречается практически во всех странах мира.

При разработке технологий производства вакцин против бруцеллеза следует обращать внимание на технологии и аппаратурное оформление всех стадий производства, начиная от приготовления посевного материала до очистки сточных вод.

Цель и задачи исследований. Целью работы является совершенствование промышленной технологии производства противобруцеллезной вакцины с использованием современных методов исследования, оборудования и технических средств контроля и управления, включая стадии культивирования, осаждения, концентрирования и стерилизации биологических жидкостей и обеззараживания сточных вод.

Научная новизна. В результате проведенной работы усовершенствована промышленная технология производства вакцины против бруцеллеза из штамма 62 по следующим стадиям и операциям:

- проведен анализ гидродинамических условий в .биореакторах для культивирования бруцелл ;

• - проведен анализ глубинного периодического культивирования бруцелл в промышленных биореакторах с использованием в качестве' выходного контроля волоконно-оптического измерителя плотности кулъ-туральной жидкости типа (ВОП) ;

- теоретически обоснованы и практически апробированы ряд оса-дителей ;

- теоретически обоснована и исследована кинетика стерилизации биологических жидкостей ;

- теоретически обоснована кинетика инактивации сточных вод при производстве вакцин против бруцеллеза ;■'.■•

- разработана и испытана принципиально новая установка для непрерывной стерилизации сточных вод.

Практическая ценность. В результате проведенной работы:

- рассчитаны оптимальные геометрические соотношения промышленных биореакторов для глубинного культивирования бруцелл из штамма 82;

- оптимизирован процесс глубинного культивирования бруцелл по основным параметрам ;

- испытан и предложен наиболее эффективный осадитель и режим осаждения и концентрирования бруцелл ;

- исследована кинетика стерилизации биологических жидкостей производства протквобруцеллезной вакцины из штамма 62 ;

. . создана и испытана принципиально новая промышленная установка для непрерывной инактивации сточных вод при производстве вакцины против бруцеллева.

Апробация полученных результатов. Основные положения диссертации доложены и подучили положительную оценку:

- на конференции молодых ученых ЁНИкТИБП 1987 г. ;

- на Ученом Совете ВНИЛИБП 1987-1991 г. г ; ;

. - на «вкяабораторяом совещании ВШИТ ИБП 1989 г. ;

- на всесоюзной конференции ВНИИ прь^яадной микробиологии 4 октября 1990 г. ;

- на всесоюзной научно-технической конференции НИШ нечерноземной зоны РСШ* 6 декабря 1990 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 3 статьи, подано 2 заявки на предполагаемые изобретения (из них: по 1-ой получено авторское свидетельство, по 2-ой положительное решение).

Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на страницах машинописного текста и включает: введение, обзор литературы, собственные исследования, обсуждения, выводы, практическое предложение, список литературы и приложения. Материалы дис -сертации иллюстрированы К таблицами, 15 рисунками, 10 фото.

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1. Краткая характеристика объекта исследования.

В качестве объектов исследования вэяты следующие стадии производства сухих вакцин против бруцеллеза сельскохозяйственных животных из штамма 82 (ТУ 10.19 . 69-89) :

- стадия глубинного суспензионного культивирования в промышленных биореакторах ;

- стадия осаждения культуральной жидкости ; •

- стадия стерилизации биологических жидкостей при концентрировании методом осаждения ;

- стадия обеззараживания сточных вод При производстве проти-чобруцеллезнчх вакцин.

2.2. Стадия глубинного суспензиокнноРо культивирования

Стадия глубинного культивирования в ферментационных установках биореакторов емкостью 400 л (2 шт.) и ТОО л (I шт.), фирмы "Электрелюкс" (Швеция) снабжена еистем&мм автоматического контроля и регулирования параметров.:

- программная стерилизация установки и технологических трубопроводов, С0 ( Ь ) ;

- температура культивирования, С® * Ь ) •

- концентрация вг.дородны* ионов (рН) ;

- парциальное давление растворенного в культуральной жидкости кислорода, % нас. (рС^) ;

- скорость вращения перемешивающего устройства, об/мин (И );

- пенообраэования и пеногашения ;

- установка была дополнительно снабжена волоконно-оптическим преобразователей оптической плотности культуральной жидкости, типа ВОп-1 ;

На данной стадии проводили следующий контроль в отдельно взятых пробах:

- проба гитателъной среды на рН, стерильность (посев на питательные среда) ;

- проба после засева ферментера: на оптическую концентрацию (ОК), рН, чистоту роста (посев ка ША, ШХ, ШБ), пробз посева на чашки Петри для определения количества живых (выживаемость) и на диссоциацию методом окраски по Уайт-Вилсону ;

- через 19-20 часов на рН, ОК, чистоту роста, вышиваемость путем посева на чашки Петри и диссоциацию по Уайт-Вилсону с

" Б ,Я сыворотками и акрифлавином.

2.3. Стадия осаждения культуральной жидкости

Данная стадия по существующей технологии проводилась в тех яе биореакторах, что и стадия глубинного культивирования.

Ё качестве осадитедя (флокулянта) обычно использовали натрий-карбоксиметилцеллюлозу зарубежного производства (Швеция).

В сравнительном аспекте проверялись в качестве осадитедей следующие флокудянтн:

I; ВПК-4Р2 - катионный

2. Провстол' % - сяабоанионный

3: Полиоксиа^илен - неионный

4. Хитозан - катионный

5. Бетонит А/а - катионный

6. Производные хитозана - катионный

В качестве контроля использовали производственный флокулянт

КЩ.

2.4. Стадия обеззараживания надосадочной жидкости при концентрировании методом осаждения.

Данная гтпдчя осуществлялась в разработанной нами макете и уст^-твкр для обеззараживания сточных вод (Авторское свидетельство СССР У 1570997 кл. С02Г 1/02) путем подачи надосадочной ячд -кости с помощью перистальттеского насоса в проточном режиме с последующим слизом простерилизованной надосадочной жидкости в канализационную систему.

на данной стадии проводили контроль выживаемости бактерий в зависимости от времени пребывания и температуры, концентрации бак-массы.

Для определения числа живых бактерий использовали 2 метода,: подсчзг числа клеток, выросших после посева в чашках (по числу об-разовавыихся колоний) и оценка наиболее вероятного числа выживших клеток с использованием флуктуационного теста.

2.5. Стадия обеззараживания сточных вод при производстве вакцич против бруцеллеза. •

Стадия инактивации и контроль осуществлялись в установке описанной в подпункте 2.4.

Экспериментальные работы осуществлялись на Государственном Щелковском биокомбинате. .

2.6. Методы контроля

Использовались следующие методы контроля:

- промежуточный контроль конечного продукта ;

- требования к конечному прпдуьту ;

- макровид ;

- растворимость ;

- пиетета ;

- определение наличиг диссоциированных форм ;

- реакция термоагглютинации ;

- определение массовой доли влаги ;

- количество живых бруцелл ;

- безвредность вакцин ;

- иммуногенностъ.

- б -

3. СОБСТВЕННЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

3.1. Анализ гидродинамических условий и масштабирование биореакторов при глубинном культивировании микроорганизмов

Основные геометрические соотношения, их значения и внешний вид промышленных биореакторов приведены на рис. I.

Проведенные исследования позволили определить оптимальные »еометрические соотношения для биореакторов (ферментеров) с точки зрения гидродинамических условий, которые приведены в таблице I.

Рекомендуемые геометрические соотношения для бииреаеторов при производстве вакцины против бруцеллеза

Таблице. I

# группы Я Н* 1> К» с*,. Р' А. си 6 си КС,к N и»Г С ъ п

1-2 0,132 1,55 и,70 0,3 0,25 0,204 Ю4 0,12 1,02 0,1 I

3-5 0,27 1,56 0,70 0,3 0,25 0,204 Ю4 0,26 1*01 0,1 I

6-7 0,4 1,5 , 0,70 0,34 0,25 0,204 ю4 0,17 1:1 0,1 I

6 0,7 1,55 и,71 0,3 0,25 0,204 ю4 0,1 I ¡04 1

Рассчитанные*н приведенные соотношения позволяй, ири сохранении геометрического подобия осуществить процесс гидродинамического масштабирования биореакторОв еыкосты) о« 132 до ТОО я, кспользуе -мях при культивировании бруцеля шт.82,

3.2. Анализ процессак глубинного культизирования ьт.82 в биореакторе

гезультатн одного из глубинных культивирований бруцелл шт.62 л прбжппленных бисреактэрех приведены в таблице 2 и рие. 2.

Рис. I. Принципиальная схома биореактора и основные геометрические соотношения

У - емкость бисреакгора; Р - диаметр Сиореакто^а; Н - высота; Но - уролрнь язгрузк'л; с!м - дианргр мешалкч, I - длина лопасти мешалки; " - гзирина лопасти мешалчи;

Ь - расстояние нижнего яруса мешалки от дна;

//, - расстояние между ярусами;

С - ширина отбойника;

П - скорость вращения мешалки;

!% - кол'нчство отбойникон;

&г - расход воздуха на аэра-нит,

Данные рс-ультатов культивирования бруцелл штамма 62

. Таблица 2

пп Количество часов культивирования Расход воздуха, л/нин йактич. . Р°2 pH ВОП, млрд/мл

I. 0 14 .18 6,80 0

2. I 20 22 6,85 i

3. £ 22 31 6,85 5

4.. 3 22 26 6,90 8

5. 4 30 19 6,90 9

6. к о 45 23,4 6,85 13

7. 6 67 15,0 6,90 15

8. 7 76 10,0 6,92 га

9. е 76 . 8,0 6,95 22

10. 9 79 12,0 6,98 ■27

П. 10 80 8 7,00 29

12. II 100 10 7,00 31

13. 12 ПО . 20 7,10 . 34

14. 13 115 49,6 7,15 37

15. 14 95 39,6 7,78 43

IG. 15 ' 98 ' ?9,6 7,20 47

17. 16 99 25,1 . 7,20 52

18. 17 103 . 28 7,2Ь 59

19. 18 . 100 29,6 7,25 64

20. 19 99 - - 30,5 -- 7,25 .70.

Анализ глубинного периодического выращивания бруцелл шт.82 в промышленных биореакторах с испольров&нием в качестве выходного контроля оптического измзрителя плотности типа ЭОП позволяет сделать следующие основные вывода: .

- использование ВОП позволяет оперативно регистрировать стадии роста культуры ;

- анализ кривых оптической плотности позволяет анализировать влияние основных биохимических параметров на рост культуры ;

ЙС?В КУЛЬТУРУ 5Р'Л1Ш

Т-Г-

.8 18 12 14 Вренч, чао__

I

•£> I

?ис, ¿. Зависимость оптической плотности от параметров культивирования брупедя 62

- наличие контроля оптической плотности позволяет оперативно вмешиваться в процесс глубинного культивирования микроорганизмов с целью его оптимизации.

3.3. Сравнительное изучение осаждения и концентрирования бруцелл шт.82 методами коагуляции и флокуляции

3.3.1. Кинетика образования осадка

Линейная зависимость скорости осаждения броуновских частиц (клеток) в неперемепиваемой жидкости предсказывается теорией пе-рикинетической флокуляции, индуцированной диффузией. Согласно этой теории снижение концентрации частиц (т.е. уменьшение их • числа и соответственно увеличение массы) описывается уравнением второго порядка.

В течение короткого времени средняя "молекулярная" масса осаждающихся частиц (клеток) МIV (,СГ) от времени -17 линейна, затем повышение "молекулярной" массы осаждающихся частиц описывается следующим уравнением:

где: с( - усредненный диаметр осаждающихся частиц.

В общем случае процесс осаждения должен включать стадии зарождения и роста индивидуальных частиц, а также их последующую агрегацию, в результате которой образуются хлопья (флокули) с размерами, обеспечивающими возможность их последующего отделения (центрифугирования, фильтрование и т.д.) , а также достаточную эффективность переведения конечного продукта в определенную фазу.

3.3.2. Изучение процесса концентрирования бруцелл с использованием различных флохулянтов. ,

Работы по осаждению бруцеллезной культуральной жидкости из штамма 82 проводились в двух аспектах:' •

1. Применение импортной натрий-карбоксиметилцеллюлоэы (КЫЦ) производства Швеции.

2. Исследования по концентрированию бруцелл штамма 82 с использованием »кслериментальных флокулянтов.

Результаты осаждения при испытании различными флэкулянтами приведены на рис.3.

(I)

л

! ^ « ^ ;¡г.' «л

Рис. 3. Гистограммы экспериментальных данных по осаждешш и выживаемости бруцеллозной культуры шт. $2 различными флокулянташ

Полученные результаты свидетельствуют:

1. Импортная натрий-карбоксиметшщеллплоза .производства Швеции по своем флокулирующим и коагулирующим свойствам можзт быть эффективно использована в производстве.

2. По своей осаждающей способности с учзтом выживаемости рекомендуются к использованию пояиоксиэтилен 1%, КМЦ 2, ТО/ и желатина 10%, рН 4,6+4,7.

3.4^ Стерилизация биологических жидкостей

Активность клеток, спор и ьирусов в жвдкил средах может снижаться в результате их разрушения под воздействием тепла. Жидкости в промышленности стерилизуются з основном путем нагревания.

В таблице 3 приведены результаты экспериментального изучения воздействия повышенной геютерьтцры на гультуру бруцеля шт.82, сконцентрированную бакмассу данной культуры и иадосадочную жидкость.

Для проведения экспериментов по кинетркв тепловой стерилизации была использована 20-тн часовая культура бруцелл шт.82, из которой была приготовлена баккасеа со средой высушивания (к 10-ти литрам культуры добавили 21/^итр 2% раствора КМЦ). После 24 часов осаждения декантировали надосадотную жидкость. К получением 1,5 литрам бакмассы добавляли 0,5 литра сахароза-желатиновой среды высушивания. Состаз .среды высушивания: жедаткна и <¿0?. сахарозы.

- тз -

Кикетика тепловой стерилизации культуры бруцелл

Таблица 3

среда

.р 0£ _,__Шжип&емость, %

контроль

Куль'гуральнал 50 9,8.10 9,4.10 8,8.10 5,5.10 4,6.10 2,1.10 б«о Ч?СТЛ 60 3.3. ТО Б.0.10 Ю-2 5.0.ТО 3.0.10 то-3 про-

гоРЗГгл 60 3,3.Ю 6,0.10 Ю , 5,0.10 3,0.10

80 ТО-1 5.Ю'3 ТО'3 Ю-4 5.10 2.Ю"Ь 90 Ю-2 Ю-3 Ю-4 Ю*5 О О

Бакмасса 0И-165-195 млрд/ мл

ЬО 60 •70 80 90

9,9.10 9,6.10 8,6.10 7,8.10 5,5.10 5,2.10 баз 1-1

3,5.10 ЗЛО"1 7.10"2 6Л0~2 5.Ю~2 2.10"2 про-4Л0'2 Ю"2 7.Ю-3 6. Ю~3 5Л0~3 2.Ю"3 грева 6Л0'Э 2.10~э Ю"8 7.Ю"4 2.10-4 2,5.Ю-4^ 2.10'3 5.10-4 2.Ю-4 7.10"® ЗЛО-5 тл"5

10"

юод

Надп НИШК-'СТЬ ОК-4-6 млрд/мл

дочнся 50 7.8.10 6,3.10 3,4.10 2,7.10 1,5.10 Ю-1 без

•ть . та 7.Ю'2 б.Ю"3 ТО"8 7.10-4 6.10-4 5,ело-4, сл ао 2Л0-2 6.10"4 Б.ТдГ4 2.10"4 1.5.10 КГ4 г

Г,1\) и.IV 1и - у. ли О.Аи

2Л0"2 6Л0"4 5.КГ4 ¿.ГО"4 1,5.10

• 4 про-10" грев а

Ш

Ксаи жизнеспособность каждого микроорганизма не зависит от других микроорганизмов, есяи микроорганизмы не самовоспроизводятся и если летальные условия одинаковы для каждого микроорганизма, то стохастический анализ процесса стерилизации показывает, что вероятность наличия э популяции Л'жизнеспособных микроорганизмов и любой момент йремеси Ь равна:

РЖ' 7А^ДОГ(1 I (2)

Здесь Ад - численность жизнеспособных микроорганизмов в стерилизуемой жидкости непосредственно ;.еред началом стерилизации.

Анализ полученных результатов позволяет определить оптимальные значения температуры и времени тепловой стерилизации культур бруцехл и:: ит.82 со следующими значениями:

Культуральная жидкость брурелл из шт.82 ОН 55-60 ¿лц'д/мл

Температура стерилизации - 90°С ; ..

Время стерилизации - 40 мин ;

Бакмасса бруцеллезной культуры 0К 165-195 млрд/мл

Температура стерилизации - 90°С ;'

Время стерилизации - 60 мин.

Надосадочная жидкость вакцины против бруцеллеза 0К 4-6 млрд/мл

Температура стерилизации - 90°С ;

Время стерилизации, - 10 мин. . '

3.5. Обеззараживание сточных вод

3.5.1. Состояние проблемы

В биологической промышленности используется способ.обеззараживания сточных вод в потоке при струйном введении в них пара с тем -пературой 140-150°С и нагрева их до температуры 135-145°С. Ввод пара осуществляется в параллельные плоскости поперечного сечения потока сточкой воды, расположенным на равном расстоянии друг от друга.

Недостатком способа является ненадежность обеззараживания' сточной воды, вследствии неполного перемешивания потока сточной воды и пара. Это вызвано тем, что пар вводится в центральную часть потока сточной воды по прямолинейной траектории. Потоки сточной волн у периферии могут не контактировать с паром, а нагреваться от соседних, расположенных блике к центру слоев сточной воды. Это неэффективно при обеззараживании, т.к. непрогретые и необезвреженные потоки сточной воды могут загрязнять окружающую среду патогенными «икрпорганизмами.

Нами предложен и зарегистрирован (см.А.С. СССР * 1570997 кл С^Г 1/02) новый способ непрерывной тепловой-стерилизации сточных егп,разработала и внедрена в производство установка для реализации дя>"-1ого способа. Надежность обеззараживания сточных вод в разрабо-

танкой и внедренной установке повшаог'СЯ за спет улучшения переме-пивания пара и сточной воды и оптимального ввода пара в резервуар.

Парораспределительные перфорированные трубки выполнены дуго -образными и установлены на коллекторе попарно друг против друга с расположением по периметру внутреннего поперечного сечения реоер -вуара с образованием незамкнутого кольца с отверстиями перфорации, выполненными по внутренней поверхности трубок, при этом отношение расстояния по длине резервуара между продьщущей парой парораспределительных перфорированных трубок к расстоянии между последующей парой составляет 1:1,3 - 1:1,7 при отношении расстояния ме»ду первой и второй пара» парораспределительных перфорированных трубок к длине резервуара в пределах 1:6 ; 1:10.

Теоретические и экспериментальные предпосылки предложенного способа и установки для его осуществления подтверждены проведенными исследованиями.

На рис. 4 показаны поперечные ББ и продольные АА разрезы установок. Установка содержит цилиндрический резервуар I с патрубками для подачи 2 и выхода 3 обеззараживающей сточной воды, патрубок 4 для ввода пара в коллектор 5, расположенной по длине резервуара I в нижней его части, парораспределительные перфорированные трубки б, установленные попарно на коллекторе 5 перпендикулярно его оси, выполненные дугообразными и расположенными по периметру внутреннего поперечного сечения резервуара I, снабженные по внутренней поверхности перфорацией 7, причем сточнал вода 8 заполняет резервуар I.

Преимуществом предлагаемого способА и устройства для обеззараживания сточных вод перед используемыми п промышленности является:

- повышение надежности обеззараживания сточных вод за счет улучшения перемешивания сточной воды и пара ;

- оптимизация ввода пара по длине потока сточной воды снижает расход пара без снижения эффективности и производительности про -цесса.

Внедрение способа и установки обеззараживания сточных вчд "ч биопредприятиях дает экономический эффект до 200 тыс.рублей в г^п и улучшает санитарные условия работы биопредприятий.

с

• 5-6 .

Рис. 4. Уптглпвка пля сСвзэар&лиз^ния сточных под.

С, - расстояние м<лХАУ пчрзсй (I) я старой (П) параш аар^рзспрс,цел1;тел-ыпд пэрфор/рованных трубок; порзая пара трубок усгяночл'эна в реге^вуарн н! входо сгонной годи;

С*- уасс"г;)'1Ш!0 С„л Сп- I тиками, где п ^ '¿, 3, 4;

К - количеств о ПАрегаст.редацительнщ: перфорированных трубок в ]«зер£),у«ро;

С - длина рр^эрзуор!?. С » 140 см.

3.6. Разработка и испытание промышленной установки для непрерывной стерилизации сточных вод

3.6.1, Теоретические и экспериментальные предпосылки

При конструировании стерилизаторов непрерывного действия,где стерилизуемая среда проходит по цилиндрическим трубам, необходимо учитывать, что не все порции среды находятся одинаковое время на выдержке в стерилизаторе, т.к. средняя с-корость ( Ы ) жидкости является функциой распределения скоростей жидкости по сечению трубы.

В поршневом потоке среднее время выдержки равно времени нагревания во всех порциях среды, что возволяет легко рассчитывать длину (¿С) секции выдержки, для обеспечения необходимого уровня сте-рилизацич. Однако практически трудно осуществить идеальный поршне-воЯ режим. Трудно предсказать распределение времени выдержки - это определяется эмпирически при пропускании маркированного трассера, фиксируя характер его вымывания через выходное отверстие установки» котоиое будет зависеть от типа потока в трубе.

При разработке конструкции стерилизатора основывались на двух предположениях:

- первое предположение заключается в том, что увеличение длины трубы в секции, распределение скоростей становится более равномерным ;

- второе предположение заключается в том, что хог*я характеристика перемешивания основана на эффективности перемешивания смеси молекул, они применимы также для микроорганизмов.

Кривая времени выдержки а трубе описывается дифференциальным уравнением, полученным из материального баланса в виде;

г ЖК - Ж- 2£- .

С* д*г ^ ЭХ ?Т " (3) .

Дгя разработки установки непрерывной стерилизации сточных вод при производстве противобруцезлезной вакцигн из штамма 82 была создана экспериментальная Д! >тная установка, схема которой и общи!! вид в раэре?е представлены на рис.5 и 4. В качестве трассера использовали метиленовую синь, а роль пара моделировал сжатый воздух,

Воздух

#80

л -

§1] «

У.етиленовал синь

о

00 -&

«О! 1.1 | • < |'| ы* __Л1_ м 1:1 1:1 1 ! 1-1 и 1:1 1:1 1-1 !

1 1 1 1 ¿830

. Зола

■ретиленовая синь " йоздух

I

со

Рис. 5.

принципиальная схзиа опытной установки для непрерывной стерилизации сточных вод.

Время вымывания трассера (метиленовая синь) Рис. 6. Динашка задерЕки трассера в установке для непрерывной стерилизации сточных вод (Опыт 1-5)

подаваемый ь кольцевые трубки секции стерилизатора.

На рисунке 6 приведены данный по динамике задержки метидено вой метки в стерилизаторе а зависимости от режимов расхода воды при постоянстве расхода воздуха. Время задержки колеблется от 60 минут до 2-х часов, что позволяет осуществить качественную стерилизацию сточных вод при следующих параметрах:

Стерилизация • Т » 90°С - 20 мин

нодосадпчной ' расход - Ю- л/мин

жидкости выход - 16 л/мин

Стерилизация Т ■ 90°С - 100 мин.

бакмассы расход - 10 л/мкн

выход - 9,6 л/мин

Стерилизация Т ■ 90°С » 60 мин.

культуральной расход - 14,7 л/мин

жидкости выход - 24 л/мин

Ниже приведены расчетные характеристики стерилизатора чепре-рмвного действия:

»1м X .2и = 1,56 м®/час

й = 1,2 м/час ^ - 100 мин

(Г = 90°С £ * 5.10я кг/час

Теоретически обоснована, рассчитана, смонтирована и експери-ментально апробирована в производственных условиях промышленная установка для стерилизации сточных вод при производстве вакцитт против бактериальных инфекций.

ВЫВОДЫ

1. Проведен анализ геометрических соотношений и проведен гидродинамический расчет промышленных биореакторов для производства вакцины против бруцеллеза.

2. Установлены оптимальные геометркоеские соотношения б про-мгаггикых биореакторах для обеспечения оптимального с точки зрения гидродинамики, массо и теплообмена масштабного перехода мепду био-ргг.кторпчи различной емкости при глубинном периодическом ьультиви-р1впнии брупглл.

3. Приведен анализ глубинного периодического культивирования бруцелл в промышленных биореакторах с использованием в качестве выходного контроля оптического измерителя оптической плотности культуральной жидкости типа ЮП. Использование ЮП позволяет сде-лап следующие основные выводы:

- использование ВОН позволяет оперативно регистрировать стадии роста культуры бруцелл ;

- анализ кривых оптической плотности позволяет оперативно анализировать влияние основных биохимических параметров на рост культуры бруцелл ;

- налич1м контроля оптической плотности позволяет оперативно вмешиваться в процесс глубинного культивирования бруцелл с целью его оптимизации.

4. Исследованные флокулянты по эффективности осаждения и выживаемости бруцелл от.62 разделены на следующие три группы:

- флокулянты с высокой осаждрющей способностью и низкой выживаемостью бруцелл шт.82: ШК-402, хитозан и егс производные ;

- флокулянты с низкой скоростью осаждения и практически 100% выживаемостью бруцелл шт.82(КМЦ, полиоксиэтилен, желатина) ;

- флокулянты с высокой схорость» осаждения бруцелл практически 1003! выживаемостью, но мутным осадком невыраженной границей разделения флокулянта и его большого расхода (бентонит /V¡* и некоторые производные хитозана).

5. Анализ полученных результатов по определению кинетики тепловой стерилизации бруцелл надосадочной жидкости и осадка позволил определить оптимальные параметры тепловой стерилизации.

6. Разработана, создана и изучены способ и устройство для иосооираживания сточных вод бруцеллезного производства отличающиеся от существующих по следующим признакам:

- повышение надежности обеззараживания сточных вод за счет улучшения перемешивания сточной воды и пара ;

- оптимизация ввода пара по длине потока сточной воды снижает расход пара без снижения вффективности и производительности ;

- внедрение способа и установки обезверажирания сточных вод на биопредприятиях дало акономический вффект до 200 тыс.руб. по ценам 1991 г. и позволило улучшить санитарные условия работы био-пррдприятий.

7, Разработана установка для непрерывной стерилизации сточных вод функционирующая как аппарат поршневого типа идеального вытеснения.

8. Определено методом подачи трассоров время задержки и основные геометрические и конструктивные соотношения установки для непрерывной стерилизации и рассчитаны оптимальные режимы стерилизации.

СПИСОК ОПУБЛИКОВАННЫХ РАБОТ

1. A.C. » I57099? кл. С02Г 1/02 "Установка для обеззараживания сточных вод" / А.Я.Саыуйленко, Н.В,Иельник ч др. , 1990 .

2. Заявка V 4801638/13 от 12.02.90 г. Способ получения бруцеллезной вакцины из штамма 82 / Н.Д.Скичко, Н.И.Зенов, Н.В.Мель-ник и др., решение о выдаче от 12.02.90 г.

3. Мельник Н.В. и,до. "Опыт эксплуатации волоконно-оптического преобразователя оптической плотности культуральной жидкости". Тезисы доклада на I Всесоюзной конференции Теория и практика вяектрооптических исследований коллоидных систем" г.Велогох, 1-4 октября 1990 г,

4. Зенов Н.И., Мельник Ч.В. и др. "Управляемое глубинное периодическое культивирование бруцелл шт.19 и 82 в бирреакторах". Тезисы докладов Всесоюзной научно-технической конференции "Современные проблемы иммунологии, биотехнологии, генной и клеточной инженерии в ветеринарной медицине" ES-7 декабря К. 1990 г., стр. ЪЬ-Ъ7. ' ;

Б. Скичкс Н.Д., Зряов H.H., Мельник Н.В. и др. "Биологическая активность к эффективность вакцины против бруцеллеза чз шт>ш-vía 19" М.Ветеритрдя V 10, W89 стр. 26-27.

го^омендацни По гзготоргениг вакцин из вт.62 ьнесеиы кяк дополнение и яз»л»не:1И» я Икс-трукцто по изготовления и контролю V ТУ не. рвкцпну.