Моделирование и разработка непрерывной технологии распылительной сушки пробиотиков : на примере сушки биосуспензии бифидобактерий

• Автор: Гордиенко, Мария Геннадьевна
• Шифр специальности: 05.17.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Введение

1. Литературный обзор.

1.1. Пробиотики эубиотики фармакологическое действие,

выпускаемые формы.

1.2. Технологии сушки, применяемые при производстве пробиотиков.

1.3. Анабиоз микроорганизмов и стрессовые воздействия на клетку при сушке биосуспензии.
1.4. Методы повышения выживаемости микроорганизмов в процессе сушки и при последующем хранении.

1.5. Тенденции в области математического моделирования процессов сушки

Постановка задачи

2. Экспериментальные исследования

2.1. Основные характеристики штамма и технология культивирования

2.2. Исследование свойств биосуспензии как объекта сушки.
2.2.1. Исследование термолабильности биосуспензии
бифидобактерий.
2.2.2. Исследование кинетики сушки биомассы в тонком слое
материала
2.2.3. Определение динамической вязкости биосуспензии
2.2.4. Исследования плотности биосуспензии.
2.3. Экспериментальные исследования непрерывной распылительной сушки биосуспензии бифидобактерий
2.3.1. Описание установки и методика проведения эксперимента.
2.3.2. Параметры проведения процесса.
2.3.3. Методики исследований характеристик конечного продукта
2.3.4. Анализ полученных образцов
3. Исследование гидродинамики и теплообмена в распылительной сушилке промышленного масштаба
3.1. Описание установки.
3.2. Аналитическое оборудование.
3.2.1. Оптическая лазерная система i для
измерения скорости и фракционного состава дисперсной фазы в режиме Онлайн.
3.2.2. Микросепаратор для отбора проб для анализа влажности
воздуха и измерения температуры в распылительной камере.
3.2.3. Конденсационный гигрометр i I для
анализа влажности сушильного агента.
3.3. Исследование гидравлических и температурных потерь в сушильной камере без распыления материала
3.4. Исследование гидродинамики, тепло и массообмена распылительной сушки в установке промышленного масштаба
4. Моделирование распылительной сушки биосуспензии.
4.1. Стратегия построения математической модели распылительной сушки биосуспензии
4.2. Математическое описание гидродинамики, тепло и массообмена процесса
4.2.1. Уравнения сохранения массы, импульса и энергии для
локального объема аппарата.
4.2.2. Моделирование кинетики сушки
4.2.3. Система уравнений математической модели процесса
распылительной сушки.
4.2.4. Алгоритм решения системы уравнений математической
модели
4.3. Расчет гидродинамических и температурных потерь сушильного агента в камере без распыления материала по уравнениям математической модели.
4.4. Расчет гидродинамики, тепло и массообмена процесса распылительной сушки по уравнениям математической модели.
4.5. Расчет гидродинамических режимов для полидисперсной системы частиц с использованием программного пакета
4.5.1. Построение геометрии виртуального аппарата и расчетной сетки
4.5.2. Выбор математического описания несущей и дисперсной фаз .
4.5.3. Исходные данные и результаты расчета гидродинамических потоков в промышленной колонне .
4.6. Расчет промышленной установки для распылительной сушки биосуспензии бифидобактерий
4.7. Анализ энергетической эффективности процесса
4.8. Анализ экономической эффективности процесса.
Выводы по работе.
Список литературы


Нормальная микрофлора, заселяющая кишечник человека, выполняет ряд важных функций, таких как регулирование метаболических процессов, протекающих в организме, создание высокой колонизационной резистентности кишечного тракта к условнопатогенным микроорганизмам и другие, что определяет ее важную роль в поддержании нормальной жизнедеятельности человека 6, 8. Однако в последние годы отмечается рост патологических состояний, сопровождающихся нарушением микроэкологического равновесия кишечника, которые практически во всех случаях требуют фармакологической коррекции. Выдающийся русский учный И. И. Мечников в своих работах впервые предложил поддерживать нормальную микрофлору кишечника с помощью микроорганизмов и продуктов их жизнедеятельности 9. На протяжении ряда лет ведтся поиск средств, направленных на профилактику, лечение дисбактериоза и увеличение сопротивляемости организма к неблагоприятным факторам окружающей среды. Постоянное усовершенствование технологий и рецептур выпускаемых продуктов привело к созданию лекарственных препаратов и биологически активных добавок к пище на основе эубиотиков, которые в современных условиях занимают ведущее место в профилактике и комплексной терапии целого ряда заболеваний. Эубиотики пробиотики биологические препараты, содержащие живые ослабленные штаммы нормальной микрофлоры кишечника. Данные лекарственные препараты применяются для лечения дисбактериоза различной этиологии, кандидоза, инфекций мочеполовой системы . БАДы, содержащие живые культуры микроорганизмов, следует применять с целью повышения резистентности организма, укрепления иммунной системы, профилактики развития дисбактериоза, атеросклероза, осложнений, возникающих при химиотерапии и в ряде других случаев ,. В кишечнике человека находятся различных видов микроорганизмов. Основными представителями кишечной микрофлоры являются аэробные молочнокислые бактерии . В. ii, В. В. ii, В. В. i, составляющие основу облигатной флоры. К этой же группе относятся бактероиды, клостридии, энтерококки и кишечная палочка. Видовой состав этих микроорганизмов у человека генетически детерминирован, и содержание их в кишечнике относительно постоянно 8, . Установлено, что основную роль в функционировании кишечника играют бифидобактерии и молочнокислые бактерии, недостаток которых является причиной возникновения различных формах дисбактериоза. Важным этапом в развитии бактериотерапии желудочнокишечных расстройств стало создание лечебных препаратов на основе анаэробных бактерий. БАД Бебилайф, Мальтидофилюс, Примадофилюс, Пробионик, Флорадофилус и другие. Биологические лекарственные препараты и биологически активные добавки могут содержать как монокультуры, так и комплекс культур живых микроорганизмов, представителей нормальной микрофлоры кишечника. Препараты выпускаются в жидкой форме во флаконах и в сухой форме в виде порошков во флаконах, ампулах, пакетах, капсул, таблеток и свечей . Широкое распространение на современном фармацевтическом рынке получили твердые лекарственные формы, благодаря таким несомненным преимуществам как удобство при обработке и дозировке, низкие затраты на упаковку и перевозку продукта, стабильность активных ингредиентов. Сушка в химикофармацевтической промышленности при получении твердых лекарственных форм наиболее энергоемкий, трудоемкий технологический процесс, который в значительной степени определяет качество готового продукта, энерго и материалоемкость производства и уровень загрязнения окружающей среды. Высокая влажность биомассы непосредственно после ферментации , термо и ксеролабильность материала, а также требования, предъявляемые к характеристикам готового продукта, накладывают ограничения при выборе метода обезвоживания материала. При небольших объемах производства термолабильных материалов широко используется лиофильная сушка , , . С. Лиофильная сушильная установка рис. Рис. К основным недостаткам лиофильной сушки относятся периодичность, длительность и энергоемкость процесса, сложность оборудования, высокая гигроскопичность высушенного материала. Большой интерес представляют работы по сушке и гранулированию жидких и пастообразных продуктов микробиологического производства в аппаратах псевдоожиженого слоя , , , . Совмещение процессов грануляции и сушки экономически выгодно.