Способ контактно-сорбционного обезвоживания термолабильных материалов

 

Изобретение может быть использовано в микробиологической, пищевой и медицинской отраслях промышленности. Изобретение позволяет повысить выход продукта при использовании сухого стерилизованного наполнителя-сорбента (НС). НС поступает в сушилку 1. Затем высушенный НС подвергается стерилизации в устройстве 2 и далее поступает в бункер-накопитель 3, наличие которого позволяет обеспечить в дальнейшем непрерывный процесс смешивания влажного материала и НС. Из бункера-накопителя 3 производится отбор пробы Не для проверки его на стерильность и определения его влагосодержания (ВС). Смешивание компонентов производится в камере 5 при температуре окружающей среды путем одновременного диспергирования высушиваемого материала с НС. Последний подается в количестве, определяемом по следующей зависимости: G_e = G_м(U^н_м-U^к_м)/a-U^н_с где G_м - масса сухого материала; U^y_м, U^r_м - начальное и конечное ВС материала; U^y_с- начальное ВС наполнителя-сорбента; а - сорбционная активность НС в абсолютно сухом состоянии. 3 ил. 1 табл.

Изобретение относится к технологии сушки термолабильных материалов, качество которых определяется остаточной влажностью продукта, и может быть использовано в микробиологической, пищевой и медицинской отраслях промышленности при производстве многокомпонентных микробиологических препаратов для сельского хозяйства, пищевых концентратов и медицинских препаратов. Целью изобретения является повышение выхода продукта. Условием достижения поставленной цели и осуществления способа является предварительная подготовка наполнителя-сорбента: сушка и стерилизация. Сушка повышает сорбционную активность сорбента и позволяет уменьшить его количество при последующем смешивании. Сушка в особенности необходима для использовании высоковлажных природных сорбентов, например фрезерного торфа. Выбор метода сушки обуславливается видом сорбента и его влажностью. Стерилизация сорбента также является необходимым условием успешного осуществления способа, так как уничтожает постороннюю микрофлору, которая при смешивании сорбента с биомассой может оказаться более жизнестойкой по сравнению с основной культурой микроорганизмов и подавить последнюю. Выбор метода стерилизации (тепловая, радиационная, гамма-стерилизация и т. п.) также осуществляется в зависимости от вида сорбента. На фиг. 1 изображена установка, реализующая предлагаемый способ; на фиг. 2 ксерограммы микробных культур различной природы зависимость относительной жизнеспособности микроорганизмов от влажности биомассы): а Lactobacterium plan- tarum, b Rhizabium pisum, с Beauveria bassiana, d Rhodotorula, Torulopsis, Candida, e Saccharomyces, g- Pseudo- bacterium lacticum 392, f - Lactobacterium acidophilum Т 20; на фиг. 3 схема графического определения конечного влагосодержания сорбента по изотермам сорбции водяного пара при равновесии системы взаимодействующих тел: а изотерма влажного материала; b - изотерма сорбента. Установка содержит сушилку 1 для сорбента, устройство 2 стерилизации сорбента, бункер-накопитель 3 с дозатором 4, камеру 5 смешивания с распылителем 6. На линии подачи обезвоживаемого материала установлен дозатор 7. Диспергирование компонентов может осуществляться сжатым воздухом, транспортирование сорбента системой пневмо- или аэрозольтранспорта. Технологический процесс осуществления способа следующий. Сорбент поступает в сушилку 1, конструктивное оформление и режим работы которой выбирают с учетом вида сорбента и его исходной влажности. Так, для сушки фрезерного торфа могут быть использованы любые промышленные варианты (пневмогазовая сушилка, барабанная и т.п.). Сушка должна предшествовать стерилизации, так как проводить сушку после стерилизации потребовалось бы в стерильных условиях, что значительно усложнило бы процесс. Затем высушенный сорбент подвергается стерилизации, например, гамма-лучами для подавления и уничтожения содержащейся в нем посторонней микрофлоры в устройстве 2. После стерилизации сорбент поступает в бункер-накопитель 3, наличие которого позволяет обеспечить в дальнейшем непрерывный процесс смешивания влажного материала и сорбента, независимо от производительности установок для сушки и стерилизации сорбента. Из бункера-накопителя 3 производится отбор пробы сорбента для проверки его на стерильность и определения его влагосодержания. Отбор пробы необходимо производить при соблюдении стерильных условий. Смешивание компонентов производят в камере 5, смешиваемые компоненты дозируют с помощью дозаторов 4 и 7. Пример 1. Обезвоживалась биомасса клубеньковых бактерий. В качестве сорбентанаполнителя был применен фрезерный торф с исходной влажностью около 80% Сушка и стерилизация торфа производились в вертикальном теплообменнике с тепловой рубашкой и вмонтированным внутри корпуса трубчатым теплообменным устройством. Внутри корпуса расположена перфорированная труба для вывода сокового пара, образующегося при нагреве торфа. Давление греющего пара 6 ати, время стерилизации при одновременной сушке 2 ч, конечная влажность торфа 18% Торф загружался в бункер, расположенный над теплообменником, и перемещаясь в режиме плотного слоя, подвергался сушке и стерилизации в атмосфере выделяемого при сушке сокового пара. Температура в центре слоя составляла 150-160^oС. После стерилизации торф подавался, на смешивание с биомассой клубеньковых бактерий. Смешивание производилось в камере циклонного типа трехканальной пневматической форсункой. Диспергирование осуществлялось сжатым воздухом, давление которого составляло 2-3 кг/см². Торф поступал в форсунку на диспергирование за счет эжекции сжатым воздухом, жидкая биомасса подавалась самотеком. После диспергирования получалась гомогенная по влажности и структуре смесь биомассы с торфом. Воздух из камеры отводился через штуцер, установленный в верхней части камеры. Количество сорбента выбиралось в соответствии с приведенной формулой. Для расчета определялась начальная влажность биомассы. Влажность биомассы и сорбента-наполнителя определялась стандартным гравиметрическим методом высушивания до постоянного веса в сушильном шкафу при 105^oC. Конечное влагосодержание материала принималось равным критическому уровню влажности культуры микроорганизмов по ксерограмме (фиг. 2, кривая b), чтобы получить сохранность микроорганизмов, равную 100% Затем по изотерме сорбции, построенной по стандартной тензометрической методике, определялось значение относительной влажности воздуха ϕ, соответствующей термодинамическому равновесию системы взаимодействующих компонентов: биомассы клубеньковых бактерий и торфа. По известному v согласно схеме на фиг. 3 определялось конечное влагосодержание сорбента, равное его сорбционной активности в абсолютно сухом состоянии. Все численные значения величин, необходимых для определения количества торфа, приведены в таблице. Полученный продукт ризоторфин подвергался микробиологическому анализу по общепринятому в микробиологии методу высева на твердую питательную среду (агар). Проведенный анализ показал, что при контактно-сорбционном обезвоживании сохраняется 100% жизнеспособных микроорганизмов. Пример 2. В лабораторных условиях проводилось обезвоживание биомассы молочнокислых бактерий (фиг. 2, кривая a). В качестве сорбента-наполнителя использовалась кукурузная мука. Мука вначале подсушивалась до постоянного веса в сушильном шкафу при 105°С, а затем стерилизовалась в лабораторном автоклаве при 135-140°С в течение 1 ч. При стерилизации мука, находящаяся в стеклянной колбе с ватной пробкой, в атмосфере автоклава несколько увлажнялась, поэтому было необходимо снова определять ее влагосодержание. Смешивание компонентов производилось в стерильных условиях напылением жидкой биомассы на слой муки. Полученный продукт силосная закваска также подвергался микробиологическому анализу, подтвердившему высокий выход продукта(100% жизнеспособных микроорганизмов). Количество сорбента-наполнителя также выбиралось в соответствии с приведенной формулой. Методика определения величин, входящих в формулу, аналогична принятой в примере 1. Все численные значения величин, необходимых для определения количества кукурузной муки, также приведены в таблице 1.

Формула изобретения

Способ контактно-сорбционного о6езвоживания термолабильных материалов, преимущественно вегетативных микробных культур, путем смешивания влажного материала с наполнителем-сорбентом, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода продукта при использовании сухого стерилизованного наполнителя-сорбента, смешивание производят при температуре окружающей среды путем одновременного диспергирования высушиваемого материала с наполнителем-сорбентом, подаваемым в количестве, определяемом по зависимости где G_м масса сухого материала; U^y_м и U^r_м - начальное и конечное влагосодержание материала; U^y_с - начальное влагосодержание наполнителя-сорбента; а сорбционная активность наполнителя-сорбента в абсолютно сухом состоянии.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4