Введение к работе
Актуальность проблемы. Создание новой высокоэффективной техники и технологии является одной из актуальных задач по ускорению научно-технического прогресса в народном хозяйстве страны.
К наиболее проблемным вопросам, оказывающим существенное влияние на интенсификацию развития технологических производств, относится техническое перевооружение процессов на стадиях разделения, очистки и концентрирования жидких полидисперсных систем.
Производство ветеринарных биопрепаратов связано со сложными технологическими процессами, в которых участвуют жидкие системы со специфическими требованиями. В каждом технологическом процессе необходимо применять соответствующие операции по разделению, очистке, концентрированию биожидкостей методами сепарирования, центрифугирования, фильтрования, ультрафильтрования или комбинированными методами. От правильно выбранного метода в большинстве случаев зависит качество и стоимость конечного продукта. В технологии производства противобакте-рийных и противовирусных препаратов и гипериммунных лечебных сывороток данные операции являются трудоемкими и не совершенными по техническому обеспечению. Поэтому исследования направлены на создание принципиально новой техники и процессов разделения, очистки и концентрирования жидких систем в биотехнологическом производстве методами сепарирования, центрифугирования, фильтрования и ультрафильтрования, включая применение новых материалов.
Проведенные исследования базировались на трудах ведущих ученых в области теоретических и экспериментальных методов исследования процессов центрифугирования, гидродинамики внутрироторных потоков жидкости, а также теории расчета и конструирования центрифугальной техники; Г.А. Кука, Г.И. Бремера, В.И. Соколова, В.Д. Суркова, Н.Н. Липатова и целого ряда других ученых.
Цель и задачи исследований. Целью исследований являлось создание высокоэффективных аппаратов для разделения, очистки и концентрирования жидких систем и новых биотехнологических процессов на их основе.
Для достижения поставленной цели работы в задачи исследований входило:
провести анализ процессов разделения, очистки и концентрирования жидкостей в биологической промышленности и конструктивных параметров аппаратов, используемых для данных процессов в производстве биопрепаратов;
теоретически и экспериментально обосновать целесообразность разработки новых технологических процессов с использованием высокоэффективных аппаратов для разделения, очистки и концентрирования жидкостей в биотехнологии; в результате чего:
разработать сепараторы - модернизированные и на бесприводной основе и осадительно-фильтрующие центрифуги;
разработать технологические процессы производства сыворотки крови животных, антирабической вакцины, трипсина сухого для вирусологических целей;
разработать фильтрующие материалы на безасбестовой основе;
- разработать технологические процессы в микробиологическом произ
водстве.
Научная новизна
Впервые разработаны для биологического производства жидкостные сепараторы и осадительно-фильтрующие центрифуги на бесприводной основе;
усовершенствована технология получения сыворотки крови животных с использованием новых и модернизированных сепараторов;
усовершенствована технология производства антирабической вакцины с использованием осадительно-фильтрующих центрифуг на бесприводной основе с использованием оптимизации процессов в других технологиях;
усовершенствована технология и определены оптимальные параметры процессов промышленного производства трипсина сухого;
разработаны новые фильтрующие материалы на безасбестовой основе;
- разработаны предложения для микробиологического производства.
Основные положения научной новизны защищены 27 авторскими свиде
тельствами и патентами. Получено 4 медали ВДНХ СССР.
Практическая значимость работы. Результаты выполненных исследований использованы при разработке новых конструкций высокоэффективных аппаратов для разделения, очистки и концентрирования жидкостей и новых биотехнологических процессов на их основе.
Разработка и внедрение метода сепарирования для предварительного осветления сыворотки крови животных (от жидкой фазы и балластных белков) с помощью модернизированных сепараторов разделительного типа в сывороточном производстве позволило сократить потери сыворотки, значительно интенсифицировать процесс, снизить трудоемкость операций и др.
Разработка сепараторов с гидродинамической выгрузкой осадка и двойным вращением - новое решение автоматического удаления осадка из ротора сепаратора, что важно при получении бактериальной массы в стерильных условиях.
Разработка сепараторов и осадительно-фильтрующих центрифуг на бесприводной основе позволило создать новый тип высокоэффективной цен-трифугальной техники с широким диапазоном технологических процессов.
Внедрение осадительно-фильтрующих центрифуг на бесприводной основе для осветления мозговой суспензии в производстве антирабической вакцины и разделение суспензий в производстве трипсина для вирусологических це-
6 лей при операциях экстрагирования и высаливания позволило создать высокоэффективные технологические процессы.
Разработаны новые ультрафильтрационные установки с использованием модулей на полых волокнах и специального герметичного насоса.
Разработаны фильтрующие материалы на безасбестовой основе вместо существующих отечественных асбестовых фильтрпластин «Ф» и «СФ».
Основные положения диссертационной работы, которые выносятся на защиту:
результаты разработки принципа двойного вращения ротора сепаратора с гидродинамической выгрузкой биологической массы;
результаты разработки процесса разделения биожидкостей в роторе сепаратора и осадительно-фильтрующих центрифуг с фильтрующими перегородками;
- результаты разработки конструкций сепараторов и осадительно-
фильтрующих центрифуг на бесприводной основе;
результаты разработки процесса осветления сыворотки крови животных методом сепарирования;
результаты разработки процесса осветления мозговой суспензии производства антирабической вакцины в роторе осадительно-фильтрующей центрифуги;
результаты разработки усовершенствования технологии и оптимизации процессов изготовления трипсина сухого для вирусологических целей;
результаты разработки новых фильтрующих материалов на безасбестовой основе;
результаты разработки процессов в микробиологическом производстве с использованием осадительно-фильтрующих центрифуг.
Апробация работы. Материалы диссертационной работы доложены и обсуждены: на Всесоюзной научно-технической конференции «Основные на-
7" правления создания нового оборудования для микробиологической промышленности (г. Иркутск), ЦИНТИхимнефтемаш, 1982 г.; на XXI Международном молочном конгрессе, Москва, 1982 г.; на Ученом Совете ВНИТИБП, заключительный отчет НИР и ОКР за 1975-79 г., № рос. per. 76061930, 1979; на Ученом Совете МТИММП, ВНИИсинтезбелок, отчеты НИР и ОКР (Москва, 1985 г.); на Международной научно-практической конференции ВНИВиМ (г. Покров, 2000 г.); на научно-производственной конференции «100 лет Курской бпофабрике и агробиологической промышленности», Курск, 1996 г.; на Всероссийских научно-практических конференциях ВНИТИБП, 1981-2002 г.; на Международной научно-практической конференции, посвященной 80-летию ФГУП «Щелковский биокомбинат» «Ветеринарная биотехнология: настоящее и будущее», г. Щелково, 2004 г.; на Международной научно-производственной конференции «Производство и контроль медицинских препаратов, опыт применения и реализация в странах СНГ», ФГУП «Покровский завод биопрепаратов», 1999 г.
Публикации результатов исследований по теме диссертационной работы:
принято 9 отчетов по законченным НИР и ОКР за 1978-2002 г.;
опубликовано 49 научных статей;
получено 27 авторских свидетельств и патентов;
утверждено 5 нормативно-технических документов (НТД);
получено 4 медали ВДНХ СССР;
демонстрация авторских разработок «на бесприводной основе» в киножурнале «Наука и техника», № 4, 1978 г.
Объем и структура диссертации. Диссертация изложена на 407 страницах и состоит из введения, анализа и современного состояния исследуемого вопроса, обоснования исследований, включающих материалы и методы, экспериментальных исследований и внедрения, выводов и практических пред-
8 ложений, списка литературы и приложения. Работа иллюстрирована 14 таблицами и 52 рисунками, список литературы включает 212 источников, из них 169 отечественных и 43 иностранных авторов. В приложении представлены копии документов, акты внедрения, схемы разработки с расчетами, подтверждающие достоверность результатов работы, ее научную и практическую значимость.
Автор выражает искреннюю признательность коллективу ВНИТИБП и биопредприятий за оказанную практическую помощь при выполнении работы.
Большая научная помощь была оказана профессором В.Д. Сурковым (МТИММП) как руководителем и соавтором новых разработок центрифу-гальной техники для биотехнологических процессов.
