69.07

Обґрунтування вибору технологічної схеми виробництва біотехнологічної або фармацевтичної продукції проводять по розділах і блоках (стадіях технологічного процесу).

Вибір технології. На початку ОВТС наводять обґрунтування переваг вибраної технології виробництва взагалі (наприклад, переваги біотехнології перед хімічними шляхами отримання біологічно-активних речовин).

Аналітичний огляд способів і методів реалізації мети виробництва. В

цьому підрозділі ОВТС визначають спосіб досягнення мети по кожній стадії (операції) виробництва.

На підставі аналізу процесів, які супроводжують (визначають) технологічні перетворення, по кожній стадії (операції) виробництва обґрунтовують вибір запропонованого технологічного рішення.

На підставі альтернативного порівняння стадій та операцій відомих технологій наводять обґрунтування переваг запропонованої (нової) технології. Критерієм при порівнянні може бути: більша ефективність, більший вихід цільового продукту, більша одинична потужність, технологічність, забезпечення вищого рівня асептики. Приміром, основним аргументом в обґрунтуванні вибору способів і методів санітарної підготовки виробництва є забезпечення необхідного рівня асептики на стадії біосинтезу або підготовчих робіт фармацевтичного виробництва.

Вибір способу термічної стерилізації обґрунтовується на основі аналізу аналітичних залежностей теорії Дейндорфера і Хемфрі, орієнтованої на визначення критерію стерилізації для вибору економічно доцільних термічних параметрів при цьому критерій стерилізації має дорівнювати 80 – 100.

При обґрунтуванні вибору технологічних режимів стерилізації наводять математичні (розрахункові) залежності, з яких вибирають технологічні параметри.

У виборі методів термічної стерилізації слід враховувати аналіз особливостей безперервної та роздільної стерилізації. Аналіз враховує вибір типу стерилізаційного обладнання.

Обґрунтування вибору біологічного агенту. У цьому підрозділі ОВТС аналізують мікроорганізми, що використовуються як продуценти певної біологічно активної речовини, їх недоліки та переваги. На основі цього аналізу пропонують біологічний агент, який порівняно з іншими має певні переваги (наприклад, здатність до надсинтезу біологічно активної речовини, можливість культивування на простіших та дешевших середовищах, стійкість до контамінації, більш швидкий ріст та ін.).

Для курсових проектів з спеціалізації «Мікробіологія харчових виробництв» необхідно, посилаючись на нормативну документацію, літературні дані, патентні розробки тощо, вказати склад композиції мікробних культур або обгрунтувати вибір конкретної чистої культури мікроорганізмів для подальшого використання у технології одержання харчового продукту. Необхідно вказати значення конкретного обраного виду мікроорганізмів у досягненні певних якісних показників харчового продукту (кислотність, вміст

21

БАР, наприклад етанолу, вміст ароматичних речовин), вплив цільових мікроорганізмів на смакові якості, термін зберігання продукції тощо

Для біотехнологічних виробництв

Обґрунтування способу проведення біосинтезу

Стадія біосинтезу є найвідповідальнішим етапом виробництва біотехнологічної продукції. Виходячи з основної концепції біотехнології, за якою ―основною метою біосинтезу є отримання максимальної кількості цільового продукту за рахунок оптимізації зовнішніх факторів― проводять вибір режимів культивування.

Режими культивування зумовлюють значення рН, температури, інтенсивності перемішування, враховуючи вплив зрізових зусиль на клітини біологічних агентів, концентрацію розчиненого кисню. Підставою для вибору параметрів біосинтезу є інформація з розділу «Характеристика біологічного агента».

Наводять обґрунтування вибору способу проведення біосинтезу на підставі аналізу переваг та недоліків періодичного, напівбезперервного та безперервного методів культивування біологічних агентів. Аналізують потребу забезпечення асептичності біосинтезу. Обґрунтовують вибір рівня аеробності процесу біосинтезу та інших параметрів процесу.

Вибір способу культивування має враховувати стійкість біологічного агенту до культивування в безперервному режимі, схильність біологічного агенту до фенотипової та генотипової мінливостей в різних умовах культивування та ін.

Обґрунтування способу проведення біосинтезу супроводжують вибором типу ферментеру. При цьому враховується можливий вплив надлишкових зрізових зусиль (рівень турбогіпобіозу) на фізіологічні властивості біологічного агенту, особливо це актуально при культивуванні міцеліальних культур мікроорганізмів, на які негативно впливають надлишкові зрізові зусилля.

На підставі інформації про відношення біологічного агенту до кисню та їх потреб до розчиненого кисню обґрунтовують вибір режимів перемішування та інтенсивності аерації для забезпечення необхідної інтенсивності масопередачі кисню під час проведення аеробного біосинтезу.

Для фармацевтичних виробництв

Для фармацевтичних проектів наводять переваги тієї чи іншої форми лікарського засобу.

Аналітичний огляд способів і методів реалізації мети виробництва. В

цьому підрозділі ОВТС визначають спосіб досягнення мети по кожній стадії (операції) виробництва.

На підставі аналізу процесів, які супроводжують (визначають) технологічні перетворення, по кожній стадії (операції) виробництва обґрунтовують вибір запропонованого технологічного рішення.

На підставі альтернативного порівняння стадій та операцій відомих технологій наводять обґрунтування переваг запропонованої (нової) технології.

22

Критерієм при порівнянні може бути: більша ефективність, більша одинична потужність, технологічність, забезпечення вищого рівня асептики. Приміром, основним аргументом в обґрунтуванні вибору способів і методів санітарної підготовки виробництва є забезпечення необхідного рівня асептики на стадії біосинтезу або підготовчих робіт фармацевтичного виробництва (підготовка класів чистоти та води).

5.2.4. Характеристика біологічного агента (біологічних агентів)

В цьому розділі проекту наводять сукупність морфолого-культуральних та фізіолого-біохімічних ознак біологічного агента. Наприклад, для прокаріотів морфолого-культуральними ознаками є морфологія клітини (коки, палички, спірили, розміщення клітин – поодиноко чи в агрегатах), наявність ендоспор, капсули, джгутиків, їх розміщення, відношення до фарбування за Грамом; а також характер росту на агаризованих (характеристика колоній) та в рідких поживних середовищах.

Наводять особливості складу мембранних ліпідів та зовнішньої мембрани (у грамнегативних бактерій), цитохромний склад клітини та ін. Для еукаріотів необхідно вказати особливості статевого та безстатевого розмноження.

Фізіолого-біохімічні (або просто фізіологічні) ознаки – відношення до кисню, яким чином одержують енергію, залежність росту від температури, рН, асиміляція різних поживних речовин (джерел вуглецю, азоту та ін.), тип живлення, потреба в додаткових факторах росту, відношення до антибіотиків та ін.

Обов’язково треба навести таксономічний статус біологічного агента згідно з фенотиповою та філогенетичною систематикою. Наприклад, для бактерій слід вказати їх положення згідно з ІХ виданням Керівництва Бергі з систематики бактерій: відділ, клас, порядок, родина, рід (фенотипова систематика), а також положення згідно з книгою ―Prokaryotes‖ (1999 – 2001 рр., філогенетична класифікація). Для дріжджів треба вказати їх положення у класифікації Крегер-ван Рій (1984 р.), а також у філогенетичній класифікації Куртцмана (1998 – 2000 р.). Для грибів необхідно вказати їх положення згідно зі систематикою 70 – 80-х років XX ст., а також однією з сучасних систематик

–Хоуксворта (1995 р.), Маргеліс та Шварц (1997 р.), Кавалір – Сміта (1998 р.).

Уцьому розділі необхідно навести схему біосинтезу цільового продукту, починаючи з реакцій метаболізму ростового субстрату (джерела вуглецю та енергії в середовищі культивування). Бажано вказати, які ферменти здійснюють ті чи інші перетворення, Обов’язково треба навести ключові ферменти катаболізму ростового субстрату. Складаючи схему біосинтезу, потрібно враховувати конкретні шляхи катаболізму певного субстрату, які функціонують в клітинах даного біологічного агента. Так, якщо біологічним агентом є Bacillus subtilis, а ростовим субстратом – глюкоза, то слід мати на увазі, що катаболізм глюкози у даних бактерій здійснюється за шляхом Ембдена – Мейєргофа – Парнаса.

Слід визначити відношення біологічного агенту до зрізових зусиль, які виникають у процесі перемішування культуральної рідини (вплив

23

турбогіпобіозу), що в подальшому враховується у виборі типу ферментера для проведення біосинтезу.

У разі, коли схема біосинтезу цільового продукту не вміщується у формат креслення А4, її подають окремо як «Біологічна схема виробництва» у форматах креслення А3, А2, А1 та розміщують у додатках до пояснювальної записки.

5.2.5. Специфікація діючих і допоміжних речовин, матеріалів

Розділ містить відомості, що регламентують вимоги до якості діючих і допоміжних речовин, матеріалів, які використовуються у виробництві БАР.

Специфікацію речовин і матеріалів наводять у вигляді таблиці 5.1.

Найменування речовин і матеріалів у графі 1 наводять за абеткою з поділом на наступні групи: 1 - діючі речовини, 2 - допоміжні речовини, 3 - матеріали.

Характеристики напівпродуктів, що отримують в ході виробництва, і які входять до складу БАР, наводять при викладені відповідної технологічної стадії в розділі «Викладення технологічного процесу».

До групи 1 зараховують речовини і матеріали, що безпосередньо використовуються в технології виробництва БАР утворюють їх основу (мікроорганізми тощо) або є необхідними їх компонентами (желатин харчовий тощо). В цій же групі наводять характеристики продукції in bulk (при її використанні у виробництві БАР) за показниками діючої НТД.

До групи 2 зараховують речовини, які використовуються в процесі виробництва в допоміжних цілях (очищена вода, миючі і дезинфікуючі розчини тощо).

До групи 3 зараховують матеріали і комплектуючі вироби (фільтруючі матеріали, марля, пакувальні матеріали тощо).

Уграфі 2 наводять затверджені позначення НТД речовин, матеріалів і реактивів, із зазначенням їх сорту або артикулу.

Уграфі 3 зазначають основні показники якості та їх значення, які незалежно від наявності паспорту постачальника, підлягають вхідному контролю перед використанням у виробництві. Наводять позначення, номер та пункт НТД, згідно з яким здійснюють випробування.

Уразі необхідності, зазначають додаткові показники контролю, які не входять до НТД на речовини і матеріали, але мають суттєвий вплив на хід

24

технологічного процесу або якість БАР, (гігроскопічність, вологість, насипна щільність, рН тощо), та посилання на методики їх визначення.

В графі 4 наводять особливі властивості речовин і матеріалів у відповідності до нормативно-технічної документації на матеріали і сировину.

Для пожежо-вибухонебезпечних речовин і матеріалів вказують:

-температуру самозаймання;

-концентраційні та температурні границі займання. Для токсичних речовин вказують:

-клас небезпечності;

-характер впливу на організм людини.

Зразок специфікації наведено у додатку 11.

5.2.6. Хімічна схема виробництва

Уразі наявності в технології отримання біотехнологічного продукту послідовних хімічних перетворень БАР до кінцевого продукту до пояснювальної записки вносять розділ «Хімічна схема виробництва». У ньому вказують що є попереднім напівпродуктом та кінцевим продуктом хімічних перетворень, подають саму хімічну схему виробництва.

Хімічні схеми багатостадійних виробництв рекомендується розташовувати у вертикальній послідовності.

Уразі, коли хімічна схема більша за формат креслення А4, її подать у форматах А3, А2 або А1 у додатках до пояснювальної записки. Зразок такої хімічної схеми наведено у додатку 9.

5.2.7. Технологічна схема виробництва

Уданому розділі пояснювальної записки наводять посилання на технологічну схему виробництва, яка представляет собою графічну частину проекту і представлена у вигляді креслення і яке, як правило, розміщують у додатках до пояснювальної записки.

Креслення технологічної схеми виробництва являє собою графічне зображення послідовності технологічних стадій та операцій.

Принципи побудови технологічної схеми визначені відповідними документами галузі.

Для біотехнологічних виробництв до ДР 1 ―Санітарна підготовка виробництва‖ в загальному вигляді відносять роботи із забезпечення належного санітарного стану всіх учасників виробничого процесу (персоналу, приміщень, обладнання):

санітарна підготовка персоналу охоплює підготовку одягу, перевірку санітарного стану персоналу, навчання основам санітарії;

підготовка приміщень включає в себе підготовку мийних та дезинфікуючих речовин, щоденне та генеральне прибирання виробничих приміщень;

підготовка обладнання та комунікацій складається із підготовки розчинів мийних та дезинфікуючих речовин для оброблення обладнання та комунікацій, миття, дезинфекції, обполіскування, перевірки на герметичність, стерилізації та ін.

25

Якщо допоміжні роботи (розчинення та сушіння сировини, приготування розчинів потрібної концентрації тощо) здійснюють в окремому обладнанні для однієї стадії основного технологічного процесу, то такі допоміжні роботи включають до цієї стадії основного технологічного процесу. Якщо допоміжні роботи здійснюють в окремому обладнанні для кількох стадій одного або для кількох виробництв, їх виокремлюють у самостійні стадії допоміжних робіт

(наприклад, підготовка аераційного повітря, підготовка стерильного поживного середовища, підготовка розчину кислот або лугів з потрібною концентрацією для підтримки заданого значення рН в процесі біосинтезу).

Роботи основного технологічного процесу (роботи блоку технологічного процесу) для даного курсового проекту охоплюють:

підготовку посівного матеріалу; проведення виробничого біосинтезу;

Якщо перероблення відходів або їх знешкодження здійснюють як самостійні роботи, на технологічній схемі стрілкою позначають напрямок подавання відходів на перероблення (знешкодження).

Для фармацевтичних виробництв Наводяться дві технологічні схеми. Перша схема містить етапи виділення та очищення субстанції (діючої речовини), а друга складається з допоміжних стадій одержання лікарського засобу.

На технологічній схемі у відповідних блоках показують точки контролю: Кт – контроль технологічний; Кх – контроль хімічний; Км – контроль мікробіологічний.

Технологічна стадія відрізняється від технологічної операції тим, що у разі зображення блоку технологічної операції на ній наводять види контролю і параметри цих контролів у вигляді фізико-хімічних показників процесу.

На технологічній схемі показують місця формування втрат цільового продукту.

Креслення технологічної схеми виконують на форматних аркушах креслярського паперу (А0, А1, А2, А3). Кількість креслень визначає керівник проекту.

Загальний вигляд технологічної схеми по стадіях виробництва наведено у додатку 13.

5.2.8. Апаратурна схема виробництва

У даному розділі пояснювальної записки наводять посилання на апаратурну у схему виробництва, яка представляет собою графічну частину проекту і представлена у вигляді креслення і яке розміщують у додатках до пояснювальної записки.

Апаратурна схема виробництва входить у графічну частину проекту, а специфікацію обладнання та контрольно-вимірювальних приладів як складову апаратурної схеми наводять у відповідному розділі пояснювальної записки.

26

5.2.9. Специфікація обладнання та контрольно-вимірювальних приладів

Апаратурну схему обов’язково супроводжує відомість специфікацій обладнання, контрольно-вимірювальних приладів та систем автоматизації з їх технічними характеристиками, яку виконують за формою 1 ГОСТ 21.104 – 79

(табл. 5.2).

Уколонці 1 наводять індекс та номер технологічного обладнання, контрольно-вимірювальних приладів за апаратурною схемою. Нумерація обладнання повинна бути наскрізна і починатись з першого номера на апаратурній схемі та відповідати стадіям на технологічній схемі.

Уколонці 2 зазначають: для стандартного обладнання та приладів – позначення нормативно-технічної документації, тип, марку та шифр; для нестандартного – номер креслення, імпортного – марку, шифр, які відповідають чинному нормативно-технічному документу. Якщо в апаратурній схемі наведено кілька одиниць однакового обладнання та контрольно-вимірювальних приладів, то у колонках 2, 3, 6 їх описують лише одноразово із зазначенням кількості одиниць у колонці 4 та всіх індексів та номерів за схемою у колонці 1.

Уколонці 3 наводять коротку технічну характеристику обладнання та контрольно-вимірювальних приладів. Для окремих груп обладнання та приладів рекомендовано наводити такі відомості: для сховищ-збірників та мірників – місткість, спосіб наповнення продуктом (заливання, заповнення під вакуумом, закачування насосом тощо), спосіб передавання продукту в інший апарат (спуск самопливом, перетискання стиснутим повітрям тощо); якщо посудини працюють під тиском, зазначають робочий тиск, тип оглядового або вимірювального пристрою.

Якщо для вимірювання рідин, що надходять в апарат, замість мірника використовують автоматичний пристрій, змонтований безпосередньо на трубопроводі, то у характеристиці такого пристрою наводять його продуктивність та габаритні розміри;

для автоклавів, реакторів, випарних апаратів – тип реактора (особливості конструкції), робочий тиск, місткість;

для апаратів безперервної дії – продуктивність, спосіб нагрівання або охолодження із зазначенням площі поверхні теплообміну або способу

27

вимірювання температури, тип та частота обертання мішалки, пристрою для завантаження, розвантаження, огляду, габаритні розміри;

для теплообмінників (нагрівачів та холодильників) – тип конструкції (змійовиковий, трубчастий, «труба у трубі», пластинчатий тощо), площу поверхні теплообміну, габаритні розміри;

для фільтрувальної апаратури – конструкцію фільтру, фільтрувальний матеріал, площу фільтрувальної поверхні, максимальну масу (місткість) відфільтрованого продукту (осаду), продуктивність для фільтрів безперервної дії;

для допоміжного стандартного обладнання – компресорів, повітродувок, насосів для транспортування продукту, вакуумних насосів, обладнання холодильних установок – продуктивність, споживану потужність, частоту обертання;

для контрольно-вимірювальних та регулювальних приладів – тип регулювання, діапазон вимірювань, клас точності, особливості конструктивного виконання та роботи приладу;

для транспортних пристосувань – конструкцію, продуктивність, потужність двигуна;

для електричних та електрифікованих апаратів і приладів, які встановлюються в блоках усіх категорій вибухонебезпеки, у колонці 3 необхідно додатково зазначати виконання виробу щодо вибухозахисту. У колонці 6 зазначають категорію вибухонебезпеки технологічних апаратів, яка вважається такою ж, як і категорія того технологічного блоку, до складу якого входить даний апарат. Для апаратів, які підлягають контролю Держнагляду за охороною праці, у колонці 6 зазначають також реєстраційний номер апарату.

Комплектні технологічні лінії, установки, наприклад для ректифікації, молекулярної дистиляції, вакуум-випарювання, знесолення води тощо, подають в одній позиції з наступним переліком назв комплектуючих виробів, які входять до цієї установки.

Для обладнання та приладів у колонці 6 зазначають матеріал робочої зони обладнання та приладу (датчика), тобто тих частин обладнання та приладу, які мають безпосередній контакт з речовинами, реакційними масами або продуктами, що виділяються у процесі виробництва. Якщо у робочій зоні використовують антикорозійний захист, подають коротку характеристику цього захисту.

У колонці 3 також наводять назву заводу, фірми, країни – виготовлювача обладнання та назву підприємства – розробника нестандартизованого обладнання.

На апаратурній схемі також мають бути відображені сигналізатори, які сповіщають про нерегламентовану зміну технологічних параметрів, що можуть призвести до аварійних ситуацій; сигналізатори довибухонебезпечних концентрацій, газоаналізатори ГДК.

Обладнання і контрольно-вимірювальні прилади нумерують і відображають у послідовності виконання технологічного процесу; нумерація

28

обладнання і контрольно-вимірювальних приладів на апаратурній схемі та специфікації мають збігатись.

Все обладнання на схемі нумерують, використовуючи літерні позначки типу обладнання (індексу) із додаванням арабської цифри, яка позначає порядковий номер на схемі. Умовні позначки обладнання та приладів повинні відповідати стандартам Єдиної системи конструкторської документації (ЄСКД), ОСТ 64 – 043 – 87 та ГОСТ 21.404 – 85. У разі відсутності стандартної умовної графічної позначки будь-якого обладнання використовують довільну позначку, по можливості із зазначенням конструктивних особливостей виробу.

Зразок оформлення специфікації наведено у додатку 12.

5.2.10. Викладення технологічного процесу (загальні вимоги)

У попередніх розділах було показано, які стадії входять до технологічного процесу. В цьому розділі викладають, як здійснюються ці стадії.

Процес викладають стисло і чітко послідовно за стадіями з урахуванням проведення стадій та операцій згідно із технологічною та апаратурною схемами виробництва, викладають зміст та умови проведення технологічних операцій. Назви стадій та операцій з технологічної схеми є заголовками розділу ―Викладення технологічного процесу‖.

Під час викладання технологічного процесу наводять умови його проведення, теплові ефекти, температуру, тиск, об’ємні швидкості, рецептури тощо.

Викладаючи технологічний процес наводять номер позиції технологічного обладнання, за допомогою якого він здійснюється. Номер позиції технологічного обладнання, на який посилаються при описі відповідної стадії, повинен повністю співпадати з таким, що представлений на апаратурній схемі та у специфікації обладнання. Опис технологічного обладнання включає в себе інформацію про місткість обладнання, конструкцію перемішуючого пристрою, швидкість обертання вала перемішуючого пристрою, поверхню теплообміну, подачу теплоносія, коефіцієнт заповнення апарата та ін.

На початку опису технологічного процесу по кожної стадії в таблиці наводять відомості про модифікації та кількості (маси, об’єми, кг/моль) використаних та отриманих у виробництві сировини, напівпродуктів, матеріалів, відходів, втрат готового продукту. Для навчального проекту ці розрахунки наводять в продуктовому розрахунку.

Стадії технологічного процесу мають наскрізну нумерацію, незалежно від індексу "ДР", "ТП", "ПМВ". Технологічні роботи за стадіями описують послідовно по кожній операції. Тексти опису стадії та операції повинні мати заголовки, які відповідають їх назвам на технологічній схемі виробництва.

Технологічний процес описують в такій послідовності: 1) санітарна підготовка виробництва;

29

2)підготовка сировини;

3)огляд та підготовка обладнання перед використанням;

4)завантаження сировини та напівпродуктів;

5)ведення технологічних робіт та їх контроль;

6)розвантаження та передавання на подальше оброблення продуктів (напівпродуктів, відходів);

7)пакування, маркування готового продукту. Незалежно від виробництва потрібно виділяти стадію допоміжних робіт.

Викладення технологічного процесу починають зі стадії ДР.1 «Санітарна підготовка виробництва».

Стадія ДР.1 забезпечує якість виробництва, асептичні умови виробництва, безпеку праці та охорону здоров’я.

Стадія ДР.1 має включати в себе підготовку персоналу, підготовку дезинфекційних розчинів, підготовку приміщень та підготовку дезинфекційних розчинів для приміщень, підготовлення виробничих приміщень та обладнання, Невід’ємною частиною технологічного розділу проекту є забезпечення необхідного рівня асептики виробництва.

Підготовлення обладнання та огляд його перед завантаженням охоплює найважливіші показники, такі як вологість апарата і наявність забруднень.

Описуючи порядок завантаження сировини позначають кількість завантажень, засоби та умови завантаження (через який дозувальний пристрій, у який час, інтервал температур, з перемішуванням та ін.).

Викладаючи порядок та умови ведення технологічних робіт, подають опис з початку до кінцевого моменту з наведенням усіх технологічних показників. Завершення операції фіксують технологічними показниками, часом операції; засоби контролю наводять разом з описом робіт, оптимальним та гранично можливими параметрами. Наводять час, місце та порядок відбору проб, місця відбору проб та категорії контролю (Кт – технологічний, Кх – хімічний) на апаратурній та технологічній схемах.

На стадії пакування наводять технологію пакування та маркування. Підготовка вентиляційного повітря – технологічна операція, потрібна для

підприємств, що виробляють лікарські засоби, ветеринарні препарати, для мікробіологічних лабораторій, приміщень, де готують чисті культури біологічних агентів.

Для біотехнологічних виробництв

До допоміжних стадій виробництва належать роботи, не пов’язані з безпосереднім отриманням біологічно активних речовин.

Транспортування, зберігання та підготовка сировини. Стерилізація поживного середовища

При описі цих стадії та операцій наводять перелік способів транспортування, розвантажування, зберігання та подрібнення сировини. Опис технологічного процесу супроводжують наведенням характеристик обладнання та режимів, які супроводжують процес.

30