автореферат диссертации по химической технологии, 05.17.08, диссертация на тему:Моделирование и разработка непрерывной технологии распылительной сушки пробиотиков

На правах рукописи

Гордиенко Мария Геннадьевна

МОДЕЛИРОВАНИЕ И РАЗРАБОТКА НЕПРЕРЫВНОЙ ТЕХНОЛОГИИ РАСПЫЛИТЕЛЬНОЙ СУШКИ ПРОБИОТИКОВ

(НА ПРИМЕРЕ СУШКИ БИОСУСПЕНЗИИ БИФИДОБАКТЕРИЙ) 05.17.08 Процессы и аппараты химических технологий

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Москва - 2006

Работа выполнена в Российском химико-технологическом университете им. Д.И. Менделеева.

Научный руководитель

Доктор технических наук, профессор Меньшутина Наталья Васильевна

Официальные оппоненты

Ведущая организация

Доктор технических наук, профессор Бессарабов Аркадий Маркович

Кандидат технических наук Цуканов Виктор Алексеевич

ООО «Центр инженерной иммунологии»

Защита диссертации состоится «21» декабря 2006 г. в 11 часов в Конференц-зале на заседании диссертационного совета Д 212.204.03 в РХТУ им. Д.И. Менделеева по адресу. 125047, г. Москва, Миусская пл., д. 9.

С диссертацией можно ознакомиться в Научно-информационном центре РХТУ им. Д.И. Менделеева.

Автореферат диссертации разослан « » ноября 2006 г.

Ученый секретарь диссертационного совета Д 212.204.03

Женса А.В.

д.оо£ Й-

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В настоящее время в связи с переходом на вМР-стандарты ведутся разработки новых альтернативных способов сушки, отвечающих таким критериям, как высокая степень чистоты, непрерывность и автоматизация процесса, возможность совмещения нескольких стадий процесса в одном аппарате, контроль качества продукта в течение всего процесса. Однако, сегодня в химико-фармацевтической отрасли для сушки термолабильных, легкоокисляющихся, нестабильных в жидком состоянии препаратов широко применяется сублимационная сушка, которая имеет ряд недостатков, наиболее значимые из которых: высокие капитальные и эксплутационные затраты, длительность и периодичность процесса, трудность автоматизации процесса и контроля качества продукта непосредственно в течение процесса сушки, необходимость измельчения продукта после сушки, что повышает риск загрязнения препарата.

Предлагаемый в работе способ распылительной сушки пробиотиков, рассмотренный на примере сушки биосуспензии бифидобактерий, выступает в качестве альтернативы классическому сублимационному обезвоживанию в вакууме, обеспечивая интенсивный тепло- и массоперенос, переход на непрерывный процесс, получение качественного мелкодисперсного продукта, не требующего дальнейшего измельчения, снижение эксплутационных затрат.

Живые микроорганизмы относятся к числу наиболее сложных гетерогенных объектов сушки, особенности тепломассопереноса в которых обусловлены не только структурно-механическими свойствами материала и технологическими параметрами ведения процесса, но и влиянием комплекса физико-химических и биохимических превращений, сопутствующих процессу сушки. Поскольку все параметры внутренне взаимосвязаны, то разработка новой технологии сушки представляет собой многопараметрическую задачу, решение которой актуально.

В соответствии с заданием Министерства образования и науки РФ в рамках Российско-Польского проекта ГК № 41.700.12.0075 (2005-2007)1.

1 Экспериментальные и аналитические исследования процесса распылительной сушки в аппарате промышленного масштаба проводились на базе Политехнического университета г. Лодзь под руководством проф. И. Сбичинского ~~

РОС. НАЦИОНАЛЬНАЯ БИБЛИОТЕК к С.-Петербург

ОЭ

Цель работы заключается в разработке технологии распылительной сушки для получения непрерывным способом фармацевтических порошков, содержащих живую клеточную культуру бифидобактерий и моделировании данного процесса. Для достижения указанной цели были поставлены и решены следующие научно-технические задачи:

исследования биосуспензии бифодобактерий как объекта сушки, которые включали анализ термолабильности материала, изучение кинетики сушки, определение основных физико-химических параметров;

• исследование распылительной сушки биосуспензии на лабораторной установке с последующим комплексным анализом ключевых характеристик сухого продукта и выявление влияния параметров ведения процесса на качество сухого продукта;

• исследование гидродинамики и теплообмена в распылительной сушилке промышленного масштаба;

• разработка математической модели для описания распылительной сушки суспензии, содержащей живую клеточную культуру;

разработка программного обеспечения для расчета параметров газовой и дисперсной фаз по высоте и ширине аппарата и проверка адекватности математической модели;

• масштабирование изучаемого процесса сушки пробиотиков и расчет распылительной колонны производительностью 4.5 кг/ч по влажному материалу.

Научная новизна. Показана и экспериментально обоснована возможность непрерывного производства сухого продукта с высоким содержанием жизнеспособных клеток бифидобактерий методом распылительной сушки.

Разработана математическая модель распылительной сушки на основе положений механики гетерогенных сред и неравновесной термодинамики. Математическая модель позволяет исследовать гидродинамику, температурные режимы и рассчитать параметры газовой и дисперсной фаз по высоте и радиусу аппарата, определить процент гибели клеток в результате теплового и осмотического шока.

Предложена методика расчета параметров проведения процесса сушки биосуспензии, содержащей живую клеточную культуры, что позволило

провести системный анализ жизнеспособности клеток от уровня капли до уровня аппарата и дать рекомендации по созданию энерго- и ресурсосберегающей непрерывной технологии получения фармацевтических порошков, содержащих живую клеточную культуру.

Практическая ценность. Проведен комплекс экспериментальных и аналитических исследований, который позволил выявить закономерности влияния параметров процесса и состава биосупензии на кинетику сушки, выживаемость микроорганизмов и качество получаемых продуктов.

Совместно с польскими коллегами проведены экспериментальные исследования процесса распылительной сушки в аппарате промышленного масштаба и получены данные о гидродинамике, тепло- и массообмене.

На основе математического описания распылительной сушки разработано программное обеспечение, которое позволяет рассчитать процесс сушки при варьируемых параметрах сушильного агента для различных конструкций аппаратов, а также подобрать режимы, обеспечивающие получение сухого продукта с высоким содержанием жизнеспососбных клеток.

Проведены расчет распылительной колонны (производительностью 4.5 кг/ч по влажному материалу) и сравнение энергетической эффективности процесса распылительной сушки относительно вакуумной сублимационной сушки в полочных сушилках.

Апробация. Основные результаты диссертационной работы были доложены на. Зсм Международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспекгивы развития», Москва, 2005 г.; 70М Мировом конгрессе по химической технологии «\УССЕ-2005», Глазго, 2005 г.; 1™ Международном симпозиуме молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2005», Москва, 2005 г.; 28оП Международной выставке-конгрессе по химической технологии, защите окружающей среды и биотехнологии «АСНЕМА-2006», Франкфурт-на-Майне, 2006 г.; 17°" Международном конгрессе по химической технологии, «СН18А-2006», Прага, 2006 г.

Публикации. По теме диссертации опубликовано 15 печатных работ.

Объем и структура работы. Диссертационная работа состоит из введения,

4 глав, заключения, списка использованной литературы из_наименований.

Общий объем работы составляет_страниц печатного текста.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении отражена и обоснована актуальность поставленной задачи.

В первой главе приводятся теоретические основы процесса сушки продуктов микробиологического производства, а также обзор способов реализации и аппаратурного оформления процесса с присущими им достоинствами и недостатками.

Рассмотрены особенности тепломассопереноса при сушке микробиологических объектов, которые обусловлены не только структурно-механическими свойствами материала, но и влиянием комплекса физико-химических и биохимических превращений, сопутствующих процессу сушки.

Проведен литературный обзор математических моделей, описывающих тепло- и массообмен, гидродинамику процесса и гибель микроорганизмов при воздействии высоких температур и обезвоживании клетки.

В соответствии с целью работы и на основании результатов анализа литературы, была сформулирована постановка задачи исследования и намечены этапы ее решения (рис. 1).

Вторая глава посвящена комплексу экспериментальных и аналитических исследований биосуспензии штамма бифидобактерий Bifidobacterium bifidum №1 с различными добавками: сахарозой, желатином, активированным углем, крахмалом, молочными сливками.

Выбор оптимального температурного режима сушки обусловлен необходимостью сохранения жизнеспособности микроорганизмов, поэтому на первом этапе исследований определялась термоустойчивость клеток бифидобактерий путем ббзградиентного прогрева исследуемого образца при разных температурах и продолжительности нагрева.

Исследования показали, что введение защитной среды способствует значительному повышению выживаемость микроорганизмов. В результате экспериментов были получены зависимости выживаемости клеток бифидобактерий от времени теплового воздействия при различных температурах. Для математического описания полученных зависимостей было использойано уравнение тепловой инактивации клеток (1). В результате

Рис. 1. Общая стратегия решения поставленной задачи

обработки экспериментальных данных для каждого из образцов были найдены неизвестные коэффициенты, л

^В^Вэ-^-е"" - -■ О)

2.3

В = Ь- _ (2)

где Ыко, Ик - число живых клеток до и после теплового воздействия; В0, В - выживаемость микроорганизмов до и после теплового воздействия, %; т - время теплового воздействия, с; А - численный показатель природы вещества, характеризующий состояние объекта (наличие лабильных центров и связей, а так же степень их подверженности тепловому воздействию), б/р; Еа - энергия инактивации, кДж/моль; II - газовая постоянная, 8.31 кДж/(моль-К); Т-температура теплового воздействия, К.

На втором этапе проводились исследования кинетики сушки биосуспензии с различными защитными средами. Эксперименты проводились на уникальном оборудовании, позволившем измерить изменение массы тонкого слоя материала, время сушки которого в данной установке близко ко времени сушки капель материала в сушильной камере. Исследования проводились при 60, 100 и 140 °С; скорость воздуха составляла 0.73 и 0.86 м/с.

На рис. 2 показаны кинетические кривые, полученные для четырех образцов различного состава при одних и тех же условиях проведения эксперимента: температура воздуха составляла 60 °С; скорость воздуха -0.73 м/с.

0.9

8 0,6 Я

8 05

& ^

0.3

| 0.1

« О

и

О 0,2

гт

% Ч

'Ъгпяг.--

""<5%::—

10 15 20 25 30 35

Время, с

Рис. 2. Кинетические кривые, полученные при температуре воздуха 60 °С и скорости воздуха 0.73 м/с: —биосуспензия; _гз— биосуспензия с крахмалом (1.0 %); —биосуспензия с молочными сливками (2.5 %); -р— биосуспензия с сахарозой (10 %) и желатином (1 %)

Анализ кинетических кривых показал, что практически вся влага из образцов удаляется в первом периоде сушки, когда изменение влагосодержания продукта во времени имеет линейную зависимость. В результате обработки

экспериментальных данных для каждого из образцов были найдены коэффициенты массоотдачи. Установлено, что при сушке концентрированной биосуспензии с добавлением крахмала, коэффициент массоотдачи максимальный. Это объясняется образованием внутренней пористой структуры. Значение коэффициента массоотдачи для образца с добавлением сахарозы и желатина практически не зависит от скорости сушильного агента, что может быть объяснено склонностью полисахаров образовывать при определенных температурах тонкую пленку на поверхности, которая лимитирует удаление влаги.

На следующем этапе были проведены физико-химические исследования биосуспензии, которые включали исследования динамической вязкости, с целью определения возможных режимов работы распыляющего устройства, и исследования зависимостей плотности от температуры и влагосодержания биосуспензии, которые вошли в математическую модель.

Четвертый этап включал экспериментальные исследования распылительной сушки биосуспензии с различными защитными средами, которые проводились на универсальной распылительной сушилке УРС-1. В ходе экспериментальных работ варьировались: температура сушильного агента на входе в камеру, расход биосуспензии, давление распыляющего агента. Был проведен комплексный анализ свойств высушиваемых веществ, направленный на выявление характеристик конечного продукта, который включал определение остаточного влагосодержания, гранулометрического состава и количества колониеобразующих единиц в массе продукта.

Установлено, что распылительная сушка концентрированной биосуспензии без введения защитных сред невозможна, поскольку материал не досушивался (остаточное влагосодержание 6.0 мае. %), а количество колониеобразующих единиц в сухом продукте не превышало 106 КОЕ/г, что не соответствует требованиям, предъявляемым к биологически активным добавкам.

Лучшие результаты при сушке концентрированной биосуспензии с сахарозно-желатиновой защитной средой были получены при температуре сушильного агента на входе в камеру 70 °С, расходе материала 0.45 л/час и давлении распыляющего агента 2.2 атм. Анализ сухого продукта показал, что остаточное влагосодержание составило 4.5 мае. %, количество

колониеобразуюших единиц в сухом продукте Ю10 КОЕ/г. Ниже приведены фотографии продукта, полученного при данных условиях, а так же плотность распределения частиц по размерам (рис. 3, 4).

.., м, .(I ""'Н я>

и/»

-

5

Рис. 3. Фотографии сухого образца, полученного распылительной сушкой при

=70 "С. 0=0.45 л/час. Ррм„=2.2 атм

Рис. 4. Плотность распределения частиц по размерам лля сухо! о образца, полученного распылительной сушкой при Тву>,,!

0=0.45 л/час. Р|)К„=2.2 атм

70 °С.

10 12 Размер частиц, мкм

Распылительная сушка биосуспензии с сахароно-желатиновой защитной средой с добавлением активированного угля, а так же биосуспензии с добавлением молочных сливок, дала хорошие результаты. Содержание колониеобразующих единиц в сухом образце, содержащем активированный уголь, составило 10 КОЕ/г, а в образце с молочными сливками - 1010 КОЕ/г.

Исследования порошков, после негерметичного хранения при 5 °С показало, что они склонны к агломерации. При этом сухая концентрированная биосуспензия с добавлением молочных сливок агломерировалась менее других образцов. Таким образом, введение в состав биосуспензии таких защитных веществ, как молочные сливки и крахмал, не только способствует повышению выживаемости микроорганизмов при распылительной сушке, но и повышает сыпучесть продукта, снижает степень агломерации частиц. Опудривание материала и применение герметичной упаковки также предотвращают агломерацию продукта.

Проведенные экспериментальные и аналитические исследования позволили выявить взаимосвязь между свойствами биосуспензии, параметрами процесса и качеством продукта, а также подобрать диапазон работы аппарата.

Третья глава посвящена исследованию гидродинамики и теплообмена в распылительной сушилке промышленного масштаба, высота которой составляла 8 м, а диаметр - 0.5 м. Использование современного аналитического оборудования позволило получить полное представление о течении процесса распылительной сушки в данном аппарате при сушке модельного материала (10 % водного раствора мальтодекстрина), а именно: изменение фракционного состава и скоростей дисперсной фазы по высоте и ширине колонны; зависимости средней температуры сушильного агента и влагосодержания материала по высоте аппарата. Исследования проводились при различных температурах, расходах и начальных скоростях сушильного агента. Соотношения расходов распыляющего агента и материала, гак же варьировались. Ниже приводятся результаты эксперимента, поученные при следующих начальных условиях: скорость, расход и температура сушильного агента составляли 0.6 м/с, 241.1 м7ч и 175 "С, соответственно; расход материала на сушку - 5 кг/ч; расход распыляющего агента - 8 кг/ч.

На рис. 5 показано изменение скорости дисперсной фазы по высоте и ширине колонны.

2 0 25.

И 0.2

О □

а

D

7 5-80 м/с 7 0-75 м/с 6 5 - 7 0 м/с S 0 - 6 5 м/с

5 5-60 м/с 5 0-55 м/с 4 5-50 м/с 3 0-45 м/с

2 5 - 3 0 м/с 3.0 - 2.5 м/с 2 5-30 м/с 2 0-25 м/с

Расстояние от форсун

В 15-20 м/с

□ 10-15 м/с О 0 5-10 м/с

□ 0 -05 и/с

Рис 5 Скорое! и дисперсной фазы по высоте н радиусу колонны, полученные на основе обработки экспериментальных данных

Было установлено, что дисперсная фаза быстро теряет свою скорость и уже на расстоянии 0.2 м от распыляющего устройства ее скорость снизилась

более чем в пять раз (после вылета из форсунки ее скорость составляла 25 м/с, а на расстоянии 0.2 м от форсунки - не превышала 4.5 м/с). Скорость дисперсной фазы так же снижается и по мере ее удаления от центра колонны. Можно отметить, что уже на расстоянии 1.75 м от форсунки скорость капель/частиц становится равной скорости сушильного агента.

Исследования изменения температуры сушильного агента и влагосодержания материала показали, что резкое изменение этих параметров происходит на расстоянии первых двух метров от форсунки. Исходя из вышесказанного, можно сделать вывод, что основная влага из материала удаляется на расстоянии первых двух метров от форсунки.

Полученные данные дают полное представление о гидродинамике, тепло- и массообмене внутри распылительной колонны и могут быть использованы для проверки адекватности математической модели распылительной сушки с прямоточной организацией потоков теплоносителя и материала.

Четвертая глава посвящена математическому моделированию распылительной сушки и проверке результатов моделирования на адекватность.

Математическая модель для описания гидродинамики, тепло- и массообмена была разработана на базе термогидромеханических уравнений для гетерогенной смеси, занимающих локальный объем аппарата, сотрудниками кафедры. Система уравнений включает уравнения сохранения массы, импульса и энергии, записанные для газовой и дисперсной фаз в цилиндрических координатах, начальные и граничные условия, а также дополнительные соотношения, замыкающие систему.

Уравнения сохранения массы и концентрации несущей и дисперсной фаз:

(3)

(4)

(5)

Уравнения движения несущей и дисперсной фаз:

(б)

„„ <Зо, до,. а, 8? 1 осъОг: а.+ ов= —— + -от аг р, й р.

где Р„ = 4 + ^, Р|г = ^ + ^

/О<г<Я; 4,=^,+$,,; ^ = ^2г; Б,, = ^22 +?,„; *" \ г = К; Р2г =-^2г; К,, = + р2 ■ g;

Уравнения изменения энергии несущей и дисперсной фаз:

Р.. =

Р|-С„

дТ. ОТ,

р2-С

р2

' дг

■ + и,

= -дь,2-5-р,2-дт,2-р||-дт11 эт

дг

= (312.ДТ12

Уравнение состояния несущей фазы: Р.-рУкг,

Дополнительные соотношения:

а, +а2 = 1; р, -р? ■ а,; Гп Л.р,'-^- ; С12 = 1^);

+ 1,

: I. I,

Т, Т,

+-^-'

2Т,

ц, = + ЯТ, 1п С|;

(8) (9)

(Ю) (П) (12)

(13) (И)

-Гм=С„г-Ьгр?Д0?г; С^ЦКе,,); р2=^2Д2); ^ = Щ>т)); Ри-Г(«*гав.Т„о|);

-; №1 = 2 + 0.51.Яе^Рг033;

Р,'

Уравнение изменения потока массы:

;=р„рчнчх

Граничные условия:

ось ОЪ\ 7=0; с„ = с]г0; о,г = о„0; Т„ = Т,г0; р„ = р„0; \у2г = V/,

ось (Ж: Р=0; — = 0; ^ = 0; ^ = 0; ^ = 0; & = 'а- аг дг дт дг

(15)

(16)

(17)

(18)

Н^и^О; и2г = 0; Т,г=Тст; (19)

где ./- массовый поток, кг/с; о - скорость, м/с; Т~ температура, К; с - концентрация, кг/м3; м - влагосодержание, кг/кг; Сц - коэффициент сопротивления при взаимодействии несущей фазы с частицами; /п - сила взаимодействия между двумя соседними зонами, Н/м; /и - сила взаимодействия между несущей фазой и частицей, Н/м; Р - площадь сечения, м2; Рч - площадь поверхности частиц, м2; Р - давление, Па; Яе - критерий Рейнольдса; Ии - критерий Нуссельта; а - объёмная доля фазы;

р— средняя плотность фазы, кг/мэ; р° — истинная плотность фазы, кг/м^; £ - ускорение свободного падения, м/с2; д - коэффициент массоотдачи, м/с; /?т - коэффициент теплоотдачи, кВт/м2-К; £>- коэффициент диффузии в газе, - коэффициент

теплопроводности, Вт/(м-К); 1=1, 2 - газовая, дисперсная фазы; г - радиус, м; ъ - высота, м;Л - средний.

Для решения системы уравнений математической модели были построены алгоритм и численная схема. При расчете использовалась неоднородная сетка, уплотненная у стенки (рис. 6).

г

\

\

Рис. б. Пример вычислений: неоднородная сетка, уплотненная у стенок:

0 - рассчитываемая ячейка газа; □ - рассчитываемая ячейка жидкости; " - направление счета скорости; ' - направление счета температуры

Численное решение системы уравнений математической модели позволило исследовать гидродинамику, тепло- и массообмен в аппарате. Ниже приведены результаты расчета по уравнениям математической модели процесса сушки

10 % водного раствора мальтодекстрина.

На рис. 7 показано изменение скорости и температуры сушильного агента по высоте аппарата и приведены профили скоростей и температур сушильного агента, рассчитанные на разном расстоянии от входа в аппарат.

Найдено, что в зоне распыла, в результате интенсивного взаимодействия газовой и дисперсной фазы, происходит сильное изменение таких характеристик сушильного агента, как температура и скорость, которое по мере удаления от факела распыла сглаживается.

Сравнение расчетных и экспериментальных данных показало, что математическая модель адекватна, а среднеквадратичное отклонение для таких характеристик, как скорость дисперсной фазы, температура сушильного агента, влагосодержание материала не превышало 7 %.

а)

б)

Расстояние от оси, м 175

|яйвй с[тщорсунки, м

Щи

1.5 2 « 3 35 4

Расстояние от оси, м

с 05 о.1 ои аз Расстояние от форсунки, м

В)

0.25

Расстояние от оси, м „ ___ _ и

® -ШЬ

Рис. 7. Результаты расчета по уравнениям математической модели: а) изменение скйросги сутЖщнрго агента; б) изменение температуры сушильного агента; в) изменение влагосодержания материала Я'®

Яояние от форсунки, м

Моделирование гидродинамики для полидисперсной системы частиц было проведено с использованием про1раммного пакета Fluent 6.0. На рис. 8 приведены траектории движения частиц, полученные в результате расчета. Было найдено, что скорость частиц снижается до скорости сушильного агента на расстоянии 1.3 м, при этом частицы, движущиеся по оси аппарата, имеют максимальную скорость.

Рис. "8. Результаты расчета гидродинамики для полидисперсной системы частиц при помощи программного пакета Fluent: траектории движения частиц

Сопоставление результатов, полученных математическим моделированием и в ходе экспериментальной работы с модельным материалом на распылительной колонне высотой 8 м, позволило (с учетом кинетики сушки биосуспензии, кинетики гибели клеток в результате теплового воздействия и роста осмотического давления) провести масштабирование изучаемого процесса сушки пробиотиков и рассчитать аппарат производительностью по исходной биосуспензии 4.5 кг/ч, высота которого составила 2.5 м, а диаметр -0.5 м. При Т|В!1=70 °С средняя выживаемость клеток составила 93.5 % (рис. 9).

Рис. 9. Результаты расчета по уравнениям математической модели: изменение выживаемости клеток1 бифидобактерий в процессе распылительной сушки при Ты,=70 °С

Расстояние от оси, м-

Для предложенного аппарата был проведен анализ энергетической эффективности процесса, который показал, что затраты на удаление 1 кг влаги способом распылительной сушки ниже на 30 % в сравнении с вакуумной Е сублимационной сушкой в полочных сушилках. Кроме того, распылительная сушка .позволяет получать однородный гранулированный продукт, который не требует дополнительного измейьчения перед стадией смешения и упаковки, а, следовательно, снижается риск загрязнения продукта посторонней микрофлорой, появляется возможность организации непрерывной автоматизированной технологической линии.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ И ВЫВОДЫ

1. Предложена новая технология получения непрерывным способом фармацевтических порошков, содержащих живую клеточную культуру бифидобактерий, с использованием распылительной сушки.

2. Проведен комплекс экспериментальных и аналитических исследований, позволивший выявить особенности биосуспензии как объекта сушки, определить диапазоны проведения процесса распылительной сушки биосуспензии, оценить влияние температуры сушильного агента на входе в аппарат, расхода биосуспензии и давления распыляющего агента на такие качественные характеристики продукта, как количество колониеобразующих единиц, остаточное влагосодержание и гранулометрический состав.

3. Наиболее высокую выживаемость микроорганизмов при распылительной сушке обеспечивает введение в состав концентрированной биосуспензии сахарозно-желатиновой защитной среды и молочных сливок.

4. Разработана математическая модель распылительной сушки на основе положений механики гетерогенных сред и неравновесной термодинамики, которая позволяет исследовать гидродинамику, температурные режимы и рассчитать параметры газовой и дисперсной фаз по высоте и радиусу аппарата, определить процент гибели клеток в результате теплового и осмотического шока.

5. Разработано программное обеспечение, которое позволило рассчитать аппарат производительностью по исходной биосуспензии 4.5 кг/ч, высота которого составила 2.5 м, а диаметр - 0.5 м. Результаты расчетов переданы ЗАО «Биотехнологическая компания «Биокад».

6. На основании проведенного анализа энергетической эффективности процесса распылительной сушки и вакуумной сублимационной сушки в полочных сушилках показано преимущество первого способа сушки.

СПИСОК ПУБЛИКАЦИЙ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. A.c. №2004612013. Программа по выбору и расчету сушильного оборудования «Drylnf» / Менынутина Н.В., Пучков М.Н., Матасов A.B., Гордиенко М.Г. - 2004.

2. Меныпутина Н.В., Гордиенко М.Г., Войновский А.А., Кудра 'Г. Динамические критерии для оценки эффективности энергопотребления сушильного оборудования // ТОХТ. - 2005. - Т. 39, № 2. - С: 170-174.

3. Menshutina N.V., Gordienko M.G., Voinovskiy А.А., Kudra Т. Dynamic analysis of Drying energy consumption // Drying Technology. - 2004. - V.22, №10.-P. 2281-2290.

4. Гусаковская C.A., Гордиенко М.Г., Меныпутина M.B. Изучейиё' стресса микроорганизмов в процессе производства сухой ■ бйом&ссы бифидобактерий // Международная конференция молодых ученых по химии и химической технологии «МКХТ-2005»: матер, конф. - М.: РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005. - T.XIX, №1. - С. 102-104.

5. Меныпутина Н.В., Корнеева А., Гордиенко М., Войновский А., Сидоркин О. Инновационные методы биологических препаратов Для фармацевтической индустрии II 3-ий Международный Конгресс «Биотехнология - состояние и перспективы развития»: матер, конф. - М.: ЗАО «Экспо-биохим-технологии», РХТУ им. Д.И. Менделеева, 2005. -Т. 1.-С. 346.

6. Menshutina N., Goncharova S., Voynovskiy A., Kudra Т., Gordienko M. Calculation of drying equipment energy consumption // 2nd Nordic Drying Conference (NDC-2003): CD-ROM proceedings of conference. - Copenhagen, Denmark, 2003. - 8 p.

7. Menshutina N.V., Gordienko M.G., Voynovskiy A.A., Kudra T. A dynamic analysis of drying energy consumption // 16th International Congress of Chemical and Process Engineering (CHISA-2004): CD-ROM proceedings of congress. - Prague, Czech Republic, 2004. - 9 p.

8. Menshutina N.V., Korneeva A.E., Gordienko M.G., Goncharova S.V. Fundamental approach to modeling of drying process with active hydrodynamics // 3rd Nordic Drying Conference (NDC-2005): CD-ROM proceedings of conference. - Karlstad, Sweden, 2005. - 8 p.

9. Menshutina N.V., Gordienko M.G., Voinovskiy A.A. Production of bifidobacteria powders in spray dryer // 3rd Nordic Drying Conference (NDC-2005): proceedings of conference. -Karlstad, Sweden, 2005. - 5 p.

10. Menshutina N.V. Gordienko M., Voinovskiy A., Stolyarov A. Spray drying for Bifidobacteria dried powders preparation // 7th World Congress of Chemical Engineering: proceedings of congress. - Glasgow, Scotland, 2005. - P. 446.

11. Menshutina N.V. Korneeva A.E., Gordienko M.G., Voinovskiy A.A., Sidorkin O.V. Innovative drying methods for biological preparations in pharmaceutical industry // 11th Polish Drying Symposium: CD-ROM proceedings of symposium. - Lodz, Poland, 2005. - 9 p.

12. Menshutina N., Korneeva A., Gordienko M. Development and Scaling Up of new drying technologies for pharmaceutical industry // 28th International Exhibition-Congress on Chemical Engineering, Environmental Protection and Biotechnology (ACHEMA-2006): proceedings of congress. - Frankfurt am Main, Germany, 2006. -P. 105.

13. Menshutina N.V., Korneeva A.E., Gordienko M.G., Goncharova S.V., Guzev O.Y. Drying Process Flowsheet Design Based on Mathematical Modeling // 17th International Congress of Chemical and Process Engineering (CHISA-2006): CD-ROM proceedings of congress. - Prague, Czech Republic, 2006.-V. 4.-5 p.

14. Eskin D.V., Gordienko M.G., Menshutina N.V., Guseva E.V. Integrated continuous process of B.bifidum powder production // 17th International Congress of Chemical and Process Engineering (CHISA-2006): CD-ROM proceedings of congress. - Prague, Czech Republic, 2006. - V. 5. - 3 p.

15. Menshutina N.V., Korneeva A.E., Gordienko M.G. Design of Drying Process Flowsheet of pharmaceutical substances // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. - Budapest, Hungary, 2006. -V. B.-pp. 1180-1183.

Заказ № SO_ _Объем 1.0п.л._Тираж 100 экз.

Издательский центр РХТУ им. Д.И. Менделеева

9LO ôGft

2-Ъ €>7Э

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 DBA Dantec Dynamics для измерения скорости и фракционного состава дисперсной фазы в режиме «Он-лайн».

3.2.2. Микросепаратор для отбора проб для анализа влажности воздуха и измерения температуры в распылительной камере.

3.2.3. Конденсационный гигрометр S4000 Michel Instruments 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 FLUENT.

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.

В настоящее время в связи с переходом на ОМР-стандарты ведутся разработки новых альтернативных способов сушки, отвечающих таким критериям, как высокая степень чистоты, непрерывность и автоматизация процесса, возможность совмещения нескольких стадий процесса в одном аппарате, контроль качества продукта в течение всего процесса. Однако, сегодня в химико-фармацевтической отрасли для сушки термолабильных, легкоокисляющихся, нестабильных в жидком состоянии препаратов широко применяется сублимационная сушка, которая имеет ряд недостатков, наиболее значимые из которых: высокие капитальные и эксплутационные затраты, длительность и периодичность процесса, трудность автоматизации процесса и контроля качества продукта непосредственно в течение процесса сушки, необходимость измельчения продукта после сушки, что повышает риск загрязнения препарата.

В последние годы ведутся активные работы по поиску новых альтернативных способов сушки, которые обеспечат интенсивный тепло- и массоперенос, переход на непрерывный процесс, получение качественного мелкодисперсного продукта, не требующего дальнейшего измельчения, снижение эксплутационных затрат.

Живые микроорганизмы и продукты их жизнедеятельности относятся к числу наиболее сложных гетерогенных объектов сушки, особенности тепломассопереноса в которых обусловлены не только структурно-механическими свойствами материала и технологическими параметрами ведения процесса, но и влиянием комплекса физико-химических и биохимических превращений, сопутствующих процессу сушки. Поскольку все параметры внутренне взаимосвязаны, то выбор технологии сушки представляет собой актуальную многопараметрическую задачу, решение которой возможно при использовании методов математического моделирования с применением современной вычислительной техники и соответствующего программного обеспечения.

При производстве пробиотиков в качестве альтернативы классическому сублимационному обезвоживанию в вакууме может быть предложена распылительная сушка, для грамотного научного обоснования технологических режимов которой необходимы: четкое понимание и ясное представление физической сущности механизмов явлений, происходящих в сушилке, их взаимосвязи и степени взаимного влияния; учет специфики объекта биологической природы и налагаемых в связи с этим ограничений. Выявление внутренних взаимосвязей не возможно без проведения комплекса экспериментальных исследований и без применения последних достижений в области аналитического оборудования.

Диссертационная работа представлена в четырех главах и посвящена моделированию и разработке непрерывной технологии распылительной сушки пробиотиков на примере сушки биосуспензии бифидобактерий.

В первой главе представлен обзор современных препаратов, созданных на основе живых клеточных культур, проведен анализ способов их получения и методов повышения выживаемости клеток при сушке, а так же дан обзор математических моделей, описывающих тепло- и массообмен, гидродинамику, кинетику и гибель микроорганизмов в результате воздействия негативных факторов.

В соответствии с целью работы и на основании выводов, сделанных в результате анализа литературы, была сформулирована постановка задачи исследования и намечены этапы ее решения.

Вторая глава работы посвящена экспериментальным исследованиям, которые проводились по нескольким направлениям: исследование свойств биосуспензии как объекта сушки; исследования распылительной сушки биосуспензии на лабораторной установке и комплексный анализ свойств высушенного материала. В качестве объекта исследований использовалась биосуспензия штамма бифидобактерий Bifidobacterium bifidum №1, который наиболее широко используется в фармацевтической промышленности в России, с различными добавками: сахарозой, желатином, активированным 6 углем, крахмалом, молочными сливками. Экспериментальные и аналитические исследования позволили выявить взаимосвязь между свойствами биосуспензии, параметрами процесса и качеством продукта, а также подобрать диапазон работы аппарата.

В третьей главе представлены уникальные исследования гидродинамики и теплообмена в распылительной камере, которые проводилось на кафедре процессов и аппаратов в Политехническом университете г. Лодзь (Польша) под руководством профессора И. Сбичинского. Использование современного аналитического оборудования, такого как, оптическая лазерная система для определения фракционного состава и скоростей отдельных фракции непосредственно в аппарате в режиме реального времени, позволило исследовать: 1) потери тепла и скоростного напора при контакте со стенкой аппарата; 2) изменение фракционного состава и скоростей дисперсной фазы по высоте и радиусу колонны; 3) изменение средней температуры сушильного агента и влагосодержания материала по высоте сушильной камеры. Полученные данные были использованы в четвертой главе при проверке адекватности математической модели.

Последняя четвертая глава посвящена математическому описанию процесса распылительной сушки биосуспензии с учетом гибели микроорганизмов в результате теплового воздействия и роста осмотического давления и анализу энергетической эффективности процесса. В основу математического описания легли основные принципы и стратегия системного анализа к математическому моделированию химико-технологических систем и процессов, разработанных академиком В.В. Кафаровым [1, 2]. Блочный подход [3], примененный при моделировании процесса распылительной сушки, позволил описать кинетику сушки на уровне единичной частицы, кинетику гибели микроорганизмов, гидродинамику, тепло- и массообмен в аппарате. Математическая модель процесса записана на положениях механики гетерогенных сред и неравновесной термодинамики [4-6]. Численное решение системы уравнений математической модели позволило 7 исследовать гидродинамику, тепло- и массообмен в аппарате для монодисперсной системы частиц. Адекватность математической модели была определена сопоставлением расчетных и экспериментальных данных по сушке модельного материала в распылительной сушилке промышленного масштаба. Дополнительно, для полидисперсной системы частиц было проведено моделирование гидродинамики с использованием программного пакета Fluent 6.0, в ходе которого были получены аналогичные результаты.

Сопоставление результатов, полученных математическим моделированием и в ходе экспериментальной работы с модельным материалом на распылительной колонне (глава 3), позволило (с учетом кинетики сушки биосуспензии, кинетики гибели клеток в результате теплового воздействия и роста осмотического давления) провести масштабирование изучаемого процесса сушки пробиотиков и рассчитать аппарат производительностью по исходной биосуспензии 4.5 кг/ч, высота которого составила 2.5 м, а диаметр - 0.5 м. Для предлагаемого способа сушки был проведен анализ энергетической эффективности процесса распылительной сушки и вакуумной сублимационной сушки в полочных сушилках и показано преимущество первого способа сушки.

Работа выполнялась в соответствии с заданием Министерства образования и науки РФ в рамках Российско-Польского проекта

ГК №41.700.12.0075.

Автор выражает глубокую благодарность руководителю работы д.т.н., профессору Н.В. Меньшутиной, проректору по научной работе Политехнического университета г. Лодзь профессору И. Сбичинскому, генеральному директору ЗАО «Биокад» Морозову Д. В., заведующему опытно-промышленной биотехнолгической лабораторией ООО «Центр инженерной иммунологии», к.т.н. Чугунову A.M., к.т.н. А.А. Войновскому, за консультации и помощь в проведении экспериментальных исследований, а так же сотрудникам и аспирантам научной группы, принимавших участие в обсуждении данной работы.

1. Литературный обзор

Выводы по работе

1. Предложена новая технология получения непрерывным способом фармацевтических порошков, содержащих живую клеточную культуру бифидобактерий, с использованием распылительной сушки.

2. Проведен комплекс экспериментальных и аналитических исследований, позволивший выявить особенности биосуспензии как объекта сушки, определить диапазоны проведения процесса распылительной сушки биосуспензии, оценить влияние температуры сушильного агента на входе в аппарат, расхода биосуспензии и давления распыляющего агента на такие качественные характеристики продукта, как количество колониеобразующих единиц, остаточное влагосодержание и гранулометрический состав.

3. Наиболее высокую выживаемость микроорганизмов при распылительной сушке обеспечивает введение в состав концентрированной биосуспензии сахарозно-желатиновой защитной среды и молочных сливок.

4. Разработана математическая модель распылительной сушки на основе положений механики гетерогенных сред и неравновесной термодинамики, которая позволяет исследовать гидродинамику, температурные режимы и рассчитать параметры газовой и дисперсной фаз по высоте и радиусу аппарата, определить процент гибели клеток в результате теплового и осмотического шока.

5. Разработано программное обеспечение, которое позволило рассчитать аппарат производительностью по исходной биосуспензии 4.5 кг/ч, высота которого составила 2.5 м, а диаметр - 0.5 м. Результаты расчетов переданы ЗАО «Биотехнологическая компания «Биокад».

6. На основании проведенного анализа энергетической эффективности процесса распылительной сушки и вакуумной сублимационной сушки в полочных сушилках показано преимущество первого способа сушки.

1. Кафаров В.В. Методы кибернетики в химии и химической технологии. -М.: Химия, 1971.-496 с.

2. Бояринов А.И., Кафаров В.В. Методы оптимизации в химической технологии. -М.: Химия, 1975. -576 с.

3. Кроу К., Гамилец А., Хоффман Т., Джонсон А., Вудс Д., Шеннон П. Математическое моделирование химических производств // Пер. с англ., под ред. Островского Г.М. -М.: Мир, 1973. -286 с.

4. Кафаров В.В., Дорохов И.Н., Кольцова Э.М. Системный анализ процессов химической технологии. Энтропийный и вариационный методы неравновесной термодинамики в задачах химической технологии. -М.: Наука, 1988.-367 с.

5. Меньшутина H.B. Разработка и интенсификация технологий сушки синтетического каучука на основе математического моделирования. -Дис. . д-ра техн.наук-Москва, 1998. -438 с.

6. Gomes М.Р., Malcata F.X. Bifidobacterium spp. and Lactobacillus acidophilus: biological, biochemical, technological and therapeutical properties relevant for use as probiotics // Trends in Food Science & Technology. -1999. -№ 10. -P.139-157.

7. Mattila-Sandholm Т., Myllarinen P., Crittenden R., Mogensen G., Fonden R., Saarela M. Technological challenges for future probiotic foods // International Dairy Journal. -2002. -№ 12. -P. 173-182.

8. Tauber A.I., Chernyak L. Metchnikoff and the origins of immunology: from metaphor to theory. -New York; Oxford: Oxford univ. press, 1991.-247 p.

9. Машковский М.Д., Южаков С.Д. Словарь-справочник лекарственныхпрепаратов. -М.: РИПОЛ классик, 2005. -632 с.

10. Парийская Т.В., Борисова O.A., Половинко А.Е. Основные I лекарственные средства: справ. педиатра.//Под общ. ред. Парийской Т.В.-М.:Эксмо; СПб.:Сова, 2005. -410 с.

11. Крыжановский С., Вититнова М. Современные лекарственные средства: более 10000 наименований. -3-е изд., сокр. -М: РИПОЛ КЛАССИК, 2005. -798 с.

12. Борисова O.A., Павлов И. А., Половинко А.Е. Универсальный справочник современных лекарственных средств. -М.: ACT; СПб.: Сова, 2005. -892 с.

13. Красникова Л.В., Салахова И.В., Шаробайко В.И., Эрвольдер Т.М. Бифидобактерии и использование их в молочной промышленности. -М: АгроНИИТЭИММП, 1992. -28 с.

14. Сабурова K.M. Разработка технологии кисломолочных напитков смешанного сырьевого состава, обогащенных биологически активными веществами: Автореф. канд. техн. наук. -СПб., 2002. -18 с.

15. Демешева М.И. Совершенствование технологии лекарственных форм бифидумбактерина: Автореф. дис. . канд. фармацевт, наук. -Пермь, 2005. -22 с.

16. Ганина В.И. Научные и практические основы биотехнологии кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами: Автореф. дис. . д-ра техн. наук. -М., 2001. -48 с.

17. Белоус А.М., Цветков Ц.Д. Научные основы технологии сублимационного консервирования. -Киев: Наук, думка, 1985. -208 с.

18. Главатских Н.Г. Повышение качества сублимационной сушки термолабильных кисломолочных продуктов путем использования энергосберегающих электротехнологий и электрооборудо-вания: Автореф.f, дис. канд. техн. наук. -СПб., 2004. -19 с.

19. Камовников Б.П., Малков Л.С., Воскобойников В.А. Вакуум-сублимационная сушка пищевых продуктов. Основы теории, расчет и146оптимизация. -M.: Агропромиздат, 1985. -288 с.

20. Нежута A.A., Токарик Э.Ф., Самуйленко А.Я. и др. Теоретические и практические основы технологии сублимационного высушивания биопрепаратов. -Курск: Изд-во КГСХА, 2002. -239 с.

21. Тутова Э.Г., Куц П.С. Сушка продуктов микробиологического производства. -М: Агропромиздат, 1978. -303 с.

22. Репринцева, Федорович. Новые методы термообработки и сушки химико-фармацевтических препаратов. -М.:Агропромиздат, 1990. -333 с.

23. Карпов A.M., Улумиев A.A. Сушка продуктов микробиологического синтеза. -М.: Лег. и пищ. пром-сть, 1982. -216 с.

24. Бекер М.Е., Кристапсонс М.Ж., Виестур У.Э. и др. Биотехнология микробного синтеза./Под общ. ред. БекераМ.Е. -Рига: Зинатне, 1980. -350 с.

25. Тутова Э.Г., Идельчик М.С. Способы консервации микроорганизмов и продуктов их биосинтеза (сушка и хранение). -Минск: ИТМО, 1984. -61 с.

26. Островской В.Г., Шеремет С.П., Амерханова A.M. Получение сухих гранулированных микробиологических препаратов по конверсионной технологии // Конверсия в машиностроении. -2002. -№ 5. -С. 6-9

27. Kudra T. Mujumdar A.S. Advanced drying technologies. -Marcel Dekker Inc., New York, Basel, 2002. -459 p.

28. Бекер M.E., Лиепинып Г.К., Райпулис E. П. Биотехнология. -M.:Агропромиздат, 1990. -333 с.

29. Сушка. Грануляция и переработка сыпучих форм: Автоматизация и средства контроля. // Процессы и аппараты для микробиологических производств "Биотехника-89": Тез. докл. всесоюз. конф., -М.: НПО "Биотехника", 1989.-211 с.

30. Тутова Э.Г., Куц П.С. и др. Способ получения сухого сывороточного концентрата // Патент SU 1346109 -Бюлл. №39, 1987.

31. Тутова Э.Г., Самсонюк В.К. и др. Установка для распылительной сушки // Патент SU 848927 -Бюлл. №27,1981.

32. Sozzi T., Schrenk A., Buhler M. Microcapsule containing a microorganismand a process for its production // Patent US 4,332,790. -1982.

33. Сомов Д.В. Разработка технологии микрокапсулирования и исследование микрокапсул с лактобактериями Lactobacillus fermentum: Автореф. дис. канд. фармацевт, наук. -М., 2002. -23 с.

34. Марченко О.Н. Микроэмульсионное инкапсулирование биологически активных веществ: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -М., 2004. -20 с.

35. Герстенбергер М.Р. Микрокапсулы на основе природных полиэлектролитов для включения биологически активных веществ: Автореф. дис. . канд. хим. наук. -М., 2004. -23 с.

36. Бубнов Н.В., Петров И.Г. Способ получения бифидумбактерина сухого // Патент RU 2140787 -Бюлл. №31, 1999.

37. Зинченко В.Б., Нахабин И.М. и др. Способ получения сухого пробиотического препарата // Патент RU 2065305 -Бюлл. №23, 1996.

38. Михайлова H.A., Гаплнюк ПЛ., Маркова Е.А., Марков И.А. Способ получения биопрепарата // Патент RU 2149008 -Бюлл. №14, 2000.

39. Кобатов А.И., Добролеж О.В., Вербицкая Н.Б., Петров J1.H. Способ получения биопрепарата и сухой биопрепарат // Патент RU 2169574 -Бюлл. № 18,2001.

40. Данилова Л.А., Раскин Б.М., Османов С.К., Ратникова Т.Н. Способ получения бифидумбактерина//Патент SU 1364341 -Бюлл. №1, 1988.

41. Gonzalez B.C. Preparation of acidophil milk in powder form // Patent US 3985901.-1976.

42. Абрамов H.A., Ланских А.Г. Способ получения биомассы бифидумбактерий // Патент RU 2005119 -Бюлл. № 47-48, 1993.

43. Семенихина В.Ф., Иноземцева В.Ф., Чуприна Р.П., Сундукова М.Б. Способ получения сухого бактериального препарата «Бифацид» // Патент RU 2083666 -Бюлл. №, 1997.

44. Хамагаева И.С. Способ получения сухого препарата для производства кисломолочных продуктов // Патент RU 2129794 -Бюлл. №, 1999.

45. Молокеев A.B., Молокеева Н.В., Ильина P.M. Способ получениявозростоспецифичных препаратов // Патент RU 2142234 -Бюлл. №, 1999.

46. Alves-Filho О., Strommen I. The application of heat pump in drying of biomaterials. // Drying Technology. -New York: Marcel Dekker Inc, 1996. -V. 14, №9.-P. 2061-2090.

47. Тутова Э.Г., Куц. П.С. и др. Способ обработки кормовых микробиологических препаратов // Патент SU 685886 -Бюлл. №34, 1979.

48. Тутова Э.Г., Рубенанский В.И. Установка для получения торфяного бактериального препарата // Патент SU 922103 -Бюлл. №15, 1982.

49. Тутова Э.Г., Куц П.С., Самсонюк В.К., Руснак М.Н. Способ получения сухого бактероденцида на гранулированной среде // Патент SU 567751 -Бюлл. №29, 1977.

50. Thermal processing of bio-matherials // Edited by Kudra Т., Strumillo C. -New York: Gordon and breach science publishers. -1991.-588 p.

51. Долинский A.A., Малецкая К.Д., Шморгун B.B. Кинтика и технология сушки распылением. -Киев: Наук, думка, 1978. -224 с.

52. Лыков М.В., Леончик Б.И. Распылительные сушилки. -М.: Машиностроение, 1966. -331 с.

53. Муштаев В.И., Ульянов В.М. Сушка дисперсных материалов. -М.: Химия, 1988.-352 с.

54. Лыков М.В. Сушка в химической промышленности. -М.: Химия, 1970.-432 с.

55. Meister N., Sutter A., Vikas М. Process for obtaining a dehydrated food composition containing live probiotic lactic acid bacteria // Patent US 6200609.-2001.

56. Meister N., Aebischer J., Vikas M., Eyer K., De Pasquale D. Spray-Drying process // Patent US 6010725. -2000.

57. Никулина E.A. Математическое моделирование процесса распылительной сушки синтетических латексов: Дис. . канд. техн. наук. -М., 1994.-160 с.

58. Гаврилов С.Н. Разработка технологических параметровраспылительной сушки биологически активной добавки "Биобактон-С" на основе культуры ацидофильной палочки: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Ставрополь, 2001. -19 с.

59. Тумунова С.Б. Разработка технологии производства сухого концентрата бифидобактерии: Автореф. дис. . канд. техн. наук. -Улан-Удэ, 1995. -20 с.

60. Рахимова Н.Г., Поспелова В.В. и др. Способ получения биомассы бифидобактерий // Патент SU 957909 -Бюлл. №34, 1979.

61. Тутова Э.Г., Куц П.С. и др. Способ распылительной сушки жидких термолабильных материалов //Патент SU 1174701 -Бюлл. №31, 1985.

62. Губнов Н.В., Питерских Г.П. и др. Способ получения препарата молочно-кислых бактерий // Патент SU 1292706 -Бюлл. №, 1987.

63. Кунижев С.М., Шуваев В.А. и др. Способ получения сухого кисломолочного продукта//Патент RU 1581257-Бюлл. №, 1999.

64. Квеситадзе Г.И., Безбородов A.M. Введение в биотехнологию. -М.: Наука, 2002.-283 с.

65. Кей Р.Б. Введение в технологию промышленной сушки. // Пер. с англ. Жарковой Э.А. и др. -Минск: Наука и техника, 1983. -262 с.

66. Мельцер B.JI. Гидродинамика и тепломассоперенос при термообработке дисперсных материалов во встречных реверсивных потоках газовзвеси. -Минск: ИТМО, 1989. -42 с.

67. Куцакова В.Е., Богатырев А.Н. Интенсификация тепло- и массообмена при сушке пищевых продуктов. -М.: Агропромиздат, 1987. -235 с.

68. Куц П.С., Тутова Э.Г., Рубежанский В.И. Вихревая испарительно-сушильная установка // Патент SU 609036 -Бюлл. №20, 1978.

69. Тутова Э.Г., Куц П.С. Способ обезвоживания продуктов микробиологического синтеза // Патент SU 1190162 -Бюлл. №41, 1985.

70. Тутова Э.Г., Куц П.С. и др. Установка для сорбционной сушки бактериальных препаратов // Патент SU 881485 -Бюлл. №42, 1981.

71. Тутова Э.Г., Куц П.С. и др. Способ получения молочно-кислыхбактериальных препаратов // Патент SU 1325070 -Бюлл. №27,1987.

72. Тутова Э.Г., Самсонюк В.К., Куц П.С., Закревская В.А. Способ распылительной сушки растворов // Патент SU 573685 -Бюлл. №35, 1977.

73. Куц П.С., Тутова Э.Г. и др. Устройство для подачи сухого материала к факелу распыла в сушильной установке // Патент SU 580421 -Бюлл. №42, 1977.

74. Рахимова Н.Г., Поспелова В.В. Способ получения биомассы бифидумбактерий // Патент RU 95110319 -Бюлл. №43, 1982.

75. Березин И.В., Савин Ю.В. Основы биохимии // Учеб. пособие. -М: Изд-во МГУ, 1990. -254 с.

76. Lee J., Kaletunc G. Calorimetric determination of inactivation parameters of micro-organisms // Journal of Applied Microbiology. -2002. -№ 93. -P. 178-189.

77. Capra M.L., Quiberoni A., Reinheimer J.A. Thermal and chemical resistance of Lactobacillus casei and Lactobacillus paracasei bacteriophages // Letters in Applied Microbiology. -2004. -№ 38. -P.499-504.

78. Air drying optimization of Saccharomyces cerevisiae through its water-glycerol dehydration properties // Journal of Applied Microbiology. -2005. -№ 99. -P.376-382.

79. Лаукевиц Я.Я., Смирнов Г.Г., Виестур У.Э. Микробиологические концентраты теория технол. свойств экстрацеллюляр. концентратов. Технология обезвоживания. -Рига: Зинатне, 1982. -279 с.

80. Бекер М.Е., Дамберг Б.Э., Рапопорт А.И. Анабиоз микроорганизмов. -Рига: Зинатне, 1981. -247 с.

81. Бекер М.Е., Рапопорт А.И., Калакуцкий Л.В. и др. Торможение жизнедеятельности клеток./Под общ. ред. Бекера М.Е. -Рига: Зинатне, 1987. -239 с.

82. Карпов A.M., Саруханов А.В. Теплофизические и физико-химические характеристики продуктов микробиологического синтеза. Справочник. -М.: Агропромиздат, 1987. -223 с.

83. Карпов A.M., Саруханов А.В. Физико-химические характеристикипродуктов микробиосинтеза. -М.:ВНИИСЭНТИ, 1984. -60 с.

84. Голдовский A.M. Анабиоз и его практическое значение. -Л.: Наука: Ленингр. отд-ние, 1986. -168 с.

85. Голдовский A.M. Анабиоз. -Л.: Наука: Ленингр. отд-ние. -136 с.

86. Анисенко О.В. Синтез сорбентов с заданными свойствами и создание на их основе биопрепаратов иммобилизованных ферментов: Автореф. Дис. . канд. биол. наук. -Ставрополь, 2005. -18 с.

87. Capra M.L., Quiberoni A., Reinheimer J.A. Thermal and chemical resistance of Lactobacillus casei and Lactobacillus paracasei bacteriophages // Letters in Applied Microbiology. -2004. -№ 38. -P.499-504

88. Maus J.E., Ingham S.C. Employment of stressful conditions during culture production to enhance subsequent cold-and acid-tolerance of bifidobacteria // Journal of Applied Microbiology. -2003. -№ 95. -P.146-154

89. Air drying optimization of Saccharomyces cerevisiae through its water-glycerol dehydration properties // Journal of Applied Microbiology. -2005. -№ 99. -P.376-382.

90. Lian W.C., Hsiao H.C., Chou C.C. Viability of microencapsulated bifidobacteria in simulated gastric juice and bile solution // International Journal of Food Microbiology. -2003. -№ 86. -P.293-301.

91. Lian W.C., Hsiao H.C., Chou C.C. Survival bifidobacteria after spray-drying // International Journal of Food Microbiology. -2002. -№ 74. -P.79-86

92. Trsic-Milanovic N., Kodzic A., Baras J., Dimitrijevic-Brankovic S. The influence of a cryoprotective medium containing glycerol on the lyophilization of lactic acid bacteria // J.Serb.Chem.Soc. -2001. -Vol.7, -№ 66. -P.435-441.

93. Champagne C.P., Mondou F., Raymond Y., Roy D. Effect of polymers and storage temperature on the stability of freeze-dried lactic acid bacteria // Food Research International. -1996. -Vol.29, -№ 5. -P.555-562.

94. Zavaglia A.G, Tymczyszyn E., De Antoni G., Disalvo E.A. Action of trehalose on the preservation of Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus bu heat and osmotic dehydration // Journal of Applied Microbiology. -2003 -№ 95.1. P.1315-1320.

95. Simpson T., Stanton C., Fitzgerald G.F., Ross R.P. Intrinsic tolerance of Bifidobacterium species to heat and oxygen and survival after spray drying and storage // Journal of Applied Microbiology. -2005 -№ 99. -P.493-501.

96. Desmond C., Ross R.P., O'Callaghan E., Fitzgerald G., Stanton C. Improved survival of Lactobacillus paracasei NFBC 338 in spray-dried powders containing gum acacia // Journal of Applied Microbiology. -2002. -№ 93. -P.1003-1011.

97. Zhao G., Zhang G. Effect of protective agents, freezing temperature, dehydration media on viability of malolactic bacteria subjected to freeze-drying // Journal of Applied Microbiology. -2005. -№ 99. -P.333-338.

98. Corcoran B.M., Ross R.P., Fitzgerald G.F., Stanton C. Comparative survival of probiotic lactobacilli spray-dried in the presence of prebiotic substances // Journal of Applied Microbiology. -2004. -№ 96. -P.1024-1039.

99. Gardiner G.E., Bouchier P., O'Sillivan E., Kelly J., Collins J.K., Fitzgerald G., Ross R.P., Stanton C. A spray-dried culture for probiotic Cheddar cheese manufacture // International Dairy Journal. -2002. -№ 12. -P.749-756.

100. Chavez B.E., Ledeboer A.M. Drying of probiotics: optimisation of formulation and process to enhance storage survival // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. -V. B. -P. 1095-1102.

101. Лайтфут Э. Явления переноса в живых системах. -М: Мир, 1977. -520 с.

102. Farid М. New approach to the analysis of heat and mass transfer in drying and frying // 7th World Congress of Chemical Engineering: CD-ROM proceedings of congress. -Glasgow, Scotland, 2005. -12 p.

103. Lababidi H.M.S., Baker C.G.J. Fuzzy modeling an alternative approach to the simulation of dryers // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. -V. A. -P.258-264.

104. Kemp I.C. Application of drying theory to design, scale-up and debottlenecking of industrial dryers // 7th World Congress of Chemical Engineering: CD-ROM proceedings of congress. -Glasgow, Scotland, 2005.-10 p.

105. Kemp I.C. Drying software: past, present and future // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. -V. A. -P. 68-84.

106. Ullum Т. Simulation of a spray dryer with a rotary atomizer: the appearance of vortex breakdown // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. -V. A. -P. 251-257.

107. Weatherley L.R., Jones E., Millar M.K. Drop size distributions in an electrically enhanced liquid-liquid system // 7th World Congress of Chemical Engineering: CD-ROM proceedings of congress. -Glasgow, Scotland, 2005. -13 p

108. Муштаев В.И., Ульянов B.M. Сушка дисперсных материалов. -М.: Химия, 1988.-352 с.

109. Zbicinski I., Piatkowski M. Discrete phase behavior in со- and counter-current spray drying process // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. -V. A. -P. 85-96.

110. Kieviet F.G. Modelling Quality in Spray Drying: Thesis of doctor of philosophy. -Eindohoven, Netherlands, 1997. -99 p.

111. Бабуха Г.Д., Рабинович М.И. Механика и теплообмен потоков полидисперсной газовзвеси. -Киев: Наукова думка, 1969. -186 с.

112. Delag A. Drying and degradation kinetics in a dispersed system: Ph. D. Thesis. -Lodz, Poland, 2001. -117 p.

113. Li X. CFD Modeling of spray drying processes: Ph. D. Thesis. -Lodz, Poland, 2004.-143 p.121. www.fluent.comr

114. Strumilo C., Zbichinski I., Liu X.D. Effect of particle structure on quality retention of bioproducts during thermal drying // Drying Technology. -1996. -V. 14:9.-P. 1921-1946.

115. Mezhericher M., Levy A., Borde I. Theoretical drying model of single droplets containing insoluble or dissolved solids // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. V. A. - P. 211-218.

116. Adamiec J. Analysis of microcapsule formation kinetics in spray drying process // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium.-Budapest, Hungary, 2006. -V. A. -P. 613-620.

117. Threlfall-Holmes P., Ocone R. Spray drying kinetics // 7th World Congress of Chemical Engineering: CD-ROM proceedings of congress. Glasgow, Scotland, 2005.-12 p.

118. Chen X.D. Moisture diffusivity in food and biological materials // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium.-Budapest, Hungary, 2006. -V. B. -P. 18-28.

119. Kuts P.S., Strumillo C., Zbicinski I. Evaporation kinetics of single droplets Containing dissolved biomass // Drying Technology. -1996. -V. 14:9. -P. 2041-2060.

120. Niakousari M., Barzegar R., Masoudi M., Javadian S.H. A cold wall spray dryer for production of fruit juice and vegetable powders // 7th World Congress of Chemical Engineering: CD-ROM proceedings of congress. -Glasgow, Scotland, 2005.-10 p.

121. Konovalov V.I., Gatapova N.Z. Transport phenomena in drying of capillary-porous materials // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium.-Budapest, Hungary, 2006. -V. A. -P. 149-154.

122. Peglow M, Kumar J., Tsotsas E., Heinrich S. at al. A population balance model for simultaneous drying and agglomeration // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. -V. A. -P. 265-272.

123. Palzer S. The role and the adjustment of adhesion forces between amorphous particles in powder processing // 7th World Congress of Chemical Engineering: CD-ROM proceedings of congress. -Glasgow, Scotland, 2005. -14 p.

124. Hounslow M.J. The population balance as a tool for understanding particle rate processes // KONA. Powder and particle. -Japan: Hosokawa powder technology foundation, 1998.-№16.-P. 179-193.

125. Fan L.T., Argoti A., Chou S.T. Simulating non-linear dynamic behavior of bacteria during thermal disinfection by the Monte Carlo method // 7th World Congress of Chemical Engineering: CD-ROM proceedings of congress. -Glasgow, Scotland, 2005. -11 p.

126. Kaminski W., Strumillo P., Tomczak E. Genetik algorithms and artificial neutral networks for description of thermal deterioration processes // Drying Technology. -1996. -V 14:9. -P. 2117-2134.

127. Raghavan G.S.V., Orsat V. Recent advances in drying of bio-materials for superior quality bio-products // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. -V. A. -P. 44.

128. Anandharamakrishnan C., Rielly C.D., Stapley A.G.F. Thermal denaturation of whey proteins during spray-drying // 15th International Drying Symposium (IDS 2006): CD-ROM proceedings of symposium. -Budapest, Hungary, 2006. -V. C.-P. 1265-1272.

129. Лыков A.B. Явления переноса в капиллярно-пористых телах. -М.: Гостехтеориздат, 1954. -294 с.

130. Рудобашта С.П. Массоперенос в системах с твердой фазой. -М.: Химия, 1980. -248 с.

131. Chen X.D. Heat-mass transport and micro-structural aspects of the drying of single droplets containing food solid/solute resent development // 13th International Drying Symposium: proceedings of symposium. -Beijing, China, 2002. -P. 88-96.

132. Рудобашта С.П. Фундаментальные исследования тепломассообмена при сушке // 2-ая Международная научно-практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии »: тр. конф. -М., 2005. -Т. 1.-С. 7-17.

133. Care J.W., Taylor S.A. The interaction of the simulate an cous diffusions of heat and water vapor// Soil Science Society Proc. -1962. -P. 413-416.

134. Пригожин И. Введение в термодинамику необратимых процессов. -М.: Издательство иностранной литературы, 1960. -258 с.

135. Фролов В.Ф. Макрокинетический анализ сушки дисперсных материалов // 1-ая Международная научно-практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии »: тр. конф. -М., 2005. -Т. 2. -С. 7-16.

136. Сажин Б.С. Основы техники сушки. -М.: Химия, 1984. -320 с.

137. Шуляк В.А., Довидович Д.В. Описание кривых сушки материалов растительного происхождения // 2-ая Международная научно-практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии »: тр. конф.-М., 2005. -Т.1. -С. 131-133.

138. Ефремов Г.И. Кинетика сушки материалов в тонком слое с обратным отсчетом времени // 1-ая Международная научно-практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии »: тр. конф. -М., 2002. -Т. 2.-С. 93-97.

139. Бурдо О.Г. Моделирование тепло- и массообмена в процессах сушки // 2-ая Международная научно-практическая конференция «Современные энергосберегающие тепловые технологии»: тр. конф.-М., 2005.-Т. 1.-С. 218-221

140. Нигматулин Р.И. Механика гетерогенных сред. -М.: Наука, 1978.-336 с.

141. Корнеева А.Е., Меньшутина Н.В., Леуенбергер Г. Моделирование атмосферной сублимационной сушки в фонтанирующем слое // ТОХТ. -М., 2005. -Т. 39, № 6. -С. 629-233.

142. Меньшутина Н.В., Кудра Т., Гордиенко М.Г., Войновский А.А. Динамический анализ энергопотребления сушки // ТОХТ. -2005. -Т. 39., №2.,-С. 158.

143. Handbook of industrial Drying // Edited by Mujumdar A.S. -New York and Basel: Marcel Dekker Inc., 1987. -948 p.

144. Kudra T. Energy aspects in drying // Modern Drying Techniques // Pakowski Z.-1987.-P. 588.

145. Pharmaceutical process scale-up // Edited by Levin M. -New York and Basel: Marcel Dekker Inc., 2002. -564 p.

146. Чуешов В.И. и др. Промышленная технология лекарств: учебник в двух томах // Под ред. Чуешова В.И. -X.: МТК-Книга, изд. НФАУ, 2002. -Т.2.-716 с.