оборудования и коммуникаций

Тепловая стерилизация оборудования занимает большое место в топливно-энергетическом балансе предприятий и во многом обусловливает энергоемкость микробиологических производств.

Эффективность стерилизации оборудования оценивают по величине безразмерного критерия Дейндорфера (критерия стерилизации):

где k – константа скорости отмирания микроорганизмов, мин^–1;

τ – продолжительность стерилизации аппарата в изотермическом режиме, мин.

Рис. 5.10. Затвор для стерильного отбора проб:

1 – сварной входной штуцер; 2 – накидная гайка; 3 – шаровой кран;

4 – сменный наконечник для присоединения шланга; 5 – паровый колпак

Рис. 5.11. Затвор для стерильной передачи культуральной жидкости

Условия стерилизации выбирают такими, чтобы величина критерия Дейндорфера составляла не менее 80 (уровень асептики – нестерильна одна операция из ста).

Проведенные на предприятиях расчеты показали, что на практике критерий D по действующим режимам стерилизации оборудования составляет 200–300 и более, что не рационально с позиций энергетических затрат. Оптимальным считают такой режим стерилизации, который обеспечивает достижение требуемой величины критерия D (80–100) при минимальных величинах расхода пара и продолжительности термообработки. Такой режим стерилизации оборудования может быть эффективным на практике при условии отсутствия так называемых «слабых точек» (длинные и узкие штуцера, гнезда КИП, тупиковые области, в которых создаются воздушные пробки).

Рассмотрим пример. Аппарат стерилизуют при температуре 126°С в течение 1 ч. Из справочных данных константа отмирания микроорганизмов при 126°С k = 5,9. Следовательно, критерий стерилизации

D = 5,9 · 60 = 354.

Очевидно, что режим стерилизации не является рациональным (так как D >> 80) и приводит к перерасходу пара и увеличению времени подготовки аппарата к работе.

Для оптимизации процесса предлагается учитывать суммарный стерилизующий эффект на стадиях нагревания, выдержки и охлаждения аппарата. При этом предполагается, что стерилизующий эффект, который следует учитывать, обеспечивается лишь при температуре не менее 100°С, а зависимость температуры от времени на стадиях нагревания и охлаждения линейна. При изменяющейся температуре критерий стерилизации рассчитывают из выражения:

где D_стер. – критерий при температуре стерилизации (t_стер.);

τ_{нагр. (охл.)} – продолжительность изменения температуры от 100°С до t_стер..

Рассмотрим пример. Ферментатор прогревается от 100°С до температуры стерилизации за 45 мин, стерилизуется при 124°С и охлаждается от t_стер. до 100°С в течение 60 мин. Тогда: