Výroba účinnej látky Biocol | Penoxal

V prvej fáze výroby sa mikroorganizmus pripravuje vo forme výrobného kmeňa v laboratóriu. Od začiatku sa vyberá najlepšie vyšľachtená kolónia mikroorganizmu a niekoľko dní sa necháva rásť. Najprv sa kultivuje v skúmavkách, ďalej na laboratórnych miskách a následne v kónických bankách, zakaždým v prísne sterilnom prostredí. Potom sa vybraný a najlepšie narastený mikroorganizmus sterilne prenesie na niekoľko dní do očkovacích fermentorov, kde narastá do požadovaných rozmerov. Následne sa obsah očkovacieho fermentora sterilne prepustí do objemných výrobných fermentorov.

Samotný priebeh fermentácie mikroorganizmu Penicillium oxalicum var. Armeniaca je výrobným tajomstvom, ktoré je patentované. Ide však o zložitý výrobný biotechnologický proces, pri ktorom sa mikroorganizmus Penicillium oxalicum var. Armeniaca premieňa v priebehu niekoľkých dní vo fermentore na druh vodnej mikroskopickej huby. Mikroorganizmus je veľmi citlivý, pre svoj rast potrebuje špecifické podmienky, ako je stála teplota a pH, dostatok živín, tlak v nádrži a dostatočné množstvo privádzaného a rovnomerne rozprestretého kyslíka. Fermentačný postup je veľmi náročný a akékoľvek porušenie v postupe v tejto fáze výrobného cyklu môže viesť k degradácii rastu a tým k neúspešnému ukončeniu nákladnej fermentácie. Z tohto dôvodu je celý fermentačný proces riadený a monitorovaný technologickým systémom riadenia, ktorý sleduje a zaznamenáva všetky merané hodnoty počas výroby každú sekundu. Pri celom procese fermentácie sa používa sterilné prostredie, aby nedošlo ku kontaminácii mikroorganizmu a znehodnoteniu výsledného produktu.

Po ukončení fermentačnej časti výroby sa výsledný produkt filtruje na niekoľkých filtračných zariadeniach. V prvej fáze filtrácie prechádza produkt cez kalolis, ktorý oddelí najväčšie časti z narasteného mikroorganizmu - odpadovú biomasu od produkčnej časti. Tá je následne odstredená na vysokorýchlostnej odstredivke, ktorá oddelí ďalšiu časť zvyšnej biomasy. Ďalšou fázou je membránová mikrofiltrácia, ktorá slúži na zachytenie mikroskopických častíc. Potom sa pristupuje k poslednej fáze filtrácie produktu - nanofiltrácii. Tá oddeľuje nízkomolekulárne látky, ako sú voda a jednoduché soli , pod vysokým tlakom a výsledkom je naozaj malé množstvo výsledného produktu v tekutej podobe.

Vo fermentačných tankoch produkt narastá v objeme až do niekoľkých tisícok litrov, po ukončení fermentácie a následnej filtrácii je produkt koncentrovaný a jeho výťažnosť je len niekoľko málo litrov.

Poslednou fázou výroby je sušenie, ktoré prebieha v sprejovej sušiarni pri vysokej teplote. Látka je tlačená cez vysokootáčkové zariadenia a rozprašovač do nádrže vyhriatej na 150-250°C. Výsledkom je finálny produkt - tmavočervený prášok s požadovanými vlastnosťami a kvalitou, teda účinná látka BIOCOL.

Celkovo je výroba účinnej látky energeticky, technologicky a časovo veľmi náročná. Je však ekologicky čistá a takmer bezodpadová. Z prebytočného odpadového mycélia sa získava chitosan a glukosamín, ktoré sa ďalej spracovávajú. Zvyšná časť odpadu sa využíva v poľnohospodárstve ako účinné hnojivo.

Popis jednotlivých výrobných častí:

Fermentory sú veľké nerezové nádrže s miešadlami a dvojitým opláštením pre možnosť ich ohrevu alebo chladenia. Na fermentačných tankoch sú osadené snímače, ktoré sledujú celý postup výroby. Kontrolujú sa veličiny, ako je teplota, pH, rýchlosť miešania, množstvo kyslíka a tlak. Všetko je riadené a kontrolované technologickým systémom riadenia pomocou špeciálnych aplikácií výpočtovej techniky. Fermentačné nádrže majú niekoľko vstupov, a to prívod a odvod vzduchu, horúcej pary, vstupného živného média a výstupného produktu. Nádrže a jednotlivé vstupy a výstupy sú pred fermentáciou sterilizované horúcou parou s teplotou 130°C tak, aby nedošlo ku kontaminácii a tým k znehodnoteniu produktu.

Kalolis, tiež nazývaný filtračný lis, je zariadenie na oddelenie pevných častí (biomasy) z fermentačného roztoku, ktoré vznikajú v bioreaktora pri fermentácii a v ďalšej časti výrobného procesu nie sú žiaduce. Kalolis pracuje na princípe filtrácie - zachytáva pevné časti z filtrovaného roztoku na tkaninových filtračných plachietkach. Tie sú osadené na filtračných doskách, medzi ktorými je priestor, tzv. komora, kde sa zo zachyteného pevného podielu vytvára takzvaný filtračný koláč. Kalolis je napríklad bežne používaný aj vo vinárskom priemysle alebo v čistiarňach odpadových vôd.

Centrifúga sa používa na separáciu pevných častíc, tzv. fragmentov biomasy, ktoré nezachytí kalolis, od kvapaliny, tzv. fermentačného média s produktom, za použitia monolitnej misy. Počas odstredivej dekantácia odstredivá sila prispieva k urýchľovaniu gravitačného sedimentačného procesu, pri ktorom sa fáza s vyššou hustotou usadzuje. Pri uplatnení dekantácie na separáciu pevných častíc z kvapalín sa pevné častice radiálne presúvajú cez kvapalinu a hromadia sa na stenách pevnej misy, odkiaľ sú v časových intervaloch "odstrelené" tlakovým vzduchom do zbernej nádoby.

Mikrofiltrácia je zariadenie, ktoré pod určitým tlakom oddeľuje cez filtračné membrány pevné častice s veľkosťou od 0,01-10μm. Mikrofiltrácia nám dočistí produkt od častíc veľkosti baktérie. Toto zariadenie je bežne používané v potravinárstve, farmácii či metalurgii. Často sa používa ako prvotná úprava pre nanofiltráciu.

Nanofiltrácia patrí vo filtračných technológiách k najnovším. Nanofiltračné membrány pod tlakom oddeľujú sotva rozoznateľné póry veľkosti 300 Daltonov. Veľkosť separovaných látok sa udáva skôr v jednotkách molekulovej hmotnosti než v dĺžkových jednotkách. V tejto fáze sa produkt skoncentruje na hustotu vhodnú pre ďalší krok - sušenie produktu.

Sprejová sušiareň je zariadenie, ktoré dokáže z rozstrekovaného média pri vysokých otáčkach atomizeru a vysokej teplote v sušiacej komore usušiť produkt rýchlejšie, než dopadne na stenu zbernej nádoby. Rýchlosť otáčania a dávkovanie produktu v sušiarni prebieha pri 18 000 otáčkach za minútu a teplote 150-250 stupňov Celzia.