scan0174

286

22.2.2. Zasada maksymalnego wykorzystania surowców

W procesach biotechnologicznych występują podstawowe wymagania dotyczące surowców. Obejmują one konieczność dostarczenia źródła węgla, źródła azotu, tlenu (w hodowlach tlenowych), składników mineralnych, czynników wzrostowych (patrz rozdział 5). Wymagania ekonomiki produkcji skłaniają do wyboru możliwie najtańszych surowców. Nic we wszystkich przypadkach oszczędność surowców ma tak duże znaczenie. W technologiach farmaceutycznych pierwszeństwo mają wymagania jakościowe i dostosowanie surowców do potrzeb drobnoustrojów. Z kolei w technologiach wytwarzania etanolu, koszt surowca ma znaczenie pierwszorzędne.

Istotne jest też takie zorganizowanie procesu technologicznego, które zapewni maksymalne wykorzystanie surowców. Można tu wymienić następujące metody:

-    hodowle okresowe z ciągłym dozowaniem substratu w celu uniknięcia represji katabolicznej lub zmniejszania wydajności przy wyższych stężeń substratu,

-    sterylizacja pożywki w celu wyeliminowania szkodliwych drobnoustrojów,

-    sterylizacja ciągła w celu uniknięcia rozkładu niektórych składników podłóż hodowlanych,

-    zawracanie czynników do procesu technologicznego (np. ekstrahemy), regeneracja reagentów,

-    stosowanie w nadmiarze, wobec ilości potrzebnych stechiometrycznic, tanich reagentów w celu lepszego wykorzystania reagentów drogich,

-    stosowanie przcciwprądu materiałowego, w procesach okresowych można to uzyskać dzięki odpowiedniej pracy baterii aparatów,

-    stosowanie tanich i dostępnych surowców stanowiących źródło węgla,

-    wykorzystanie produktów ubocznych i odpadkowych.

22.2.3. Zasada maksymalnego wykorzystania aparatury

Realizacja każdego procesu technologicznego związana jest wykorzystaniem odpowiedniej aparatury. Zakup aparatów związany jest z poniesieniem określonych nakładów finansowych. Koszty te obciążają koszty produkcji w postaci amortyzacji i ewentualnych kosztów obsługi kredytu. Naturalne jest dążenie do obniżenia nakładów inwestycyjnych. Można to osiągnąć przez zwiększanie produkcyjności uzyskiwanej z jednostki objętości aparatów.

Obniżenie udziału kosztów kapitałowych związanych z aparaturą technologiczną jest możliwe m.in. dzięki:

—    skracaniu czasów cyklów produkcyjnych procesów prowadzonych w sposób okresowy,

—    prowadzeniu procesów przy wysokich stężeniach biomasy drobnoustrojów,

—    stosowaniu, tam gdzie to jest możliwe, procesów ciągłych.

-    stosowaniu obiegów kołowych,

-    stosowaniu rozwiązań zapewniających intensywny ruch masy lub ciepła, w przypadkach gdy opory transportu decydują o szybkości procesu,

-    stosowaniu, zwłaszcza w technologiach prowadzonych w małej skali, aparatów uniwersalnych, możliwych do wykorzystania w wytwarzaniu różnych produktów,

-    właściwej organizacji pracy instalacji działających w sposób okresowy, przez układanie harmonogramów produkcyjnych, tak aby maksymalnie wykorzystać poszczególne aparaty.

Obniżenie udziału kosztów kapitałowych związanych z aparaturą technologiczną jest możliwe m.in. w wyniku:

-    skracania czasów cyklów produkcyjnych procesów prowadzonych w sposób okresowy,

-    prowadzenia procesów przy wysokich stężeniach biomasy drobnoustrojów,

-    stosowania, tam gdzie to jest możliwe, procesów ciągłych,

-    stosowania obiegów kołowych,

-    stosowania rozwiązań zapewniających intensywny ruch masy lub ciepła, w przypadkach gdy opory transportu decydują o szybkości procesu,

-    stosowania, zwłaszcza w technologiach prowadzonych na małą skalę, aparatów uniwersalnych, możliwych do wykorzystania w wytwarzaniu różnych produktów,.

-    właściwej organizacji pracy instalacji pracujących w sposób okresowy przez układanie harmonogramów produkcyjnych tak, aby maksymalnie wykorzystać poszczególne aparaty.

Produkcyjność instalacji o działaniu okresowym zależy od wielkości pojedynczej szarży produkcyjnej i liczby szarż (cyklów produkcyjnych) w roku. Wielkość produkcji w pojedynczym cyklu produkcyjnym określona jest objętością czynną aparatów. Zwiększając udział objętości roboczej można, nic zmieniając harmonogramu pracy, uzyskać zwiększenie produkcyjności.

Układanie harmonogramów produkcji ma istotne znaczenie w przypadku instalacji pracujących okresowo. Typowym narzędziem wykorzystywanym w tym celu jest tzw. wykres Gantta (od nazwiska amerykańskiego inżyniera Gantta, który pierwszy wprowadził planowanie produkcji w stalowniach). Idea wykresu Gantta polega na graficznym przedstawieniu następstwa operacji technologicznych i czasu ich trwania.

Na rysunku 22.2 przedstawiono przykładowy wykres Gantta dla instalacji składającej się z bioreaktora i instalacji wydzielania produktu, obejmującej: filtr, zbiorniki magazynowe, reaktor do precypitacji, układ do diafiltracji i kolumnę chromatograficzną. Dla schematu produkcyjnego przedstawionego na rys. 22.2 większość aparatów jest wykorzystywana nieefektywnie. W ciągu całego cyklu produkcyjnego użyte są zaledwie w niewielkiej części.

Na rysunku 22.3 przedstawiono efektywność wykorzystania poszczególnych aparatów, obliczoną jako czas pracy danego aparatu do całkowitego