Пінчукова Н А, Винниченко Т Ю, Волошко А Ю **, Грінащук А І, Кісіль Є М **, Самойлов В Л *,

Солодилов А А *, Софронов Д С **, Шишкін О В **

Г / 7 «Завод хімічних реактивів» пр-т Леніна, 25, м Харків, 61001, Україна тел: (057) 341-05-01, e-mail: gp_zhr @ Kharkovcom * ЗАТ «Технологічний парк« ІМК »пр-т Леніна, 60, м Харків, 61001, Україна тел: (057) 340-49-02, e-mail: techno@isckharkovcom ** ГНУ НТК «Інститут монокристалів» НАН України пр-т Леніна, 60, м Харків, 61001, Україна тел: (057) 341-02-73

Анотація – Досліджено проведення процесу концентрування водних розчинів кокарбоксилази в мікрохвильовому полі Показана перспективність застосування мікрохвильової технології для упарювання водних розчинів

I                                       Введення

Кокарбоксилаза (діфосфорная ефір тіаміну) – лікарський препарат, що відноситься до групи вітамінів і споріднених речовин, регулює метаболічні процеси

У промисловості [1] кокарбоксилазу отримують при фосфорилировании тіаміну сумішшю фосфорних кислот з наступним поділом фосфорних похідних тіаміну на іонообмінних колонах У результаті поділу утворюється дуже розбавлений розчин кокарбоксилази (порядку 0,5 мас%) Для виділення цільового продукту з розчину його попередньо концентрують при температурі не вище 30 – 35 ° С на вакуум-випарних парових установках Умови упарки розчинів істотно впливають на якість готової продукції, особливо коли мова йде про термолабільних субстанціях, таких як кокарбоксилаза При нагріванні вище 35 ° С у водних розчинах відбувається гідроліз кокарбоксилази

До недоліків існуючої технології слід також віднести:

– існування можливості локального перегріву розчину в пристеночном просторі випарного куба

– енергоємність процесу концентрування

Висока енергоємність процесу є наслідком використання в якості теплоносія для обігріву розчину гріє пара (ККД використання гріє пара не більше 20%)

Останнім часом інтенсивно розвиваються технології, засновані на використанні мікрохвильової енергії [2] До достоїнств СВЧ-технологій слід віднести рівномірність нагріву обсягу нагрівається матеріалу, при якому практично вико-кпючается можливість локальних перегрівів Крім того, ККД використання мікрохвильової енергії досягає 60-70%, що значно вище, ніж при використанні пари, що гріє

Таким чином, розробка технології концентрування розчинів в мікрохвильовому полі дозволить виключити локальні перегріви розчину і знизити питому вкпад енергоресурсів в собівартість кінцевої продукції

Предметом даного дослідження є вивчення процесу концентрування водних розчинів кокарбоксилази в умовах мікрохвильового поля

II                               Основна частина

Для оцінки можливості використання мікрохвильової енергії для концентрування водних розчинів кокарбоксилази проведені вимірювання діелектричної проникності і тангенса діелектричних втрат розчинів на частоті 2450 МГц На підставі отриманих результатів розраховували глибину скін-шару за формулою [3]:

де С – глибина скін-шару, см, λ – довжина хвилі, см,

Ерра-діелектрична проникність розчину

Результати розрахунку величини скін-шару наведені на малюнку Відповідно до отриманих даних глибина скін-шару знижується в міру концентрування розчину Однак, це факт не зробить істотного впливу на можливість проведення процесу концентрування, оскільки при концентрування від 0,5 до 20 мас% глибина скін-шару знижується приблизно в 2 рази, а зменшення обсягу упарюємо розчину при цьому відбувається в 40 разів

Рис 1 Зміна глибини скін-шару від концентрації розчину кокарбоксилази

Рис 1 Зміна глибини скін-шару від концентрації розчину кокарбоксилази

Для проведення експериментів використовували розчини кокарбоксилази, отримані після ионнообменной поділу Початкове зміст кокарбоксилази в розчинах становило 0,5 мас%

Розчин обємом 12л заливали в камеру, що являє собою обертовий багатомодовий СВЧ-резонатор і упаривали при температурі не перевищує 35 ° С Тиск в камері підтримували водокільцевого насосом ВВН-1, 5с продуктивністю 1,5 м ® / хв (при тиску 100 мм рт ст) на рівні 30-50 мм рт ст Потужність СВЧ-генератора варіювали в межах 0,5-1 кВт

Виділений після упарювання цільової продукт (кокарбоксилаза) за всіма показниками аналізувався на відповідність вимогам нормативної документації [4]

Проведені експерименти по концентрування водних розчинів кокарбоксилази при впливі СВЧ показали, що швидкість упаривания розчину, в основному, визначається швидкістю відкачування парів води насосом Для підтримки температури розчину на рівні 30-35 ° С достатньою є потужність генератора до 500 Вт (для обємів розчину до 20 л)

Виділений цільової продукт з усіх розчинів відповідав всім пропонованим вимогам Таким чином, можна зробити висновок про те, що мікрохвильові технології можна застосовувати для концентрування водних розчинів

Проведені оцінки ефективності проведення упарки водних розчинів в мікрохвильовому полі в порівнянні з використовуваної в даний час технологією показали, що витрати електроенергії на проведення упаривания із застосуванням СВЧ скорочуються більш ніж в 3 рази

III                                   Висновок

в результаті проведення модельних експериментів показана можливість використання мікрохвильової енергії для концентрування водних розчинів кокарбоксилази в промислових масштабах

IV                            Список літератури

[1] Технологічний регламент на отримання растовра кокарбоксилази ТР 24-00205096-051-2005

[2] Діденко А Н, Звєрєв Б В СВЧ-енергетика М: Наука, 263 с

[3] ОкрессЕ СВЧ-енергетика Т2 Застосування енергії надвисоких частот у промисловості М: Світ, 1971, 272 с

[4] АНД до реєстраційного свідоцтва РП № UA/2087/01/01

APPLICATION OF MICROWAVE IRRADIATION FOR CONCENTRATING OF THE COCARBOXYLASE WATER SOLUTIONS

Pinchukova N A, Vinnichenko T Yu, Voloshko A Yu*,

GrinashukA I, Kisil E M**, Samoilov B L,*Solodolov A A*, Sofronov D S**, Shishkin O V** Factory of Chemical Reactants 25 Lenin Ave, Kharkov, 61001, Ukraine Ph: +38 (057) 341-05-01, e-mail: gp_zhr@kharkovcom *Technopark «ΙΜΚ»

60 Lenin Ave, Kharkov, 61001, Ukraine Ph.: +38 (057) 340-49-02, e-mail: techno@isckharkov com **lnstitute for Single Crystals NAS of Ukraine 60 Lenin Ave, Kharkov, 61001, Ukraine Ph: +38 (057) 330-74-97, e-mail: techno@isckharkovcom

Abstract – A process for concentrating of cocarboxylase water solutions under microwave irradiation is investigated Perspectives of application of microwave technology for evaporating ofthe water solutions are shown

I                                         Introduction

One of the technological stages of industrial synthesis of cocarboxylase (this drug belong to a group of vitamins and related substances regulating metabolic processes) is the stage of concentrating of water solution that was obtained after ion- exchanging separation The initial concentration of this solution is 0,5 mass %, the final concentration is about 20 mass % The temperature of concentrating process is not higher than 35°C The temperature increase leads to hydrolysis of the desired product The existing technology is energy-intensive and also there is a possibility of local overheating ofthe solution

Development of concentrating technology for the water solutions under microwave irradiation would allow to exclude the local overheating of the solution and to minimize the specific contribution of electric power into the final cost ofthe product

A subject of this research is studying of concentration process ofthe cocarboxylase water solutions under microwave irradiation

II                                        Main Part

The permeability measurements ofthe cocarboxylase water solutions and calculations of values of skin-layer thickness showed that increasing of cocaroxsilaze concentration results in decreasing of microwave penetration inside the solutions However, this fact does not have essential influence on the abilities of concentration process, since at concentrating from 0,5 up to 20 mass % the skin-layer thickness is decreased approximately in 2 times At the same time the evaporating solution volume is reduced in 40 times

For the experiments the cocarboxylase solutions obtained by ion-exchanging separation were used The initial contents of cocarboxylase in solutions was 0,5 mass %

A chamber which is a rotating multimode microwave- resonator was filled up with 12 L of the solution and it was evaporated at temperature up to 35°C Pressure in the chamber was kept using water-ring pump with productivity of 1,5 m^/min at a level of 30-50 Torr Power of the microwave-generator was varied within 0,5-1,0 kW

The carried out experiments on concentration of cocarboxylase water solutions under microwave irradiation showed, that the rate of concentrating process is mainly determined by pumping-out rate of water vapour Sufficient power of the microwave generator in order to keep the solution temperature at 30-35°C is 500 W (for volumes ofthe solution up to 20 L)

The isolated target product from all solutions meets all the necessary requirements

III                                       Conclusion

Thus, microwave technologies can be applied for the concentration of water solutions of cocarboxylase

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р