|
" بهبود و ارزیابی اقتصادی فرآیند تولید واکسن دیفتری با اعمال تغییرات در پارامترها و نوع تجهیزات به کار رفته در آن با روش مدلسازی و شبیه سازی "
| شماره شناسایی
|
:
|
18868090
|
| شماره مدرک
|
:
|
۵۹۷۲۹
|
| نام عام مواد
|
:
|
[گزارش نهایی -تجاری]
|
| شناسه افزوده
|
:
|
اسمعیل نژاد اهرنجانی،پروانه
|
|
|
:
|
اسحاقی،علی
|
|
|
:
|
نوفلی،مجتبی
|
|
|
:
|
فرامرزی ، اردشیر
|
|
|
:
|
مرتضی آقاجانی،
|
| عنوان اصلي
|
:
|
بهبود و ارزیابی اقتصادی فرآیند تولید واکسن دیفتری با اعمال تغییرات در پارامترها و نوع تجهیزات به کار رفته در آن با روش مدلسازی و شبیه سازی
|
| عنوان اصلي به زبان ديگر
|
:
|
:Improvement and Economic Evaluation of Diphtheria Vaccine Production Process through Variation of Process Parameters and Equipment Type Using Modeling and Simulation Method
|
| صفحه شمار
|
:
|
۵۹ص.: رنگی،جدول، نمودار
|
| وضعیت انتشار
|
:
|
کرج: موسسه تحقیقات واکسن و سرم سازی رازی ، ۱۴۰۰
|
| فروست
|
:
|
شماره ثبت۵۹۷۲۹مورخ۴۰۰/۰۳/۲۵۵۹۷۲۹
|
|
|
:
|
شماره طرح 980424-018-18-18-2
|
|
|
:
|
شماره نامه : سامانه سمپات
|
|
|
:
|
این طرح: ترویجی است
|
| خلاصه یا چکیده
|
:
|
در این پروژه، ابتدا شبیه¬سازی سه بعدی بیوراکتور لازم برای کشت باکتری دیفتری به منظور تولید توکسین دیفتری و سپس شبیه¬سازی سانتریفیوژهای صنعتی قابل استفاده برای جداسازی لاشه باکتری از محصول خروجی از بیوراکتور به کمک دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) انجام شد. تاثیر پارامترهای ساختاری و عملیاتی بیوراکتور (نوع، سرعت و ارتفاع همزن، ویسکوزیته و همچنین شدت و محل هوادهی) بر هیدرودینامیک و ضریب انتقال جرم اکسیژن بررسی شد. نتایج نشان¬داد که از میان همزنهای مختلف، همزن اسکابا منجر به توزیع بهتر اکسیژن و ضریب انتقال جرمی اکسیژن بالاتری می¬شود. افزایش سرعت همزن باعث بهبود ضریب انتقال جرم اکسیژن شده، اگرچه سرعت بالای550 دور در دقیقه، موجب افزایش چشمگیری نشد. به منظور بهبود هرچه بیشتر شرایط توزیع اکسیژن در بیوراکتور، ارتفاع همزن در فاصله 30 سانتی¬متری از کف پیشنهاد شد. بهبود پارامترهای عملیاتی مربوط به هوادهی یعنی مکان و شدت هوادهی منجر به افزایش ضریب انتقال جرمی اکسیژن شد بطوریکه ورودی هوا از انتهای بیوراکتور به عنوان بهترین موقعیت پیشنهاد گردید.در رابطه با سیستم¬های جداسازی لاشه باکتری از محصول نهایی بیوراکتور، دو نوع سانتریفیوژ صنعتی لوله¬ای و دیسک انباشته مورد بررسی قرار گرفت. تاثیر دو پارامتر مهم عملیاتی (سرعت چرخش و شدت جریان ورودی) این سیستم¬ها بر بازده جداسازی سلول با روش شبیه¬سازی مطالعه شد. نتایج نشان¬داد که افزایش سرعت چرخش موجب جداسازی بهتر سلولها ولی افزایش شدت جریان ورودی خوراک باعث کاهش بازده جداسازی می¬شود. هرچند، تحت هیچکدام از سرعتهای چرخش حضور سلولها در جریان خروجی از سانتریفیوژ لوله¬ای صفر نشد. نتایج شبیه¬سازی سانتریفیوژ دیسک انباشته نشان¬داد که تحت تمام شدت جریان ورودی خوراک با افزایش سرعت چرخش، در مقایسه با سانتریفیوژ لوله¬ای، جداسازی بهتر سلولها صورت می¬گیرد. بنابراین شدت جریان 100 لیتر در ساعت و سرعت چرخش 7000 دور در دقیقه برای جداسازی کامل سلول¬ها با کمک سانتریفیوژ دیسک انباشته پیشنهاد شد.در ادامه، فرآیند تولید توکسین دیفتری با نرم افزار SuperPro Designer طراحی شد و تاثیر اعمال تغییرات در فرآیند، یعنی استفاده از سانتریفیوژ دیسک انباشته به جای فیلتر پرس صفحه¬ای (سیستمی که در حال حاضر برای جداسازی لاشه باکتری استفاده میشود) و همچنین بسته¬نمودن فرآیند بالادستی (از بیوراکتور تا جداسازی اولیه) بر بازده تولید و هزینه¬های تولید مربوط به تجهیزات، آب، انرژی، نیروی انسانی مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به نتایج، استفاده از سانتریفیوژ موجب کاهش شدید هدررفتهای توکسین در مرحله جداسازی لاشه باکتری شد و همچنین هزینه¬های مربوط به تجهیزات جدید در فرآیند بهبود¬یافته¬ی پیشنهادی در این پروژه با کمک این افزایش تولید، در یک بچ تولید توکسین برگشت¬پذیر بود. کلید واژه¬ها: بیوراکتور، سانتریفیوژ، شبیه¬سازی، بهینه¬سازی، دینامیک سیالات محاسباتی، طراحی فرآیند، نرم افزار SuperPro Designer
|
|
|
:
|
In this work, first the 3-D simulation of a bioreactor used in Diphtheria bacteria culture process in order to the production of Diphtheria toxin, and then the simulation of industrial-scale centrifuges for the bacteria cells separation form the culture product was conducted using computational fluid dynamics (CFD) method. The effect of structural and operational parameters of bioreactor (type, agitation rate and height of impeller, medium viscosity, as well as air velocity and inlet place) on the hydrodynamics and oxygen mass transfer coefficient was evaluated. Amongst three types of mixers, application of the Scaba impeller resulted in better oxygen dispersion in the system and eventually higher oxygen mass transfer coefficient. As the impeller agitation rate was increased, the oxygen mass transfer coefficient was improved, however it was not significant for the agitation rates above 550 rpm. The mixer height of 30 cm, which followed the enhancement of air holdup leading to the increment in the oxygen mass transfer coefficient, was suggested. The optimization of air flow rate and inlet place also led to the improvement of oxygen transfer, so the air inlet place was suggested to be at the bottom of the bioreactor.For the evaluation of a system for the cells separation form the culture product, two industrial-scale centrifuges, namely tubular and disc stack, were simulated. The effect of two operational parameters such as rotational speed and flow rate on the cell separation yield was studied. The results showed that the increase in rotational speed led to the improvement of separation, but the enhancement of flow rate cause the decrease in the cells separation. However, under none of the rotational speeds, the value of cells in the centrifuge throughput was not zero. The results of disc stack centrifuge showed that under all separation conditions, the better cells separation can be occurred compared to the tubular centrifuge. Therefore, the flow rate of 100 L h-1 and rotational speed of 7000 rpm was recommended for the completely separation of cells using disc stack centrifuge. Subsequently, the Diphtheria toxin production process was designed by SuperPro Designer and the effect of alterations in process (i.e., using centrifuge instead of filter in order to the cells separation and having close upstream process) on the production yield, costs of operational units, utilities, energy and labors was investigated. According to the results, utilizing of disc stack centrifuge led to the reduction of toxin lost through cells separation process as well as the cost of new operational units applied in new suggested process can be recovered through one batch of toxin production process.
|
| |