Проєкт технології виробництва ніацину

Abstract

Розуміння процесу виробництва ніацину є важливим з багатьох причин, які стосуються як наукових досліджень, так і практичного його застосування в харчовій, фармацевтичній та медичній промисловості. Вивчаючи та оптимізуючи цей процес, можна не лише підвищити якість кінцевого продукту, але й забезпечити його доступність для різноманітних застосувань, особливо враховуючи важливу роль ніацину в підтримці здоров’я людини. Ніацин або вітамін B3 є життєво важливою речовиною, без якої організм не може нормально функціонувати. Відповідно, його виробництво та розуміння технологічних аспектів процесу забезпечують можливість масового виробництва цього вітаміну з урахуванням економічних, екологічних та соціальних факторів. Вивчення і розуміння технології виробництва ніацину допомагає забезпечити ефективність виробничих процесів, що є вирішальним у великомасштабному промисловому виробництві. Сучасні методи синтезу ніацину вимагають оптимізації хімічних або біотехнологічних процесів для досягнення максимально можливого виходу продукту, зниження витрат сировини та енергії, а також мінімізації відходів та забруднення довкілля [1]. Зниження витрат на виробництво робить ніацин більш доступним для кінцевих споживачів, включаючи фармацевтичні, харчові та косметичні компанії, а також сприяє сталому розвитку виробничих процесів [2]. Актуальність теми розробки нових технологій виробництва ніацину є надзвичайно важливою, враховуючи ключову роль цього вітаміну в підтримці здоров’я людини та його широке застосування в різних сферах. Ніацин є необхідним для нормального функціонування організму, оскільки він бере участь у багатьох важливих біохімічних процесах, включаючи обмін речовин, синтез енергії, підтримку нервової системи та шкіри, а також регулювання рівня холестерину [3]. Дефіцит цього вітаміну може призвести до важких захворювань, тому питання виробництва та забезпечення населення ніацином є надзвичайно актуальним завданням. З збільшенням5 поширеності серцево-судинних захворювань і проблем, пов'язаних з ліпідним обміном, значення ніацину, як засобу нормалізації рівня холестерину та профілактики атеросклерозу стає все більш вагомим. Ніацин активно використовується в медичній практиці для лікування гіперліпідемії, а також для профілактики серцево-судинних захворювань, які є однією з основних причин смертності в усьому світі [4]. Оптимізація процесів виробництва цього вітаміну та пошук нових методів його синтезу забезпечує доступність ніацину для пацієнтів і знижує ризик дефіциту цього важливого вітаміну. Проведений в роботі аналіз літературних джерел дозволив визначити оптимальну з технологічної точки зору схему синтезу ніацину, яка базувється на реакції окислення нікотину. У роботі охарактеризовано основні сировинні матеріали, а також складено блок-схему виробництва. У розрахунковій частині зроблено матеріальні розрахунки виробництва ніацину, у яких, з урахуванням коефіцієнтів виходу, обчислено норми витрати вихідних речовин, і напівпродуктів за стадіями виробництва та загалом при отриманні 1 т готового продукту. На основі матеріальних розрахунків для заданої потужності виробництва проведено технологічні розрахунки та розроблено принципову технологічну схему виробництва [5,6]. При виконанні технологічних розрахунків вибрано основний апарат – реактор для проведення хімічної стадії синтезу та описано його характеристики. Для обраного апарату проведено теплові розрахунки та наведено його креслення. Здійснено будівельне проектування запроектованого виробництва відповідно до вимог та стандартів Належної Виробничої Практики (GMP) та будівельних норм і правил, представлених у вигляді креслень плану цеху та його поздовжнього та поперечного розрізів. В економічних розрахунках у роботі враховано всі матеріальні витрати на отримання 100 т готового продукту на рік, у тому числі: річний фонд заробітної плати, вартість основного та допоміжного технологічного6 обладнання та вартість сировини, а також показано економічну ефективність від впровадження запропонованого виробництва. Об’єкт дослідження: ніацин. Сфера досліджень: технологія фармацевтичних препаратів, фармакологія, хімія. Мета дослідження: вивчення методів органічного синтезу тa властивостей ніацину, рoзрoбкa технології його прoмислoвoгo oдержaння, а тaкoж вивчення шляхів його використання у медицині і фармації. Робота викладена на 105 сторінках (без літературних джерел і додатків) і складається із вступу, 5 глав, висновку та списку використаної літератури, містить посилання на 88 літературних джерел, в додатках наведено 5 аркушів креслень.Understanding the process by which niacin is produced is important for many reasons, both for scientific research and for practical applications in the food, pharmaceutical, and medical industries. By studying and optimizing this process, it is possible not only to improve the quality of the final product, but also to ensure its availability for a variety of applications, especially considering the important role of niacin in maintaining human health. Niacin or vitamin B3 is a vital substance without which the body cannot function properly. Accordingly, its production and understanding of the technological aspects of the process ensure the possibility of mass production of this vitamin, taking into account economic, ecological and social factors. Studying and understanding the technology of niacin production helps ensure the efficiency of production processes, which is crucial in large-scale industrial production. Modern methods of niacin synthesis require optimization of chemical or biotechnological processes to achieve the maximum possible product yield, reduce raw material and energy costs, as well as minimize waste and environmental pollution [1]. Lower production costs make niacin more accessible to end users, including pharmaceutical, food, and cosmetic companies, and promote sustainable manufacturing processes [2]. The relevance of the topic of developing new technologies for the production of niacin is extremely important, given the key role of this vitamin in maintaining human health and its wide application in various fields. Niacin is essential for the normal functioning of the body, as it is involved in many important biochemical processes, including metabolism, energy synthesis, maintenance of the nervous system and skin, and regulation of cholesterol levels [3]. Deficiency of this vitamin can lead to serious diseases, so the issue of production and supply of niacin to the population is an extremely urgent task.8 With the increase in the prevalence of cardiovascular diseases and problems related to lipid metabolism, the value of niacin as a means of normalizing cholesterol levels and preventing atherosclerosis is becoming more and more important. Niacin is actively used in medical practice for the treatment of hyperlipidemia, as well as for the prevention of cardiovascular diseases, which are one of the main causes of mortality worldwide [4]. Optimizing the production processes of this vitamin and finding new methods of its synthesis ensures the availability of niacin for patients and reduces the risk of deficiency of this important vitamin. The analysis of literary sources carried out in the work made it possible to determine the optimal scheme for the synthesis of niacin from a technological point of view, which is based on the oxidation reaction of nicotine. The main raw materials are characterized in the work, as well as a block diagram of production is drawn up. In the calculation part, material calculations of niacin production were made, in which, taking into account the output coefficients, the consumption norms of raw materials and semi-products were calculated according to the stages of production and in general when obtaining 1 ton of the finished product. On the basis of material calculations for a given production capacity, technological calculations were made and a basic technological scheme of production was developed [5,6]. When performing technological calculations, the main device - a reactor for conducting the chemical stage of synthesis - was selected and its characteristics were described. Thermal calculations were carried out for the selected device and its drawings were provided. The construction design of the planned production was carried out in accordance with the requirements and standards of Good Manufacturing Practice (GMP) and construction norms and rules, presented in the form of drawings of the shop plan and its longitudinal and transverse sections. In the economic calculations in the work, all material costs for obtaining 100 tons of finished product per year are taken into account, including: the annual wage fund, the cost of the main and auxiliary technological equipment and the9 cost of raw materials, as well as the economic efficiency of the implementation of the proposed production is shown. Research object: niacin. Field of research: pharmaceutical technology, pharmacology, chemistry. The purpose of the research: study of methods of organic synthesis and properties of niacin, development of technology for its industrial production, as well as study of ways of its use in medicine and pharmacy. The work is laid out on 105 pages (without literary sources and appendices) and consists of an introduction, 5 chapters, a conclusion and a list of used literature, contains references to 88 literary sources, 5 sheets of drawings are given in the appendices. Key words: niacin, production technology, design. 1. Lomb, D.J., Laurent, G., and Haigis, M.C., 2010. Sirtuins regulate key aspects of lipid metabolism. Biochimica Biophysica Acta. 1804: 1652–1657. 2. Michal, G., 1999. Cofactors and Vitamins. Biochemical Pathways: An Atlas of Biochemistry and Molecular Biology. Wiley, New York, USA, pp. 108– 121. 3. Mrochek, J.E., Jolley, R.L., Young, D.S., and Turner, W.J., 1976. Metabolic response of humans to ingestion of nicotinic acid and nicotinamide. Clinical Chemistry. 22: 1821–1827. 4. Mullangi, R., and Srinivas, N.R., 2011. Niacin and its metabolites: role of LC-MS/MS bioanalytical methods and update on clinical pharmacology. An overview. Biomedical Chromatography. 25: 218–237. 5. Sydorov YU.I., Chuyeshov V.I., Novikov V.P., 2009. Protsesy i aparaty khimiko-farmatsevtychnoyi promyslovosti. Navch. posibnyk dlya farm. i khim. spets. VNZ. Nova Knyha, Vinnytsya, 816 s. 6. Stasevych M.V., Mylyanych A.O., Strel?nykov L.S., Krut·s?kykh T.V., Buchkevych I.R., Zaytsev O.I., Huz?ova I.O., Strilets? O.P., Hladukh YE.V., Novikov V.P., 2018. Tekhnolohichne obladnannya biotekhnolohichnoyi i10 farmatsevtychnoyi promyslovosti: pidruchnyk [dlya vyshch. navch. zakl.] «Novyy Svit-2000», L?viv, 410 s