Виробництво кормового бiлка
Дипломная работа - Биология
Другие дипломы по предмету Биология
?р - 5,0 - 9,0 мм, довжину - не бiльше 15 мм. Строк придатностi кормових дрiжджiв - пiвроку.
3. Конструктивний розрахунок ферментатора з механiчною мiшалкою й барбатером
Розрахунок: корпуса ферментатора, барбатера, мiшалки, обмiнних пристроiв.
Вихiднi данi: геометричний об'СФм 63 м3, гiльза для термометра, вiдбiйнi перегородки, двi вертикальнi труби в стiнок апарата, об'СФмна маса живильного ? = 1060 кг/м3, динамiчна в'язкiсть ?с = 0,8 Па*с, робочий тиск у ферментаторе при стерилiзацii парою - 0,2 МПа, коефiцiСФнт заповнення ферментатора живильним - середовищем R = 0,6.
3.1 Конструктивний розрахунок ферментатора
1.Розраховують загальну й цилiндричну висоту (Нобщ, Нц). Внутрiшнiй дiаметр приймають звичайно 2 - 3 м, нехай Dвн = 3 м, висота елiптичноi частини Нэл = 0,25*Dвн = 0,75 м, h - висота отбортовки, h > 2S, де S - товщина стiнки днища 2 - 4 мм; нехай h = 2*3 = 6 мм.
.РозраховуСФмо висоту Нц:
Повний об'СФм ферментатора
п = Vц + 2Vдн, ц = Vп - 2Vдн.
Висота цилiндричноi частини апарата:
Нц = (Vп - 2Vдн)/F,
де F - площа перетину ферментатора по внутрiшньому дiаметрi.
Об'СФм елiптичноi частини:
,
де Р - внутрiшнiй тиск в апарату, нехай Р = 0,25 Мпа;
? - коеффициент мiцностi шва, ? = 1
РозраховуСФмо Нобщ.
До розрахунковоi висоти ферментатора додаСФмо розмiри електромотора, муфти, редуктора.
Висоту культуральной рiдини в апарату Нкж легко можна обчислити з рiвняння:
3.2 Розрахунок механiчноi мiшалки ферментатора
1.При глибинних способах ферментацii часто застосовують турбiннi мiшалки. Дiаметр турбiнноi мiшалки, м:
Приймаючи коефiцiСФнт 0,3, одержимо:
Частота обертання мiшалки:
Приймаючи кутову швидкiсть мiшалки ? = 5,08 м/с, одержимо:
Знаючи величину dм вибирають мiшалку, а по величинi частота обертання мiшалки вибирають редуктор. Вибiр типу мiшалки вiдповiдаСФ залежностi в'язкостi середовища й окружноi швидкостi мiшалки. ВибираСФмо турбiнну мiшалку.
2.Розрахунок споживаноi потужностi, Вт:
де КN - критерiй потужностi, що характеризуСФться критерiСФм Рейнольдса (Reц), ?c - щiльнiсть середовища 1060 кг/м3; n - частота обертання мiшалки, с-1; dm = 0,9 м.
За графiком нормалi НДРЖ (див. Павлов, Романков, задачник по процесах й апаратам) знаходимо КN. КN при наявностi вiдбiйних перегородок й областей турбулентних потокiв становить 8 - 10. ПриймаСФмо КN = 10.
Повна (розрахункова) потужнiсть на валу мiшалки, квт:
де k2 - коефiцiСФнт враховуючу додаткову потужнiсть при пуску мiшалки, k2 = 1,3.
,
де kп - коефiцiСФнт опору перегородок; kм - коефiцiСФнт опору труби для пiдведення повiтря; для турбiнноi мiшалки kтр = 0,3; kг - коефiцiСФнт опору гiльзи для термометра, kг = 0,1; kз - опiр змiйовика.
Остаточну настановну потужнiсть Nуст у КВт приводного електродвигуна мiшалки обчислюСФмо по формулi:
,
де ? - КПД редуктора, приймаСФмо 0,95. Якщо рiдина аэруСФться, то розраховуСФ мощность, що, мiшалки зменшуСФться на 20 %, тобто одержимо 75,49 Квт.
Число ярусiв турбiнноi мiшалки mя = Нкж / 1,5dм = 5,29/1,5 *0,9 = 3,92 ? 4 яруси.
3.3 Розрахунок барбатера
Досвiди показують, що, якщо швидкiсть витiкання повiтря з отвору барбатера дорiвнюСФ 20 м/с, а дiаметр отвору 3 5 мм, та вiдстань мiж центрами отворiв повинне бути 25 - 30 мм, iнакше окремi потоки повiтря зливаються. При збiльшеннi швидкостi витiкання повiтря на кожнi 10 м/с вiдстань мiж отворами потрiбно збiльшити на дiаметр отвору.
РозраховуСФмо геометричнi розмiри барбатера кiльцевого.
.Робочий об'СФм ферментатора
.Кратнiсть аерацii для великого ферментатора 0,5 1, а питомий об'СФм витрати повiтря 0,017 м3/(м3*с). Для аэрирования 37,8 м3 рiдини потрiбно повiтря:
.Площа всiх отворiв барбатера при швидкостi витiкання повiтря 20 м/с:
, якщо дiаметр отвору прийняти 5 мм, те його площа буде 1,96*10-5 м2. Тодi кiлькiсть отворiв на барбатере буде:
.
.При Dвн = 3 м, dм = 0,9 м = дiаметру кiльця барбатера; довжина кiльця складе: l = 2?r = .
.Вiдстань мiж отворами складе:
Це менше, нiж повинне бути (25 30 мм). Для досягнення що рекомендуСФ ?l можна розташувати отвори в кiлька рядiв. У кожному рядi повинне бути отворiв 2830 / (25 30 мм) = 115 95 шт.
Усього рядiв повинне бути: - це багато.
ЗменшуСФмо кiлькiсть рядiв отворiв до 4, тодi кiлькiсть на барбатерi складе 4(115 95) = 452 380. Приймемо кiлькiсть отворiв - 400 шт. Сумарна довга 4 рядiв буде: , а вiдстань мiж
6.Дiаметр труби барбатера повинна бути в 5 разiв бiльше ?l:
Dб = [16].
4. Матерiальний i тепловий баланс
бiлковий мiкроорганiзм флотацiя ферментатор
4.1 Матерiальний баланс
Сучасне промислове використання мiкроорганiзмiв для виробництва бiлка здiйснюСФться у ферментерах, що працюють за принципом хемостата. Обсяги ферментерiв досягають кiлька сотень кубiчних метрiв. У середовище з мiкроорганiзмами, що розмножуються, безупинно подаються водяний розчин мiнеральних солей i застосовуваний у конкретному процесi органiчний субстрат. Культура пiддаСФться перемiшуванню й охолодженню. Швидкiсть видiлення тепла в процесi росту аеробних мiкроорганiзмiв прямо пропорцiйна швидкостi споживання ними молекулярного кисню. На кожен грам спожитого мiкроорганiзмами CО2 видiляСФться 142 % КДж. Витрати на охолодження тим нижче, чим бiльше рiзниця тем?/p>