Tiểu luận môn hàc công nghệ lên men 1

TR¯àNG Đ¾I HàC NÔNG LÂM THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH KHOA KHOA H C SINH H C à à ***** TIỂU LU N Ậ MÔN H C CÔNG NGH LÊN MEN 1 (MHM 211111) à Ệ Há tên sinh viên Bùi Văn Tuấn Vũ MSSV 19126231 Phòng thi PV323 TP[.]

TR¯àNG Đ¾I HàC NƠNG LÂM THÀNH PHà Hâ CHÍ MINH KHOA KHOA HàC SINH HàC ***** TIỂU LUẬN MÔN HàC CÔNG NGHỆ LÊN MEN (MHM: 211111) Há tên sinh viên: Bùi Văn Tuấn Vũ MSSV: 19126231 Phòng thi: PV323 TP.HCM – Tháng 2/2022 Câu 1: • Từ bảng C.7 phụ lục C: Khái l°ợng phân tử axit fomic 46,03 Nhiệt độ sơi 100,5oC Nhiệt ẩn hóa h¡i 22,25 kJ gmol-1 ➔ Đái vßi bay h¡i (lßng → khí) nhiệt ẩn 22,25 kJ gmol-1 • Từ bảng C.5 phụ lục C: Cp axit fomic 0,524 cal g-1oC • Sự thay đổi enthalpy là: Giai đo¿n 1: từ 25,5 độ C lên 100,5oC ΔH1 = M.Cp.ΔT = (50g).(0,524 cal g-1 oC).(100,5 - 25,5) oC = 1964 cal 1965 cal = 1965 cal × 4,184 kJ = 8,22156 kJ 1000 cal Giai đo¿n 2: chuyển pha 100,5oC gmol ΔH2 = M.Δhv = 50 g × 46,03 g = 24,17 kJ => ΔH = ΔH1 + ΔH2 = 8,22156 kJ + 24,17 kJ = 32,39 kJ Do để hóa h¡i 50 gam axit fomic phải cung cấp l°ợng nhiệt 32,39 kJ Câu 2: Những thông sá kỹ thuật cần giám sát điều khiển trình lên men để trình lên men đ°ợc hiệu quả: - Nhiệt độ: l°ợng nhiệt Q đ°ợc thêm vào lo¿i bß phụ thuộc vào mật độ ni cấy, thể tích mơi tr°áng nuôi cấy tác độ phát triển vi sinh vật ni cấy Đề xuất thiết bß: nhiệt kế thủy tinh, cặp nhiệt điện, nhiệt trở, áo điện trở, - Oxi hòa tan: điều cần thiết để chắn nãng độ oxi hịa tan khơng giảm xng mức tái thiểu quy đßnh Đề xuất thiết bß: đầu dị cảm biến điện hố, cảm biến oxi hịa tan quang hác, - pH: phản ứng xảy thay đổi pH dung dßch lên men, điều khiển pH tùy thuộc vào giáng vi sinh vật ni cấy Đề xuất thiết bß: cảm biến đo pH - Bát khí: q trình ho¿t động cánh khuấy vßi ho¿t động vi sinh vật thải chất bẩn, dẫn đến hình thành bát khí khơng kßp thái xử lý gây nhiễm cho hệ tháng lên men Đề xuất thiết bß: chất cháng t¿o bát, chém bát khí c¡ hác, - L°u l°ợng: đo kiểm sốt l°u l°ợng dịng chảy khí chất lßng đ°ợc đ°a vào q tình lên men Đề xuất thiết bß: l°u l°ợng kế, cảm biến đo l°u l°ợng nhiệt, l°u l°ợng kế siêu âm, - Áp suất: áp suất cao hay thấp ảnh h°ởng đến dßch lên men, áp suất cịn ảnh h°ởng đến nhiệt độ bay h¡i, hịa tan chất khí, trì vơ trùng q trình lên men Đề xuất thiết bß: áp kế Ngồi cịn có thơng sá khác nh° tác độ khuấy, tác độ bổ sung dinh d°ỡng,… Câu 3: - Áp suất tuyệt đái áp suất t¿i vß trí đßnh, đ°ợc đo so vßi chân khơng tuyệt đái P abs = P gage + P atm - Áp suất d° phần áp suất tuyệt đái lßn h¡n áp suất khí P gage = P abs – P atm - Áp suất chân không phần áp suất tuyệt đái nhß h¡n áp suất khí P vac = P atm - P abs Ví dụ: Dùng đãng hã đo áp suất khí đãng hã giá trß 760 mmHg, chân khơng giá trß 420 mmHg Vậy áp suất tuyệt đái chất khí có giá trß 760 – 420 = 340 mmHg Câu 4: Chức phận gãm: - Động c¡: đặt bên ngồi, nái vßi trục bên hệ tháng lên men (trên trục có cánh khuấy) => t¿o chuyển động quay, khuấy dßch lên men - Bộ điều khiển pH: nói vßi bình chứa axit bình baz¡, ph thay đổi b¡m axit baz¡ vào - àng thải khí: trình lên men sinh khí thải vi sinh vật hơ hấp => cần phải lo¿i bß bên ngồi, khí có mùi khó chßu, tr°ßc thải phải đ°a qua hệ tháng lác để bßt mùi - N°ßc b¡m vào: tùy vào nhu cầu nóng hay l¿nh hệ tháng lên men mà đ°ợc b¡m vào để làm tăng hay giảm nhiệt độ - N°ßc ra: ba ví dụ sau thái gian n°ßc bß nguội bßt b¡m thêm n°ßc vào phải thải n°ßc - Cánh: phá vỡ vịng xốy cánh khuấy t¿o - Dßch lên men hệ tháng lên men - Hệ tháng sục khí: cung cấp oxi cho dßch lên men, nãng độ oxi dßch lên men giảm, tùy thuộc vào nhu cầu oxi vi sinh vật - Đ°áng dẫn khí tiệt trùng: khơng khí tiệt trùng vào vßi áp suất cao - Bộ phận thu ho¿ch + van: mn thu ho¿ch mở van có đ°áng thu ho¿ch phía d°ßi hệ tháng lên men - H¡i n°ßc đ°a vào: dùng để tiệt trùng tr°ßc thực q trình lên men (chỗ có đ°áng h¡i n°ßc đ°ợc đ°a vào tiệt trùng) - Cửa quan sát: dùng để quan sát bên hệ tháng lên men xảy chuyện - Áo n°ßc: điều khiển nhiệt độ q trình lên men - Dụng cụ bßt kín: bßt kín khe hở để khơng cho khơng khí vào mà trục quay Câu 5: a) S¡ Ranh gißi hệ tháng 2000 kg/h 10% glucose 90% H2O Dung dßch vào Thùng lên men Hỗn hợp khí Dịng sản phẩm 5% glucose 12% NH3 88% khơng khí 100000 lít/phút b) Giả thiết - Q trình ho¿t động tr¿ng thái ổn đßnh - Khơng rị rỉ xảy - Khí vào khơ - Chuyển oxi đủ nhanh để đáp ứng nhu cầu tế bào - Khơng bay h¡i H2O - Khơng có phản ứng phụ xảy - Glucose đ°ợc tế bào sử dụng để chuyển hoá thành axit glutamic - Khả hòa tan O2 N2 pha lßng khơng đáng kể - Khí O2, N2, NH3 khí lý t°ởng c) - Dựa vào ph°¡ng trình phản ứng: + Liên quan đến phản ứng: C6H12O6, NH3, O2, C5H9O4N, H2O + Không liên quan đến phản ứng: N2 - Ph°¡ng trình cân khái l°ợng: + Đái vßi C6H12O6, NH3, O2, C5H9O4N, H2O: Khái l°ợng vào + khái l°ợng t¿o = khái l°ợng + khái l°ợng bß tiêu thụ + Đái vßi N2: Khái l°ợng vào = khái l°ợng d) - C¡ sở tính tốn dựa 2000 kg giá - Đ¡n vß: kg, h - Dữ liệu bổ sung: C6H12O6 = 180,2 C5H9O4 = 133 O2 = 32 H2O = 18 N2 = 14 NH3 = 17 CO2 = 44 - Tính tốn: 100000 lít/phút = 100000 lít/phút = m3 = 6000 m3 /h × 601phút h 1000 lít Suy ra, 88% khơng khí có V = 88% × 6000 m3/h = 5280 m3 + Đối với O2: V = 0,21 × 5280 m3 = 1108,8 m3 Áp dụng p.V = n.R.T  atm.( 1108,8 m3) = n.(0,000082057 m3 atm ).(288,15 K) gmol K  n = 46894,2 gmol = 46,8942 Kgmol => 46,8942 Kgmol = 46,8942 Kgmol × 32 kg ) = 1500,61 kg Kgmol + Đối với N2: V = 0,79 × 5280 m3 = 4171,2 m3 Áp dụng p.V = n.R.T  atm.(4171,2 m3) = n.(0,000082057 m3 atm ).(288,15 K) gmol K  n = 176411,44 gmol = 176,41144 Kgmol => 176,41144 Kgmol = 176,41144 Kgmol × 28 kg ) = 4939,52 kg Kgmol + Đối với NH3: V = 12% × 6000 m3 = 720 m3 Áp dụng p.V = n.R.T  atm.(720 m3) = n.(0,000082057 m3 atm ).(288,15 K) gmol K  n = 30450,77 gmol = 30,45077 Kgmol => 30,45077 Kgmol = 30,45077 Kgmol × ❖ Lập bảng: Axit glutamic kí hiệu AG Glucose kí hiệu Glu 17 kg ) = 517,66 kg Kgmol Dòng Vào Glu AG O2 NH3 N2 H2 O CO2 Dung dßch 200 0 0 1800 2000 Hỗn hợp khí 0 0 6957,79 1500,61 517,66 4939,52 Tổng Khí thải - - - - - - - - Sản phẩm - - - - - - - - Tổng 200 1800 8957,79 1500,61 517,66 4939,52 Ra Dòng Dung dßch Glu AG O2 NH3 N2 H2 O CO2 Tổng - - - - - - - - Hỗn hợp khí - - - - - - - - Khí thải 0 ? ? 4939,52 ? P Sản phẩm 0,05X ? 0 ? X Tổng 0,05 ? ? ? 4939,52 ? ? P+X - Cân N2 N2 vào = N2  N2 = 4939,52 kg - Cân Glucose 200 kg vào + kg t¿o = 0,05X + Glucose tiêu thụ  Glucose tiêu thụ = (200 – 0,05.X) kg Chuyển đổi sang mol (200 – 0,05X) kg = (200 – 0,05.X) kg × Kgmol 180,2 kg = (1,11 – 2,77.10-4.X) Kgmol - Cân O2 + Dựa vào ph°¡ng trình phản ứng suy Khái l°ợng O2 = 1,5.(1,11 – 2,77.10-4.X) Kgmol 32 kg Kgmol = (53,28 – 0,013.X) kg 1500,61 kg vào + kg t¿o = O2 + (53,28 – 0,013.X) kg tiêu thụ  O2 = 1500,61 - (53,28 – 0,013.X) = (1447,33 + 0,013.X) kg - Cân NH3 + Dựa vào ph°¡ng trình phản ứng suy Khái l°ợng NH3 = (1,11 – 2,77.10-4.X) Kgmol 17 kg = (18,87 – 4,709.10-3.X) kg Kgmol Ta có: 517,66 kg vào + kg t¿o = NH3 + (18,87 – 4,709.10-3.X) kg tiêu thụ  NH3 = 517,66 - (18,87 – 4,709.10-3.X) = (498,79 + 4,709.10-3.X) kg - Cân CO2 + Dựa vào ph°¡ng trình phản ứng suy Khái l°ợng CO2 = (1,11 – 2,77.10-4.X) Kgmol 44 kg Kgmol = (48,84 - 0,012.X) kg Ta có: kg vào + (48,84 - 0,012.X) kg t¿o = CO2 + kg tiêu thụ  CO2 = (48,84 - 0,012.X) kg => P = 48,84 - 0,012.X + 498,79 + 4,709.10-3.X + 1447,33 + 0,013.X + 4939,52 = (6934,48 – 5,709.10-3.X) kg - Cân tổng 8957,79 kg = P + X 8957,79 kg = (6934,48 – 5,709.10-3.X) kg + X kg 8957,79 kg = [6934,48 + (1 – 5,709.10-3).X] kg X= 8957,79 - 6934,48 -3 - 5,709.10 = 2034,93 kg => Glucose tiêu thụ = 200 – 0,05.2034,93 = 98,25 kg => O2 tiêu thụ = 53,28 – 0,013.2034,93 = 26,82 kg => NH3 tiêu thụ = 18,87 – 4,709.10-3.2034,93 = 9,29 kg => Tổng khái l°ợng hỗn hợp khí cần cung cấp cho q trình lên men giá là: 26,82 kg + 9,29 kg + 4939,52 kg = 4975,63 kg Vậy khái l°ợng hỗn hợp khí cần cung cấp cho q trình lên men giá 4975,63 kg