Bài giảng kỹ thuật các quá trình sinh học (ts phạm minh tuấn)

KỸ THUẬT CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC TS.PHẠM MINH TUẤN GIỚI THIỆU NỘI DUNG üCân vật chất lượng üPhản ứng hệ đồng üKỹ thuật bể phản ứng üCác trình thu hồi & tinh üCác toán tổng hợp PHỤ LỤC ĐÁNH GIÁ Tiểu luận, tập: 20% Giữa kỳ: 30% Cuối kỳ: 50% Tự luận, đề mở, thời gian (?) (?) câu: (?) câu hỏi, (?) tập TÀI LiỆU THAM KHẢO Najafpour, G.D 2007 Biochemical engineering and biotechnology Elsevier Doran, P.M 1995 Bioprocess engineering principles Elsevier science Stanbury, P.F., Whitaker, A., Hall, S.J 2003 Principles of Fermentation Technology, 2nd ed Butterworth Heinemann Grandison, A.S., Lewis, M.J 1996 Separation processes in the food and biotechnology industries Woodhead Publishing Ltd, Cambridge van’t Riet, K., Tramper, J 1991 Basic Bioreactor Design Marcel Dekker Inc., New York Phạm Văn Ty, Vũ Nguyên Thành 2006 Công nghệ sinh học T5: Công nghệ vi sinh môi trường NXB Giáo dục, Hà Nội Các tài liệu trình thiết bị GIỚI THIỆU GIỚI THIỆU CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG Cân vật chất Khối lượng tích lũy hệ thống + Khối lượng vào hệ thống - Khối lượng hệ thống Khối lượng tạo hệ thống - Khối lượng hệ thống CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG Dung dịch glycine bão hòa Kết tinh Tinh thể glycine Ly tâm Ethanol bổ sung thêm Chưng cất Dịch bã bỏ CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG Cân vật chất Phương trình phản ứng tăng trưởng Cơ chất Sinh khối Nguồn C Sản phẩm Nguồn N H2O Chất nhận e CO2, NO3-,… CÂN BẰNG VẬT CHẤT & NĂNG LƯỢNG Cân vật chất Phương trình phản ứng tăng trưởng 10 Q TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Quá trình ly tâm Máy ly tâm phịng thí nghiệm 29 Q TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Quá trình ly tâm Máy ly tâm cơng nghiệp 30 Q TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Q trình ly tâm Máy ly tâm cơng nghiệp Decanter centrifuge 31 QUÁ TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Q trình ly tâm Các thơng số áp dụng nâng công suất? - Tốc độ di chuyển hạt - Yếu tố ∑ (sigma factor) 32 QUÁ TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Q trình trích ly Trích ly gián đoạn 33 QUÁ TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Q trình trích ly Trích ly ngược dịng Một số giả thiết: - Ở bước thiết lập cân nồng độ cấu tử cần trích pha - Sự hoà tan pha vào pha không đáng kể - Hệ số phân bố không phụ thuộc vào nồng độ CEi = K.CRi 34 QUÁ TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Q trình trích ly Trích ly giao dịng CE1 QR CR0 CE2 CEn-1 CEn n-1 n QE,1 QE,2 QE,n-1 QE,n QR CRn - Ở bước thiết lập cân nồng độ cấu tử cần trích pha - Sự hồ tan pha vào pha khơng đáng kể - Hệ số phân bố không phụ thuộc vào nồng độ 35 QUÁ TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Quá trình sắc ký Nguyên tắc Các phương pháp sắc ký thông dụng: - Sắc ký lọc gel: tách cấu tử dựa kích thước - Sắc ký trao đổi ion: tách cấu tử dựa dấu khả tương tác tĩnh điện - Sắc ký tương tác kỵ nước: tách cấu tử dựa tương tác không phân cực - Sắc ký lực: tách cấu tử dựa tương tác lực Q TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Q trình sấy Một số khái niệm Sấy trình tách chất lỏng khỏi chất rắn kết hợp truyền nhiệt truyền khối Chất lỏng: Nước: tự & liên kết Dung môi hữu Chất rắn: vô hữu Quá trình sấy: trực tiếp gián tiếp Q TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Q trình sấy https://www.hqs.sbt.siemens.com/ gip/general/dlc/data/assets/hq/Str ucture-and-Application-Structureand-Application_8313_hq-en.pdf QUÁ TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Quá trình sấy Các loại thiết bị sấy – sấy phun - Nhiệt độ sấy thấp - Sấy đồng - Dễ kiểm sốt q trình - Chi phí cao - Sản phẩm sấy bị ảnh hưởng đưa vào thiết bị - Được áp dụng rộng rãi tất ngành công nghiệp QUÁ TRÌNH THU NHẬN & TINH SẠCH Q trình sấy Các loại thiết bị sấy – sấy thăng hoa - Nhiệt độ sấy thấp - Chất lượng sản phẩm sấy bảo toàn, đặc biệt dược phẩm sản phẩm cần giữ hoạt tính sinh học - Chi phí cao tốc độ sấy chậm phải trì áp suất chân khơng NÂNG CƠNG SUẤT Các phương pháp nâng công suất Xây dựng giải phương trình cân Phân tích thứ ngun (dimensional analysis) Giữ nguyên số thông số hoạt động 41 HiỆU QUẢ KINH TẾ Tính tốn hiệu kinh tế: - Vốn đầu tư - Chi phí sản xuất - Lợi nhuận - Dịng tiền mặt (cash flow) - Thời gian hồn vốn - Giá trị dự án (NPV) - Tỷ suất thu hồi nội (IRR) 42 HiỆU QUẢ KINH TẾ ĐỌC THÊM Rowe, G.E., Margaritis, A 2004 Bioprocess design and economic analysis for the commercial production of environmentally friendly bioinsecticides from Bacillus thuringiensis HD-1 kurstaki Biotechnology and bioengineering, 86 (4): 277-288 Sinnott, R.K 2005 Coulson and Richardson’s chemical engineering, volume (chemical engineering design), pp 243-283 43