thiết kế quá trình ly tâm loại sinh khối

BỘ CÔNG THƢƠNG TRƢỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP HỒ CHÍ MINH KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KĨ THUẬT MÔI TRƢỜNG MÔN: KĨ THUẬT CÁC QUÁ TRÌNH SINH HỌC ĐỀ TÀI: THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH LY TÂM O NH KHỐI GVHD: NGUYỄN THỊ QUỲNH MAI NHÓM 13: NGUYỄN THÀNH ĐẠT 2008140040 ĐỖ THỊ NGÀ 2008140174 NGUYỄN THÀNH AN 2008140002 NGUYỄN THỊ MINH TUYỀN 2008140363 LÊ NHƢ QUỲNH 2008140242 Tp Hồ Chí Minh 2017 MỤC LỤC I Khái quát II Các yếu tố ảnh hƣởng III Thiết bị ly tâm dạng đĩa (đứng) III.1 Cấu tạo III.2 Nguyên lí làm việc .7 III.3 Ưu, nhược điểm IV Quá trình ly tâm loại sinh khối TÀI LIỆU THAM KHẢO .10 I Khái quát Ly tâm trình sử dụng lực lực ly tâm để phân riêng cấu tử có khối lƣợng riêng khác Động lực trình lực ly tâm yếu tố khác biệt để phân riêng khối lƣợng riêng khác biệt khối lƣợng riêng lớn trình phân riêng dễ dàng Mục đích trình ly tâm dùng để tách tập chất trƣớc lọc để giảm áp lực lọc (khâu chuẩn bị) để thu nhận, thu hồi sản phẩm ( khâu khai thác) Phạm vi sử dụng phổ biến công nghệ thực phẩm: Chuẩn bị cho trình tiếp theo: ly tâm trƣớc đun nóng để tách phân tử gây cháy tách vi khuẩn Làm sạch, tách tạp chất sản xuất dầu ăn,nâng co chất lƣợng sản phẩm sản xuất tinh bột, Phân chia sản phẩm: loại sữa bơ, Thu hồi sản phẩm: bụi, đƣờng, cafe, chè, thuốc Thu hồi enzyme sau thời gian nuôi cấy Dựa vào đối tượng phân riêng, trình ly tâm phân loại sau: Ly tâm để phân riêng hai chất lỏng không tan vào nhau: hệ nhũ tƣơng nƣớc dầu hệ nhũ tƣơng dầu nƣớc Ly tâm để phân riêng hệ huyền phù: trình thƣờng đƣợc sử dụng để huyền phù (còn gọi ly tâm lắng) Ly tâm lọc Ly tâm để tách cấu tử pha khí: tách bụi từ không khí Các thiết bị dùng để phân chia hệ đồng máy ly tâm đƣợc phân loại nhƣ sau: Theo trình phân ly: máy ly tâm lắng; máy ly tâm lọc Theo phƣơng thức làm việc: máy ly tâm làm việc gián đoạn, máy ly tâm làm việc liên tục máy ly tâm tự động Theo giá trị yếu tố phân ly phân máy ly tâm thƣờng máy ly tâm siêu tốc Theo kết cấu phận tháo bã: máy ly tâm tháo bã dao; máy ly tâm tháo bã vít xoắn; máy ly tâm tháo bã pittông Cuối cách phân loại dựa tr n cấu trục máy: máy ly tâm ba chân máy ly tâm treo Khi lựa chọn máy ly tâm cần phải dựa vào đặc tính công nghệ chúng tính chất lý học vật liệu đem gia công (độ phân tán pha rắn, độ nhớt pha lỏng nồng độ nó) Hình 1: Các loại máy ly tâm thƣờng thấy: (a) bát hình ống, (b) đa đĩa, (c) đĩa, vòi phun, (d) đĩa, xả không liên tục, (e) cuộn, (f) giỏ Mũi t n đƣờng pha lỏng; Đƣờng nét đứt cho thấy nơi mà chất rắn tích tụ II Các yếu tố ảnh hưởng Kỹ thuật thao tác công nhân , công nhân vận hành máy ly tâm có ảnh hƣởng lớn đến trình ly tâm , bị sai sót trình ly tâm ảnh hƣởng lớn đến chất lƣợng sản phẩm, ngƣời công nhân có đầy đủ lực mà phải có tính trách nhiệm với công việc Khi tác dụng lực, độ nhớt môi trƣờng lớn -> trở lực chuyển động lớn Tốc độ di chuyển chậm, trình phân ri ng diễn chậm Độ ch nh lệch khối lƣợng ri ng cấu tử cần phân ri ng lớn chệnh lệch lực ly tâm tác dụng nhiều, trình phần ri ng dể dàng Trong trinh li tâm nhiệt độ nguy n liệu cao, độ nhớt chất lỏng pha li n tục thấp Trở lực chuyển động giảm, hiệu trình phản ứng ri ng tăng Độ nhớt pha lỏng lớn -> trở lực chuyển động tăng -> tốc độ chuyển động chậm -> trình phân li riêng chậm Độ chênh lệch KLR lớn -> chênh lệch lực ly tâm nhiều -> qua trình phân riêng dể Thời gian lƣu lâu -> hiệu trình phân li cao III Thiết bị ly tâm dạng đĩa (đứng) III.1 Cấu tạo Hình 2: Cấu tạo máy ly tâm dạng đĩa Thiết bị đƣợc cấu tạo gồm chén xoay thân hình trụ, đỉnh có dạng côn chuyển động tròn lớp vỏ cố định Đƣờng kính thân trụ khoảng 20-100 cm bên chén xoay có cấu hình nón cụt kim loại (đĩa) xếp chồng lên Khoảng cách đĩa 0.5-1.3mm tr n đĩa có lỗ đƣợc xếp cho tạo thành dòng chảy xuyên từ đĩa tr n xuống đến đáy chén xoay III.2 Nguyên lí làm việc Hình 3: Sơ đồ cắt ngang máy ly tâm đĩa, cho thấy đƣờng dòng chảy chất lỏng nơi tích tụ chất rắn ngoại vi Lực ly tâm đƣợc tạo buồng tách máy quay ly tâm, Chúng sản phẩm tốc độ quay cao kích thƣớc lớn buồng tách Vòng xoay đƣợc tạo động điện kết nối với trục ngang phƣơng tiện khớp nối đàn hồi ly hợp, nhờ tỉ số truyền bánh đƣợc thiết kế đặc biệt, chuyển động quay đƣợc chuyển giao đến trục thẳng đứng Bộ phận buồng quay đƣợc lắp ráp tr n nón đầu cuối theo trục thẳng đứng Các chất lỏng cần xử lý đƣợc đƣa vào trung tâm buồng qua ống nạp liệu tĩnh Sau dòng đƣợc tăng tốc gia tốc thiết kế đặc biệt, làm cho thành phần đầu ti n đến vùng ngoại vi thành buồng, sau thông qua đĩa nhiều lớp tách diễn Các chất lỏng tinh khiết (light phase - pha nhẹ) chảy ngƣợc lên phía buồng tách nơi chúng đƣợc thải thiết kế tự tràn máy bơm hƣớng tâm Các chất rắn bị giữ lại lực máy ly tâm đƣợc thu thập vùng ngoại vi khoang tách, sau thải không liên tục Quá trình xả đƣợc kích hoạt hệ thống thủy lực nằm b n dƣới khu vực phân ly Về chất, chất rắn đƣợc thải qua lỗ ngoại vi buồng, chúng đƣợc mở đóng lại trình lên-xuống piston trƣợt đáy buồng tách máy quay ly tâm Truyền động máy ly tâm: Các trình đƣợc tạo động điện đƣợc truyền cách: • Ly hợp hộp số • Các khớp nối đàn hồi, • Dùng ròng rọc dây phẳng Một phiên truyền đặc biệt làm cho việc sử dụng động tốc độ cao kết nối trực tiếp với trục thẳng đứng Quá trình nạp liệu xả chất lỏng: Các hỗn hợp thƣờng đƣợc bơm vào ống dẫn tĩnh trung tâm buồng tách Các chất lỏng xả đƣợc thải từ cấu tự tràn hai đƣợc thiết kế máy bơm hƣớng tâm máy ly tâm dạng đĩa III.3 Ưu, nhược điểm Ƣu điểm: mức độ phân ly cao, thể tích thùng lớn Nhƣợc điểm: cấu tạo phức tạp, gia công khó cần chế tạo vật liệu chống ăn mòn IV Quá trình ly tâm loại sinh khối Sử dụng máy ly tâm dạng đĩa để tính toán thiết kế trình ly tâm để tách sinh khối Bacillus licheniformis khỏi canh trƣờng với công suất (nhà máy) 200 tấn/năm Yếu tố máy ly tâm dạng đĩa: ∑ n: số đĩa r0 ri tƣơng ứng bán kính đĩa : góc đĩa trục ly tâm : vận tốc góc Dựa công thức ta tính toán trinhg ly tâm nhƣ sau: Với thông số máy li tâm dạng đĩa: n = 50 đĩa rpm = 3000 vòng/phút r0 = cm ri = cm = 45 Thông số trình ly tâm: Tốc độ lắng hạt = 0.1 m/s Nồng độ sinh khối vào CF = 0.15 g/l Hiệu suất thu hồi HSTH = 92 % Từ thông số ta suy đƣợc = 510.98 Ta có: HSTH = => QF = 183600 l/h = 92% => CE*QE =CF*QF*0.92 = 25.34 kg/h = 200.6 tấn/năm (Với CE, QE CF, QF nồng độ, lƣu lƣợng sinh khối đầu sinh khối đầu vào) TÀI LIỆU THAM KHẢO a a, a,b c 1.Satinder K Brar , M Vermaa, R.D Tyagi *, J.R Valero , R.Y Surampalli , Efficient centrifugal recovery of Bacillus thuringiensis biopesticides from fermented wastewater and wastewater sludge, 2006, USA 2.Jyothi Bezawada, S Yan, Rojan P John,R D Tyagi, and R.Y.Surampalli, Recovery of Bacillus licheniformis Alkaline Proteasefrom Supernatant of Fermented Wastewater Sludge Using Ultrafiltration and Its Characterization, 2011, USA ài giảng Kĩ Thuật Quá Trình Thiết bị 2, Đại học Công Nghiệp Thực hẩm HCM ... IV Quá trình ly tâm loại sinh khối TÀI LIỆU THAM KHẢO .10 I Khái quát Ly tâm trình sử dụng lực lực ly tâm để phân riêng cấu tử có khối lƣợng riêng khác Động lực trình lực ly. .. khó cần chế tạo vật liệu chống ăn mòn IV Quá trình ly tâm loại sinh khối Sử dụng máy ly tâm dạng đĩa để tính toán thiết kế trình ly tâm để tách sinh khối Bacillus licheniformis khỏi canh trƣờng... (còn gọi ly tâm lắng) Ly tâm lọc Ly tâm để tách cấu tử pha khí: tách bụi từ không khí Các thiết bị dùng để phân chia hệ đồng máy ly tâm đƣợc phân loại nhƣ sau: Theo trình phân ly: máy ly tâm lắng;