tính toán, thiết kế quá trình ly tâm để tách sinh khối bacillus lichenifomis ra khỏi canh trường với công suất (nhà máy) 200 tấn năm

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP THỰC PHẨM TP.HCM KHOA CÔNG NGHỆ SINH HỌC VÀ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG - - ĐỀ TÀI: TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ QUÁ TRÌNH LY TÂM ĐỂ TÁCH SINH KHỐI BACILLUS LICHENIFOMIS RA KHỎI CANH TRƯỜNG VỚI CÔNG SUẤT (NHÀ MÁY) 200 TẤN/NĂM GVHD: Nguyễn Thị Quỳnh Mai SVTH: Nguyễn Ngọc Kim Trinh Nguyễn Thị Thanh Nhi Nguyễn Thị Phương Trúc Hoàng Thị khánh Ly Huỳnh Thị Ánh Sang TP HCM, ngày tháng năm 2017 Mục lục Cơ sở lý thuyết: 1.1 Giới thiệu Bacillus licheniformis 1.1.1 Giới thiệu: 1.1.2 Đặc điểm phân bố: 1.1.3 Đặc điểm sinh hoá: 1.1.4 Cấu trúc gene 1.1.5 Cấu trúc tế bào trao đổi chất: .3 1.1.6 Ứng dụng công nghệ sinh học : 1.2 Giới thiệu máy li tâm: .4 Tính toán, thiết kế trình ly tâm: 2.1 Lựa chọn máy ly tâm: 2.2 Các thông số cần quan tâm trình ly tâm: .9 2.3 Tính toán thiết bị 11 Kết luận: 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO .15 1 Cơ sở lý thuyết: 1.1 Giới thiệu Bacillus licheniformis 1.1.1 Giới thiệu: B.licheniformis phần nhóm subtilis với Bacillus subtilis Bacillus pumilus Những vi khuẩn thường biết đến gây ngộ độc thức ăn hư hỏng thực phẩm B Licheniformis biết đến sản phẩm bơ sữa Vi khuẩn bất lợi nhiên sửa đổi để trở nên hữu ích Các nhà nghiên cứu cố gắng biến lông chim thành thức ăn bổ dưỡng cho gia súc cách lên men protein không tiêu hóa lông chim với B licheniformis 1.1.2 Đặc điểm phân bố: Bacillus licheniformis loại vi khuẩn thường thấy lông chim đất Những chim có xu hướng mặt đất nhiều không khí (tức chim sẻ) mặt nước (tức vịt) vật mang phổ biến vi khuẩn Nó chủ yếu tìm thấy xung quanh khu vực ngực chim lông trở lại 1.1.3 Đặc điểm sinh hoá: B licheniformis có khả sản sinh nhiều enzyme, đặc biệt amylase protease - loại enzyme quan trọng thuộc hệ thống men tiêu hóa, sản sinh enzyme có khả thủy phân glucid, lipid, protid, enzyme cellulase biế n đổ i chấ t xơ thành các loa ̣i đường dễ tiêu, lecitinase thủy phân chất béo phức hợp, enzyme phân giải gelatin, enzyme phân giải fibrin và mô ̣t loa ̣i enzyme giố ng lysozyme gây tác du ̣ng trực tiế p dung giải số loại vi khuẩn Proteus gây bê ̣nh đường ruột 1.1.4 Cấu trúc gene Trình tự nucleotide hoàn chỉnh Bacillus licheniformis bao gồm gen ATCC 14580, có nhiễm sắc thể tròn 4,222,336 bp (chứa cặp sở) chứa 4.208 gen mã hóa protein dự đoán (kích thước trung bình 873 bp), rRNA operon 72 tRNA gen Hàm lượng GC 46,2% plasmid phát Nhiễm sắc thể B licheniformis có vùng lớn tương tự Bacillus subtilis Bacillus halodurans Vì khoảng 80% trình tự mã hóa B licheniformis có chứa thông tin địa lý B subtilis, coi phần nhóm subtilis Tuy nhiên, tương tự B subtilis, chúng khác số lượng vị trí cặp base, phần tử chuyển tiếp, enzyme ngoại bào operon chuyển hóa thứ sinh 1.1.5 Cấu trúc tế bào trao đổi chất: Bacillus licheniformis vi khuẩn Gram dương, hình que Nó có xu hướng hình thành bào tử đất làm cho mong muốn sử dụng cho mục đích công nghiệp sản xuất enzyme, kháng sinh chất chuyển hóa nhỏ Nó tạo loạt enzyme ngoại bào Nhiệt độ tăng trưởng tối ưu 50 °C, tồn nhiệt độ cao nhiều Nhiệt độ tối ưu cho tiết enzyme 37 °C Vi khuẩn sống sót môi trường khắc nghiệt cách biến thành bào tử bào tử Khi điều kiện tốt, trở lại trạng thái thực vật B licheniformis tạo protease tồn mức độ pH cao Protease thành phần mong muốn chất tẩy giặt khả sử dụng nhiệt độ thấp, giúp ngăn ngừa co ngót mờ dần màu sắc 1.1.6 Ứng dụng công nghệ sinh học : Các nhà nghiên cứu cố gắng tái chế lông chim cách biến chúng thành thực phẩm bổ dưỡng cho gia súc Như đề cập, Bacillus licheniformis thường thấy lông chim, cách lên men với B licheniformis, lượng lớn protein không tiêu hóa tìm thấy lông biến thành bữa ăn lông cho gia súc Điều mong muốn giá rẻ dinh dưỡng B licheniformis cung cấp thêm thông tin tiến hóa lột da mẫu màu sắc chim khả phân hủy lông Các nhà sinh thái học tìm kiếm dấu hiệu liên kết điều hoạt động B licheniformis B licheniformis thành phần quan trọng chất tẩy rửa Vì phát triển điều kiện kiềm, tạo protease mà tồn mức độ pH cao Protease có độ pH tối ưu khoảng 10, điều khả thi loại bỏ chất bẩn có chứa protein quần áo Các nhà nghiên cứu nuôi cấy cô lập protease để thêm vào chất tẩy rửa Protease ngăn ngừa co rút mờ dần màu cho phép sử dụng nhiệt độ thấp, từ giảm sử dụng lượng B Licheniformis sử dụng để tạo kháng sinh Bacitracin Bacitracin bao gồm hỗn hợp polypeptides cyclic mà B licheniformis sản xuất Trớ trêu thay mục đích Bacitracin ức chế phát triển B licheniformis Bacitracin lyses proplasts B licheniformis với diện cadmium kẽm ion Nghiên cứu Bacillus licheniformis sinh vật tạo thành bào tử góp phần vào đường tạo dinh dưỡng có hoạt động kháng nấm Có nghiên cứu B licheniformis (dòng SB3086) ảnh hưởng chất diệt nấm vi sinh vật Novozymes Biofungicide Green Releaf chứa dòng B licheniformis SB3086 thành phần chủ yếu hoạt động Thuốc diệt nấm sử dụng bãi cỏ, kim, giống, cỏ trang trí cảnh khu vực trời, nhà kính vườn ươm Có lo ngại an toàn chất diệt nấm Các báo cáo vi khuẩn Bacillus licheniformis có ảnh hưởng bất lợi đến loài sinh vật côn trùng, chim, thực vật cửa sông không tồn Đã có báo cáo thất bại sinh sản viêm vú vi khuẩn gây gia súc, cừu heo Nó may mắn tác động bất lợi loài nguy cấp 1.2 Giới thiệu máy li tâm: 1.2.1 Tổng quan máy lý tâm Các máy ly tâm đươ ̣c ứng du ̣ng rô ̣ng raĩ để tách các tiể u phầ n ổ n đinh ̣ dung dich ̣ các chấ t hoa ̣t hoásinh ho ̣c, các dung dich ̣ rươ ̣u khỏi chế phẩ m hoa ̣t hoálàm lắ ng etanol, axetol vàcác dung môi hữu khác, tách sinh khố i khỏi dung dich ̣ canh trường, để tách phức hoa ̣t hoásinh ho ̣c (khi kế t tủa bằ ng muố i) từcác dung dich, ̣ cũng để phân chia các hỗn hơ ̣p chấ t lỏng hay các huyề n phù Các ̣ phân tán thô thường đươ ̣c phân chia dưới tác đô ̣ng của tro ̣ng lực Tuy nhiên tỷ tro ̣ng của các cấ u tử cóđô ̣ chê ̣nh lê ̣ch nhỏ vàđô ̣ nhớt của chấ t lỏng không đồ ng nhấ t cao this̀ ự lắ ng xảy rấ t châ ̣m Do ứng suấ t của trường lực ly tâm quán tính lớn nhiề u lầ n ứng suấ t của trường tro ̣ng lực, viê ̣c phân chia dưới tác đô ̣ng của trường ly tâm xảy rấ t nhanh và hoàn toàn Trong các thiế t bi ̣công nghiê ̣p viê ̣c phân chia bằ ng phương pháp ly tâm đươ ̣c ứng du ̣ng để tách các tiể u phầ n có kić h thước từ 25 mm đế n 0,5 ?m Phương pháp ly tâm dựa sở tác đô ̣ng của trường ly tâm tới ̣ không đồ ng nhấ t gồ m hai hoă ̣c nhiề u pha Ly tâm các ̣ chấ t lỏng không đồ ng nhấ t đươ ̣c thực hiê ̣n bằ ng hai phương pháp: lo ̣c ly tâm qua tường đô ̣t lỗcủa rôto, vách lo ̣c đươ ̣c đă ̣t ở phầ n của rôto (máy ly tâm lo ̣c) và qua rôto lắ ng có đoa ̣n ố ng liề n (máy ly tâm lắ ng) Đồ ng thời các máy ly tâm tổ ng hơ ̣p kế t hơ ̣p cả hai nguyên tắ c phân chia lo ̣c - lắ ng cũng đươ ̣c sử du ̣ng Khi tách huyề n phùtrong các máy ly tâm lo ̣c ởtrong rôto, dưới tác đô ̣ng của lực ly tâm chấ t lỏng đươ ̣c lo ̣c qua vải lo ̣c hay lưới kim loa ̣i, đồ ng thời các tiể u phầ n pha rắ n bilặ́ ng xuố ng; chấ t lỏng qua sàng vàsau đóqua lỗtrong rôto, xố i ma ̣nh vào tường của máy ly tâm, còn că ̣n đươ ̣c tháo thời gian rôto quay hoă ̣c là sau máy ngừng Khi phân chia các huyề n phù các máy ly tâm lắ ng, các tiể u phầ n rắ n có tỷ tro ̣ng lớn tỷ tro ̣ng cấ u tử chấ t lỏng đươ ̣c lắ ng xuố ng (dưới tác đô ̣ng của lực ly tâm đoa ̣n ố ng rôto) ta ̣o thành lớp vòng khuyên Cấ u tửlỏng cũng ta ̣o thành lớp vòng khuyên nằ m gầ n tru ̣c quay hơn, chấ t lỏng đươ ̣c dẫn ngoài qua mép tràn hay nhờ ố ng hút; că ̣n đươ ̣c tháo theo hành trình xảhay sau thiế t bi ̣ ngừng Viê ̣c phân chia 159/275 nhũ tương xảy tương tự: ở tường rôto ta ̣o lớp chấ t lỏng nă ̣ng, còn gầ n tru ̣c quay - lớp chấ t lỏng nhe ̣ 1.2.2 Phân loại máy ly tâm Các máy ly tâm công nghiê ̣p đươ ̣c chia ra: - Theo nguyên tắ c phân chia - kế t tủa, phân chia (phân ly), lo ̣c và tổ ng hơ ̣p Theo đă ̣c tiń h tiế n hành quá trin ̀ h ly tâm - chu kỳ và liên tu ̣c - Theo dấ u hiê ̣u về kế t cấ u - nằ m ngang (có tru ̣c nằ m ngang), nghiêng (cótru ̣c nghiêng) và đứng - Theo phương pháp thải că ̣n khỏi rôto - Khi sản xuấ t các chấ t hoa ̣t hoásinh ho ̣c thường sử du ̣ng các máy ly tâm tác đô ̣ng chu kỳ, thải că ̣n bằ ng khíhoáhay thủcông, còn sản xuấ t lớn - các máy ly tâm tựđô ̣ng hoá tác đô ̣ng liên tu ̣c - Khi lựa cho ̣n các máy ly tâm cầ n phải dựa vào các đă ̣c tin ́ h công nghê ̣ của chúng vàcác tiń h chấ t lý ho ̣c của vâ ̣t liê ̣u đem gia công (đô ̣ phân tán của pha rắ n, đô ̣ nhớt của pha lỏng và nồ ng đô ̣ của nó) - Nồ ng đô ̣ huyề n phù bằ ng tỷsố giữa lươ ̣ng pha rắ n vàtổ ng lươ ̣ng huyề n phù Nồ ng đô ̣ huyề n phùcóthể thể hiê ̣n bằ ng phầ n trăm theo khố i lươ ̣ng hay phầ n trăm theo thể tić h Hiê ̣u nồ ng đô ̣ giữa pha rắ n vàpha lỏng càng lớn thìnăng suấ t của máy ly tâm lắ ng càng cao 1.2.3 Hai loại máy ly tâm Máy ly tâm da ̣ng lắ ng và da ̣ng lọc Các máy ly tâm thuô ̣c da ̣ng này đươ ̣c biṭ kin ́ , có thiế t bi ̣điê ̣n an toàn vàthải că ̣n ở phiá bằ ng phương pháp thủ công Dẫn đô ̣ng máy ly tâm đươ ̣c thực hiê ̣n từđô ̣ng qua truyề n đô ̣ng bằ ng dây đai hình thang Trong các máy loa ̣i này có khoá liên đô ̣ng cho đô ̣ng vànắ p vỏ giảm áp suấ t khí trơ các khoang vỏ dưới 1470 Pa Các chi tiế t của máy tiế p xúc với sản phẩ m đươ ̣c chế ta ̣o bằ ng thép 12X18H10T Trong công nghiê ̣p vi sinh máy ly tâm đứng có kić h thước nhỏ đươ ̣c sửdu ̣ng rô ̣ng raĩ đô ̣ kin ́ vàtin ́ h an toàn cao Loa ̣i này rấ t thuâ ̣n lơ ̣i cho nhiề u quá trình tách và làm sa ̣ch mô ̣t lươ ̣ng vừa phải các chấ t hoa ̣t hoá sinh ho ̣c Máy ly tâm lắ ng nằ m ngang đươ ̣c ứng du ̣ng để phân chia huyề n phù cóhàm lươ ̣ng thể tić h pha rắ n từ1 đế n 40 Theo chức công nghê ̣, các máy ly tâm đươ ̣c chia làm ba nhóm: làm và phân cấ p, lắ ng va ̣n và lắ ng bằ ng phương pháp khử nước 163/275 Ly tâm làm đươ ̣c ứng du ̣ng để tinh chế huyề n phù có pha rắ n phân tán cao với nồ ng đô ̣ thấ p, để tinh chế huyề n phù khỏi các tiể u phầ n có kích thước lớn ?m trước na ̣p chúng đế n các máy phân ly kiể u điã vàmáy phân ly siêu tố c vàđồ ng thời để làm giảm nồ ng đô ̣ pha rắ n huyề n phù Các máy ly tâm làm và phân cấ p có yế u tố phân chia lớn 2500 Các máy ly tâm lắ ng va ̣n đươ ̣c ứng du ̣ng để phân chia huyề n phù có nồ ng đô ̣ pha rắ n nhỏ vàtrung bin ̀ h Khi đó nhâ ̣n đươ ̣c chấ t lỏng nguyên chấ t và chấ t lắ ng có đô ̣ ẩ m không lớn Yế u tố phân chia bằ ng 2000-3000, tỷsố giữa chiề u dài hoa ̣t đô ̣ng của rôto và đường kính 1,6 Ly tâm lắ ng bằ ng phương pháp khử nước đươ ̣c ứng du ̣ng để phân chia các huyề n phù thô cónồ ng đô ̣ cao Tính theo chấ t rắ n loa ̣i này cónăng suấ t lớn, đồ ng thời chấ t rắ n nhâ ̣n đươ ̣c có đô ̣ ẩ m không lớn lắ m Yế u tố phân chia nhỏ 2000, tỷ số chiề u dài hoa ̣t đô ̣ng của rôto và đường kính không lớn 2 Tính toán, thiết kế trình ly tâm: 2.1 Lựa chọn máy ly tâm: Với đề tài ta sử dụng máy ly tâm đĩa Mục đích việc sử dụng máy ly tâm đĩa: giúp cho chất cần tạo có độ tinh khiết cao (lên đến 99,9%) Chúng sử dụng lực ly tâm cực lớn, số vòng quay lên đến 15000 vòng/phút, số ấn tượng kết hợp với cấu tạo bên máy ly tâm dạng đĩa giúp loại bỏ gần hoàn toàn cặn sót lại Phù hợp cho trình ly tâm để tách sinh khối Bacillus licheniformis khỏi canh trường với hiệu cao Hình 1: Mặt cắt ngang máy ly tâm đĩa Hình 2: Mãy ly tâm đĩa quy mô công nghiệp  Nguyên lý làm việc máy ly tâm dạng đĩa: Máy ly tâm đĩa hệ thống ống hình nón nghiêng quay tập trung nhanh chóng đặt gần để giảm thiểu thời gian để nắm bắt hạt chất lỏng đặc với gia tốc có kích thước cao Trong cấu hình này, hệ thống nhập liệu vào trục quay bị buộc vào bát quay Áp suất buộc đình lên Chất lỏng nặng ép qua lỗ cuối kênh đĩa đạt đến ngoại biên bên bát Chất lỏng nhẹ chảy lên kênh đĩa khỏi máy ly tâm Trầm tích nặng chảy qua vòi phun mở; Nếu không thu thập tường bên bát Tùy thuộc vào việc vòi phun mở đóng, máy ly tâm hoạt động chế độ liên tục hàng loạt, tương ứng Bát thiết kế để mở liên tục ngoại vi chế độ bán dẫn liên tục Hình 3: Sơ đồ dòng chảy vật chất máy ly tâm đĩa Để xác định tốc độ cấp liệu tối đa Q, sơ đồ đơn giản vùng hai đĩa sử dụng Để thuận tiện, tọa độ x-y đặt mặt phẳng thẳng đứng cắt trục trục rotor với trục x song song với bề mặt đĩa Các phương trình chuyển động hạt lơ lửng sau xác định với ràng buộc hạt phải lắng đọng từ lên cặp đĩa Hình 4: Sơ đồ vùng hai đĩa thông số cho máy ly tâm đĩa  Sơ đồ trình ly tâm: Chất lỏng cần xử lý Các ống nạp liệu tĩnh Trung tâm buồng Các đĩa nhiều lớp Chất rắn bị giữ lại Chất lỏng tinh khiết chảy ngược lên phía thu thập vùng ngoại vi buồng tách khoang tách Hình 4: Sơ đồ trình ly tâm 2.2 Các thông số cần quan tâm trình ly tâm:  pH=4: Điều kiện pH acid cho tốt vận tốc lắng tăng trung hòa điện tích âm bề mặt protein, điều thúc đẩy tương tác điện tích hạt có kích thước lớn (Atkinson Daoud, 1976) Với giá trị pH ngày tăng, khối hệ thống ngày trở nên tiêu cực hạt có tương tự cấu trúc khối gây lực đẩy Điều làm giảm khả hấp thụ gây gián đoạn dẫn đến kết sản phẩm thu Mặc dù có nhiều lợi ích điều kiện pH giảm như: giảm bề mặt điện tích, giảm độ nhớt, lắng động tốt nhiễm bẩn Tuy nhiên nghiên cứu pH 4.0 không thực hiện, hạ thấp độ pH 4.0 gây bất hoạt protein thông qua ảnh hưởng nhóm chức ảnh hưởng đến việc xử lý tổng thể suốt trình xây dựng công thức (cần phải sử dụng quy trình thiết bị chịu acid) Hơn pH thấp nhiều so với 4.0 công thức gây ăn mòn bể chứa máy bay  Thời gian t: Đối với cách tiếp cận thực tế, thời gian ly tâm phải tính theo thứ tự số ngày Ở đề tài này, với công suất 200 tấn/năm Ta lựa chọn thời gian ly tâm theo mẻ, cụ thể với thông số cố định ta tính giá trị t 5,2  Nhiệt độ 20oC: Tiến hành ly tâm nhiệt độ khác (5,10,15,20,25,30) thấy nhiệt độ =20oC cho khả tách sinh khối khỏi canh trường tối ưu Giảm nhiệt độ làm tăng độ nhớt giảm vận tốc lắng., tăng nhiệt độ giảm độ nhớt tăng vận tốc lắng, nhiệt độ cao làm bất hoạt enzym mức nhiệt độ cao  Lực ly tâm: Lực ly tâm để tách sinh khối loại canh trường lên men khác tốt 9000g 48 000g Ở 48000g ,RCF cao quy mô thương mại gây bất lợi cho việc vận hành cách gia tăng hao mòn,các hạt flocculated, mức độ khó khăn cuộn lắng đọng chất rắn, lực trượt tăng lên Chính thế, RCF thực tế 10 làm thương mại rộng rãi Bởi quy mô thương mại lực ly tâm 9000g quy mô phòng thí nghiệm 48 000g Tuy nhiên để biến xác RCF trường hợp ta phải tiến hành tính toán từ thông số cho (Được tiến hành phần 2.3)  Độ nhớt: Theo nghiên cứu trước độ nhớt  = 0,001 kg.m-1.s-1 đối cho trình ly tâm đạt suất cao 2.3 Tính toán thiết bị Năng suất nhà máy tách sinh khối Bacillus licheniformis khỏi canh trường 200 tấn/năm Giả sử chọn phương pháp lên men gián đoạn để thu sinh khối Bacillus licheniformis thời gian mẻ 45 giờ, thời gian nghỉ mẻ (Theo nghiên cứu BioMed Central) Hiệu suất trình trước li tâm đạt 100% Một năm 355 ngày, trừ ngày lễ (15 ngày) thời gian bảo trì máy móc thiết bị (30 ngày) Số làm việc công ty năm: Tlàm việc= (355 – (15 + 30)) * 24 = 7680 (giờ) Thời gian mẻ là: 45 Thời gian nghỉ mẻ Vậy tổng thời gian cho mẻ tmẻ= 50 Vậy số mẻ năm là: 𝟕𝟔𝟖𝟎 Năng suất nhà máy: 𝟓𝟎 = 153 mẻ 𝟐𝟎𝟎 𝟏𝟓𝟑 = 𝟏 𝟑𝟎𝟕 (tấn/mẻ) = 1307 (kg/mẻ) Theo Rajiv Datar hao hụt trình ly tâm 5% Tỉ lệ hao hụt: 5% Năng suất thật nhà máy hao hụt ly tâm thu sinh khối: 1307 × 𝟏𝟎𝟎 𝟗𝟓 = 1375 (kg/mẻ) Để trình lên men đạt hiệu nồng độ sinh khối Bacillus licheniformis canh trường X = 17.6 g/l (Theo Hanjing Huang, 2004) Với nồng độ sinh khối thể tích cần ly tâm sau mẻ là: 11 𝟏𝟑𝟕𝟓 𝟏𝟕,𝟔∗𝟎,𝟎𝟎𝟏 = 78125 (lít) = 78,125 (m3) Tham khảo thiết bị ly tâm công nghiệp, cuối nhóm định chọn máy ly tâm đĩa với thông số cụ thể sau: Bảng Bảng thông số thiết bị ly tâm Đặc điểm Thông số Năng suất máy 15 m3/h Đường kính đĩa 450-1000 mm Công suất mô tơ 22 kW Dài 1730 mm Rộng 285 mm Cao 700 mm Khối lượng máy phân ly 000 kg Số đĩa 85 Tốc độ quay 5120 vòng/ phút Với công suất 15 m3/h thời gian ly tâm máy cho mẻ là: 𝟕𝟖,𝟏𝟐𝟓 𝟏𝟓 = 5,2 (giờ) Thời gian hợp lí với mẻ ly tâm nên cần sử dụng thiết bị ly tâm Rpm cần thực để thu tủa 4500 vòng/ phút (Giáo trình Công nghệ enzyme) Đường kính máy ly tâm 0.45 m ( theo thông số kỹ thuật máy)  Tính RCF: RCF = Với 𝜔 = 𝒓 × 𝝎𝟐 𝑟𝑝𝑚 × 2𝜋 60 𝒈  RCF = 𝟏−𝟎,𝟒𝟓 12 𝟗,𝟖𝟏 𝟒𝟓𝟎𝟎 ×𝟐𝝅 𝟐 ×( 𝟔𝟎 ) = 12 450 g Chọn RCF = 12 500 g  Yếu tố sigma: ∑ = 𝑫𝑺𝑪 𝟐𝝅𝒏𝝎𝟐 (𝒓𝟑𝟎 − 𝒓𝟑𝒊 ) 𝟑𝒈𝒕𝒂𝒏𝜽 Trong đó: n - lươ ̣ng điã , thiết bị DHC400 có 85 đĩa 𝜃- góc nghiêng ta ̣o nên điã , độ (chọn 𝜃 = 45 độ) r0 và ri- bán kiń h và bán kin ́ h của điã (m) ∑𝑫𝑺𝑪 = 𝟐𝝅𝟖𝟓 𝟒𝟓𝟎𝟎×𝟐𝝅 𝟐 × ( ) 𝟑×𝟗,𝟖𝟏×𝒕𝒂𝒏𝟒𝟓 𝟔𝟎 x (13 – 0,453) = 662 646  Vận tốc dịch vào máy ly tâm: 𝝑= 𝑸  = 𝟕𝟖𝟏𝟐𝟓 𝟑 𝟔𝟔𝟐 𝟔𝟒𝟔 = 0,021 (L/p) Trong đó: Q: thể tích canh trường cần ly tâm (lít)  Vận tốc lắng hạt: Vlắng= d2𝝎𝟐 𝒓𝟎 (𝝆𝟏 − 𝝆𝟐 ) : 18 Trong đó: 𝜌1 = 1100 kg/m3 : tỷ tro ̣ng pha rắ n; 𝜌2 = 1044 kg/ m3: tỷ trọng môi trường; d - bán kiń h quy đổi của ̣t rắ n (m) ( d= 0,5 µm = 0,5 x 10-6m ) ω – số vòng quay của đĩa, vòng/phút; ω = 500 (vòng/phút)  - độ nhớt ( = 0,01 g.cm-1.s-1 = 0,001 kg.m-1.s-1) Vlắng = (0,5 x 10-6 )2 × ( 𝟏 𝟒 𝟓𝟎𝟎 ×𝟐𝝅 𝟐 ) × × (1100 – 1044) × 𝟔𝟎 𝟏𝟖 ×𝟎,𝟎𝟎𝟏 = 1,677×10-4(m/s) 13 Kết luận: Để tách sinh khối Bacillus licheniformis khỏi canh trường với công suất (nhà máy) 200 tấn/năm, nhóm lựa chọn thiết bị ly tâm đĩa Qua tính toán sau cố định số thông số máy, ta thu kết sau:  Thời gian ly tâm: t = 5,2  Nhiệt độ ly tâm: 20˚C  Tốc độ quay: ω = 4500 rpm  Vận tốc lắng máy ly tâm: Vlắng = = 1,677×10-4(m/s)  Yếu tố Sigma: ∑𝑫𝑺𝑪 = 662 646  Vận tốc dịch vào: 𝝑 = 0,021 (L/p) 14 TÀI LIỆU THAM KHẢO Centrifugation Efficient centrifugal recovery of Bacillus thuringiensis biopesticides from fermented wastewater and wastewater sludge_ Satinder K Brara, M Vermaa, R.D Tyagia, R.Y Surampallic Recovery of Bacillus licheniformis Alkaline Protease from Supernatant of Fermented Wastewater Sludge Using Ultrafiltration and Its Characterization 15 ... 13 Kết luận: Để tách sinh khối Bacillus licheniformis khỏi canh trường với công suất (nhà máy) 200 tấn/ năm, nhóm lựa chọn thiết bị ly tâm đĩa Qua tính toán sau cố định số thông số máy, ta thu kết... cho trình ly tâm đạt suất cao 2.3 Tính toán thiết bị Năng suất nhà máy tách sinh khối Bacillus licheniformis khỏi canh trường 200 tấn/ năm Giả sử chọn phương pháp lên men gián đoạn để thu sinh khối. .. cho trình ly tâm để tách sinh khối Bacillus licheniformis khỏi canh trường với hiệu cao Hình 1: Mặt cắt ngang máy ly tâm đĩa Hình 2: Mãy ly tâm đĩa quy mô công nghiệp  Nguyên lý làm việc máy ly