CHỌN VĂ TÍNH THIẾT BỊ
5.8 Thiết bị tiệt trùng môi trường dinh dưỡng dạng liín tục YHC – 20(4, t114)
Đặc tính kỷ thuật:
Năng suất YHC – 20: 20m3/h. Hiệu suất thu hồi nhiệt: 77%.
Âp suất hơi văo bộ đun nóng: 0,6MPa. Sức chứa của bộ đun nóng: 100lít. Đường kính bộ giữ nhiệt: 600mm. Chiều cao bộ giữ nhiệt: 6000mm. Sức chứa bộ giữ nhiệt: 1,7m3. Bộ trao đổi nhiệt dạng tấm.
Nguyín tắc lăm việc: Trước khi bắt đầu hoạt động tất cả câc thiết bị, đường ống dẫn vă phụ tùng YHC được thanh trùng bằng hơi quâ nhiệt. Sau khi thanh trùng môi trường được bơm li tđm số 2 bơm văo bộ đun nóng số 3 tại đđy môi trường được đun nóng nhanh đến nhiệt độ 1300 C vă tại đđy tạo ra lượng nước ngưng lă 0,5m3/h. Từ bộ đun nóng môi trường được đưa văo bộ giữ nhiệt vă sau đó được đưa văo bộ trao đổi nhiệt kiểu tấm tại đđy môi trường mới được lăm nóng trước khi đưa văo bộ đun nóng số 3 còn môi trường từ bộ giữ nhiệt sẽ được lăm lạnh đến nhiệt độ 900C. Từ bộ thu hồi nhiệt môi trường được bơm văo thiết bị trao đổi nhiệt (7) để lăm lạnh trước khi đưa văo nồi lín men.
Khối lượng môi trường cần thanh trùng cho 1 ngăy sản xuất lă: 361990,717 (lít).
Thời gian thanh trùng cho 1 mẻ môi trường:
01 , 18 20 . 1000 717 , 361990 = = tt T (giờ). 5.9 Thiết bị lín men:
5.9.1 Tính thể tích của thiết bị lín men: (Vtb).
Thể tích lăm việc của thiết bị lín men được tính theo công thức: k V V k V V mt tb tb ⇒ = = . 1 .(4; t 216)
Để sản xuất câc chế phẩm của enzim thì đường kính bín trong của thiết bị lă DB = 2000 đến 3000 mm.(4;t 216)
Vậy ta chọn DB = 3m vă chọn 6 thiết bị có k = 0,65 (Hệ số chứa đầy) Thay số văo ta có : 92818,133 6 . 65 , 0 717 , 361990 = = V (lít)
Vậy chọn thể tích của thiết bị lă Vtb = 100 m3.
Không khí vào Môi trường
dinh dưỡng
Câc kích thước khâc của thiết bị: he: Chiều cao phần elíp. h: Chiều cao phần gấp mĩp. Fb: Bề mặt bín trong.
Vd: Sức chứa của đây. S: Bề dăy của tường đây. Theo tăi liệu 4 trang 216 ta có:
he = 0,25.DB; h ≥ 2S. he = 0,75m.
Thể tích chưa hoạt động của thiết bị Vr tính theo công thức: VTB =VX +2Vd Thể tích phần xilanh: VX =VTB −2Vd Chọn h = 50mm, S = 25mm. Tra bảng XIII.10 (6, t 382). Ta có: Vd =3,89m3. Thay số văo ta có: Vx = 100 – 2.3,89 = 92,22m3. Chiều cao phần xilanh của thiết bị:
F V
H X
X =
F: Diện tích của thiết diện tính theo đường kính trong DB = 3000mm. Trong đó: F = 0,785.D2 B = 0,785.9=7,065 Vậy: 13,053 065 , 7 22 , 92 = = X H (m).
Chiều cao chung của thiết bị: HC = HX + 2(he + h) Thay số: HC = 13,053 + 2(0,75 +0,05) = 14,653m Chọn HC = 14,653m.
5.9.2 Chọn bộ khuấy đảo vă công suất động cơ:
Bởi độ nhớt của môi trường µ dao động trong khoảng 0,001 – 5 Pa.s vă khối lượng riíng ρ nằm trong khoảng 800 – 1900kg/m3.
Theo bảng IV.5(5,t 624).Chọn:
Số vòng quay:0,48 vòng/s. Công suất tiíu tốn: 28Kw.
5.9.3 Cđn bằng nhiệt cho thiết bị lín men:
Lượng nhiệt thải ra từ canh trường vă tiíu hao nước lăm lạnh được xâc định từ cđn bằng nhiệt
Thu nhiệt Tiíu hao nhiệt
Với môi trường dinh dưỡng. Q1 = Gn.Cn.tn
Nhiệt sinh học được giải phóng khi phât triển canh trường: Q2 = q.p
Với nước lăm lạnh Q3 = GB.GBt1B Với lượng không khí thổi: Q4 = Li1
Với canh trường thănh phẩm Q5 = Gk.Ck.tk
Với nước lăm lạnh:Q6 = GB.CB.t2B Với lượng không khí thổi: Q7 = Li2 Tổn thất văo môi trường xung quanh: Q8 = 3600.α.Fa.∆t
Trong đó:
Gn, GB vă Gk: Khối lượng môi trường dinh dưỡng, nước lăm lạnh vă canh trường thănh phẩm, kg.
Cn, CB, vă Ck: Nhiệt dung riíng của môi trường dinh dưỡng, nước lăm lạnh vă canh trường thănh phẩm, (KJ/kg.K).
Tn, tk, t1B, vă t2B: Nhiệt độ của môi trường dinh dưỡng, canh trường thănh phẩm, nước lăm lạnh đầu vă cuối, (K).
q: Nhiệt lượng trung bình được giải phóng khi tăng mức sinh khối của chủng vi sinh vật, (KJ/kg).
p: Mức tăng sinh khối của vi sinh vật, (kg/h). L: Lượng không khí được thổi, kg/h.
i1 vă i2: enpintan của không khí mới vă không khí thải, KJ/kg. Fa: lă diện tích bề mặt lín men, m2.
σ : Hệ số thải từ bề mặt thiết bị văo môi trường xung quanh KW/m2.k.
Đặt: Q1 + Q2 + Q5 – Q8 – L(i2 – i1) = Q (*)
Lượng nước cần sử dụng cho quâ trình lăm mât canh trường, kg/h.
( / ). ) (t2 t1 kg h C Q G B B B B = −
Theo số liệu thực nghiệm ta có thể tính như sau: Nhiệt sinh ra trong quâ trình lín men:
Theo (5; t 172) cứ một lít dịch lín men trong thiết bị lín men chính sau một chu kỳ lín nem sẽ giải phóng ra: 1,13 Kcal nhiệt.
Lượng nhiệt sinh ra trong 1 chu kỳ lín men sẽ lă: Qts = 361990,717.1,13 = 409049,51 (Kcal).
Nhiệt tổn thất do không khí mang ra được lấy 10% so với lượng nhiệt sinh ra (6; t273).
Qks = 10%.409049,51 = 40904,951 (Kcal). Vậy lượng nhiệt toả ra khi phât triển canh trường:
Q2 – L(i2 – i1) = Qts – Qks = 409049,51 – 40904,951 = 368144,559(Kcal). Lượng nhiệt của môi trường dinh dưỡng:
Q1 = Gn.Cn.tn.
Tính Cn: Vì lượng môi trường đưa văo có nồng độ tương đối nhỏ nín ta giả sử dung dịch lỏng có 2 cấu tử vậy Cn = 4190 – (2514 – 7,542.t).x . cho x = 0,07 vì nồng độ chất khô lă :bột ngô chiếm 6%, NaNO3 0,9%, MgSO4 0,005%. Suy ra nồng độ chất khô lă: 6,905%.Vă tn = 280C
Cn = 4190 – (2514 – 7,542.t).x = 4029(J/kg.độ) =4,029 (KJ/kg.độ). Gn = 368144,559.1,115 = 410481,183(kg) (Giả sử khối lượng riíng của môi trường dinh dưỡng lă 1,115).
Thay số văo ta có: Q1 = 410481,183.4,029.28 = 48376208,38(KJ) = 11513537,59 (Kcal)
Với canh trường thănh phẩm: Q5 = Gk.Ck.tk
Tính Gk: Vì không có thực nghiệm nín ta chọn môi trường thănh phẩm có khối lượng riíng lă: 1,176 kg/lít.
Gk = 368144,559.1,176 = 432938(kg). Nhiệt độ của môi trường sau khi lín men lă :280C
Cn = 4190 – (2514 – 7,542.t).x. Giả sử chọn x = 0,04 ta có: Cn =4,098 (kJ/kg.độ). Thay số văo ta có:
Q5 = 432938.4,098.28 = 49677037,87(KJ) = 11823135,01(Kcal) Tổn thất nhiệt văo môi trường xung quanh:
Q8 = 3600.α .Fa.∆t Ta có: Fa = 43 m2. ∆t = 3 độ 28503 µ α = tCT −tT Chọn tCT = 28; tT = 25; µ = 1,027Pa.s α =4074,07; ∆t=3 Vậy Q8 = 451896(Kcal).
Thay câc thông số văo công thức (*) ta có: Q = 23252921,16 (Kcal).
Lượng nước tiíu hao lăm lạnh cho quâ trình lín men: ( ) 1 2B B B B C t t Q G − = (4,t222).
Giả sử nước lăm lạnh cho thiết bị lín men ở nhiệt độ 200C sau khi trao đổi nhiệt độ của nó tăng lín 250C.
Vậy: GB = 64,681(m3/h).