CHƢƠNG 4 TÍNH TỐN THIẾT BỊ
4.2. Các thiết bị tinh sạch
4.2.2. Thiết bị kết tủa
Sau khi lọc, ta có tổng lƣợng dung dịch cần kết tủa là 2298135.81 kg với thể tích 2214.02 m3.
Bổ sung muối ammonium sulphate vào dung dịch enzyme một cách từ từ, kết hợp với khuấy trộn, quá trình kết tủa thực hiện ở nhiệt độ thấp (40C) để tránh làm mất hoạt tính enzyme cho đến khi đạt nồng độ muối bảo hòa 60%. Chọn thiết bị làm từ thép khơng gỉ để tránh bị ăn mịn trong quá trình thực hiện.
(Silvana Menoncin, 2010)
Muối (NH4)2SO4 ở nhiệt độ lạnh (40C) có độ bão hịa 70% là 70 g/100ml nƣớc. Với 100ml dịch enzyme thơ thì để đạt 70% độ bão hịa (NH4)2SO4 thì ta cần bổ sung 47.2 g (NH4)2SO4 và 100ml canh trƣờng (Giáo trình cơng nghệ enzyme).
Khối lƣợng (NH4)2SO4 bổ sung vào bể kết tủa
Mmuối =
x V =
x 2214.02 = 1045017.44 (kg)
Tổng khối lƣợng của bể kết tủa
Sau khi kết tủa xong, để dung dịch lắng trong 5 giờ, mục đích là tạo kết tủa hoàn toàn. (Silvana Menoncin, 2010)
Q trình kết tủa có tỉ lệ hao tổn trong chuyển hóa là 3%, do q trình kết tủa phản ứng khơng hồn tồn cịn lƣợng ít enzyme chƣa kết tủa.
Thiết kế bể kết tủa enzyme:
(NH4)2SO4 có khối lƣợng riêng là 1770 kg/m3 (Sổ tay QT và TB tập 1) nên với khối lƣợng muối (NH4)2SO4 chiếm thể tích là:
= 590.41(m3)
Thể tích bể kết tủa cần thiết kế:
V kết tủa = Vsau lọc + V muối = 2214.02 + 590.41 = 2804.43 (m3)
Khối lƣợng riêng của canh trƣờng sau kết tủa
D2 =
=
= 1192.10 (kg/m3)
Vì thể tích của bể kết tủa quá lớn khó cho giai đoạn thiết kế và điều kiển các thông số của bể, nên ta sẽ chia ra nhiều bể với thể tích nhỏ hơn. Giống nhƣ bể lên men, ta sẽ chọn bể có thể tích là 120m3 nên số bể kết tủa là:
Số bể =
(bể)
Giả sử hệ số chứa đầy của bể kết tủa là 75%
Vbể tủa =
= 160 (m3)
Gọi: Htủa là chiều cao hình trụ (m) htủa là chiều cao nắp và đáy (m)
Dtủa là đƣờng kính bể kết tủa (m).
Các tỉ lệ về đƣờng kính và chiều cao đƣợc thiết kế tƣơng tự nhƣ bể len men.
Chọn Htủa = 2 Dtủa và htủa = 0.1Dtủa
Thể tích tổng của bể:
Vbể tủa = Vtrụ + 2 Vđáy
Trong đó: Vtrụ: thể tích của hình trụ Vđáy: thể tích của đáy bể
Thể tích hình trụ:
Thể tích đáy bể (hình cầu), mỗi đáy là ½ thể tích hình cầu nên 2 đáy là thể tích của một hình cầu:
Thể tích tồn bộ của thiết bị: Vbể tủa = Vtrụ + V2 đáy = + = (m3) Vậy đƣờng kính bể cần tìm là: Dtủa = √ = √ = 4.24 (m) Từ đó ta có: Htủa = 8.48 (m) và h = 0.42 (m)
Thiết kế cánh khuấy cho bể kết tủa
Các tỉ lệ ta chọn tƣơng tự nhƣ bể lên men chính:
Đƣờng kính cánh khuấy
Dck’ = 0.3 Dtủa = 0.3 4.24 = 1.27 (m) Chiều rộng của vách ngăn
Avn’ = 1/10 Dtủa = 0.1 x 4.24 = 0.42 (m) Chiều cao lƣỡi cánh khuấy:
Hck’ = 0.2 Dck’ = 0.2 x 1.27 = 0.25 (m) Chiều rộng của cánh khuấy
Ack’ = 0.25 Dck’ = 0.25 x 1.27 = 0.32 (m)