Xreferat.com » Остальные рефераты » Очистка воздуха перед подачей в ферментер

Очистка воздуха перед подачей в ферментер

Министерство Высшего Образования Российской Федерации


Московский Государственный Университет

Пищевых производств


Кафедра: «биотехноогии, экологии и

сертификации пищевых

продуктов»


«Схема очистки воздуха, подаваемого в ферментер»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

50–КП–95-ПТМ-13.Б/06.4.1


выполнил: студент

подпись


дата


преподаватель:

подпись


дата


Москва 1999г

 СОДЕРЖАНИЕ 



Стр.

Введение …………………………………………………………………….


  1. Задание …………………………………………………….…………..


  1. Описание технологической схемы ……………………………….


  1. Расчетная часть …………………………..……………………………


  1. Спецификация ……………………………….……………………….


  1. Список использованной литературы …………...……………….


3

5


6


7


16


17


ВВЕДЕНИЕ 


В современном микробиологическом производстве возрастают требования к степени очистки технологического воздуха, подаваемого для аэрации при культивировании микроорганизмов-продуцентов биологически активных веществ. Даже незначительное содержание посторонней микрофлоры в воздухе может привести к инфицированию и резкому снижению выхода продукта, так как при многосуточном цикле культивирования продуцента потребляется 50-80 тыс. м3/час воздуха.


В воздухе промышленных городов содержится пыль в концентрации от 5 до 100 мг/м3, что составляет 106-108 твердых частиц размером 5-150 мкм. Микроорганизмы осаждаются на частицах пыли, а также свободно витают в воздухе. Их содержание в воздухе зависит от времени суток, сезона и погоды и составляет до 2000 клеток в 1 м3. Свободно витающие вегетативные клетки быстро инактивируются, жизнеспособными остаются лишь споры. Состав микроорганизмов очень разнообразен, и величины микробных клеток неодинаковы. Определение размера клетки необходимо для обеспечения требуемой эффективности бактериальной очистки технического воздуха, которая осуществляется с помощью фильтрации. При фильтрации клетки микроорганизмов задерживаются на фильтрах, а очищенный воздух поступает в технологическую линию.


В отечественной и зарубежной промышленности применяют различные типы фильтров. . Процессы, приводящие к захвату частиц при фильтрации, делят на ситовые (с осаждением частиц при прямом касании, если размер просвета меньше диаметра частицы) и неситовые, к которым относятся инерционное осаждение, диффузия, а также электростатическое притяжение.


Поскольку с уменьшением размеров частиц эффективность инерционного осаждения снижается, а диффузионного возрастает, но более медленно, то существует диапазон размеров фильтруемых частиц, которые особенно трудно поддаются улавливанию. Это частицы размером до 0,3 мкм. Поэтому при проектировании фильтрующих систем в микробиологическом производстве в качестве расчетного размера принимают 0,3 мкм.


Однако до очистки воздуха от клеток микроорганизмов, наиболее трудно поддающихся улавливанию, необходимо осуществить предварительную очистку воздуха от пыли и других механических частиц размером до 150 мкм.


Полидисперсность задерживаемых при фильтрации частиц обусловливает создание многоступенчатой системы очистки технологического воздуха, состоящей из фильтра предварительной очистки, блока компрессора и каскадов биологических фильтров.


 ЗАДАНИЕ 


Вариант № 7.


Рассчитать и спроектировать установку для очистки и стерилизации воздуха, поступающего в четыре ферментера объемом 50 м3, где происходит в стерильных условиях биосинтез лизина бактериями Brevibacterium sp. 224. Избыточное давление в ферментере – 0,5 атм

  1. Подобрать фильтр грубой очистки воздуха (масляный)

  2. Подобрать компрессор и проверить давление воздуха.

  3. Рассчитать теплообменник воздушного охлаждения.

  4. Подобрать влагоочиститель

  5. Подобрать основной и индивидуальный фильтры.

  6. Определить сопротивление фильтров при скорости воздуха W=3 м/сек

  7. Концентрацию пыли после масляного фильтра, если yн = 3,3 мг/м3, ε = 90 %, продолжительность работы фильтров.

 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 


Систему фильтрации в целом можно охарактеризовать микробиологической надежностью (вероятностью удельного проскока первой жизнеспособной клетки) и суммарным перепадом давления в системе.

Многоступенчатая система очистки воздуха обеспечивает расчетную эффективность стерилизации воздуха.


Воздух на аэрацию в посевные и производственные ферментеры подается с помощью компрессора. Перед сжатием воздух проходит через специальный фильтр для очистки от механических примесей. Нагретый в процессе компреммирования сжатый воздух с давлением 4,123 МПа охлаждается в кожухотрубном теплообменнике и после него поступает в циклон.

Перед поступлением в ферментер воздух проходит частичную очистку от микроорганизмов в фильтре грубой очистки и полностью очищается от микроорганизмов в фильтре тонкой очистки. В ферментер очищенный воздух подается с помощью барбатера.

В фильтре грубой очистки воздух проходит через две непрерывно движущиеся сетки, смоченные маслом. Скорость первой сетки 16, второй – 7 см/мин. Сетки натянуты между ведущими и натяжными валами. Ведущие валы приводятся в движение электроприводом. При движении сетки проходят через масляную ванну, где с них смывается осевшая пыль.

Для тонкой бактериальной очистки воздуха применяются фильтры различных типов. Распространенными являются фильтры с тканью Петрянова. Она представляет собой сверхтонкие, беспорядочно сплетенные в виде полотен на марлевой или другой пористой основе волокна толщиной 1,5 мкм из перхлорвинила (ФПП-15). Эти синтетические материалы требуют стерилизации глухим паром, так как имеют ограниченную теплостойкость. Коэффициент проскока в этих фильтрах составляет не более 0,1 - 0,01%.


РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ


  1. Расход воздуа на 4 ферментера.


Рабочий объем ферментера:



Выберем ферментер конструкции Гипромедпрома [ 5 ] стр. 246


Диаметр ферментера - 3215 мм

Высота ферментера - 11 524 мм


Объем жидкости в ферментере – 30 м3


Расход воздуха найдем из расчета 1м3 на 1 м3 среды в минуту.

Vв = 30 м3 /мин = 1800 м3 / час

Расход воздуха на 4 ферментера:

Vв = 1800 4 = 7 200 м3 /час = 120 м3/мин


Давление столба жидкости в ферментере:


В
ысота столба жидкости в ферментере:


Нж=gh=9,8169141,1103=74609 кгс/м2=732000 Па


По скорости движения воздуха (W=3 м/сек) и производительности подберем фильтр тонкой очистки [ 5 ] стр. 284 Таб. 20.


Для данной схемы выберем индивидуальный фильтр «Лайк» СП 6/17 ФПП-15

Площадь фильтрующей поверхности: F = 14 м2

При скорости воздуха W=3 м/сек скорость фильтрации υф = 108 м3 /час м2

Производительность данного фильтра – 1 836 м3 /час

Степень очистки – ε = 99,99 %
Сопротивление фильтрующего слоя – 28 мм вод ст = 274,4 Па

  1. Рассчет масляного фильтра.


Коэффициент очистки воздуха масляным фильтром:



Выбираем фильтр масляный самоочищающийся типа ФШ с ф = 4 000 м3 /час м2 [ 3 ]

Длительность работы фильтра – 150 час при удельной производительности фильтра

ф = 4 000 м3 /час м2 из Таб.19 [ 5 ]



Потребная поверхность фильтра для очистки воздуха:


Гидродинамическое сопротивление масляного фильтра:



г
де - толщина фильтра, в см

 - скорость воздуха перед входом в фильтр, м/сек


  1. Параметры воздуха, поступающего в компрессор:


Удельный вес воздуха, поступающий в компрессор при 20 С, 0=65% и d0=9,7 г/кг с в:


где 0 – удельный объем воздуха.



Тогда удельный вес воздуха


  1. Г
    идродинамическое сопротивление барбатера:


  1. Для данной схемы выбираем влагоотделитель объемом 60 м3

  2. Потери напора во всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

    1. Потери напора во всасывающем трубопроводе.

8.1.1. Потери напора на трение воздуха о стенки воздуховода на прямолинейных участках:

Количество прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,5 м – 1

Длина прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,5 м – 7 м


Количество прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,2 м – 2

Длина прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,2 м - 1 м


Гидравлический коэффициент сопротивления воздуховода:


Для прямолинейного участка с диаметром воздуховода d в= 0,5 м:


Для прямолинейных участков с диаметром воздуховода d в= 0,2 м




Потери напора на трение воздуха о стенки воздуховода на прямолинейных участках с d в= 0,5 м:




Потери напора на трение воздуха о стенки воздуховода на прямолинейных участках с d в= 0,2 м:




8.1.2. Потери напора в отводе диаметром 1 м всасывающего воздуховода:





Потери напора при переходе от воздуховода с d в= 0,5 м: к воздуховоду с d в= 0,2 м:




Суммарное сопротивление всасывающего воздуховода:

Нвсас = Н1тр.в + Н1тр. + Нотв + Нпер + Нфил = 1,37+0,83+0,78+0,78+95,8 = 99,5 Н/м2


8.2. Потери напора в нагнетательном трубопроводе.

8.2.1 Потери напора на трение воздуха о стенки воздуховода на прямолинейных участках:

Длина и количество прямолинейных участков нагнетательного воздуховода:


длина, м

количество

1

7

8

1

7,330

1


7,300м – длина воздуховода, проходящего внутри ферментера к барботеру. 5 стр. 246 рис. 76

Длина прямых участков нагнетательного воздуховода:

L = 1+8+7,330=16,33 м.




Местные потери сопротивления:





Общие потери давления на нагнетательном трубопроводе:

Hнагн = Нтр.в. + Нотв + Нфил. г. оч. + 4Нфил. тон. оч. + Нбарб + Нж + Нф = 8,09 + 0,55 + 95,8 + 4 274,4 + 0,78 + 732 103 +

Если Вам нужна помощь с академической работой (курсовая, контрольная, диплом, реферат и т.д.), обратитесь к нашим специалистам. Более 90000 специалистов готовы Вам помочь.
Бесплатные корректировки и доработки. Бесплатная оценка стоимости работы.

Поможем написать работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Похожие рефераты: