Технология производства глюкаваморина - Производство и технологии курсовая работа

Главная

Производство и технологии
Технология производства глюкаваморина

Материальный и тепловой расчет процесса получения осахаривателя крахмалсодержащего сырья. Технологическая схема, план и разрезы цеха по производству глюкаваморина. Оборудование для получения и подготовки питательных сред. Получение посевного материала.


посмотреть текст работы


скачать работу можно здесь


полная информация о работе


весь список подобных работ


Нужна помощь с учёбой? Наши эксперты готовы помочь!
Нажимая на кнопку, вы соглашаетесь с
политикой обработки персональных данных

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет»
Факультет технологии органических веществ
Кафедра биотехнологии и биоэкологии
«Оборудование и проектирование предприятий микробиологической промышленности»
«Технология производства глюкаваморина»
Курсовой проект содержит страниц пояснительной записки, таблицы, литературных источника.
ГЛЮКАВАМОРИН, ГЛЮКОАМИЛАЗА, ДОБАВКА ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА, МАТЕРИАЛЬНЫЙ БАЛАНС, ТЕПЛОВОЙ БАЛАНС, УСТАНОВКА НЕПРЕРЫВНОЙ СТЕРИЛИЗАЦИИ.
Цель работы - разработка проекта цеха по производству глюкаваморинаГ2х. В проекте представлен выбор и обоснование технологической схемы производства глюкаваморинаГ2х. Произведен расчет материального и теплового баланса, расчет и подбор основного технологического оборудования. Спроектирован и представлен на чертеже цех по производству глюкаваморинаГ2х. Технология позволяет получить препарат, предназначенный для осахаривания крахмалсодержащего сырья в спиртовой промышленности.
Глюкаваморин - ферментный препарат (глюкоамилаза), который используют для осахаривания крахмалсодержащего сырья в спиртовой промышленности.
Его готовят на основе культуры Aspergilus awamori ВУДТ-2.
Глюкаваморин Г2х представляет собой водный экстракт глубинной культуры и фильтрат культуральной жидкости, освобожденный от нерастворимых веществ и сконцентрированный до 45-50% сухого вещества.
Глюкоамилаза (б-1,4-глюканглюкогидролаза) широко распространена в природе. Она синтезируется многими микроорганизмами и образуется в животных тканях, особенно в печени, почках, плаценте кишечника и т.д. Фермент в литературе известен под различными названиями: амилоглюкозидаза, г-амилаза, лизосомальная б-глюкозидаза, кислая мальтоза, матулаза, така-амилаза В и экзо-1,4-б-глюкозидаза. Глюкоамилаза катализирует последовательное отщепление концевых остатков б-D-глюкозы с нередуцирующих концов субстрата. Это фермент с экзогенным механизмом воздействия на субстрат. Многие глюкоамилазы обладают способностью так же быстро, как и б-1,4-связь, гидролизовать б-1,6-гликозидные связи. Но это происходит только в том случае, когда за б-1,6-связью следует б-1,4-связь, поэтому декстран ими не гидролизуется. Отличительной особенностью глюкоамилаз является способность в десятки раз быстрее гидролизовать высокополимерный субстрат, чем олиго- и дисахариды.
В литературе высказывается мнение, что механизм атаки субстрата глюкоамилазой может быть двух типов: либо одноцепочечный, либо множественной атаки, и что активный центр имеет подцентровую структуру.
Почти все глюкоамилазы являются гликопротеидами, содержащими от 5 до 35% углеводов, которые состоят из олиго-, ди- и моносахаридов. Углеводный компонент может быть целостным фрагментом или же разбитым на индивидуальные соединения, которые прикрепляются к белку через треонин и серин. Большинство известных глюкоамилаз имеет оптимум рН при 4.5-5.2, реже - при 5.7-6.0, в основном для дрожжевых глюкоамилаз (см. табл. 1).
рН-стабильность микробных глюкоамилаз лежит в широком диапазоне от 2,5 до 9. Термостабильность глюкоамилаз лежит в интервале от 30 до 45 С и редко повышается до 55-60 С. Глюкоамилазы различного происхождения заметно отличаются по молекулярной массе, которая, по данным различных авторов, имеет значения от 48 000 до 210 000. Следует заметить, что далеко не все микробные глюкоамилазы способны полностью гидролизовать крахмал до глюкозы. Еще в 60-х годах Й. Фукумото предложил все микробные глюкоамилазы разделить на два типа:
1). полностью гидролизующие крахмал до глюкозы;
2). гидролизующие крахмал до глюкозы на 80-85%.
В то время предполагалось, что степень гидролиза зависит только от свойств глюкоамилаз и их происхождения.
В 70-х годах было показано, что при росте культуры параллельно накапливаются и другие амилолитические ферменты, обладающие не только гидролитическим, но и трансферазным действием. Это гликозилтрансфераза и б-амилаза. Даже в случае, если система открытая и продукт гидролиза (глюкоза) постоянно удаляется из системы (рис. 1), процесс может дойти до полного гидролиза крахмала до глюкозы. Если же система закрытая и концентрация субстрата велика, то при достижении определенной концентрации глюкозы в реакционной среде в результате переноса глюкозильных остатков на глюкозу, ди- и олигосахариды начинают накапливаться изомальтоза, паноза, нигероза, изомальтотриоза и другие сахара, которые имеют горький вкус. В результате процесс не может дойти до полного превращения крахмала в глюкозу и возникает ошибочное представление, что глюкоамилаза не полностью гидролизует крахмал.
Сама же глюкоамилаза может проявлять небольшую трансферазную активноть, но только при концентрации глюкозы свыше 60-70%.
Поэтому ранее принятое деление глюкоамилаз на два типа следует считать необоснованным.
2. Выбор и обоснование технологической схемы производства
В настоящее время в нашей стране для получения амилолитических ферментных препаратов преимущественно используется глубинный способ культивирования продудентов. В качестве продуцентов используют грибы рода Aspergillus (A. oryzae, A. usamii, A. batatae), спороносные бактерии, относящиеся к группам Endomycopsis, Endomyces и другие микроорганизмы.
Интерес представляют разработки по производству глюкоамилазных препаратов на основе Aspergillus awamori. Использования сред с высоким содержанием крахмала и штаммов, у которых синтез глюко-амилазы не контролируется катаболитной репрессией, позволяет получать культуральную жидкость с активностью по амилазе свыше 200 ед/мл.
Глубинное культивирование имеет ряд преимуществ перед поверхностным, т.к. позволяет значительно сократить производственные площади, исключить тяжелый непроизводительный ручной труд, улучшить гигиену труда, упрощает механизацию и автоматизацию производства, делает возможным переход на непрерывный способ культивирования. При глубинном способе культивирования более рационально используются питательные вещества сред, что дает возможность значительно сократить отходы производства в виде нерастворимых осадков твердой питательной среды, получать препараты ферментов с меньшим содержанием примесей и большей удельной активностью.
Глубинное культивирование проводят в вертикальных емкостях различного размера, называемых ферментаторами. Основное требование к ферментатору - возможность проведения процесса культивирования продуцента в асептических условиях при интенсивном аэрировании среды. В процессе культивирования приходится иметь дело со сложной трехфазной системой жидкость - твердая взвесь - газ. В такой системе затруднены массообменные процессы, и поэтому усложняется аппаратурное оформление всей стадии выращивания.
Существующие промышленные ферментаторы по способу подвода энергии на аэрирование и перемешивание можно подразделить на три группы: аппараты с механическим перемешиванием и барботажем (комбинированные); с эжекционной системой аэрирования (подвод энергии к жидкой фазе) и барботажные (подвод энергии к газовой фазе).
Для ферментной промышленности наибольший интерес представляет первая группа аппаратов, предназначенная для асептических процессов. Эти аппараты в основном имеют цилиндрическую форму и отличаются по объему, конструкции отбойников, перемешивающих устройств, уплотнений вращающегося вала и теплообменным устройствам. Максимальный объем ферментаторов с механическим перемешиванием и непогашением составляет 2000 м 3 . Фирма «Хемап» располагает внедренными разработками герметичных ферментаторов вместимостью до 360 -- 400 м 3 .
1- привод; 2- корпус; 3- муфта; 4 - барботер; 5 - крыльчатка; 6 - змеевик; 7- турбина; 8 - вал; 9- труба для вывода жидкости из ферментатора под избыточным давлением
Рисунок 1.1- Ферментатор барботажного типа с перемешивающим устройством объемом 100м 3
Из отечественных аппаратов наиболее широко используются герметизированные ферментаторы вместимостью 50 м 3 и вместимостью 100 м 3 с механическим перемешиванием и барботажем воздуха (рисунок 1.1). Кроме этих двух ферментаторов на многих ферментных предприятиях работают аппараты вместимостью 63 м 3 производства ГДР (рисунок 1.2).
Аппараты рассчитаны для работы под избыточным давлением 0,25 МПа и стерилизации при температуре 130--140 °С. Во избежание инфицирования культуры предусмотрены торцовые уплотнения вала перемешивающего устройства с паровой защитой. Торцовые уплотнения позволяют практически полностью предотвратить утечку среды или попадание воздуха в полость аппарата в месте выхода из него нала, что очень важно для обеспечения асептических условий процесса.
Важным фактором с точки зрения асептики процесса культивирования продуцента является правильная обвязка ферментатора. Под обвязкой подразумевают подвод всех коммуникаций с учетом возможности стерилизации острым паром участков, которые могут явиться источником заражения.
1 - электродвигатель; 2 - редуктор; 3, 10 - муфты; 4 - подшипник; 5 - сальник; 6 - вал: 7 - корпус; 8 - турбинная мешалка; 9 - змеевиковый теплообменник; 11- труба для подвода воздуха; 12 - лопастная мешалка; 13 - барботер; 14 - винтовая мешалка; 15 - опорный подшипник; 16 - штуцер для спуска; 17 - рубашка; 18 - люк для загрузки; 19 - патрубок для выхода воздуха
Рисунок 1.2 - Ферментатор объемом 63 м 3 производства ГДР:
Анализ монтажных схем, скрупулезно проведенный В. Е. Матвеевым, показывает, что они обычно состоят из типовых элементов. Рассмотрим одну из монтажных схем с нижним спуском среды, применяемых в самых различных микробиологических производствах (рисунок 1.3). Ее характерной особенностью является установление термических затворов 3 и 5- для предупреждения проникновения посторонней микрофлоры в аппарат по коммуникациям через неплотности в уплотнениях «седло -- клапан» запорной арматуры. В материальные трубопроводы, непосредственно соединенные с внутренней полостью аппарата, постоянно подается пар, а образующаяся пароконденсатная смесь отводится в канализацию или специальное устройство (при наличии открытых трубных окончаний). Как показывает опыт микробиологических производств, такие термические затворы обеспечивают весьма эффективную защиту аппаратов и коммуникаций от инфицирования.
Рисунок 1.3 - Монтажная схема ферментатора с нижним спуском среды
В монтажных схемах должен предусматриваться свободный доступ пара во все точки стерилизуемых внутренних полостей аппаратов, трубопроводов и запорной арматуры, что обеспечивает достижение и поддержание требуемой температуры стерилизации. Однако на практике часто одно и то же монтажное оформление коммуникаций и запорной арматуры различного диаметра не обеспечивает равного стерилизующего эффекта. Например, в запорной арматуре и штуцерах малого диаметра требуемой степени стерильности достичь труднее. Еще большие трудности возникают при термической стерилизации открытых трубных окончаний [пробник 4, штуцер для введения посевного материала 1, трубопровод для удаления отработавшего технологического воздуха 2 (см. рисунок 1.3)]. Открытые трубные окончания коммуникаций и узлов монтажных схем не позволяют создать в них давление, необходимое для эффективной стерилизации. Использование резиновых шлангов для подключения бутылей и колб с посевным материалом, пробоотборников и емкостей с жидкими добавками еще Польше затрудняет процесс стерилизации.
К открытым трубным окончаниям относятся и так называемые штуцеры для продувки коллекторного трубопровода для стерильной питательной среды, соединяющего установку непрерывной стерилизации питательной среды (или аппарат периодического действия) с ферментаторами. Такая схема коммуникации предусматривает подачу острого пара в линию в течение времени, гарантирующего стерилизуемость коллекторов питательной среды.
Следует также уделять большое внимание процессу пенообразования при культивировании и устройствам для пеногашения. Все существующие и используемые в ферментной промышленности ферментаторы снабжены специальными устройствами для введения пеногасителя и контроля высоты пены в аппарате. Переброс пены крайне нежелателен, так как при этом могут произойти намокание воздухоочистных фильтров и нарушение условий герметизации и стерильности процесса.
Схема пеногашения, принятая в стерильных производствах, представлена на рисунке 1.4. В нее включены датчики 1, 2 и 3 различных уровней пены, Работающих либо по принципу замыкания цепи «датчик -- корпус аппарата» либо при изменении электропроводности пены, либо по принципу изменения электрической емкости между датчиком и корпусом аппарата в момент касания пены и датчика. При касании пеной первого датчика через усилитель У1 включается электромагнитный клапан СК1, установленный на линии подачи пеногасителя из мерника, время подачи пеногасителя регулируется реле времени РВ1. По окончании подачи пеногасителя включается реле времениРВ2. Если пена продолжает расти и соприкасается со вторым датчиком, то через усилитель У2 выключится электродвигатель мешалки на время, установленное РВ2. Когда мешалка снова начинает работать, РВ2 срабатывает и повторно включается РВ1. Связь между РВ1 и РВ2 обеспечивает двойное последовательное пеногашение: с помощью пеногасителя и путем выключения мешалки. Если пена не опускается ниже первого датчика, то подача пеногасителя в аппарат и остановка электродвигателя мешалки повторяются.
В случае достижения пены аварийного датчика 3 через усилитель УЗ срабатывает электромагнитный клапан СК2 и закрывается выход воздуха из аппарата.
Под действием давления пена разрушается и, как только она сходит с датчика 3 в результате сжатия газа и прекращения барботажа, клапан СК.2 открывается, и аэрирование возобновляется. Но при использовании такого способа следует учитывать аэрофильность продуцента и закладывать в программу только допустимую продолжительность кислородного голодания.
В последнее десятилетие наиболее экономически выгоден метод комбинированного химического и механического пеногашения. Для его автоматической реализации может быть использована та же схема.
В процессе культивирования также ведется постоянный контроль за накоплением ферментов, состоянием биомассы продуцента, рН среды и т.д.
По окончании культивирования культуральная жидкость подается либо непосредственно в производство, где она используется (спиртовое, пивоваренное, производство глюкозы и т.д.), либо на отделение жидкой фазы от биомассы и твердых нерастворимых частиц среды с целью использования фильтрата культуральной жидкости.
В некоторых случаях биомасса продуцента поступает на получение ферментных препаратов различной степени очистки.
глюкаваморин производство осахариватель сырье
1, 2, 3 - датчики уровня пены; У1, У2, УЗ - усилители электросигнала; РВ1,
РВ2 - реле времени; СК1, СК2 - электромагнитные клапаны; МП - магнитный пускатель; М - электродвигатель мешалки
Рисунок 1.4 - Схема автоматизации пеногашения
Технологическая схема глубинного культивирования
Технологические схемы глубинного культивирования аэробных и анаэробных микроорганизмов почти не отличаются одна от другой, за исключением того, что в схемах культивирования анаэробных микроорганизмов исключается стадия подготовки воздуха и используются ферментаторы без аэрирующих и перемешивающих устройств. На рисунке 1.5 приведена технологическая схема культивирования микроорганизмов глубинным методом. Сухие компоненты среды подаются в складское помещение завода по пневмотранспорту.
Из циклона 1 с помощью трубоконвейера 2 они поступают в бункера 3, а из них по трубоконвейеру 4 на автоматические весы 5. Если требуется ввести в состав среды соли или какие-то иные компоненты в небольшом количестве, то они поступают в шнек 6, транспортирующий сыпучие материалы в норию 7. Из нории компоненты среды поступают в смеситель 8 для приготовления производственной питательной среды. Сюда же поступают вода и жидкие компоненты через соответствующие дозирующие и мерные устройства.
Для растворения солей и клейстеризации крахмала среду подогревают. Подготовленная подогретая среда с помощью насоса 30 поступает в нагреватель 22 системы непрерывной стерилизации питательной среды и затем подается в спиральный теплообменник 23 для выдерживания при температуре 140°С. Стерильная пительная среда охлаждается в теплообменнике 24 и направляются и чистый стерильный ферментатор 25, который заполняют на 65--75 %, в зависимости от степени пенообразования при росте культуры.
Посевной материал получают в посевном отделении. Среду для него готовят в специальной небольшой емкости 9, нагревают, перемешивают и насосом 10 направляют в инокуляторы первой 16 и второй 19 ступеней, где проводятся стерилизация, охлаждение и засев среды. Суспензия исходной культуры пересевается вначале в колбы на качалке, затем подается в инокулятор первой ступени 16, выращивается в нем и полностью передавливается в инокулятор второй ступени 19 со стерильной охлажденной средой. Выращенный посевной материал из инокулятора 19 передается в ферментатор 25. В процессе культивирования проводится пеногашение. Пеногаситель стерилизуют в специальном аппарате периодического действия 12, затем охлаждается и поступает через мерник 14 в ферментатор. В процессе культивирования в инокуляторах и ферментаторе растущая культура аэрируется кондиционированным стерильным воздухом. Сжатый в компрессоре и нагретый от 80 до 220 °С воздух после удаления конденсационной влаги поступает в головной фильтр 11, заполненный стекловатой. Далее очищенный воздух поступает в индивидуальные фильтры тонкой очистки 13, 15, 17, 20, 26 и подается для охлаждения пеногасителя и аэрирования растущей культуры в инокуляторах 16, 19 и ферментаторе 25. Отходящий воздух из инокуляторов и ферментатора перед выбросом в атмосферу очищается в фильтрах 18, 21 и 27.
Готовая культуральная жидкость насосом 30 или самотеком при перемешивании поступает в теплообменник 28 для охлаждения перед поступлением в сборник 29. Необходимость охлаждения вызвана тем, что сразу всю культуральную жидкость обработать невозможно, а при длительном хранении в сборнике может произойти инактивация ферментов. Из сборника 29 охлажденная жидкость по мере необходимости подается на фильтровальную установку.
Технология производства предусматривает следующие стадии:
Продуцент Aspergilus awamori ВУДТ-2 размножают на среде Чапека (с сахарозой или крахмалом ( ~ 2-3%). Глюкоамилазная активность культуры не менее 180 ед./мл.
Конидиальный посевной материал получают на твердой питательной среде (50% пшеничных отрубей + 50% солодовых ростков) в колбах 750 мл (50 г среды).
После засева из пробирок со средой Чапека колбы термостатируют 5-6 суток при температуре 30 0 С, а затем выдерживают при комнатной температуре 7-8 суток для обильного спороношения. Конидиальным материалом засевают посевной ферментатор из расчета 10-15г культуры на 1м 3 ферментативной среды. Предварительно готовится суспензия конидий в присутствии ПАВ. Продолжительность ферментации в посевном аппарате 20-24ч.
2. Приготовление и стерилизация питательной среды.
В качестве питательной среды для посевного аппарата рекомендуется следующий состав, % :
Питательная среда готовится в смесителе (поз. 8). После тщательного размешивания водно-мучной суспензии, добавления кукурузного экстракта из мерника, доведения рН и внесения пеногасителя из мерника подогретая до 75-80 0 С питательная среда направляется в посевной аппарат (поз. 9). В посевном аппарате питательная среда стерилизуется при 125 - 130 0 С в течение 1.5-2 часа. После охлаждения среды до 28-30 0 С производится ее засев. Продолжительность ферментации в посевном аппарате 20-24 ч.
3. Приготовление и стерилизация питательной среды.
Кукурузная мука подается в установку для просеивания. Просеянная мука вместе с водой дозируется в шнековый смеситель (поз. 1), температура воды 40 0 С, соотношение муки и воды 1:3. Дозировка муки и воды осуществляется непрерывно в течении заполнения ферментатора. Полученная водно-мучная суспензия с помощью винтового смесителя поступает в сборник-смеситель (поз. 2), куда для разжижения массы добавляется 0.5% ячменного солода в виде солодового молока (по массе муки) из мерника (поз. 21). Из мерника (поз. 22) добавляется в смесь 0.45% гидрофосфата аммония.
В смесителе (поз. 2) полученный замес разжижается до 20-30 мин, подогревается до 60 0 С, и подогретая масса насосом (поз. 17) подается на разваривание в нагревательную колонку (поз. 3), где нагревается за счет подачи пара до температуры 130 0 С и выдерживается в трубчатом выдерживателе (поз. 4) 15 мин. Затем разваренная масса охлаждается в теплообменнике типа «труба в трубе» до 60 0 С.
Охлажденная масса поступает в осахариватель (поз. 6), куда для осахаривания добавляют 2.5% ячменного солода по массе муки в виде солодового молока из мерника (поз. 23). Продолжительность осахаривания 10-15 мин.
Осахаренная масса при необходимости подкисляется в осахаривателе разбавленным раствором серной кислоты. Из мерника в среду добавляют пеногаситель - подсолнечное масло 0.055. Затем осахаренная масса насосом (поз. 17) подается на стерилизацию.
Стерилизация среды осуществляется в установке непрерывной стерилизации, включающей нагревательную колонку и трубчатый выдерживатель (поз. 3, 4).
Питательная среда с температурой 60 0 С насосом (поз. 17) подается на нагревательную колонку, нагревается до температуры 123 0 С и выдерживается в трубчатом выдерживателе 15 мин и поступает в ферментатор (поз. 15). В процессе заполнения в ферментаторе поддерживается давление 0.03-0.05 МПа. Подается только через систему аэрации.
4. Охлаждение и засев питательной среды.
После заполнения ферментатора при давлении 0.03-0.05 МПа в аппарат подается стерильный воздух, а в рубашку вода для охлаждения. Для определения стерильности воздуха до его подачи в ферментатор стерильно отбирается проба среды для высева на мясопептонный бульон.
Охладив питательную среду до 35 0 С, из ферментатора перед посевом отбирается проба через пробоотборник на микробиологический и биохимический контроль посевного материала.
Засев питательной среды вегетативным посевным материалом осуществляется по линии передавливания посевного материала. Для этого предварительно перекрывают подачу пара на линии передавливания, закрывают вентиль на выхлопной воздушной линии у посевного аппарата и поднимают давление до 0.08-0.1 МПа, а в производственном ферментаторе оставляют 0.02-0.03 МПа. Затем открывают вентиль на линии передавливания посевного материала у маточника и ферментатора и за счет разности давления передавливают посевную культуру в ферментатор. По окончании посева перекрывают вентиль у ферментатора и посевную линию от маточника до ферментатора пропаривают.
Процесс ферментации осуществляется при следующих параметрах:
1) температура среды 35 0 С, поддерживается в ферментаторе путем подачи теплой воды в рубашку
2) расход воздуха на аэрацию 50м 3 /(м 3 *ч), постоянное перемешивание турбинной мешалкой с числом оборотов 200-220 об/мин
3) давление в ферментаторе в процессе роста поддерживается 0.05-0.07 МПа
4) температура воздуха на выходе в ферментатор 35-40 0 С
5) продолжительность ферментации 5-6 суток
6) пробоотборник и нижний спускной вентиль с момента загрузки среды и в процессе ферментации находятся под паровой защитой
Готовая культура центробежным насосом (поз. 18) перекачивается в сборник (поз. 16), где хранится в охлажденном виде 12-15 0 С, без потери активности до 200 часов.
6. Концентрирование упариванием под вакуумом, ультрацентрифугированием
В готовой культуре перед сдачей в спиртовое производство определяется общее содержание углеводов, рН, процент сухих веществ, амилолитическая активность.
Отработанный воздух от производственных и посевных ферментаторов очищается на установке «Ц - ФС», состоящей из циклона (поз. 10) для отделения мелких частиц и капель и фильтра ФС-2 (поз. 13) для отделения микрофлоры.
Состав производственной питательной среды, кг/м 3 :
ь ячменный солод для разжижения мучного замеса - 1.5
ь ячменный солод для осахаривания - 7.5
1 ) Производительность цеха - 5тыс. усл. т/год глюкавоморина
3) Продуктивность культуры - 250 ед/мл
5) Продолжительность ферментации - 5-6 суток (130 ч)
7) Коэффициент заполнения ферментатора - 0,7
8) Объем основной питательной среды - 70 м 3
ь ячменный солод для разжижения мучного замеса - 1.5
ь ячменный солод для осахаривания - 7.5
ь посевной материал - 7 м 3 (5-10% от объема основной ПС)
10) Состав посевной питательной среды
11). Испарение и каплеунос при ферментации - 8% от КЖ
Объем производства составляет 5 000 усл. т/год или
12000/345=34,783*10 3 усл. кг/сут.*250 ед/мл=8695,7*10 3 кг/сут*ед/мл
Количество КЖ, получаемой с одной операции по биосинтезу глюкаваморина, с учетом испарения и каплеуноса
Количество глюкаваморина в КЖ с одной операции
8695,7*10 3 кг/сут*ед/мл =8,282*10 3 м 3 /сут*ед/мл
где 1050 кг/ м 3 - плотность глюкаваморина Гх
Расчет потребности в компонентах питательной среды произв одим на 1 операцию по ферментации.
Для приготовления производственной питательной среды объемом 70 м 3 требуется:
где 1360 кг/ м 3 плотность кукурузной муки
где 1220 кг/ м 3 плотность ячменного солода
где 1830 кг/ м 3 плотность NH 4 H 2 PO 4
где 990 кг/ м 3 плотность пропинола Б-400
Общий объем всех компонентов с учетом посевного материала:
7.0+15.44+0.1+0.5+0.175+0.041=23.256 м 3
Количество воды для приготовления питательной среды:
Таблица 1 Материальный баланс производства глюкаваморина
Плотность ферментационной среды: 75880,8/70= 1084кг/ м 3
Для приготовления посевной питательной среды требуется в % масс.:
Если состав питательной среды задан в % масс., вначале определяем среднюю плотность среды:
с ср = 0.05*1380+0.01*1260+0.94*1000=1021.6 кг/ м 3
где 0.05, 0.01, 0.94- массовые доли кукурузной муки, кукурузного экстракта (плотность - 1260 кг/м 3 ) и воды (плотность 1000 кг/м 3 ) соответственно.
Для приготовления питательной среды объемом 7 м 3 требуется:
Таблица 2. Материальный баланс получения посевного материала
Тепловой баланс процесса ферментации
Уравнение теплового баланса процесса ферментации в общем виде можно представить выражением:
где Q 1 - биологическое тепло, выделяющееся в процессе ферментации;
Q 2 - тепло, вносимое перемешивающим устройством;
Q 4 - тепло, отводимое отработанным воздухом;
Q 5 - количество тепла, которое необходимо отвести охлаждающей водой;
Q 6 - потери тепла в окружающую среду.
где q 1 - удельное тепловыделение, кДж/(м 3 •ч);
V 1 - объем среды в ферментаторе, м 3 .
где N - мощность привода перемешивающего устройства, кВт N=146.6 кВт;
з - коэффициент полезного действия электропривода, з=0.80.
где G возд - расход воздуха на ферментацию, м 3 /(м 3 ?ч);
1 - плотность входящего воздуха, кг/м 3 ;
I 1 - теплосодержание входящего воздуха, кДж/кг сухого воздуха.
Влагосодержание воздуха и его энтальпию можно определить по I-x - диаграмме Рамзина или рассчитать аналитически по уравнениям:
где х 1 - влагосодержание воздуха, кг водяного пара / кг сухого воздуха;
р нас - давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха t, Па;
П - общее давление воздуха, 0.20-0.25 МПа;
- относительная влажность воздуха, мас. доли.
В качестве исходных данных принимаем для расчета следующие параметры входящего воздуха:
р нас = 12330.6 Па (по табл. XXXVIII [1] при 50С).
где 50 - расход воздуха на ферментацию, м 3 /(м 3 ?ч);
70 - объем среды в ферментаторе, м 3 .
Отработанный воздух имеет следующие параметры:
- давление воздуха на выходе из ферментатора П 2 = 0.03-0.4 МПа;
р нас = 5622 Па (по табл. XXXVIII [1] при 35С).
Тепловой баланс емкостного аппарата
Q 1 + Q 2 + Q 3 = Q 4 + Q 5 + Q 6 ,
где Q 1 - тепло, вносимое в аппарат со средой;
Q 2 - тепло, отдаваемое теплоносителем (паром в рубашке);
Q 3 - тепловой эффект процесса (в технологических расчетах, как правило, принимают Q 3 = 0);
Q 4 - тепло, уносимое средой из аппарата;
Q 5 - тепло, затрачиваемое на нагрев емкости;
Q 6 - тепло, теряемое аппаратом в окружающую среду.
Количество тепла, вносимого в аппарат
Q 1 = 63 1087.15 4 40 = 10 958 472 кДж,
где 63 - количество среды на загрузку ферментатора, м 3 ;
1087.15 - плотность среды , кг/м 3 ;
40 - начальная температура среды, С.
Количество тепла, уносимого из аппарата средой
Q 4 = 63 1087.15 60 4 = 16 437 708 кДж,
где 60 - конечная температура среды, С.
Q 5 = М с а ( t к - t н ) = 25 000 0,5 (60 - 40) = 250 000 кДж,
где М = 25 000 - масса аппарата, кг;
с а - теплоемкость материала емкости, кДж/кгК.
Тепло, теряемое аппаратом в окружающую среду
где t ст.нар - температура наружной поверхности стенки аппарата, 30С;
t возд - температура окружающего воздуха, 20С;
F - поверхность аппарата, м 2 (F = 92 м 2 );
- коэффициент теплоотдачи, Вт/м 2 К;
- продолжительность пребывания среды в емкости, ч.
= 9,74 + 0,07 (t ст.нар - t возд ) [5];
= 9,74 + 0,07 (30 -20) = 10,44 Вт/м 2 К;
Q 6 = 10,44 10- 3 92 (30-20) 0.5 3600 = 17 288.640 кДж.
Количество тепла, которое необходимо подвести к емкости
Q 2 = Q 4 + Q 5 + Q 6 - Q 1 = 16 437 708 + 250 000 + 17 288.640 - 10 958 472 = 5 476 525 кДж.
Расход пара на нагревание среды в емкости
5.1 Оборудование для получения и подготовки питательных сред
5.1.1 Установка непрерывной стерилизации жидких питательных сред
Исходные данные для расчета установки:
1) производительность установки по исходной среде: G, м 3 /ч - 100;
2) плотность среды , кг/м 3 - 1087.15;
3) удельная теплоемкость среды с, Дж/кгК - 410 3 ;
4) динамическая вязкость среды , Пас - 0,001;
5) начальная температура среды t н , С - 60;
6) конечная температура среды t к , С - 123;
7) давление среды абс. Р, МПа - 0,5;
10) плотность насыщенного пара п , кг/м 3 - 2.85;
11) температура конденсации пара t к.п , С - 142 (при Р = 0,55 МПа);
12) теплоемкость конденсата (при t ср = (142 + 123) : 2 = 132.5С) с к , Дж/кгК - 4,1910 3 ;
13) энтальпия пара при t = 145С I, Дж/кг - 254010 3 ;
14) энтальпия пара при t = 142С I 1 , Дж/кг - 253610 3 ;
15) плотность конденсата при t = 123С к , кг/м 3 - 943.
Нагреватель. Предназначен для разогрева с
Технология производства глюкаваморина курсовая работа. Производство и технологии.
Алгебра 7 Класс Алимов Контрольные Работы
Реферат На Тему Оцінка Доцільності Правової Охорони
Лабораторная работа: Повість "Перехресні стежки". Особливості композиції, сюжету
Сочинение: Образ русской земли по Слову о полку Игореве 2
Доклад по теме Как правильно кормить грудью
Курсовая работа по теме Анализ эффективности финансово-хозяйственной деятельности ООО 'Вектор'
Сочинение Дубровский Герой Или Преступник
Курсовая работа по теме Стили государственного управления
Контрольная работа по теме Основные функции международного валютного фонда
Курсовая работа: Функциональное и иерархическое разделение труда в системе управления
Реферат по теме Джордж Оруэлл "Ферма животных"
Контрольная работа по теме Деловое общение и конфликт
Статья: История науки и проблема ее рациональной реконструкции
Реферат: Рычаги государственного воздействия на развитие экономики инструменты прямого и косвенного возд
Реферат: Инновационная индустриализация Казахстана
Противопожарные мероприятия.
Реферат На Тему Гамкергическая Теория Депрессии У Человека
Реферат по теме Основные подходы, используемые при построении организационных структур в современных условиях
Курсовая Работа На Тему Сотрудничество Украины И Российской Федерации
Конфликты На Предприятии Курсовая
Битва за Москву. Сентябрь 1941 - апрель 1942гг - История и исторические личности реферат
Сестринский процесс при сахарном диабете - Медицина курсовая работа
Сялянскі і рабочы рух на Беларусі 60-90 гг. ХІХ ст - История и исторические личности контрольная работа