Інокулятор

на 5 м³

Інокулятор

на 630 л

Інокулятор

на 63 л

Лаб. ПМ ПМ

у роб. ферментер

6 штук 6 штук

6 штук

Апаратура для стерилізації аераційного повітря (поз.5).

Всього одночасно аерується 38,9*6  235 м³ КР у робочих ферментерах. Аерація відбувається і в інокуляторах (всього аерується 0,1*240 + 0,01*240 + 0,001*240  30 м³ інокуляту). При коефіцієнті аерації 1 потрібно 240 + 30 = 270 м³ повітря, взятого при н.у., за хвилину. В глибинні фільтри з загальнозаводської лінії повітря надходить при тиску 0,250,35 МПа. Приймемо 0,3 МПа. Тоді витрата стиснутого повітря при 20С повинна становити

V_п =270 = 96,6 м³/хв = 1,6 м³/с

Практично швидкості руху в глибинних фільтрах становлять 0,5-3 м/с. Приймемо 0,5 м/с. Тоді площа перерізу фільтрів повинна бути 1,6/2 = 0,8 м². Площа перерізу одного стандартного фільтру Гіпромедпрому (3,14*0,6*0,6)/4 = 0,28 м². Отже, потрібно встановити 0,8/0,28  3 паралельно діючих фільтра. Стільки ж потрібно встановити в резерв.

Реактор для змішування КР з кізельгуром (поз.6).

Раніше було прийнято, що густина КР 1000 кг/м³ . Густина кізельгуру - 2650 кг/м³. Об’єм одержаної суспензії: 39744/1000 + 1987/2650 = 40,49 м³. При коефіцієнті завантаження 0,8-0,9 об’єм реактора повинен бути 45-50,6 м³. Оскільки максимальний об’єм апаратів з мішалками типу ВЕЕ 40 м³, приймаємо в схему 2 апарати по 25 м³.

Розрахунок фільтра для відділення біомаси від нативного розчину(поз.7).

Згідно експериментальним даним середня швидкість фільтрування на барабанних вакуум-фільтрах суспензії становить 0,2 м³ фільтрату/(год.*м²) = 5,55^.10^-5 м³/(с^.м²).

Згідно матбалансу за цикл виробництва одержують 35264 кг фільтрату (35,2 м³). Оскільки на фільтрування виділено 9,5 годин, то продуктивність фільтрування повинна бути 35,2/(9,5*3600) = 1,03^.10^-3 м³/с.

Одночасно в суспензії повинно знаходитись 1,03^.10^-3/5,55^.10^-5 = 18,54 м² фільтрувальної поверхні. Оскільки кут занурення барабанів становить 140, то повна поверхня барабанів повинна бути (18,54*360)/140 = 47,7 м².

З запасом потрібно встановити 3 барабанних вакуум-фільтра Б20-3,0/2,2, які мають сумарну поверхню фільтрування 20*3 = 60 м².

Продуктивність вакуум-насосу 47,7(0,52)/3 = 832 м³/хв. Встановлюємо вакуум-насос ВВН-25, який має продуктивність 25 м³/хв.

Годинна продуктивність по фільтрату з кожного апарата 35,2/(9,5*3) = 1,23 м³/год. За умови, що кожні 2 години потрібно перемикати ресивери, об”єм кожного з двох ресиверів повинен бути (1,23*2)/0,8 = 3,07 м². Біля кожного апарата встановлюємо два ресивери по 3,2 м³.

Буферний бункер для біомаси (поз.8).

Всього за цикл одержують 6467 кг вологої біомаси, яка містить приблизно 49% клітинної біомаси (густина  1080 кг/м³), 31% кізельгуру (густина 2650 кг/м³), решта – захоплений нативний розчин (густина 1050 кг/м³). Таким чином, густина вологого осаду становить приблизно 0,49*1080 + 0,31*2650 + 0,2*1050  1560 кг/м³. Об’єм вологого осаду за цикл становить 6467/1560 = 4,14 м³. З коефіцієнтом завантаження 0,8-0,9 бункер повинен мати об’єм 4,6-5,2 м³. Обираємо стандартну ємність з корпусом типу ВКП об’ємом 5 м³.

Реактор для зневоднення біомаси (поз.9).

В реактор завантажують 4,14 м³ вологого осаду і 1559/790 = 1,97 м³ метанолу. Об’єм суміші – 4,14 + 1,97 = 6,11 м³. При коефіцієнті заповнення 0,9 об’єм реактора-змішувача повинен бути 6,8 м³. Обираємо реактор з корпусом типу ВЕЕ зі стандартним об’ємом 8 м³.

Фільтр для відділення зневодненої біомаси (поз.10).

Оскільки фільтруватись буде суспензія, що містить метанол, потрібно обирати фільтрувальні апарати закритого, герметичного типу, наприклад, спеціальні барабанні вакуум-фільтри.

На переробку буде надходити 6,11 м³ суспензії, з якої отримують 4673 кг вологого осаду, отже коефіцієнт m₀ в розрахунковій формулі фільтрування буде становити 4673/6,11 = 765 кг/м³.

Приймемо, що використовується апарат БГР-10-2,6. Швидкість обертання барабану цього фільтру 0,42,4 об/хв. Один оберт триває 2,50,42 хв = 25150 с. Кут занурення - 144. Отже, час фільтрування може становити (25150)144/360 = 1060 с. Оскільки дисперсійне середовище містить метанол, залишковий тиск в системі не повинен перевищувати 200 мм. рт. ст (26664 Па). Таким чином, робоча різниця тисків буде становити 74600 Па. Експериментально встановлено, що в’язкість фільтрату становить 0,7^.10^-3 Па^.с.

Під час фільтрування з 1 м² поверхні можна одержати V м³ фільтрату, який знайдемо з виразу:

_ф =

1060 = . Звідси V = 0,001660,004 м³ фільтрату.

Густина фільтрату 0,3*790 + 0,7*1000 = 937 кг/м³.