12). Баланс фільтрування концентрату.

Взято, кг	Одержано, кг
Концентрат попередньої стадії………..1704,41	1). Вологий осад………………..9,24*2 = 18,48 2). Фільтрат…………………………….1685,93 в тому числі: молочна кислота (0,27), невизначені (4,58), жири (1,68) ністатин (3,46) метанол (1675,94)
Всього……1704,41	Всього……1704,41

13). Баланс висаджування ністатину і фільтрування одержаної суспензії.

До фільтрату попередньої стадії додають воду в кількості 1675,94/0,2 – 1675,94 = 6703,76 кг. Ністатин, що випадає в осад, відфільтровують.

Взято, кг	Одержано, кг
1). Фільтрат попередньої стадії……….1685,93 2). Вода………………………………….6703,76	1). Вологий осад……………………………6,92 в тому числі ністатин (3,46) 2). Фільтрат……………………………..8382,77
Всього……8389,69	Всього……8389,69

14). Баланс стабілізації, фільтрування та сушіння.

Взято, кг	Одержано, кг
1). Вологий осад попередньої стадії………6,92 2). Розчин гексаметафосфату натрію……69,20 в тому числі: гексаметафосфат натрію (0,35), ізопропанол (13,77), вода (55,08)	1). Сухий ністатин ……………0,97*3,46 = 3,36 2). Фільтрат, водяна пара…………………72,66 3). Втрати ністатину………………………..0,10
Всього ……76,12	Всього ……76,12

15). Таким чином, розраховано, що з 124980,23 кг (125 м³) КР одержують 3,36 кг ністатину. Для виконання річної програми потрібно виробити (500/3,36)125  18600 м³ КР. Враховуючи коефіцієнт браку (0,9), в дійсності потрібно виробити 1,1*18600 = 20460 м³ КР.

Якщо прийняти додатковий час ферментації 12 годин, то тривалість циклу ферментації буде становити 72 + 12 = 84 години. Оскільки ресурс робочого часу виробництва 300 діб/рік, то за рік можна провести (300*24)/84 = 85,7 циклів ферментації. На кожному циклі потрібно виробляти 20460/85,7 = 238,7 м³ КР. Для узгодження балансів з проектною потужністю кожну цифру балансів потрібно помножити на коефіцієнт 238,7/125 = 1,91.

Але якщо завантаження буде здійснюватись почергово в декількох ферментерах, наприклад, в шести, то цикл роботи установки буде становити 84/6 = 14 годин. За рік можна здійснити (300*24)/14 = 514,29 циклів. На кожному циклі потрібно виробляти 20460/514,29 = 39,8 м³ КР. Коефіцієнт перерахунку балансів буде становити 39,8/125 = 0,318.

16). Розрахунок матеріального балансу стерилізації.

На цикл потрібно приготувати 114003*0,318 = 36253 кг ( 35 м³) ЖС.

В додатковий час ферментації (10 годин) входить і час завантаження стерильного ЖС (час роботи лінії УНС). Реально цей час може становити 1-4 години. Отже продуктивність лінії повинна бути 14  55 м³/год. Таким чином, потрібно обрати лінію УНС-20, яка має продуктивність 20 м³/год. Час роботи лінії 35/20 = 1,75 години.

Лінія УНС-20 має три витримувачі по 1,7 м³ (всього 5,1 м³). Час витримки (стерилізації) становить 5,1/20 = 0,255 год. = 15,3 хвилини.

Приймемо, що концентрація мікрофлори в ЖС 10⁶ кл./см³.

З формули 7.1 мoжна знайти температурний коефіцієнт стерилізації:

15,3 = (1/k)ln[10⁶*10⁶*(35 + 5,1)]/0,01. Звідси k = 2,35.

Підставляючи знайдене значення k у формулу 7.2, одержуємо: 2,35 = 10^47,2е^{-351000/(8,314Т)}.

Звідси абсолютна температура стерилізації Т  391,5К (118,5С).

Приймемо, що для стерилізації використовують насичену гостру пару, взяту під тиском 0,3 МПа, яка має температуру 132С, теплоту конденсації 2171 кДж/кг. Масові витрати ЖС і пари позначимо відповідно через x та y. Приймемо, що температура вихідного ЖС становить 20С. Оскільки в лінії УНС-20 застосований пластинчастий рекуператор, то витрата пари буде нижче, ніж без рекуператора. Схема процесу:

1 2 пара, у кг, 132С 3

ЖС, х кг, 20С t₁, С

стерильне ЖС у холодильник, t₂ С, 36253 кг/1,75 год

1 – рекуператор (100 м²); 2 – нагрівач; 3 – витримувач.

1). Рівняння матеріального балансу: х + у = 36253/1,75 = 5,754 кг/с

2). Рівняння теплового балансу рекуператора: х(t₁ – 20) = 5,754(118,5 – t₂)

3). Рівняння теплового балансу нагрівача: х*4,19(118,5 – t₁) = 2171у + у*4,19(132 – 118,5)

4). Рівняння для визначення поверхні теплообміну:

F = , де

Q = 5,754*4,19(118,5 – t₂), кВт

K = 900 Вт/(м^2.К) (орієнтовне значення для пластинчастих холодильників для теплообміну “рідина-рідина”).

Температурна схема теплообміну:

20. t ₁

t₂ 118,5

t₂ – 20 118,5 - t₁

Оскільки потоки приблизно рівні, то приблизно рівні і різниці температур, отже, t_сер = [(t₂ – 20) + (118,5 – t₁)]/2

Підставляючи дані у вихідний вираз одержуємо співвідношення для t₁ та t₂: t₁ = 1,54t₂ + 35

Вирішуючи складену систему 4-х рівнянь, одержуємо х = 5,554 кг/с, у = 0,22 кг/с, t₂ = 42С, t₁ = 99,7С.

Загальна витрата пари Y = 0,22*1,75*3600 = 1386 кг, а ЖС – Х = 36253 – 1386 = 34867 кг.