КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА : БИОТЕХНОЛОГИЯ
ЗАДАНИЕ ПО ОП И ОБПТ
«РАСЧЕТ ОСНОВНОГО ОБОРУДОВАНИЯ МИКРОБИОЛОГИЧЕСКОГО ПРОИЗВОДСТВ
ВЫПОЛНИЛ : БУЙ ДИНЬ НЬИ
ГР.615121
ПРОВЕРИЛ : АЛЕКСАНДРОВСКИЙ С.А
КАЗАНЬ - 2009
Задание на расчетную работу 1 «Расчет ферментера»
В табл. 1 приведены исходные данные для выполнения заданий:
1. Субстрат и его химическая формула.
2. Целевой продукт биосинтеза и его суммарная формула.
3. Экономический коэффициент - YX/S(YР/S).
4. Начальная концентрация субстрата СSн.
5. Начальная концентрация биомассы СХн.
6. Константа скорости для экспоненциальной фазы роста .
7. Объем аппарата V.
8. Коэффициент заполнения аппарата φ.
Таблица 1. Исходные данные для выполнения работы 1
Субстрат |
Целевой продукт |
YX/S (YР/S) |
СSн, г/л |
СХн, г/л |
, час-1 |
V, м3 |
φ |
Меласса (сахароза) С12Н22О11 |
Биомасса СН1,77О0,49N0,16 |
0,5 |
55 |
4,0 |
0,14 |
20 |
0,7 |
Таблица 2. Варианты заданий к расчетной работе 1
№№ задания |
61165467 |
1. Элементный баланс процессов микробиологического синтеза
CаHmOl + X1 NH3 + X2 O2 = X3 CHpOnNq + X4 CO2 + X5 H2О
С12Н22О11+ X1 NH3 + X2 O2 = X3 СН1,77О0,49N0,16 + X4 CO2 + X5 H2О
1.1. Через экономический коэффициент определяют коэффициент X3
,
где mwS и mwБ - молекулярные массы субстрата и биомассы:
mwS = 12 . 12 + 16 . 11 + 22 =342 ;
mwБ = 12 + 1,77 + 16 . 0,49 + 14 . 0,16 = 23,85
1.2. Составляют балансовые соотношения по элементам и из них находят оставшиеся неизвестные коэффициенты уравнения:
- баланс по углероду: а= X3 + X4,
X4 = a - X3 = 12 – 7,17 = 4,83
- баланс по азоту: X1 = q X3 .
X1 = 0,16 . 7,17 = 1,15
- по водороду: m + 3X1 = p X3 + 2X5 ,
- по кислороду: l + 2X2 = n X3 + 2X4 + X5 ,
.
2. Потребность в кислороде и тепловой эффект реакции
2.1. Определяется потребность в кислороде на синтез 1 г биомассы (расходные коэффициенты):
2.2. Тепловой эффект ферментации рассчитывается по формуле
=14,45
. 0,8 = 11,57 (кДж/грам),
где 14,45 - величина удельного тепловыделения при биоокислении (кДж/грам восстановленного микроорганизмами кислорода).
3. Выбирается геометрия аппарата, и устанавливаются его размеры.
V = 20 M3 - объем аппарата;
= 0,7 - коэффициент заполнения,
Руководствуясь представлениями об особенностях протекающих в аппарате процессов и особенностях его эксплуатации, выбирают в соответствии с ГОСТ 9931-79 тип конструкции корпуса и размеры D и L (таблица 1 приложения)
Таблица 1 - Основные размеры корпусов типов ГЭЭ и ВЭЭ (ГОСТ 9931-79)
Vном, м3 |
Dв, мм |
l, мм |
Fв, м2 |
20,0 |
2400 |
3625
|
39,8
|
Размеры днищ приведены в таблице 2 приложения.
Таблица 2 - Размеры эллиптических отбортованных днищ с внутренними базовыми размерами (ГОСТ 6533-78)
D, мм |
S, мм |
hэ, м |
hц, м |
HД, м |
FД, м2 |
VД, м3 |
2400 |
8 - 10
|
600 |
40
|
640
|
6,54
|
1,9823
|