Ферментеры. Производство альфа-амилазы мощностью 110 кг в год

А₁₅=А₁₄Ч0,99= 320,76Ч0,99= 317,55 ед

С учетом плотности готового препарата его конечный выход составляет:G₃₅= G₃₄Ч3,2= 3.33 кг

2.2 Расчет и выбор основного технологического оборудования

Расчет и выбор оборудования для принятой в проекте технологической схемы производителя по заданной мощности производства и по данным материального баланса и норм технологического проектирования.

Данные для расчета:

1. Объем производства - Q = 110 кг/г.

2. Количество рабочих дней в году - t =301 день

3. Выход препарата с 1 м³ культуральной жидкости - q =3,33 кг/м³.

Для расчета оборудования принимаем: коэффициент заполнения для смесителей отделения приготовления питательной среды и среды и реакторов для обработки культуральной жидкости - 0,7, сборников фильтратов и концентратов 0,8; ферментеров - 0,5, посевных аппаратов - 0,6.

1.Производственные ферментеры

Объем культуральной жидкости для производства данного объема производства в год:

Q₁= =110Ч1/3,33= 33,03 м³/год

Необходимое количество культуральной жидкости в сутки:

Q₂= = 33,03/301= м³

С учетом коэффициента заполнения количество культуральной жидкости в сутки:

Q₃= Q₂Ч0,5 = 0,055 м³

Для рассчитанного количества культуральной жидкости в сутки выбирают ферментер, объем (V) которого при коэффициенте заполнения 0,5 близок к объему Q₃. Выбрали ферментер на 55 литров высотой 124 см., диаметром 45 см. и весом 13 кг [20].

Количество культуральной жидкости с одной ферментации при учете потерь во время ферментации (10%) составит:

Q₄=VЧ0,5Ч0,9 = 0,055Ч0,5Ч0,9 = 0,0248 м³

Количество ферментации в сутки:

n= = 0,11/0,0248 = 4

Количество культуральной жидкости в год с учетом ферментации в сутки:

Q₅= = 0,11/3330 = 33,03 м³.

Продолжительность оборачиваемости одного ферментера (r₁).

Полный цикл работы одного ферментера складывается из следующих величин, которые определены в задании индивидуально:

- длительность ферментера;

- слив к.ж.;

- мойка ферментера ч;

- проверка ферментера на герметичность;

- стерилизация ферментера;

- заполнение ферментера питательной средой;

- засев

t₁ =170 ч

Количество рабочих часов в году:

t₂=tЧ24 = 301Ч24 = 7224 ч

Необходимое количество ферментеров:

N== 3

Принимаем 3 ферментера и 1 запасной.

2.Посевные аппараты

Полный цикл работы одного посевного аппарата (t₃) складывается из следующих величин, которые определены в задании индивидуально:

-длительность выращивания посевного материала;

-засев в ферментер;

-мойка аппарата;

-проверка на герметичность;

-стерилизация пустого аппарата;

-стерилизация питательной среды;

-приготовление питательной среды в посевном аппарате.

t₃ = 26 ч

Количество посевного материала на загрузку одного производственного ферментера:

Q₆=VЧ0,5Чc = 0,055Ч0,5Ч0,02 = 0,00055 м³

Полный объем объем посевного аппарата при коэффициенте заполнения 0,6:

Q₇= = 0,00055/ 0,6 = 0,0009 м³

Выбираем посевной аппарат на 1 литр высотой 18 см. диаметром 10 см. и весом 4 кг [16]

Количество посевных аппаратов:

n= = 4Ч26/24 = 4

Принимаем 5 посевных аппаратов.

Расчет оборудования для пригоовления питательной среды для производственного ферментера.

Для приготовления среды из углеводсодержащих компонентов (I партия) и азотсодержащих компонентов (II партия) используют отдельные емкости, и стерилизуются водные смеси этих компонентов последовательно.

Объем среды, который необходимо приготовить, равен полезному объему ферментера:

V₁₌VЧ0,5 = 0,055Ч0,5 = 0,0275 м³

Во время стерилизации среды происходит ее разбавление конденсатом (ориентировочно на 15-20%), в связи с этим, объем воды, используемый для приготовления среды (V₂), должен быть уменьшен на 20% и составит:

V₂=V₁Ч0,2 =0,0275Ч0,2= 0,0055 м³

Объем воды для приготовления 1 партии среды составляет 65-70% от общего объема воды:

V₃=V₂Ч0,7 =0,0055Ч0,7 = 0,00385 м³

а для приготовления II партии среды объем воды составит:

V₄=V₂Ч0,3 = 0.0055Ч0,3 = 0,00165 м³

Полный объем реактора для I партии среды при коэффициенте заполнения составит:

V₅= = 0,00385/0,7 = 0,0055 м³

а для партии среды:

V₆= = 0,00165/0,7 = 0,0024м³

Выбираем реактор с мешалкой объемом 6 литров высотой 42,5 см. и димаметром 20 см и 1 запасной [13].

Стерилизация питательной среды в установке непрерывной стерилизации (УНС).

Количество среды, поступающей на стерилизацию в сутки :

Q₈=V₂ = 0,0055 м³

Время стерилизации среды не должно превышать 3ч. В соответствии с этим, производительность УНС должна составлять:

q₁= = 0,0055/3 =0,0018 м³/ч

Общее время занятости УНС состоит из времени на стерилизацию среды и времени подготовки УНС к работе.

Время подготовки УНС складывается из:

Мойки - 1ч

Ревизии арматуры - 1,5ч

Проверки на герметичность - 1,0ч

Стерилизации УНС - 1,5ч

Общее время занятости составит 7 ч.

Устанавливаем 1 УНС производительностью 10 л/ч и мощностью 3Вт [21].

3.Сборника культуральной жидкости

Необходимый объем сборником при коэффициенте заполнения - 0,8.

Q₉= = 0,11/0,8 = 0,14 м³

Полезный объем сборника:

V_п=V_полнЧ0,8 = 0,14Ч0,8 = 0,11м³

Количество сборников:

n₂= =0,14/0,11 = 1

Выбираем 1 сборник на 150 литров и 1 запасной [22].

4.Отделение биомассы

На отделение поступает Q₂ = 0,11 м³/сутки

Фильтрующее оборудование выбираем по поверхности фильтрации.

S= = 0,11 / 0,1Ч 20 = 0,055 м².

Выбираем фильтр с керамической мембраной с поверхностью фильтрации 1,1 м² [9].

5.Пеногасители

V_пен = Q₂ Ч0,5 = 0,11Ч0,5= 55 л/сутки

6.Расход воздуха

На 0,11 м³ культуральной жидкости будет израсходовано 0,11 м³ воздуха в минуту.

Заключение

Ферментер - это основное звено в процессе промышленного микробиологического синтеза. Биотехнологические процессы рассчитаны на использование живых клеток и тканей различного происхождения. Поэтому особенности биообъектов обуславливают различные принципы технолггического оснащения биопроизводств. К ним относят конструкционное совершенство, относительную универсальность ферментеров, инертность, эксплуатационную нажедность, доступность, эстетичность, легкость обслуживания и многое другое. Следовательно, анализ процесса ферментации и выбор ферментационного оборудования в приложении Б является важнейшими задачами инженера - биотехнолога.

В курсовой работе были рассмотрены важнейшие вопросы по оснащению биотехнологического производства ферментерами, изучены их характеристики, продблемы и недостатки экусплуатации, рассчитан продуктовый баланс получения б - амилазы и подобрано аппаратурное оформление.

Список использованных источников

1. Бейли Д., Оллис Д. Основы биохимической инженерии, в 2-х частях. - М.: Мир, 2002.- 430 с.

2. Бирюков В.В. Основы промышленной биотехнологии: Учеб. пособие для вузов. - М.: Колосс, 2004.- 122 с.

3. Виестур У.Э., Шмите И.А., Жилевич А.В. Биотехнология: биотехнологические агенты, технология, аппаратура. - Рига: Зинатне, 2005. - 741 с.

4. Гапонов К.П. Процессы и аппараты микробиологических производств.- М.:Легкая и пищевая промышленность, 1991. - 540 с.

5. Глик Б. Молекулярная биотехнология. Принципы и применение. -М.: Мир, 2002. - 364 с.

6. Грачева И.М. Технология ферментных препаратов - М.: Агропромиздат., 2008 - 358с.

7. Лиепиныш Г.К., Дунце М.Э. Сырье и питательные субстраты для пищевой промышленной биотехнологии. -Рига: Зинатне, 2001. - 652 с.

8. Елинов Н.П. Основы биотехнологии / П.Н. Елинов, - СПб.: Наука, 1995. - 314 с.

9. Иванова А.А., Л.И. Войно, И.С. Иванова. Пищевая биотехнология. - М.: Колос С, 2008 - 427 с.

10. Иоффе И.Л. Проектировнаие процессов и аппаратов химической технологии. - Ленинград: Химия, 1998. 411 с.

11. Кислухина О.В. Ферменты в производстве пищи и кормов.-М.: ДеЛи принт, 2002. - 439 с.

12. Кулев Д.Х., Шарова Н.Ю. Биосинтез и выделение лимонной кислоты и амилолитических ферментов. - М., ДеЛи принт, 2008. - 378 с.

13. Основы фармацевтической биотехнологии: Учебное пособие / Т.П. Прищеп, В.С. Чучалин, К.Л. Зайков, Л.К. Михалева. - Ростов-на-Дону.: Феникс, 2006. - 184 с.

14. Северин С.Е. Биохимия и медицина - новые подходы и достижения / С.Е. Северин. - М.: Русский врач, 2006. - 94 с.

15. Технология гидролизных производств. Шарков В.И., Сапотницкий С.А., Дмитриева О.А., Туманов И.Ф. - М.:Лесная промышленность,2004. - 544 с.

16. Трушкин Т.А., Новиков К.А, Бородин С.Н. Процессы ферментации. - М.: Колос С, 205. - 327 с.

17. Федоренко С.М. Культивирование микроорганизмов. - М.: Биорусь, 2002. - 241 с.

18. Филютин К.А, Сотник М.Т. Биомедицинская аппаратура. - М.:Наука, 2007. - 477 с.

19. http://www.fitopharm.ru/index/apparaturnaja_skhema_poluchenija_gustogo_ehkstrakta_polyni/0-20

20. http://www.bio-rus.ru/articles/34.html

21. http://www.sibai.ru/archive/index-850.htm

Размещено на Allbest.ru