Читайте также:
|
|
Уравнение материального баланса стадии:
m ст. п. ср. + m инок. + m ст. пен. + m О потр = m пос. мат. + m СО + m брызг + m влаги
где: m ст. п. ср. – масса стерильной питательной среды в посевном аппарате, кг;
m инок. – масса инокулюма, загружаемая в посевной аппарат, кг;
m ст. пен. – масса стерильного пеногасителя, кг;
mО потр – масса кислорода, потребленного из воздуха при выращивании посевного материала, кг;
m влаги - масса влаги, принесенной воздухом, кг;
m пос. мат. – масса выращенного посевного материала, кг;
m СО - масса диоксида углерода, выделившегося при выращивания посевного материала, кг.
m ст. п. ср. =553,48 кг (из материального баланса стадии приготовления и стерилизации питательной среды для посевных аппаратов, стр.).
m пос. мат. = 53,903 кг (из материального баланса стадии выращивания инокулема, стр.).
При выращивании посевного материала добавляют только синтетический пеногаситель (жировой пеногаситель добавляют при приготовлении питательной среды).
Синтетический пеногаситель добавляют в минимальных количествах, так как они ядовиты; их добавляют пропорционально сечению посевного аппарата (S1).
3,2 м3: m син. пен. = 1 кг; [по д.з]
1,0 м3: m син. пен. = Х кг.
3,2 м3 – 1 кг — S1
1 м3 – Х кг — S2
3,2 м3: — S1 = ;
где: d – диаметр посевного аппарата, м, (по каталогу);
1,0 м3: — S2 = ;
S1 – 1,54 – 1 кг;
S2 – 0,785 – Х кг.
Х = кг
Для определения количества потребленного кислорода и выделившегося диоксида углерода в процессе выращивания посевного материала необходимо предварительно рассчитать тепловой эффект жизнедеятельности Qб/за, кДж:
Qб/с = qs - qm - 2 qр,
где: gs – теплота сгорания субстратов, кДж;
gm – теплота сгорания вновь образованного мицелия, кДж;
gр – теплота сгорания целевого продукта, кДж.
Т.к. при выращивании посевного материала еще не образуется целевой продукт, то уравнение теплового эффекта реакции будет иметь вид:
Qб/с = qs - qm
Таблица 11.9
Наименование компонента | Удельная теплота сгорания Н,кДж/кг | Масса энергет. компонента на 1 загрузку, кг | Теплота сгорания компонента, кДж |
Кукурузный экстракт | 16,5 ∙ 103 | 1,52 | 25,08∙ 103 |
Кукурузная мука | 17,5 ∙ 103 | 12,2 | 213,5∙ 103 |
Итого | 238,58 ∙ 103 |
qm = Нм. кон ∙ m миц. кон. - Нм. нач. ∙ m миц. нач.,
где: Нм. кон – удельная теплота сгорания мицелия в конце выращивания посевного материала, кДж/кг;
Нм. кон = 5200ккал/кг = 21788 кДж/кг;
Нм.нач. = 4750 ккал/кг = 19902,5 кДж/кг.
- Масса мицелия в начале процесса, кг:
mсух.миц. = 1,6 кг (стр, из материального баланса стадии выращивания инокулема).
- Масса мицелия в конце процесса, кг:
m сух. миц. =
где: С = 15% - содержание мицелия в посевном аппарате в конце процесса выращивания посевного материала;
15 г — 100 мл
х г ― Vпос. мат
m сух. миц. = кг
qm = 18 × 21788 – 1,6 × 19902,5 = 392184 – 31844 = 36,034∙ 103 кДж
Qб/за = qs - qm = (238,58 – 36,034) × 103 = 202,546× 103 кДж
Массу всех углеродсодержащих компонентов среды, в результате окисления которых получен тепловой эффект Qб/c, можно выразить через эквивалентное количество одного наиболее энергоемкого углеродсодержащего соединения, входящего в компонентный состав среды:
m экв. крахм. = кг,
где: Нэкв. крахм. = 17,5 ∙ 103 кДж – удельная теплота сгорания эквивалентного компонента, кДж. В качестве наиболее энергоемкого углеродсодержащего компонента используем крахмал.
C6 H10 O5 + 6 O2 → 6СО2 + 5 Н2О
m 11,6 Х кг у кг
Мm 162 6 × 32 6 × 44
ХО = кг
кг
В процессе выращивания посевного материала некоторое количество влаги уносится из посевного аппарата в виде брызг. Объём брызг принимается по данным завода. Он составляет 5% от рабочего объёма посевного аппарата:
где: Vбр.- объём брызг, м3;
ρбр – плотность брызг берется как средняя между плотностью среды и выращенного посевного материала, кг/м3.
Vбр. = 0,04 ∙ Vзагр.пос.апп.. = 0,04 ∙ 0,6 = 0,024 м3
ρбр = кг/м3
кг
Воздух, поступающий в ферментатор, может приносить с собой либо уносить из ферментатора определенное количество влаги.
Масса влаги, уносимая (приносимая) воздухом, зависит от его среднегодовой влажности, температуры, давления и расхода и может быть рассчитана по уравнению:
mвлаги = mвозд (хвх – хвых),
где: mвозд – масса воздуха, подаваемого в посевной аппарат за период выращивания посевного материала, кг;
х – влагосодержание воздуха, поступающего хвх и уходящего из посевного аппарата, кг вод. пара/кг сух. возд.
mвозд = Vвозд ∙ ρвозд,
где: Vвозд – объём воздуха, подаваемого в посевной аппарат, м3;
ρвозд - плотность воздуха, кг/м3,
ρвозд=1,293 кг/м3. [1,стр. 513]
Таблица расхода воздуха:
Таблица 11.10
Время процесса, ч | Расход воздуха, об/об. мин | Расход воздуха | Расход воздуха за период, м3 |
48ч | 0,8 | 0,8∙0,6=0,48 | 0,48 ∙48∙60=1382,4 |
mвозд = 1382,4 ∙ 1,293 = 1787,44 кг.
где: - содержание кислорода в воздухе,%.
= 0,2315 [3]
кг
Проектируем завод в городе Пенза.
Влагосодержание воздуха:
X = 0,622∙ , ,
где: 0,622 – соотношение молекулярных масс водяного пара и воздуха;
φ = 50% - влажность воздуха при t= 55 , показывает сколько кг влаги может содержать 1 кг воздуха так, чтобы из него не выпала влага на фильтрах очистки воздуха;
Рнас- давление насыщенного водяного пара в воздухе, принимается по температуре стерильного воздуха, подаваемого в посевной аппарат, атм.
П- общее давление паровоздушной смеси, атм.
Для расчета Х необходимо определить относительную влажность воздуха φ, общее давление паровоздушной смеси П и давление насыщенного водяного пара Рнас в зависимости от условий, в которых находится воздух.
При расчете влагосодержания наружного воздуха Xнар. эти величины надо принять по среднегодовой температуре и относительной влажности воздуха того города, для которого разрабатывается проект (г. Пенза).
Средняя температура и относительная влажность атмосферного воздуха в городе Пенза:
Январь: t = -12,5; φ = 85%
Июль: t = 20; φ = 66%; [1,стр.538]
Свойства насыщенного водяного пара в зависимости от температуры: [1,стр.548]
- при t = 55 , Рнас = 0,1605 атм;
- при t = 3,75 (средняя температура воздуха в г.Пенза), Рнас = 0,0079 атм;
- при t = 28 (температура выращивания вегетативного мицелия в посевном аппарате), Рнас = 0,037 атм.
Влагосодержание регламентного воздуха при температуре подаваемого воздуха 55 :
,
где: 2,2 – давление подаваемого воздуха под крышку аппарата, атм. [по д.з.] Влагосодержание наружного атмосферного воздуха при средней температуре воздуха 3,75 :
,
где: 1,0 – атмосферное давление, атм. [по д.з.]
Влагосодержание воздуха, выходящего из посевного аппарата при температуре 28
где: 1,5 – давление в посевном аппарате, атм. [по д.з.]
0,95 – влажность воздуха на выходе из посевного аппарата, %
Т. к. Хрегл > Хнар (0,038 > 0,0037), следовательно, за Хвх принимаем наружное влагосодержание воздуха:
Хнар = Хвх = 0,0037
mвлаги = 1787,44 ∙ (0,0037 – 0,015) = -21,04 кг
Делаем вывод о том, что в процессе выращивания посевного материала происходит влагоунос.
Определяется из уравнения материального баланса:
m пос.мат. = m ст. п. ср. + m инок. + m ст. пен. + m О потр. - m вл. возд. - m СО - m брызг =
= 553,48 + 53,903 + 0,51 + 13,7 – 21,04 – 18,9 – 24,42 = 557,23кг
Таблица материального баланса стадии ТП.3 выращивания вегетативного посевного материала в посевном аппарате
Таблица 11.11
Израсходовано на стадии | |||||
Наименование п/прод. и сырья | Активность, Ед/мл | Масса | Объём, м3 | Плотность кг/м3 | |
кг | Общая активность, млрд.Ед | ||||
А. П/продукты | |||||
1. Стерильная пит. среда | 553,48 | 0,548 | |||
2.Вегетативный посевной материал из инокулятора (инокулюм) | 53,903 | 0,0523 | |||
3.Стерильный пенагаситель | 0,51 | ||||
4. Кислород | 13,7 | ||||
Итого | 621,59 | ||||
Получено на стадии | |||||
А.П/продукт | |||||
1.Посевной материал | 557,23 | 0,544 | |||
2. Брызги | 24,42 | ||||
Б. Отходы | |||||
2.Влагоунос | 21,04 | ||||
3.Выделившийся СО2 | 18,9 | ||||
В. Потери в т.ч. | |||||
Итого | 621,59 |
Дата добавления: 2015-08-03; просмотров: 122 | Нарушение авторских прав
<== предыдущая страница | | | следующая страница ==> |
Материальный баланс стадии ТП. 3.2 приготовления и стерилизации питательной среды посевного аппарата | | | Материальный баланс стадии ТП. 4.3 приготовления и стерилизации питательной среды для ферментаторов |