Các quá trình và thiết bị công nghệ sinh học : CÁC THIẾT BỊ LÊN MEN NUÔI CẤY CHÌM VI SINH VẬT TRONG CÁC MÔI TRƯỜNG DINH DƯỠNG LỎNG part 4 docx

214
vồùi pha boỹt õổồỹc taỷo thaỡnh ồớ phỏửn trón cuớa phoỡng. Sau õoù boỹt nọứi lón theo caùc õổồỡng
raợnh giổợa caùc õộa noùn 15, õổồỹc taùch khoới chỏỳt loớng vaỡ õổồỹc cọ laỷi. Khổớ boỹt õaợ õổồỹc cọ
bũng bọỹ khổớ boỹt cồ hoỹc 12 vaỡ thaùo ra qua khồùp nọỳi 11.
Thaới khọng khờ khoới phoỡng 19 qua khồùp nọỳi 8 nhồỡ bọỹ taùch khờ 9, coỡn khoới phoỡng
20 - qua khồùp nọỳi 13.
















Hỗnh 10.9. Thióỳt bở cỏỳy lón men trao õọứi khọỳi maỷnh

10.3. KT CU CUA CAẽC C CU THỉI KHấ TRONG MAẽY PHUN KIỉU
TUABIN
Maùy phun kióứu tuabin - õoù laỡ loaỷi kóỳt cỏỳu huùt hai tỏửng coù caùc cổớa trón vaỡ dổồùi õóứ
naỷp vaỡ thaới dung dởch. Loaỷi naỡy hoaỷt õọỹng nhổ sau: khọng khờ vaỡo õổồỹc trọỹn vồùi chỏỳt
loớng, khi thoaùt ra thỗ khọng khờ õổồỹc hổồùng lón trón vaỡ sau khi qua bọỹ trao õọứi nhióỷt
õổồỹc chia ra laỡm hai doỡng. Khi õi qua phỏửn trung tỏm cuớa cồ cỏỳu tuỏửn hoaỡn, doỡng thổù

nhỏỳt vaỡo cổớa trón cuớa cồ cỏỳu phun, coỡn doỡng thổù hai hổồùng xuọỳng dổồùi theo õổồỡng vióửn
cuớa cồ cỏỳu tuỏửn hoaỡn vaỡ khi chuyóứn õọỹng dổồùi õaùy giaớ thỗ vaỡo cổớa dổồùi.
10.3.1. Maùy phun kióứu tuabin coù caùc voỡng õọỹt lọự

215
Loải kãút cáúu ny âỉåüc dng âãø thäøi khê v khúy träün mäi trỉåìng giäúng khi ni
cáúy vi sinh váût, âàûc biãût l náúm men.
Nhàòm mủc âêch âån gin hoạ kãút cáúu ca mạy phun kiãøu tuabin, cå cáúu âãø phạ
dng cháút lng cọ dảng vng âäüt läù, âỉåüc làõp giỉỵa cạc cạnh ca quảt v cạc pháưn tảo
âỉåìng viãưn ca v mạy.
Mạy phun (hçnh 10.11) gäưm v 10 âỉåüc
làõp chàût trong äúng thäng räùng khê 1 våïi cạc pháưn
tảo âỉåìng viãưn 6 âãø hçnh thnh vi phun 4; cạc
rnh phán bäø 11 bãn trong vi phun häùn håüp khê
- cháút lng; quảt âỉåüc làõp trong v gäưm cạc âéa
9 v 8, cạ
c rnh 3 giỉỵa cạc âéa, cå cáúu cho dng
cháút lng cọ dảng vng âäüt läù 5 âỉåüc làõp chàût
giỉỵa cạc cạnh quảt v cạc pháưn âäüt läù ca räto.
Cạc cạnh ca mạy båm dc trủc âáøy cháút
lng canh trỉåìng v dáùn vo pháưn chy 7 ca
mạy phun, tải âáy cạc vng âäüt läù 5 s tảo ra
nhiãưu vng nh. Cạc dng ny s phun vo
khäng khê âỉåüc âáøy tỉì quảt v trong vi phun 4
s tảo ra häùn håüp håi - cháút lng, nhåì cạc cạnh
khúy 11 häùn håüp bë phán tạn trong cháút lng.
Dng khê - cháút lng âỉåüc phán tạn chy ra
ngoi. Loải ny cho phẹp lm âån gin hoạ kãút cáúu ca mạy phun, lm täút hån sỉû phán
tạn khäng khê v tàng täúc âäü hụt oxy trong cháút lng.
10.3.2. Mạy phun kiãøu tuabin cọ cạc vi

Mạy phun ny âỉåüc âàûc trỉng båíi quạ trçnh trao âäøi khäúi täút hån, bàòng cạch náng
cao mỉïc phán tạn khê trong cháút lng v tàng lỉåüng khê xám nháûp vo cháút lng. Âãø
thỉûc hiãûn âỉåüc âiãưu âọ ngỉåìi ta làõp cạc vi trong
mạy theo âỉåìng kênh ngoi ca cạc âéa quảt
nhàòm phạ hu dng cháút lng. Khi âọ nhỉỵng
âoản vo ca cạc cạnh âãø phun häùn håüp khê -
cháút lng âỉåüc phán bäø giỉỵa cạc vi.
Mạy phun kiãøu tuabin hçnh 10.12 gäưm cọ
v 8 våïi cạc âoả
n äúng âỉåìng viãưn 2 âãø hçnh
thnh vng, vi phun 4 âỉåüc làõp chàût trãn trủc
räùng ca äúng thäng khê thỉï 1; cạc cạnh phán bäø
H
çnh 10.11. Mạy phun dảng
tuabin cọ cạc vng âäüt läù
1
H
çnh 10.12. Mạy phun dảng
tuabin cọ cạc
v
i

216
10 bãn trong vi phun âãø phun häùn håüp khê - cháút lng v quảt gàõn trong v gäưm hai âéa
5, 6 våïi cạc cạnh 3 åí giỉỵa cạc âéa.
Theo âỉåìng kênh ngoi ca cạc âéa ngỉåìi ta phán bäø cạc vi 9 âãø phạ hu cạc dng
cháút lng. Nhỉỵng âoản vo ca cạc nhạnh 10 âãø phun häùn håüp khê - cháút lng âỉåüc phán
bäø giỉỵa cạc vi.
Cháút lng ban âáưu âỉåüc hỉåïng tåïi cạc vi 9 nhåì cạc cạnh 7, tải âáy cháút lng âỉåüc
phán chia ra mäüt säú dng, chụng tiãúp xục våïi khäng khê vo tỉì quảt v âáøy vo vi phun

4, räưi tiãúp tủc phán tạn khê trong cháút lng nhåì cạc cạnh 10, 9. Sau âọ cháút lng bo ho

khäng khê âỉåüc thoạt ra ngoi.
10.4. TÊNH TOẠN THIÃÚT BË LÃN MEN CỌ BÄÜ ÂO TRÄÜN CÅ HC V BÄÜ
LM SI BT
Khi tênh toạn cáưn xạc âënh cạc chè säú cå bn vãư kãút cáúu v nàng lỉåüng ca thiãút bë
våïi thãø têch chung â cho.
Bỉåïc âáưu cáưn phi xạc láûp khäúi lỉåüng thãø têch ρ, âäü nhåït âäüng hc µ, hãû säú dáùn
nhiãût λ, ạp sút lm viãûc trong thiãút bë khi tiãût trng bàòng håi nỉåïc, nhiãût dung C. Theo
nghiãn cỉïu ca nỉåïc ngoi, khäúi lỉåüng thãø têch ca cạc mäi trỉåìng dinh dỉåỵng åí trong
giåïi hản ρ = 1060 ÷ 1070 kg/ m
3
; âäü nhåït âäüng hc - trong giåïi hản µ = 0,001 ÷ 0,00155
Pa⋅S, nhiãût dung C = 4186 J/(kg⋅K), hãû säú dáùn nhiãût λ = 0,6 W/ (m⋅K).
Âãø tiãût trng mäi trỉåìng dinh dỉåỵng bãn trong thiãút bë, cáưn phi tảo ra ạp sút lm
viãûc khäng nh hån 0,2 MPa. Hãû säú chỉïa âáưy mäi trỉåìng dinh dỉåỵng ca thiãút bë phủ
thüc vo thnh pháưn ca mäi trỉåìng v vo dảng vi sinh váût ni cáúy k = 0,5 ÷ 0,65.
10.4.1. Tênh toạn kãút cáúu ca thiãút bë lãn men
Thãø têch lm viãûc ca thiãút bë V
1
(m
3
) âỉåüc tênh theo cäng thỉïc:
V
1
= V.k
Âãø sn xút axit amin, cạc cháút khạng sinh chàn ni v cạc chãú pháøm enzim,
âỉåìng kênh bãn trong D
B
= 2000 ÷ 3000 mm.

Cạc kêch thỉåïc cn lải ca thiãút bë (chiãưu cao ca pháưn elip h
e
; chiãưu cao gáúp mẹp
h, bãư màût bãn trong F
b
; sỉïc chỉïa ca âạy V
d
v chiãưu dy ca tỉåìng âạy S âỉåüc láúy
nhỉ sau:
h
c
= 0,25D
B
; h ≥ 2S;
Thãø têch chỉa hoảt âäüng ca thiãút bë V
r
tênh theo cäng thỉïc:
V
r
= V
x
+ 2V
d


217
Thãø têch ca pháưn xilanh:
V
x
= V

r
− 2V
d

Chiãưu cao pháưn xilanh ca thiãút bë:
(
)
F
VV
H
dr
x
2
−
=
trong âọ : F - diãûn têch tiãút diãûn ca thiãút bë theo âỉåìng kênh trong:
2
785,0
B
DF =

Chiãưu cao chung ca thiãút bë:
(
)
hhHH
+
+
=
exe
2

10.4.2. Tênh toạn bäü khúy träün ca thiãút bë lãn men
Khi ni cáúy vi sinh váût trong mäi trỉåìng dinh dỉåỵng lng bàòng phỉång phạp
chçm, do tảo sinh khäúi nãn âäü nhåït ca cháút lng canh trỉåìng tàng lãn, cho nãn sỉû khúy
träün v thäøi khê mäi trỉåìng bë xáúu âi. Nhàòm tàng cỉåìng sỉû khúy träün huưn ph cho
phẹp sỉí dủng bäü khúy träün dảng tuabin. Âỉåìng kênh bäü khúy träün dảng tuabin d
k
(m)
âỉåüc tênh theo cäng thỉïc:
d
k
= (0,3 ÷ 0,33)D
B

trong âọ: D
B
- âỉåìng kênh bãn trong ca thiãút bë lãn men.
Tra bng theo giạ trë d
k
âãø chn bäü khúy träün täúi ỉu (hãû khúy träün cọ hiãûu sút
cao). Cạc dảng cå cáúu khúy träün cho cháút lng cọ âäü nhåït khạc nhau âỉåüc nãu trong
bng 10.4.
Bng 10.4. Täúc âäü biãn täúi ỉu ca cạc cå cáúu khúy träün phủ thüc
vo âäü nhåït ca mäi trỉåìng âỉåüc khúy träün
Cå cáúu khúy träün
Âäü nhåït ca mäi trỉåìng
Pa.s
Váûn täúc biãn täúi ỉu ca bäü
khúy träün, m/s
Cạnh, neo, giạ

Dảng tuabin


Chong chọng
0,001 ÷ 4
4 ÷ 8
8 ÷ 15
0,001 ÷ 5
5 ÷15
15 ÷ 25
0,001 ÷ 2
3,0 ÷ 2,0
2,5 ÷1,5
1,5 ÷ 1,0
7 ÷ 4,2
4,3 ÷ 3,4
3,4 ÷ 2,3
4,8 ÷ 16
Säú vng quay ca bäü khúy träün (vng/phụt) :

218

k
1
d
n

=
Theo giaù trở nhỏỷn õổồỹc cuớa sọỳ voỡng quay, choỹn tọỳc õọỹ thổỷc tóỳ cuớa noù. Choỹn bọỹ
truyóửn õọỹng trong baớng tra cổùu theo giaù trở õaợ õổồỹc nhỏỷn cuớa sọỳ voỡng quay.
Cọng suỏỳt tióu thuỷ (kW) khi maùy khuỏỳy hoaỷt õọỹng õóứ khuỏỳy trọỹn canh trổồỡng
khọng õóử cỏỷp õóỳn sổỷ aớnh hổồớng cuớa caùc cồ cỏỳu phuỷ:
5
k
3
cNM
dnKN

=
trong õoù: K
N
- chuỏứn cọng suỏỳt, phuỷ thuọỹc vaỡo cổồỡng õọỹ õaớo trọỹn vaỡ õổồỹc õỷc trổng bồới
chuỏứn ly tỏm Reynolds (R
e
);

c
- tyớ troỹng mọi trổồỡng;
n - sọỳ maùy khuỏỳy trọỹn;
d
k
- õổồỡng kờnh maùy, m.
c
2
kc
1
à

nd
Re =

trong õoù:
à
c
- õọỹ nhồùt õọỹng hoỹc cuớa mọi trổồỡng.
Cọng suỏỳt tờnh toaùn cho truỷc maùy trọỹn, kW:
(
)
M21P
1
N
kkk
N
+

=

trong õoù: k
1
- hóỷ sọỳ chổùa õỏửy canh trổồỡng cuớa thióỳt bở;
k
2
- hóỷ sọỳ coù tờnh õóỳn sổỷ tng cọng suỏỳt do tng sổùc caớn cuớa mọi trổồỡng trong
quaù trỗnh phaùt trióứn cuớa mọi trổồỡng (k
2
= 1,1);
k - hóỷ sọỳ tờnh õóỳn sổỷ tng cọng suỏỳt tióu thuỷ õóứ vổồỹt thừng sổùc caớn gỏy ra do

caùc cồ cỏỳu phuỷ :
B
1
1
D
H
k =
trong õoù: H
1
- chióửu cao cuớa lồùp chỏỳt loớng õổồỹc khuỏỳy trọỹn (õọỳi vồùi caùc maùy khuỏỳy trọỹn
daỷng tuabin,
H
1
= 0,75 H
t.b
).
Vỗ vaỡo chu kyỡ phaùt trióứn cuớa mọỹt sọỳ chuớng taỷo ra boỹt, õóứ traùnh sổỷ toeù boỹt, lỏỳy
H
1
= 0,65 H
t.b
.
Khi tờnh cọng suỏỳt laỡm vióỷc cuớa bọỹ khuỏỳy õaớo cỏửn phaới tờnh õóỳn nng suỏỳt thừng
sổùc caớn do caùc cồ cỏỳu phuỷ gỏy nón.
óứ thổỷc hióỷn õióửu kióỷn õoù cỏửn phaới õổa vaỡo hóỷ sọỳ k:
k

= k
n
+ k

M
+ k
TP
+ k
T


219
trong âọ:
k
n
- hãû säú cn ca vạch ngàn phn xả;
k
M
- hãû säú cn ca bäü khung träün phủ;
k
TP
- hãû säú cn ca äúng âãø nảp khäng khê;
k
T
- hãû säú cn ca äúng lọt trủc âãø càõm nhiãût kãú.
Trë säú k
n
, k
M
, k
TP
v k
T
phủ thüc vo dảng mạy khúy âỉåüc nãu trong bng 10.5

Bng 10.5. Trë säú cạc hãû säú k xẹt tåïi sỉû tàng cäng sút ca mạy khúy
do täưn tải trong thiãút bë cạc cå cáúu phủ
Dảng cå cáúu khúy träün
Cå cáúu phủ
Cạnh
Neo v
giạ
Tuabin
Chong
chọng
Bäún vạch ngàn phn xả cọ bãư dy B = 0,08D
B
,
âỉåüc phán bäø åí tỉåìng thiãút bë
Mäüt cạnh phủ nàòm ngang bàòng cạnh ca cå
cáúu chuøn âo chênh (theo kêch thỉåïc)
ÄÚng cho dung dëch quạ ạp
ÄÚng bc lọt âãø càõm nhiãût kãú hay dủng củ âo
mỉïc kiãøu phao
Hai äúng âỉïng, âỉåüc làõp cạch nhau mäüt gọc
hån 90
0

Rüt xồõn cün phi âỉåüc làõp dc tỉåìng theo
tỉåìng xilanh thiãút bë
ÄÚng xồõn âỉåüc làõp åí âạy thiãút bë, khi âỉåìng
kênh ca äúng 0,033 ÷ 0,54 m
Cạc chi tiãút âãø gia cäú cạc äúng khúch tạn

1

0,35
0,2

0,1

0,3

2,0

2,5 ÷3,0
-

-

-
0,2

0,1

0,3

-

-
-

1,5

-
0,2

0,1

0,3

-

-
-

0,5

-
0,1

0,05

0,15

-

-
0,05
Cäng sút âãø thàõng ma sạt trong vng chàõn dáưu ca trủc:
⎟
⎟
⎟
⎠

⎞
⎜
⎜
⎜
⎝
⎛
−= 12
c
c
S
h
1,0
c
2
Bc
ePSndN
trong âọ: n v d
B
- säú vng quay, vng/phụt v âỉåìng kênh ca trủc, m;
S
c
- chiãưu dy miãúng âãûm vng chàõn dáưu ca trủc;
P - ạp sút lm viãûc ca khäng khê trong thiãút bë trãn mỉïc lng, Pa;
h
c
- chiãưu cao miãúng âãûm vng chàõn dáưu, m: (h
c
= 6S
c
).

Âãø xạc âënh N
c
cọ thãø láúy P = 0,1 MPa.