quá trình và thiết bị công nghệ sinh học - Chương 8

Chương 8
THIẾT BỊ VẮT, TRÍCH LY, TINH CHẾ CÁC SẢN PHẨM
THU NHẬN TỪ PHƯƠNG PHÁP TỔNG HỢP VI SINH

8.1. MỞ ĐẦU
Nhiệm vụ của công nghệ vi sinh là dùng vi sinh vật để sản xuất ra ba loại sản
phẩm như sau:
- Các tế bào vi sinh ở trạng thái sống (vi khuẩn Lactobacillus, vi khuẩn cố định
đạm Rhizobium, Azotobacter, vi khuẩn điều trị tiêu chảy Bacillis subtilis, vi khuẩn trừ
sâu Bacillis thuringiensis, nấm trừ sâu Bauveria bassiana, Metarrhizium anisopliac, vi
khuẩn làm phân vi sinh như B.megatherium, B.mycoides, nấm men làm bột nở bánh mì
Saccharomyces cerevisiae...) hoặc trạng thái chết để làm nguồn protein (Candida utilis,
các loại vi tảo...)
- Các sản phẩm trao đổi chất sơ cấp axit amin, vitamin, rượu, axit hữu cơ... và thứ
cấp (kháng sinh).
- Các loại enzim dùng trong các quá trình thuỷ phân, tổng hợp và chuyển hoá.
Để làm được việc đó cần phải giải quyết hai vấn đề sau:
a) Kỹ thuật lên men: nghiên cứu điều kiện tối ưu trong quá trình lên men như thiết
bị , công nghệ...nhằm đạt được hiệu suất cao cho các sản phẩm mong muốn.
b) Kỹ thuật thu hồi sản phẩm sau lên men và chế biến thành các dạng thương
phẩm, nghiên cứu các điều kiện trích ly, tinh chế nhằm thu được các chất có hoạt tính
sinh học dạng tinh khiết. Nhiều kỹ thuật trong công nghiệp hoá học như: lọc, kết tủa, ly
tâm, kết tinh , hấp phụ, chưng cất, sấy... đều được sử dụng ở đây. Điều khác nhau cần
lưu ý tới là các chất có hoạt tính sinh học thường không bền vững với các điều kiện
nhiệt độ, pH và các yếu tố vật lý khác.
Điều kiện và phương pháp nuôi cấy vi sinh vật có ảnh hưởng đến sự hình thành
thành phần và tính chất của chất lỏng canh trường. Các chế độ sinh tổng hợp cần hướng
tới kết quả thu nhận môi trường có chất nền và những tạp chất khác còn lại là tối thiểu
và có nồng độ các sản phẩm mong muốn là cực đại.

140


Chất lỏng canh trường Nuôi cấy bằng phương pháp bề mặt


Hình 8.1 khảo sát sơ đồ các phương án cơ bản để gia công chất lỏng canh trường
và lên men bề mặt nhằm thu nhận các dạng sản phẩm từ tổng hợp vi sinh. Từ sơ đồ
Lọc, ly tâm,
phân ly, lắng
Khử khí, gạn, cô
đặc bằng phương
pháp tuyển nối
Chất lỏng canh
trường đã được
loại bỏ một số
chất
Khô dầu
sinh học
Trích
ly
Tinh chế bằng
phương pháp
sinh học hay
cô và sấy
Chất lỏng
canh trường
được làm

trong
Sinh khối
dạng bột nhào
có hàm lượng
nước đến 80%
Huyền phù
có lượng
nước trên
85%
Các phương
pháp cô và
tinh chế: cô
chân không,
lọc thẩm thấu
ngược, siêu
lọc, lạnh đông,
tạo tinh thể,
sấy, tinh luyện
Phế phẩm
Chất
trích ly
Gia công sơ bộ
Cô chân không
Chất lọc
Gia công sơ bộ
Phá vỡ
Lọc, ly tâm
Sấy Sinh khối
Trích ly
Chất béo sinh họcChất cô khô Chất cô lỏng

Chất cô, sản phẩm tổng
hợp ví sinh có mức độ
tinh chế khác nhau
Hình 8.1. Sơ đồ các phương pháp gia công chất lỏng canh trường
và nuôi cấy vi sinh vật bằng phương pháp bề mặt

141

chúng ta thấy phương án gia công chất lỏng canh trường đơn giản nhất - thu nhận chất
thay thế sữa nguyên từ sữa huyết tương bằng phương pháp vi sinh. Thu nhận được
huyền phù nấm men có nồng độ sinh khối đến 150 g/l trong quá trình nuôi cấy nấm men
trong sữa huyết tương. Sau khi gia công đặc biệt (làm giàu vitamin và các cấu tử khác)
không có các giai đoạn trung gian, huyền phù được sấy khô bằng phương pháp sấy
phun. Khi nuôi cấy nấm men trong các môi trường hydratcacbon hay môi trường rượu,
chất lỏng canh trường có hàm lượng sinh khối nhỏ hơn 25 g/l được đem đi gia công.
Trong trường hợp này trước khi sấy phải tiến hành các giai đoạn tuyển nổi, cô đặc nhằm
để tăng nồng độ sinh khối đến 20 ÷ 25% chất khô.
Khi thu nhận nấm men trên môi trường có phần cất của dầu mỏ việc cô sinh khối
trước khi phân ly được thực hiện bằng phương pháp gạn. Khi nuôi cấy nấm men trong
các môi trường đặc thì các giai đoạn tuyển nổi, phân ly không cần thiết. Cô đặc sinh
khối bùn hoạt tính trước khi sấy có thể thực hiện bằng phương pháp lắng và phân li.
Trong các ví dụ về cô sinh khối nêu trên (loại trừ thu nhận chất thay thế sữa nguyên
bằng phương pháp sinh học) đã tạo ra một lượng lớn chất lỏng canh trường và đã được
sử dụng, chỉ còn lại một ít chất nền, các chất chuyển hoá hoà tan (axit amin, vitamin...)
và các vi sinh vật.
Một phần chất lỏng canh trường đã sử dụng được đưa vào sản xuất, còn phần khác
được đưa đi tinh luyện bằng phương pháp sinh học để thu nhận sinh khối hay đem đi cô
đặc và sấy.
Trong công nghiệp vi sinh đã thu nhận một số chế phẩm mà nguyên các chất
chuyển hoá của chúng như axit amin, kháng sinh, vitamin, các enzim... có trong chất

lỏng canh trường ban đầu ở trạng thái hoà tan hay trạng thái keo. Khi sản xuất các chế
phẩm có hàm lượng các cấu tử không cao thì các quá trình cô đặc được thực hiện là chủ
yếu, không cần phải tách sinh khối bằng con đường hấp và sấy các môi trường lên men.
Khi thu nhận các chất chuyển hoá dạng tinh thể có mức tinh thể cao thì sự tách sinh
khối và tạp chất rắn khỏi dung dịch là giai đoạn đầu tiên để gia công chất lỏng canh
trường. Việc gia công tiếp theo để làm trong dung dịch canh trường có thể tiến hành
theo nhiều phương pháp. Dựa vào các tính chất của các cấu tử và những đòi hỏi của sản
phẩm mà lựa chọn phương pháp gia công cho thích hợp.
8.2. THIẾT BỊ ÉP
Để tách hoàn toàn phần chiết ra khỏi bã, người ta sử dụng máy ép kiểu vắt. Hiệu
suất của quá trình được xác định bởi sự tách hoàn toàn pha lỏng, cũng như chất lượng
phần chiết được (không chứa các tiểu phần rắn). Khi vắt chất lỏng tự do dễ dàng tách
khỏi phần khô. Dùng phương pháp ép không thể tách hoàn toàn phần chiết. Luôn luôn ở
trong bã còn lại một lượng chất chiết, không thể tách được ở dạng cân bằng tương ứng
với áp áp suất và nhiệt độ đã cho.
Máy ép được ứng dụng để vắt được chia ra làm hai nhóm: máy ép cơ học tác động
tuần hoàn, tác động thủ công, loại truyền động cơ học và sức ép bằng thuỷ lực, loại khí
động học; máy ép có tác động liên tục - vít tải, lệch tâm, băng tải, ly tâm và trục quay.

142

Nhược điểm của các máy ép tác động tuần hoàn là năng suất không cao, kích thước lớn,
nên ít được ứng dụng trong công nghiệp thực phẩm.
Máy ép vít tác động liên tục có tiến bộ và hoàn hảo hơn vì cho phép cơ khí hoá và
tự hoá quá trình. Sau khi tách sơ bộ phần chiết, bã cho vào phễu chứa và dùng vít tải để
chuyển vào xilanh đột lỗ, vào khoang vắt và cuối cùng thải ra khỏi máng. Trị số tối ưu
đường kính của bộ phận đột lỗ là 2 mm. Khi đường kính lớn hơn, chất lượng của chất
lọc bị giảm . Tổng trị số tiết diện thoáng của các lỗ (bề mặt thoát nước) chiếm 5 ÷ 8%.
Ap suất ép được điều chỉnh nhờ các bộ phận kết cấu khác nhau. Phần chiết qua lỗ xilanh
theo đường ống vào thùng chứa. Để cho bã chuyển dời dọc theo trục vít thì hệ số ma sát

dọc theo trục vít cần phải nhỏ, còn hệ số ma sát của tường xilanh phải lớn hay nói cách
khác, bã sẽ quay cùng với vít tải mà không có chuyển vị dọc trục. Để tăng hệ số ma sát
và tăng năng suất vít tải, tường bên trong xilanh cần phải có những rãnh dọc.
Máy ép hai vít. Khi sản xuất enzim ở mức độ công nghiệp người ta thường dùng
máy ép hai vít để vắt bã củ cải, bã dầu sinh học, mầm malt...Hình 8.2 mô tả máy ép hai
vít T1-BΠO-10. Hai vít quay ngược chiều và nằm bên trong xilanh đột lỗ. Hai vít vừa
làm nhiệm vụ vận chuyển trong xilanh vừa làm nhiệm vụ ép. Vít ép được gắn chặt trên
trục. Đường kính trục tăng lên theo mức độ gần đến khoang áp suất.
Côn điều chỉnh sẽ chuyển dịch theo tang quay được gắn trên trục. Mức độ vắt bã
phụ thuộc vào kích thước khe hở giữa côn và xilanh. Vít tải chuyển bã từ phễu chứa vào
vít ép rồi vào khoang áp suất. Bã sau khi ép được thải ra qua khe hở giữa côn và xilanh,
chất lọc qua các lỗ trong xilanh vào thùng chứa theo các đoạn ống.

Hình 8.2. Máy ép hai vít:
1- Điều chỉnh bằng thuỷ lực; 2- Giá đỡ; 3- Côn điều chỉnh; 4- Nắp; 5- Xilanh; 6,8- Vít;
7- Trục; 9- Phễu chứa; 10-Vỏ thiết bị; 11- Bộ truyền động; 12- Động cơ; 13- Bệ máy;
14, 15, 17, 20 - Các đoạn ống; 16- Bộ phận thu gốp; 18- Đai; 19- Tang quay
Kết cấu của máy ép trục vít. Loại này bảo đảm vắt bã từ 85 ÷ 90% ở nhiệt độ 58
÷ 60
0 0
C đến 60 ÷ 65% ở nhiệt độ 65 ÷ 70 C. Thiết bị gồm phễu tháo liệu, xilanh lọc, vít
tải và các cơ cấu để tháo liệu. Xilanh lọc được hình thành bởi giàn thanh lót tháo rời
được gắn trên các vành. Giữa các thanh ở đoạn cuối tạo thành bảy vùng có kích thước

143

khe hở khác nhau: kích thước khe hở hai vùng đầu 0,6 mm, vùng thứ ba và thứ bốn 0,4
và những vùng còn lại 0,2 mm.
Trục vít gồm các ống vít được phân bổ trên trục. Giữa các ống có vòng trung gian
để thực hiện hành trình của các dao. Khối ẩm cho qua phễu nạp liệu vào vùng hoạt

động. Trục vít làm chuyển dời khối ẩm và ép qua cửa tháo liệu dưới áp suất 1 ÷ 5 MPa.
Phần chiết được tách ra qua khe vỏ lọc, còn khối ép có độ ẩm 60 ÷ 65% ở nhiệt độ 65
÷70
0
C được tách ra qua cơ cấu chất liệu.
Năng suất của máy tính theo sản phẩm ban đầu 4000 kg/h, đường kính vít trục -
320 mm, công suất động cơ -17 kW.

Bảng 8.1. Đặc tính kỹ thuật của máy ép hai vít
Các chỉ số ÐÔ-5A ÐÔ-5 BÐÔ-5 T1-BÐO-10
5
5
5
10
Năng suất, tấn/h



Ap lực riêng cực đại lên bã,
MPa
0,14
0,14
0,14
0,14
Đường kính ngoài của vít, mm




Số vòng quay của vít,

vòng/ph:
420
420
520
420




- Của vít vận chuyển




- Của vít ép
4,7
5,0
3,5
5,0
Bước vít, mm:
4,7
5,0 3,5
5,0
- Của vít vận chuyển




- Của vít ép
230

230
300
246
Công suất dẫn động, kW
185
185
250
205
Các kích thước cơ bản, mm
10
10
10
10

4110×1445××
1685
3000×1200××
1580
3935×840×
3600×810××1
267
Khối lượng, kg
×1400
2000
2090
2040
2700

144

Tiếp theo bảng 8.1
Các chỉ số T1 - BÐO-30 T1 - BÐO-50
T1 - BÐO-20
Năng suất, tấn/h
20
30
50
Áp lực riêng cực đại lên
bã, MPa



0,14
0,14
0,14
Đường kính ngoài của vít,
mm



557
647
797
Số vòng quay của vít,
vòng/ph:

- Của vít vận chuyển



- Của vít ép
330
380
470
Công suất dẫn động, kW
280
320
400
Các kích thước cơ bản,
mm



13
17
22
Khối lượng, kg



5350×1481×2000
4500×1005×1400
5100×1100×1450
8500
4450
6500

8.3. MÁY TRÍCH LY
Quá trình tách các chất có thành phần phức tạp chứa một hay nhiều cấu tử bằng
dung môi gọi là trích li. Trong công nghiệp vi sinh việc trích ly được ứng dụng để tách
enzim ra khỏi canh trường nấm mốc được nuôi cấy bằng phương pháp bề mặt, để tách
monosaccarit từ pha rắn sau khi thuỷ phân polysaccarit, để tách lipit từ sinh khối nấm
men... Khi trích ly xảy ra tách từng phần hay tách hoàn toàn các chất có độ hoà tan khác
nhau trong dung dịch khác nhau. Do khuếch tán khi tiếp xúc với hợp chất đem gia công,
dung môi như pha có nồng độ thấp hơn được bão hoà bởi cấu tử hoà tan trong đó.
Quá trình trích ly xảy ra phù hợp với định luật Fick, lượng các chất G (kg) được
trích ly, khuếch tán qua lớp lọc tỷ lệ với bề mặt của lớp đó F (m
2
), tỷ lệ với hệ số
khuếch tán k
kt
(m
2
/s), với sự biến đổi nồng độ theo chiều dày của lớp Δ (kg/m
3
), với thời
gian
τ
(s) và tỷ lệ nghịch với bề dày của lớp δ (m):
δ
τ
Δ= FKG
kt

Khi tính toán quá trình trích ly K
kt

đối với enzim có trị số bằng 1,8
⋅
10
−7
cm
2
/s, bề
mặt riêng của chất tham gia trong quá trình khuếch tán
−
7 cm
2
/cm
3
.

145

Để trích ly các chất hoạt hoá sinh học người ta ứng dụng các bộ trích ly tác động
tuần hoàn và liên tục. Các bộ trích ly và các bộ khuếch tán tác động tuần hoàn có hiệu
suất không cao cho nên chỉ ứng dụng trong sản xuất có quy mô nhỏ. Các ống khuếch
tán, các bộ khuếch tán, máy tách dạng cột kiểu nằm ngang hay đứng cũng như các máy
tách dạng rôto đều thuộc bộ trích ly tác động liên tục.
8.3.1. Các bộ khuếch tán
Các bộ khuếch tán được ứng dụng để chiết enzim từ canh trường nấm mốc. Bộ
khuếch tán (hình 8.3) gồm từ 8 đến 10 ống khuếch tán được lắp trên một mặt phẳng
chung. Tất cả các ống của bộ khuếch tán được thống nhất hoá, có hình dạng xilanh đứng
với các cửa đóng kín lật được và có ống đáy hình nón.
Phần dưới nón của ống khuếch tán có ống nối để nạp nước vào khuếch tán, nạp
hơi để tiệt trùng thiết bị, để tháo nước rửa và bã sinh học. Phần trên của xilanh của ống
khuếch tán có khớp nối để lấy nước chiết. Các khớp nối ở dưới đều có van ba cửa để

tháo phần chiết được vào ống khuếch tán tiếp theo hoặc vào ống dẫn để xả. Các van
được phân bổ sao cho bất kỳ ống khuếch tán nào cũng có thể ngừng hoạt động mà
không ngừng hoạt động của bộ khuếch tán.
Van không khí trên nắp dùng để lấy mẫu khi chuyển nước chiết từ ống khuếch tán
này sang ống khuếch tán khác. Ở phần trên của ống khuếch tán cách khớp rót 150
÷
200
mm phân bổ lớp kép có gân tăng cứng; lưới dưới có mắt lưới từ 10
÷
15 mm, lưới trên-
0,25
÷
0,5 mm. Sau khi nạp canh trường vào ống khuếch tán đặt chặt các lưới theo chu
vi của phần xilanh.
1800


Hình 8.3. Bộ khuếch tán:
1- Ống khuếch tán; 2- Dòng chảy của nước chiết; 3- Vít để tải canh trường của nấm
mốc; 4- Ống cung cấp nước để khuếch tán; 5- Ống thu nhận nước chiết; 6- Khớp tháo;
7- Thùng chứa nước chiết; 8- Vít tải; 9- Dẫn động vít tải; 10- Dòng thải


146

Các ống khuếch tán được kết hợp một cách liên tục, dịch được trích ly từ phần
trên của ống khuếch tán trước đó cho vào phần dưới của ống tiếp theo. Nước chiết được
tách ra từ đầu ống khuếch tán đã chứa canh trường mới, sau đó nạp nước có nhiệt
độ 20
÷

22
0
C vào ống khuếch tán cuối cùng để lấy dịch chiết. Đồng thời dòng nước
chảy sang ống khuếch tán tiếp theo, còn ống khuếch tán được nạp canh trường mới và
trở thành ống đầu của bộ khuếch tán.
Thời gian của quá trình trong mỗi ống khuếch tán 30
÷
45 phút, thời gian chung
của quá trình 4
÷
6 h.
Động lực của quá trình khuếch tán là gradient nồng độ của chất trong dung môi,
cho nên để tăng cường quá trình cần giữ hiệu cực đại nồng độ. Điều này được đảm bảo
bằng con đường tăng thể tích tương đối của dung môi, hạn chế quá trình chảy rối và
tăng trao đổi khối.
Để thu nhận các phần chiết có nồng độ cao cần sử dụng phương pháp ngâm chiết
hợp lý. Phần chất trích ly được tuyển ban đầu cho vào rửa phần canh trường mới, còn
ngâm chiết canh trường được sử dụng bởi các phần chiết có nồng độ thấp và sau đó
bằng nước.
Trong quá trình trích ly các chất trương nở, khối lượng và thể tích chiếm chổ tăng,
do đó xảy ra hiện tượng vắt dần sản phẩm nằm giữa các lưới.
Để ngăn ngừa sức cản xuất hiện trong bộ khuếch tán cần phải nạp nước dưới áp
suất 0,2
÷
0,3 MPa.
Thời gian quá trình trích ly enzim trong bộ có 8 ống khuếch tán là 4h. Thể tích
phần chiết gấp 3
÷
4 lần thể tích của canh trường có hàm lượng chất khô 6
÷

10%. Trong
bộ 10 ống, có 8 ống hoạt động, một ống để nạp liệu và một ống để thải liệu.
Ưu điểm cơ bản của phương pháp trích ly được nêu trên là có khả năng thu nhận
nước chiết trong chứa enzim có nồng độ cao, hầu như không khác nồng độ của chúng
trong canh trường ban đầu, vì trích ly nhiều lần sẽ tách hoàn toàn các chất hoà tan.
Nhược điểm của quá trình là trong nước chiết không những có enzim mà còn có
chứa các chất hoà tan khác, chủ yếu là đường, muối, axit amin và các chất không hoạt
hoá khác.
8.3.2. Thiết bị khuếch tán tác dụng liên tục
Thiết bị (hình 8.4) gồm phễu nhận 1, được lắp trên giàn; bộ định lượng kiểu quay
2, được nối với phễu bằng ống mềm; ống khuếch tán dạng cột 3, có cơ cấu dẫn động;
thùng két để đun nóng nước 10 cho vào khuếch tán; Cơ cấu để định lượng formalin 14;
Thùng két tạo áp suất không đổi; thùng chứa để lắng nước chiết 6; trạm điều khiển trung
tâm.
Thiết bị khuếch tán là hệ dung lượng đựơc cấu tạo bằng thép dạng đứng, được nối
liên tục với nhau bằng bằng các ống chuyển tiếp. Trong đó có gắn các khung hình chữ
nhật loại 250
×
350 mm với các lưới caprông có chiều dày 10 mm. Tốc độ chuyển dịch

147

của cơ cấu vận chuyển được điều chỉnh từ 1,8 đến 3,0 mm/s. Các xích ống lăn được
chuyển động nhờ động cơ có công suất 1,0 kW qua bộ biến tốc xích và bộ truyền động.
Dưới tác động của xung lượng rung từ máy rung điện từ, canh trường phân nhỏ được
nạp đều qua bộ định lượng vào cột đầu và liên tục chứa đầy tất cả không gian giữa hai
sàng kề liền. Khi nạp liệu vào cột đầu canh trường nấm mốc được làm ướt bằng phần
chiết enzim quay về vào thiết bị khuếch tán. Bơm nước nóng 25
÷
27

0
C qua sàng 4 vào
phần trên của cột cuối cùng và khi gặp canh trường nấm mốc sẽ bão hoà dần enzim.
Canh trường nấm mốc chuyển động liên tục khắp các cột giữa các khung của
sàng, còn

nước chiết dưới tác động của cột áp suất tĩnh xuất hiện do độ chênh lệch chiều
cao của nước đưa vào và sự thoát phần chiết ra, chảy qua sàng. Thu phần chiết chứa
enzim trong khoảng thời gian 100 phút sau khi bắt đầu nạp liệu. Phần chiết được lọc qua
bộ lọc 7 nằm ở dưới phần cột đầu, và sau đó cho vào bể lắng. Một phần nước chiết đã
được tinh chế cho vào các giai đoạn sản xuất tiếp theo, phần còn lại quay lại sàng vào
phần trên của cột đầu để một lần nữa thấm ướt canh trường

Hình 8.4. Thiết bị khuếch tán:
1- Phễu chứa canh trường nấm mốc; 2- Bộ định lượng; 3- Thiết bị khuếch tán; 4- Sàng;
5- Bơm đẩy nước chiết để làm lắng và thấm ướt canh trường; 6- Bể lắng nước chiết; 7-
Bộ lọc; 8- Bơm đẩy nước bã ép đến khuếch tán; 9- Bể lắng nước bã ép; 10-Thùng két để
đun nóng nước; 11- Bơm đẩy nước để khuếch tán; 12- Bơm dung dịch formalin; 14- Bộ
định lượng dung dịch formalin; 15- Bộ dẫn động ống khuếch tán; 15- Máy ép trục vít.
Tiến hành tái sinh các sàng bằng phương pháp rửa tuần hoàn ở phần trên của cột
cuối cùng. Nước rửa lại cho vào bộ khuếch tán, còn bã dầu sinh học nằm giữa các
khung được tháo ra và đem ép để vắt.
Đặc điểm kỹ thuật của thiết bị khuếch tán
Năng suất tính theo canh trường nấm mốc, tấn/ngày: 3,5

148

Tốc độ chuyển động của xích, mm/s: 1,8
÷
3,0

Số khung 93
Khoảng cách giữa các khung, mm: 304
Kích thước cơ bản, mm: 9200
×
5000
×
6000
Khối lượng, kg: 19400
8.3.3. Máy trích ly dạng vít đứng tác động liên tục
Để trích ly enzim, axit amin và các chất khác từ vật liệu rắn trong điều kiện sản
xuất lớn, người ta ứng dụng máy trích ly tác động liên tục. Máy trích ly (hình 8.5) gồm
3 cột- nạp liệu, dỡ liệu kiểu nâng và cột nằm ngang. Bên trong mỗi cột có vít đột lỗ, bộ
truyền động điều chỉnh số vòng quay trong giới hạn 0,25 đến 2 vòng/ph nhằm để chọn
chế độ trích ly tối ưu. Các cột nạp và tháo liệu gồm những đoạn ống nối nhau có đường
kính trong 600 mm. Chiều dài của khoan trích ly 10.000 mm khi tổng chiều dài của cột
12000 mm.
Hình 8.5. Thiết bị trích ly kiểu vít tải:
1- Dẫn động; 2-Khớp nối; 3-Cấu
trúc kim loại; 4- Cơ cấu nạp liệu; 5-
Vít nạp liệu; 6-Vỏ; 7- Điểm nút tựa ổ
bi; 8- Khớp nối; 9- Dẫn động vít tải;
10- Khung đỡ; 11- Nắp; 12- Vít
trung gian; 13- Vít nâng; 14- Cơ cấu
tháo liệu; 15- Nắp; 16- Gối tựa vít
đứng; 17- Ngõng trục



149

Bộ nạp liệu kiểu vít tải chuyển pha rắn của canh trường nấm mốc vào phần trên
của cột nạp liệu. Vít đột lỗ chuyển tiếp xuống phía dưới và qua phần nằm ngang của cột
để vào cột nâng. Canh trường nấm mốc từ cột nạp liệu qua cột chuyển nằm ngang vào
cột nâng và sau khi vắt thì thải ra ngoài. Nước dâng lên trong cột nạp liệu được bảo hoà
liên tục và sau khi qua bộ lọc ở phần trên của cột nâng thì đưa ra ngoài. Hệ số chứa đầy
pha rắn của cột có tính đến sự trương nở của sản phẩm bằng 0,8. Thời gian trích ly
40
÷
60 phút ở nhiệt độ 25
0
C.
Sử dụng bộ dẫn động điện điều chỉnh có công suất 3,2 kW, số vòng quay 1500
÷
150 vòng/ph để quay vít tải. Truyền động quay được thực hiện qua đai truyền và bộ
truyền động.
Đặc tính kỹ thuật của máy trích ly dạng vít:
Năng suất tính theo pha rắn, kg/h: 330
Năng suất trích ly, m
3
/h : 0,8
Tỷ lệ giữa phần trích ly và pha rắn tính theo khối lượng chất khô: 5:1
Thể tích hoạt động của phần trích ly, m
3
: 3,4
Thời gian trích ly, ph: từ 40 đến 60
Nhiệt độ của phần trích ly,
0
C: 25
Hệ số chiết, %: 95
Công suất thiết kế của bộ dẫn động, kW: 9,66

Kích thước cơ bản, mm: 3940
×
3055
×
12020
Khối lượng, kg: 13200
8.3.4. Tính toán máy trích ly kiểu đứng dạng vít
Sức chứa của thiết bị trích ly (m
3
):

ρ
τ
21
ffQ
V =

trong đó: Q - Năng suất của thiết bị, kg/h;

τ
- thời gian quá trình, h;
f
1
- hệ số chứa đầy thiết bị (thường lấy 0,5);
f
2
- hệ số trương nở;

ρ
- tỷ trọng của sản phẩm, kg/m

3
.
Chiều dài của vùng trích ly (m):

150


F
V
L =

trong đó: F -diện tích tiết diện ngang của cột trích ly, m
2
:
( )
22
rRF −=
π


R - bán kính vỏ bọc, m;
r - bán kính trục cột trích ly, m.
Trị số chiều dài tính toán của vùng trích ly có thể tăng lên tương ứng với những
đặc điểm về kết cấu, sau đó có thể tính lại sức chứa hoạt động của thiết bị:

FLV
1
=
Năng suất của vít vận chuyển nằm ngang ( m
3

/h):
ωρ
hr
2
1

π
21
60 ffQ =
trong đó: r
1
- bán kính vít, m;
h - bước vít, m;

ω
- tốc độ góc, vòng/ph;

ρ
- tỷ trọng của vật liệu trích ly, kg/m
3
.
Bước vít được tính theo công thức: h = 2Dtg
ϕ

trong đó:
ϕ
- góc nghiêng tự nhiên của vật liệu trích ly, độ;
D - đường kính bên trong của ống khuếch tán, m.
Vì khi thiết bị trích ly hoạt động hệ số chất đầy có thể biến đổi và xảy ra hiện
tượng trượt của sản phẩm, cũng như để có khả năng chọn chế độ công nghệ tối ưu, trên

vít tải thiết lập dẫn động có bộ điều khiển số vòng quay và tỷ số truyền động. Vít đứng
quay cũng được thực hiện nhờ bộ dẫn động có số vòng quay bằng số vòng quay của vít
nằm ngang.
Công suất dẫn động của các vít , kW:
η
K
d
NN
N
+
=
τ

trong đó: N
τ
- công suất tiêu thụ để vận chuyển sản phẩm, kW;
N
K
- công suất tiêu thụ do ma sát của sản phẩm đến vỏ thiết bị, kW;

η
- hiệu suất truyền động chung.
Công suất (kW) tiêu thụ để vận chuyển sản phẩm của vít đứng:

151

974
M
N =
τ

M - mômen cản của vít đứng do ma sát của sản phẩm đến vít và do nâng lên theo vít:

M = Prtg(
ϕ
+
β
)
trong đó: P - tải trọng dọc trục, kg;
r - bán kính trung bình của vit, m;

ϕ
- góc nâng của vít, độ;

β
- góc ma sát, độ.
Tải trọng dọc trục lên vít tải:
( )
HrRP
1
22
ρπ
−=

trong đó:
ρ
- tỷ trọng của sản phẩm được bảo hoà nước, kg/m
3
;
1

H - chiều cao chất liệu của vít tải, m.
Công suất (kW) tiêu thụ do ma sát của sản phẩm với tường vỏ thiết bị:
30102
tg
3
⋅
=
k RPf
N
K
ϕπω

trong đó: P - tổng áp lực của sản phẩm lên tường vỏ thiết bị, kg;
f
3
- hệ số ma sát sản phẩm (thường lấy giá trị bằng 0,2);
k - hệ số lực ép (lấy giá trị bằng 0,5).
8.3.5. Máy trích ly tác động liên tục
Để trích ly gluxit trong mầm mạch nha, cũng như các chất hoạt hoá pectin trong
mixen khô của nấm mốc thường người ta sử dụng các máy trích ly ngược dòng dạng
cột.
Các loại thiết bị này cho phép sử dụng thể tích vùng hoạt động tương đối lớn và
tiêu thụ năng lượng không đáng kể. Chúng dùng để gia công nguyên liệu có các tính
chất khuếch tán thấp và thời gian trích ly kéo dài (đến 0,5
÷
1 h).
Thiết bị trích ly gồm khoang tiếp xúc có dạng cột lắp đứng được nối với phòng
lắng ở trên và phòng tháo liệu ở phía dưới. Các gờ được phân bổ theo toàn bộ chiều cao
của vùng tiếp xúc nhằm đảm bảo tạo ra các vùng để hãm pha rắn. Các cánh khuấy được
gắn trên trục với những khoảng cách bằng nhau để tăng cường quá trình.

Trục được gia cố ở phần trên của thiết bị và được nối với bộ dẫn động. Để điều
chỉnh số vòng quay ta sử dụng bộ đổi tốc độ.

152