Дано

склад ЖС: гідрол – 5%. Прийняти склад гідролу: глюкоза C

Дано ідеальний баланс ферментації:

Перетворити баланс у робочий враховуючи ступінь конверсії – 80% і те, що нітрат амонію береться у надлишку 10% відносно стехіометричного. Вміст глюкози у ЖС – 5%, Концентрація ПМ у вихідній суміші має становити 8%, він складається з 1% АСБ, решта вода. Клітинна маса містить 30% АСБ.

Зобразити принципову апаратурно-технологічну схему періодичного аеробного глибинного культивування, стадії – приготування та стерилізація ЖС, інокуляція та ферментація.

Приготування та стерилізація ЖС для інокуляції відбувається у самому інокуляторі періодичним способом, ЖС для робочої ферментації готується у реакторі-змішувачі і стерилізується неперервно лінією УНС-5. ЖС готується на водопровідній воді. ПМ з інокулятора перетикають у робочий ферментер стерильним повітрям. рН у інокуляторі та робочому ферментері підтримується розчином аміаку, що подається насосом зі сховища через мірники.

Зобразити принципову апаратурно-технологічну схему періодичного аеробного глибинного культивування, стадії – приготування та стерилізація ЖС, інокуляція та ферментація.

ЖС готується на очищеній воді. Приготування та стерилізація ЖС відбувається у реакторі-змішувачі періодичним способом, потім подається у інокулятор та ферментер. рН у робочому ферментері підтримується розчином гідроксиду натрію, що перетискаються стиснутим повітрям зі сховища через мірник.

У реакторі-змішувачі необхідно одержати 30 м³ стерильного ЖС з кінцевою густиною 1050 кг/м³. Початкова температура середовища у реакторі 20 ^оС, теплоємність 4,0 кДж/кгК, температура стерилізації 121 ^оС, нагрів здійснюється прямим контактом ЖС з насиченою водяною парою (t_пари=121 ^оС, враховувати лише теплоту її фазового переходу, 2171 кДж/кг). Скласти матеріальний баланс процесу в [кг].

Вибрати

ферментер (та їх кількість, якщо потрібно),

вказати його розміри та коефіцієнт

заповнення а також вибрати інокулятори

для нього, якщо ПМ завантажують 8% відносно

робочого об’єму,

Швидкість обертання турбінної мішалки 4 с^-1, діаметр апарату 3 м, висота 10 м, геометричні розміри мішалки стандартні. Розрахувати α₁ ферментера, якщо динамічна в’язкість КР 1,3*10^-3 Па*с, теплоємність 4,02 кДж/кг*К, теплопровідність 0,51 Вт/м*К. Ферментер обладнаний відбивними перегородками.

Час додаткових операцій – 18 годин. Необхідно простерилізувати 110 м³ ЖС з засіяністю бактеріями 10⁸ кл/дм³ при температурі не вищій за 126 ^оС. Обрати лінію УНС та визначити її час роботи.

Знайти необхідну поверхню теплообміну холодильнику типу «труба в трубі» та витрату охолоджуючої води для неперервного охолодження 25 м³ ЖС густиною 1050 кг/м³ та теплоємністю 4,0 кДж/кгК від температури стерилізації (127 ^оС) до температури ферментації (35 ^оС). Початкова температура води 15 ^оС, її теплоємкість 4,19 кДж/кгК, час операції 5 год., коефіцієнт теплообміну холодильника 1200 Вт/м²К.

Коефіцієнти α₁ та α₂ дорівнюють відповідно 2,2 кВт/м²К та 310 Вт/м²К, товщина стінки ферментера з нержавіючої сталі 10 мм, температура ферментації 33 ^оС. Початкова температура охолоджувальної води 17 ^оС, кінцева 21 ^оС. Об’єм ферментера 12,5 м³, діаметр 1,6 м, висота 5,9 м, К_{заповнення} 0,69, повне тепловиділення КР 4,3 кВт/м³. Теплопровідність нержавіючої сталі 17 Вт/мК, опором забруднень нехтувати. Знайти необхідну площу теплообміну для вибраного тут теплового режиму.