第五节 无菌压缩空气消耗量计算12
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
第五节 无菌压缩空气消耗量计算
压缩空气消耗量,通常用单位时间耗用的常压空气体积表示,即m3/h(105Pa)
1.通气发酵罐通风量计算
式中:Q ——通气量(m3/h)
q02——微生物比呼吸速率[mol02/(kg .h)]
x ——微生物活细胞浓度(kg /m3)
V ——发酵罐装液量(m3)
cin ——通人发酵罐的空气氧浓度(mol02/m3)
cout ——离开发酵罐的空气氧浓度(mol02/m3)
(1)等KLa 放大准则计算Q
对高耗氧的生物反应,如酵母培养和单细胞蛋白(SCP)生产,通常使用等KLa 放大准则。放大罐通气量Q2与试验罐的Q1的关系为:
式中 V1——试验罐的装液量(m3)
V2——放大罐的装液量(m3)
H1——试验罐的装液高度(m)
H2——放大罐的装液高度(m)
(2) 相等放大准则
这是通风发酵罐放大设计最常用的方法。对谷氨酸、柠檬酸及抗生素等发酵,尽管规模不同,但维持Po /V 不变,则生产结果相近。
应用Po /V 相等准则放大设计时,理论上通气量的计算可按空截面气速Vs 维持恒定的原则,即放大罐的通气量为:
式中 D2——放大罐的直径(m)
Vs1——试验罐空截面气速(m /s)
2.通风搅拌用的压缩空气的压强计算
式中:P ——通风搅拌用的压缩空气的压强(Pa)
H ——被搅拌液体的液柱高度(m)
ρL——被搅拌液体的密度(kg /m3)
ρα——通人空气的密度(kg /m3)
W ——管道中空气流速(m /s)
g ——重力加速度(9.81m /s2)
∑ξ——总阻力系数,包括空气分布器等阻力
O2in out q xV Q =c -c 23112122V H Q Q V H ⎛⎫=⨯ ⎪⎝⎭0P V 22214s Q D V π=2010(1)2L W P H P g αρρξ⎡⎤=+++⎢⎥⎣⎦∑
3.压送培养基等液体物料时无菌空气耗量
(1)所需压缩空气的压强P 可按下式求算:
(Pa)
式中 H ——压送静压高度 (m)
ρ——被输送液体密度(kg /m3)
(2)压缩空气消耗量分下述两种情况计算: 设备中液体在一次操作中全部压完 V =10-5V0P (m3)
每小时压缩空气消耗量为:
V1=10-5V0P/τ (m 3/h)
式中 τ——每次压送液体的操作时间(h)
V0——设备容积(m 3)
P ——所需压缩空气的压强(h)
Po ——液面上的压强(Pa)
② 设备中液体部分压出
对一次操作,折算成压强为105Pa 的压缩空气消耗量为:
(m 2)
若每次压送时间为f(h),则每小时无菌空气耗量为:
(m 3/h)
式中 V0——设备容积(m3)
φ——设备装料系数
VL ——一次压送出的液体体积(m 3)
二、计算实例(3000t/a 味精厂发酵车间无菌空气耗量衡算)
(一)谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图
空气 压缩 过滤除菌
种子罐 发酵罐 成熟发酵醪 送提取
(二)发酵工艺技术指标及基础数据
与空气消耗有关的基础数据:
生产1t 味精的发酵液量为15.66m3;
二级种液:0.313m3;
发酵时间:34h ;
发酵周期(含清洗、灭菌等):48h ;
发酵罐公称容积:100m3(4个);
发酵罐装料系数:70%。
(三)发酵过程无菌空气用量计算
发酵车间无菌空气的用途:
1、谷氨酸发酵过程通风供氧
2010(1)2W P H P g ρρξ⎡⎤=+++⎢⎥⎣⎦∑[]50(2)102L V V V P φ-=-+⨯÷[]'60510(2)/L V V V P φ
τ-=⨯-+
2、种子培养通气
3、培养基压料输送
4、设备和管路、管件等的消毒吹干
1、单罐发酵无菌空气耗用量
100m3规模的通气搅拌发酵罐的通气速率为0.15-0.18vvm,取最高值0.18vvm计算:
(1)单罐发酵过程用气量(常压空气)
V=100×70%×0.18×60=756(m3/h)
(2)单罐年用气量
Va=V×34×150=3855600(m3)
150---为每年单罐发酵批次
2、种子培养等其他无菌空气耗量
V=25%V=189(m3/h)
每年用气量为:
V =25%Va×4=25%×3855600×4
=3855600(m3/a)
4----发酵罐的个数
3、发酵车间高峰无菌空气消耗量
Vmax=4( V V)=4(756+189)=3780(m3/h)
4、发酵车间无菌空气年耗量
Vt= 4×150( V V)×34=1.93×107(m3/a)
(四)发酵车间无菌空气单耗
实际味精年产量为:
G=118×70%×2×300÷15.66
=3164(t/a)
故发酵车间无菌空气单耗为:
V0=Vt÷G=6100(m3/t)
(五)3000t/a味精厂发酵车间无菌空气衡算表
第六节抽真空量计算
真空冷却器的抽真空量计算
被处理料液在真空冷却器内产生的二次蒸汽量为:
W=Gc(t1-t2)÷(I-ct2) (kg/h)
式中G——进入冷却器的料液流量(kg/h)
c——料液比热容[kJ/(kg·K)]
t1——进入的料液温度(℃)
t2——离开的冷却的料液温度(℃)
I——二次蒸汽焓(kg/kg)
查出二次蒸汽比容V,则待求的抽真空量为:
B1=Gc(t1—t2)÷(I—ct2) (m3/h)
不凝性气体抽出量为:
B2=2.5×10-5(W+W’)+AW (kg/h)
式中W’——水喷射泵耗水量(kg/h)
A——空气渗漏系数
所以,真空冷却器抽真空量为: