Projekt 4:

Instalacja do sterylizacji ciągłej podłoża fermentacyjnego do produkcji antybiotyków

Treść projektu

Obliczyć podstawowe parametry elementów instalacji ciągłej sterylizacji podłoża fermentacyjnego stanowiącej fragment ciągu produkcyjnego antybiotyków. Schemat instalacji przedstawiono na rysunku 1.

Opis instalacji

Podłoże fermentacyjne przygotowane jest w mieszalniku M-1, gdzie zestawia się jego skład z substratów. Jednolite wymieszanie składników zapewnia mieszadło propellerowe (śrubowe). Po wymieszaniu substratów podłoże przesyłane jest pompą P-2 do płytowego wymiennika ciepła WC-3 gdzie podgrzewane jest parą nasyconą o ciśnieniu absolutnym ρ do temperatury sterylizacji t_s . W zaizolowanym przytrzymywaczu (R-3) składającym się z rur metrowej długości połączonych kolankami 180° o promieniu R=3d następuje sterylizacja w czasie τ_s po czym brzeczka schładzana jest wodą do temperatury t_f w płytowym wymienniku ciepła WC-4 i przepływa dalej rurociągiem R-4 do sterylnego fermentora F-5.

Układ zaopatrzony jest w system sterowanych zaworów zapewniających poprawną pracę instalacji. Temperatura sterylizacji utrzymywana jest regulatorem I-2 na właściwym poziomie poprzez zawór Z-14 doprowadzający parę do płytowego wymiennika ciepła WC-3. Regulator I-4 utrzymuje wymaganą temperaturę końcową schładzanej brzeczki poprzez zawór regulacyjny Z-15 sterujący dopływem zimnej wody do płytowego wymiennika ciepła WC-4. W przypadku awaryjnego spadku temperatury w przytrzymywaczu poniżej wymaganej t_s regulator I-3 przełącza zawór trójdrożny Z-5 i brzeczka kierowana jest z powrotem do mieszalnika M-1. Zapobiega to zakażeniu sterylnej brzeczki w fermentorze F-5.Aby nie dopuścić do wrzenie brzeczki w rurociągu tłocznym i wymiennikach ciepła regulator I-3 utrzymuje poprzez zawór Z-4 ciśnienie zależne od temperatury sterylizacji. Przepływ na właściwym poziomie (czas przebywania w przytrzymywaczu) zapewnia regulator I-1 sterujący napędem pompy P-2.

Zadania projektu

1. Obliczyć gabaryty mieszalnika, w którym przygotowywana jest brzeczka fermentacyjna. Proporcje podano na rysunku 2. Wykonać w skali rysunek zbiornika zgodnie z otrzymanymi na podstawie obliczeń wymiarami.

2. Obliczyć moc silnika napędzającego mieszadło w mieszalniku M-1.

3. Obliczyć długość przytrzymywacza rurowego i zaproponować konfigurację geometryczną rur.

4. Wykonać obliczenia wymienników ciepła WC-3 i WC-4 w zakresie:

1. Obliczyć powierzchnie wymiany ciepła

2. Obliczyć ilość płyt w wymiennikach

3. Obliczyć ilość kanałów i pakietów w obu wymiennikach po stronie produktu

4. Obliczyć spadki ciśnienia na obu wymiennikach ciepła od strony produktu (podłoża)

5. Obliczyć zapotrzebowanie pary grzejnej w wymienniku WC-3

6. Obliczyć zapotrzebowanie wody chłodzącej w wymienniku WC-4

5. Podać wymagane parametry pompy P-2, która należy zastosować do przetłaczania podłoża. W tym celu należy:

1. Obliczyć spadki ciśnienia w części ssawnej- rurociąg R-1

2. Obliczyć spadki ciśnienia w części tłocznej- rurociąg R-2 i R-4

3. Obliczyć całkowite nadciśnienie, jakie musi wytworzyć pompa, aby przetłoczyć podłoże w określonym czasie. W tym celu zsumować spadki ciepła, uwzględnić nadciśnienie związane z podnoszeniem cieczy na wysokość H. Uwzględnić nadciśnienie zapobiegające wrzeniu produktu (podłoża) w rurociągu tłocznym

4. Obliczyć wydajność, wysokość podnoszenia (w m H₂ O) i moc silnika do napędu pompy

Dane projektowe nr 22

---