Учебно-методический комплекс дисциплины «Биотехнологическое оборудование» (стр. 3 )

Наиболее энергоемким комплексом оборудования линии являются сушильные установки, представленные конвейерными лентрчными сушилками, установками с виброкипящим слоем, а также вакуумными и сублимационными сушилками.

Завершающий комплекс оборудования состоит из машин для формования и завертывания брикетов дрожжей.

На рис. 2.3 представлена машинно-аппаратурная схема линии производства хлебопекарных дрожжей.

5) Ферментные препараты представляют собой концентраты ферментов, полученные с помощью микроорганизмов. В состав ферментных препаратов наряду с ферментами входят и балластные вещества. Ферментные препараты применяют в пищевых производствах как катализаторы соответствующих биохимических процессов.

В качестве продуцентов ферментов используют разнообразные источники: растения, животные ткани и микроорганизмы.

Производство ферментных препаратов наиболее перспективным глубинным способом на жидких питательных средах можно разделить на следующие стадии:

— приготовление, стерилизация и охлаждение питательной среды;

— приготовление посевного материала и выращивание производственной культуры;

— отделение и сушка биомассы;

— фасовка отходов и отделение фильтрата;

— концентрирование и сушка концентрата;

— осаждение, сушка и стандартизация препарата;

— фасование препарата.

Линия начинается с комплекса оборудования, в состав которого входят:

·  циклон – разгрузитель, экстракторы, стекатель, шнек-пресс, ленточный вакуум-фильтр, смеситель,

·  а также нагревательная колонка, выдерживатель и теплообменники.

В состав линии входит комплекс оборудования, состоящий из инокулятора и ферментатора.

Следующий комплекс оборудования представляют камерный фильтр-пресс и барабанная сушилка.

Далее следует комплекс оборудования для фасования и упаковывания ферментных препаратов, а также сепараторы.

Ведущим является комплекс оборудования, включающий вакуум-выпарные аппараты и распылительные (сублимационные) сушилки.

Завершающий комплекс оборудования линии состоит:

·  из установки непрерывного осаждения, аппарата обсушки препарата, центрифуги, барабанной вакуум-сушилки, установки для измельчения и смешивания.

Финишным комплексом оборудования являются фасовочные машины.

Машинно-аппаратурная схема линии производства ферментных препаратов глубинным способом на жидких питательных средах представлена на рис. 2.4.

Вопросы для самоконтроля:

1. В виде каких последовательных стадий может быть представлен типовой технологический процесс микробиологического синтеза?

2. Что такое культивирование?

3. Что осуществляется на стадии культивирования?

4. Что такое солод?

5. Что такое солодоращение?

6. Где используют солод?

7. Из каких стадий состоит приготовление солода?

8. Что входит в состав оборудования линии для солодора­щения?

9. На каких установках получают спирт этиловый ректификационный?

10. Из каких стадий состоит переработка зерна и карто­феля на спирт?

11. Что входит в состав оборудования по переработке зерна и карто­феля на спирт?

12. Из каких стадий состоит процесс получения хлебопекарных дрожжей на дрожжевых заводах?

13. Что входит в состав оборудования линии для получения хлебопекарных дрожжей?

14. Из каких стадий состоит производство ферментных препаратов?

Рекомендуемая литература

1. , , Оборудование микробиологических производств М.; Агропромиздат, 1987. - 398 с.

2. , , Машины и аппараты микробиологических производств. Минск, Высшая школа, 1982. - 288 с.

3. , , Жаксыбаев оборудование. Учебное пособие. – Семипалатинск, 2006. – 296 с.

Лекция № 3. Транспортное оборудование в биотехнологии.

План лекции:

1) Насосы. Классификация насосов.

2) Центробежные насосы.

3) Осевые насосы.

4) Роторные насосы.

1) Насосы, используемые в микробиологической промышленности, делятся на две группы: динамические и объемные.

В динамических насосах преобразование энергии происходит под влиянием динамического взаимодействия между потоком жидкости и рабочим органом насоса.

В объемных насосах перемещение жидкости происходит при изменении объема рабочей камеры насоса при вращательном или возвратно-поступательном движении рабочего органа.

К основным характеристикам насосов относятся

-  объемная производительность (м3/с);

-  напор или давление создаваемое насосом, м. жид. ст. или Па;

-  потребляемая мощность, кВт;

-  допускаемая высота всасывания, м.

Классификация насосов используемых в биотехнологии:

I. Динамические насосы

1. Лопастные 2. Насосы трения

а) центробежные; а) струйные

б) диагоналевые; б) эрлифтные

в) осевые;

г) вихревые.

I. Объемные или роторные насосы

1.  С возвратно-поступательным движением

а) поршневые;

б) плунжерные;

в) диафрагменные;

г) шланговые;

д) пневматические.

2.С вращательным движением.

а) шестеренные

б) винтовые;

в) шиберные или эксцентриково-лопастные

2) Центробежные насосы получили наибольшее распространение в биотехнологии.

Они могут быть:

-  либо одноступенчатыми, либо многоступенчатыми.

Большая часть насосов в биотехнологии относится к насосам консольного типа.

Рис. 3.1. Консольный центробежный насос типа К: 1 – рабочее колесо; 2 –вал; 3 – спиральная камера; 4 – опора; 5 – крышка; 6,7 – шариковые подшипники; 8, 9 – муфты; 10 – кольцевое уплотнение; 11 – кольцевое уплотнение; 12 – кольцевое уплотнение с отверстием; 13 – сальник; 14 – распорное кольцо; 15 – отверстия; 16 – нажимная крышка.

Центробежный насос типа К состоит:

-  из рабочей камеры – собственно корпуса насоса улиткообразной (спиральной) формы с всасывающим и нагнетательным патрубками,

-  рабочего органа – рабочего многолопастного колеса (крыльчатки) закрепленного на горизонтальном валу,

-  и электродвигателя, который посредством муфты соединен с горизонтальным валом.

Все узлы насоса закреплены на литой чугунной раме. Рабочая спиральная камера насоса спереди закрыта крышкой отлитой совместно с входным патрубком.

Горизонтальный вал, установлен в корпусе на подшипниках качения и приводится в действие через муфту от электродвигателя.

Насосы типа К в основном предназначены для перекачивания воды и других маловязких жидкостей.

По такой же схеме выполнены и другие центробежные насосы предназначенные для агрессивных сред.

К ним относятся:

-  консольные насосы на отдельной стойке;

-  химические консольные насосы типа Х;

-  химические консольные насосы для перекачивания жидкостей с твердыми включениями типа АХ;

-  химические моноблочные насосы типа ХМ;

-  химические погружные насосы типа ХП;

-  химические погружные насосы для перекачивания жидкостей с твердыми включениями типа ХПА;

-  химические с обогревом корпуса ХО;

-  химические погружные насосы для перекачивания жидкостей с твердыми включениями и суспензий типа ПХП.

Они используются для перекачивания кислых, щелочных, слабокислых, аммиачных сред и кислот. Числа оборотов рабочих колес достигает от 24, 1 до 48,3 об/с.

Помимо этих насосов в биотехнологии используются герметические центробежные насосы во взрывозащищенном исполнении типа ЦНГ-70; ХГ; ХГВ.

Они используются для перекачивания агрессивных, токсичных, взрывоопасных и пожароопасных жидкостей.

Особенностью конструкции этих насосов является то, что они не имеют сальниковых и торцевых уплотнений.

3) В осевых насосах жидкость перемещается в осевом направлении. Приращение давления происходит за счет преобразования кинетической энергии в потенциальную.

Жидкость поступает в проточную полость 1 насоса (рис. 3.2), в которой находится рабочее колесо, состоящее из ступицы 2 с закрепленными на ней лопастями 3. Число лопастей обычно от 3 до 6.

Ступица рабочего колеса 2 насажена на вал 5, который приводится в действие электродвигателем.

При прохождении через рабочее колесо жидкость одновременно участвует в поступательном и вращательном движении.

После рабочего колеса жидкость поступает в неподвижно установленный направляющий аппарат 4, состоящий из ряда неподвижных лопастей.

Этот направляющий аппарат предназначен для устранения закрутки потока на выходе из насоса и уменьшения потерь напора внутри проточной полости.

Рабочее колесо по своей форме похоже на гребной винт. Лопасти его изогнуты по винтовой линии.

Осевые насосы могут быть:

-  одноступенчатыми и многоступенчатыми,

-  жестколопастными и поворотно-лопастными.

Регулирование подачи производится:

-  в жестколопастных насосах – изменением частоты вращения колеса,

-  а в поворотно-лопастных – изменением угла наклона лопастей.

Подача в них может достигать 750– 6000 м3/ч, а напоры от 1,3 до 23 м.

Используются они в качестве циркуляционных насосов в системах промышленного водоснабжения, а также для циркуляции суспензий в вакуум-выпарных установках.

4) Роторные насосы состоят, как правило, из трех частей:

-  ротора;

-  неподвижного корпуса со всасывающей и нагнетательной камерами;

-  и непрерывно вращающихся замыкателей, расположенных на роторе.

По виду замыкателей роторные насосы делятся:

-  на коловратные (или шестеренчатые);

-  поршневые и плунжерные;

-  и шиберные (пластинчатые или эксцентриково-лопастные).

Одними из наиболее распространенных роторных насосов являются шестеренчатые или шестеренные насосы.

Они состоят из пары цилиндрических зубчатых колес расположенных внутри эллисообразного корпуса.

При вращении шестерен жидкость:

-  из всасывающего патрубка попадает в пространство между соседними зубьями каждой из шестерен,

-  и далее вытесняется в нагнетательный патрубок.

Достоинством этих насосов является простота конструкции, малые масса и габариты.

Эти насосы имеют следующие характеристики:

-  вязкость перекачиваемых жидкостей составляет от 2 * 10-6 до 10-4 м2/с;