Учебно-методический комплекс дисциплины «Биотехнологическое оборудование» (стр. 4 )

-  подача (производительность) достигает до 200 м3/ч;

-  напор до 250 метров жидкостного столба (т. е. давление 25 атм);

-  температура перекачиваемой жидкости до 200 0С.

Вопросы для самоконтроля:

1. Что называют гидравлическими машинами?

2. Дайте определение гидравлическому приводу?

3. Что такое насос?

4. Как классифицируются насосы?

5. Из чего состоит насосная установка?

6. Какие основные рабочие параметры насоса необходимо знать, для того чтобы установить его степень экономичности и рациональные методы эксплуатации? 7. Что такое подача и напор насоса?

8. Как определяется мощность насоса?

9. Какие различают виды мощности?

10. Что такое коэффициент полезного действия насоса?

11. Как классифицируются роторные насосы?

12. Какие бывают насосы для транспортирования пластично-вязких продуктов?

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 № 4. Вспомогательное оборудование в биотехнологии.

План лекции:

1)  Классификация емкостного оборудования. Резервуары.

2) Реакторы-смесители.

3) Питатели и дозаторы для сыпучих и жидких сред.

4) Тарельчатые и весовые дозаторы.

1) На любом предприятии большой объем занимают вспомогательные операции:

- по транспортировке, хранению, дозированию сырья, материалов и продуктов.

Для этих целей используется вспомогательное оборудование, которое делится на несколько групп:

I.  Емкостное оборудование.

А) Резервуары для длительного и временного хранения жидких материалов.

Б) Реакторы-смесители для смешивания компонентов питательных сред.

В) Мерники жидких сред.

Д) Сборники приемники для приема и кратковременного хранения жидких продуктов (культуральной жидкости и др.)

II.  Насосы для транспортировки жидких материалов.

III.  Дозаторы и питатели для сыпучих и жидких сред.

IV.  Машины для мойки оборудования.

Длительному хранению в биотехнологии подвергаются:

-  жидкие парафины, свекловичная меласса, метанол, этанол;

-  ацетон и др. сырье.

Временному хранению подвергаются такие продукты как:

- растворы солей, компоненты жидких питательных сред и пр.

Резервуары длительного хранения это, как правило, резервуары большой емкости от 100 до 10000 м3.

Форма емкости – в основном, вертикальная цилиндрическая с соотношением диаметра к высоте D/H = (1,0 ÷ 2,0).

Для перемешивания жидкости, т. е. придания ей однородности резервуары снабжаются:

-  либо переливными трубами, расположенными внутри емкости на разных уровнях;

-  либо гомогенизирующими системами, расположенными вне емкости.

Резервуары снабжаются соответствующими средствами контроля и арматурой (штуцерами или патрубками):

-  для подачи жидкости и сжатого воздуха в емкость;

-  установки манометра контроля давления;

-  установки предохранительного клапана для стравливания избыточного давления;

-  установки указателя уровня жидкости в емкости;

-  спуска остатка жидкости из емкости;

-  трубой передавливания, люками и воздушником;

-  а также подогревателями, внутрь которых подается пар.

·  Диаметр данного резервуара составляет 22,8 м, высота – 12 м.

·  В верхней части резервуара устроена кровля с перилами, ограждением штуцерами и воздушником.

·  Сбоку установлена лестница для обслуживания. Переливные трубы установлены внутри резервуара на разных уровнях.

·  У днища резервуара смонтирован штуцер для слива остатков жидкого сырья и трубчатый подогреватель, куда подается пар.

Слив жидкости из резервуара производится:

-  либо самотеком;

-  либо вытеснением, сжатым воздухом или инертным газом при давлении от 0,3 – 1,6 МПа.

Резервуары временного хранения.

По конструкции они представляют собой емкостные аппараты

-  либо цельносварного типа,

-  либо со съемными крышками.

Для осуществления подогрева среды они снабжаются:

-  либо, пароводяными рубашками (внутренними или наружными);

-  либо, внутренними элементами для теплообмена (барботерами).

Для загрузки и выгрузки компонентов сырья снабжаются люками, а также штуцерами и патрубками для установки:

-  приборов контроля и регулирования параметров процесса (т. е. дистанционными термометрами, манометрами, уровнемерами, рН - метрами и т. п.)

Форма емкости резервуаров

·  либо вертикальная,

·  либо горизонтальная цилиндрическая.

·  Отношение высоты к диаметру Н/D вертикальных резервуаров от 1,0 до 5,0.

2) Реакторы-смесители представляют собой вертикальные, цилиндрические резервуары:

·  либо с емкостной пароводяной рубашкой,

·  либо рубашкой выполненной из полутруб приваренных с внешней стороны к корпусу.

Давление в рубашках:

-  гладких – до 0,4 МПа;

-  из полутруб – до 1,6 МПа.

Материал корпуса – чугун, эмалированный изнутри. Емкость реакторов – 0,01 ÷ 100 м3.

Внутри резервуара реактора-смесителя устанавливается перемешивающее устройство турбинного типа.

В рубашку может поступать:

-  водопроводная или оборотная вода;

-  хладагент в виде рассола;

-  насыщенный водяной пар в качестве теплоносителя;

-  высокотемпературный органический растворитель.

На аппарате располагаются штуцера и патрубки:

-  входа и выхода теплоносителя, перелива продукта, установки термометра, предохранительного клапана,

-  кроме того, труба принудительного выдавливания продукта, люк для загрузки сухих компонентов, а также перемешивающее устройство.

Рис. 4.1. Реактор-смеситель 1 – штуцер для входа теплоносителя; 2 – переливная продукта; 3 – труба передавливания; 4 – технологический штуцер; 5 – люк; 6 – выход теплоносителя; 7 – вход теплоносителя; 8 – выход продукта; 9 – выход теплоностителя.

В реакторе производится не только хранение продукта, но и технологические операции по смешиванию сыпучих компонентов с жидким продуктом.

Частота вращения мешалки составляет 0,25–3,33 об/с. Для этого в привод мешалки включается вариатор скорости.

Помимо данных реакторов с обычным подводом тепла в микробиологической промышленности используются:

·  реакторы и автоклавы с взрывозащищенным электроподогревом.

В принципиальном плане конструкция их почти такая же, но подогрев стенок аппарата производится с помощью электронагревателей.

Стенка резервуара выполнена из металла небольшой толщины 2–5 мм,

3) В конструктивном плане питатели и дозаторы устроены одинаково, однако:

·  питатели предназначены для равномерной подачи сырья в различные аппараты и установки;

·  дозаторы используются для проведения финишных операции по расфасовке и упаковки готовых продуктов.

Для сыпучих сред могут использоваться:

-  дозаторы непрерывного действия;

-  и дозаторы дискретного (т. е. периодического) действия.

Дозаторы дискретного действия свою очередь различаются

а) на объемные;

б) и на весовые дозаторы.

Их используют для дозирования:

-  соли, муки, отрубей,

-  свекловичного жома и др. порошкообразных;

-  а также, сыпучих зернистых материалов.

По конструкции рабочего органа существуют следующие основные разновидности дозаторов и питателей:

а) шлюзовые;

б) винтовые;

в) тарельчатые;

г) вибрационные;

д) виброшнековые.

По типу управления дозаторы могут быть:

а) с ручным;

б) электрическим;

в) пневмоуправлением.

Шлюзовые питатели и дозаторы используются для материалов с насыпной плотностью до 1,8 г/см3 и размером гранул до 10 мм при температуре до 100 0С.

Шлюзовой дозатор состоит:

·  из вращающегося цилиндрического горизонтального ротора с шестью ячейками;

·  ячейки ротора образованы радиальными ребрами;

·  ротор получает вращение от привода;

·  привод состоит из червячного редуктора и храпового механизма.

·  над ротором смонтирован бункер для подачи сыпучего материала,

·  под ротором расположен патрубок для подачи сыпучего материала в аппарат.

Производительность (м3/ч) шлюзового дозатора зависит от его типоразмера.

Частоты вращения роторов составляют:

0,033 – 0,31 и 0,035 – 0,33 с-1.

Рис. 4.2. Схема шлюзового дозатора

Винтовые питатели и дозаторы типа В-1 используются для подачи сыпучих материалов с размером гранул до 5 мм при влажности до 1,5 % и насыпной плотностью до 1,8 г/см3.

В состав дозатора входит:

·  горизонтальный цилиндрический корпус, снабженный загрузочным и выгрузочным штуцерами;

·  внутри корпуса смонтирован транспортирующий винт-шнек;

·  торцы корпуса закрыты с обеих сторон крышками с уплотнительными устройствами.

4) Тарельчатые питатели-дозаторы предназначены для сыпучих материалов с размером гранул до 5 мм и плотностью 1,8 г/см3.

Используют их для загрузки:

-  аппаратов, смесителей, дробилок,

-  а также разгрузочных устройств стационарных бункеров.

Основу дозатора составляет:

·  Телескопический стакан 3 состоящий из двух цилиндров, вставленных один в другой.

·  Внутренний стакан установлен с возможностью осевого перемещения, т. е. он может перемещаться вверх или вниз.

·  Сыпучий продукт загружается внутрь телескопического стакана и просыпается далее к коническому диску-тарели 1.