Lâm nghiệp - Chương 10: Các thiết bị lên men nuôi cấy chìm vi sinh vật trong các môi trường dinh dưỡng lỏng

154 trang vanle 1920

Download

Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Lâm nghiệp - Chương 10: Các thiết bị lên men nuôi cấy chìm vi sinh vật trong các môi trường dinh dưỡng lỏng", để tải tài liệu gốc về máy bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên

Tài liệu đính kèm:

lam_nghiep_chuong_10_cac_thiet_bi_len_men_nuoi_cay_chim_vi_s.pdf

Nội dung text: Lâm nghiệp - Chương 10: Các thiết bị lên men nuôi cấy chìm vi sinh vật trong các môi trường dinh dưỡng lỏng

Chæång 10 CAÏC THIÃÚT BË LÃN MEN NUÄI CÁÚY CHÇM VI SINH VÁÛT TRONG CAÏC MÄI TRÆÅÌNG DINH DÆÅÎNG LOÍNG Nuäi cáúy vi sinh váût âãø saín xuáút caïc saín pháøm cuía caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc laì quaï trçnh tinh vi vaì phæïc taûp nháút âãø thu nháûn caïc saín pháøm täøng håüp vi sinh. Täøng håüp sinh hoüc caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc do vi sinh váût taûo ra phuû thuäüc vaìo mäüt säú yãúu täú nhæ nhiãût âäü, pH cuía mäi træåìng vaì canh træåìng phaït triãøn, näöng âäü hoaì tan, thåìi gian nuäi cáúy, kãút cáúu vaì váût liãûu thiãút bë Trong chæång naìy chuïng täi seî giåïi thiãûu mäüt säú thiãút bë lãn men cäng nghiãûp âæåüc æïng duûng âãø cáúy chçm vi sinh váût. Phuû thuäüc vaìo caïc phæång phaïp æïng duûng âãø âaïnh giaï hoaût âäüng thiãút bë lãn men dungì âãø cáúy chçm vi sinh váût vaì âæåüc chia ra mäüt säú nhoïm theo caïc dáúu hiãûu sau: Theo phæång phaïp nuäi cáúy - caïc thiãút bë hoaût âäüng liãn tuûc vaì giaïn âoaûn. Theo âäü tiãût truìng - caïc thiãút bë kên vaì caïc thiãút bë khäng âoìi hoíi âäü kên nghiãm ngàût. Theo kãút cáúu - caïc thiãút bë lãn men coï bäü khuãúch taïn vaì tuabin, coï maïy thäng gioï daûng quay, coï bäü âaío träün cå hoüc, coï voìng tuáön hoaìn bãn ngoaìi; caïc thiãút bë lãn men daûng thaïp, coï hãû thäng gioï kiãøu phun. Theo phæång phaïp cung cáúp nàng læåüng vaì täø chæïc khuáúy träün, thäng gioï - caïc thiãút bë cung cáúp nàng læåüng cho pha khê, pha loíng vaì pha täøng håüp. Trong cäng nghiãûp vi sinh thæûc tãú háöu nhæ táút caí caïc qua ï trçnh nuäi cáúy saín xuáút ra caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc âæåüc tiãún haình bàòng phæång phaïp giaïn âoaûn trong caïc âiãöu kiãûn tiãût truìng. 10.1. CAÏC THIÃÚT BË LÃN MEN NUÄI CÁÚY VI SINH VÁÛT TRONG ÂIÃÖU KIÃÛN TIÃÛT TRUÌNG Nuäi cáúy caïc vi sinh váût pháön låïn âæåüc tiãún haình trong caïc âiãöu kiãûn tiãût truìng. Âäü tiãût truìng cuía quaï trçnh âæåüc âaím baío bàòng phæång phaïp tiãût truìng thiãút bë lãn men, caïc âæåìng äúng dáùn, caím biãún duûng cuû; naûp mäi træåìng dinh dæåîng tiãût truìng vaì giäúng cáúy thuáön chuáøn vaìo thiãút bë lãn men âaî âæåüc tiãût truìng; khäng khê tiãût truìng âãø thäng gioï canh træåìng vaì cháút khæí boüt tiãût truìng; caïc duûng cuû caím biãún tiãût truìng trong thiãút bë lãn 196
men âãø kiãøm tra vaì âiãöu chènh caïc thäng säú cuía quaï trçnh; baío vãû váût âãûm kên truûc cuía bäü chuyãøn âaío, caïc âæåìng äúng cäng nghãû vaì phuû tuìng trong quaï trçnh nuäi cáúy. 10.1.1. Thiãút bë lãn men coï bäü âaío träün cå hoüc daûng suíi boüt Daûng thiãút bë lãn men naìy âæåüc sæí duûng räüng raîi cho caïc quaï trçnh tiãût truìng âãø nuäi cáúy vi sinh váût - saín sinh ra caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc. Thiãút bë lãn men coï thãø têch 63 m3. Daûng thiãút bë lãn men naìy laì mäüt xilanh âæïng âæåüc chãú taûo bàòng theïp X18H10T hay kim loaûi keïp coï nàõp vaì âaïy hçnh noïn (hçnh 10.1). Tyí lãû chiãöu cao vaì âæåìng kênh bàòng 2,6:1. Trãn nàõp coï bäü dáùn âäüng cho cå cáúu chuyãøn âaío vaì cho khæí boüt bàòng cå hoüc; äúng näúi âãø naûp mäi træåìng dinh dæåîng, váût liãûu cáúy, cháút khæí boüt, naûp vaì thaíi khäng khê; caïc cæía quan saït; cæía âãø âæa voìi ræía; van baío hiãøm vaì caïc khåïp näúi âãø càõm caïc duûng cuû kiãøm tra. Khåïp xaí 16 åí âaïy cuía thiãút bë duìng âãø thaïo canh træåìng. Bãn trong coï truûc 6 xuyãn suäút. Caïc cå cáúu chuyãøn âaío âæåüc gàõn chàût trãn truc.û Cå cáúu chuyãøn âaío gäöm coï caïc tuabin 8 coï âæåìng kênh 600 ÷1000 mm våïi caïc caïnh räüng 150 ÷ 200 mm âæåüc âënh vë åí 2 táöng, coìn tuabin håí thæï ba âæåüc gàõn chàût trãn bäü suíi boüt 13 âãø phán taïn caïc boüt khäng khê. Bäü suíi boüt coï daûng hçnh thoi âæåüc laìm bàòng nhæîng äúng âäüt läù. ÅÍ pháön trãn cuía bäü suíi boüt coï khoaíng 2000 ÷ 3000 läù theo kiãøu baìn cåì. Hçnh 10.1. Thiãút bë lãn men våïi bäü âaío träün cå hoüc daûng suíi boüt coï sæïc chæïa 63 m3: 1- Âäüng cå; 2- Häüp giaím täúc; 3- Khåïp näúi; 4- ÄØ bi; 5- Voìng bêt kên; 6- Truûc; 7- Thaình thiãút bë ; 8- Maïy khuáúy träün tuabin; 9- Bäü trao âäøi nhiãût kiãøu äúng xoàõn; 10- Khåïp näúi; 11- ÄÚng naûp khäng khê; 12- Maïy träün kiãøu caïnh quaût; 13- Bäü suíi boüt; 14- Maïy khuáúy daûng vêt; 15- ÄØ âåî; 16- Khåïp âãø thaïo; 17- Aïo; 18- Khåïp naûp liãûu; 19- Khåïp naûp khäng khê 197
Âäüng cå - bäü truyãön âäüng laìm quay truûc 6 vaì caïc cå cáúu âaío träün 8, 12, 14. Sæí duûng bäü giaím täúc vaì bäü dáùn âäüng coï doìng âiãûn khäng âäøi âãø âiãöu chènh vä cáúp säú voìng quay trong giåïi haûn 110 ÷ 200 voìng/ phuït. Thiãút bë lãn men âæåüc trang bë aïo 17, gäöm tæì 6 ÷ 8 ä. Mäùi ä coï 8 raînh âæåüc chãú taûo bàòng theïp goïc coï kêch thæåïc 120×60 mm. Diãûn têch laìm viãûc cuía aïo 60 m2. Bã ö màût laìm viãûc bãn trong 45 m2 gäöm äúng xoàõn 9 coï âæåìng kênh 600 mm våïi säú vêt 23 khi täøng chiãöu cao cuía ruäüt xoàõn 2,4 m. Thiãút bë lãn men âæåüc tênh toaïn âãø hoaût âäüng dæåïi aïp suáút dæ 0,25 MPa vaì âãø tiãût truìng åí nhiãût âäü 130 ÷ 1400C, cuîng nhæ âãø hoaût âäüng dæåïi chán khäng. Trong quaï trçnh nuäi cáúy vi sinh váût, aïp suáút bãn trong thiãút bë 50 kPa; tiãu hao khäng khê tiãût truìng âãún 1 m3/ (m3/phuït). Chiãöu cao cäüt cháút loíng trong thiãút bë 5 ÷ 6 m khi chiãöu cao cuía thiãút bë hån 8 m. Âãø tiãûn låüi cho viãûc thao taïc vaì traïnh nhæîng sai láöm cáön daïn vaìo thiãút bë så âäö chè dáùn thao taïc (hçnh 10.2). Âãø âaím baío tiãût truìng trong suäút quaï trçnh (giæî âæåüc håi), caïc truûc cuía cå cáúu chuyãøn âaío phaíi coï voìng bêt kên. Caïc voìng bêt kên âæåüc tênh toaïn âãø hoaût âäüng åí aïp suáút 0,28 MPa vaì aïp suáút dæ khäng nhoí hån 2,7 kPa, nhiãût âäü 30 ÷ 2500C vaì säú voìng quay cuía truûc âãún 500 voìng/ phuït. Nhåì caïc voìng âãûm naìy maì ngàn ngæìa âæåüc sæû roì rè mäi træåìng hay sæû xám nháûp khäng khê vaìo khoang thiãút bë åí vë trê nhä ra cuía truûc. Voìng bêt kên khi tiãúp xuïc våïi mäi træåìng laìm viãûc âæåüc chãú taûo bàòng theïp X18H10T vaì X17H13M2T, cuîng nhæ bàòng titan BT-10. Thåìi gian hoaût âäüng äøn âënh cuía caïc voìng naìy khäng nhoí hån 2000 h khi tuäøi thoü 8000 h. Âäü âaío hæåïng kênh cho pheïp cuía truûc trong vuìng âãûm kên khäng låïn hån 0,25 mm, âäü âaío chiãöu truûc cuía truûc khäng låïn hån 0,250. Âãø saín xuáút låïn caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc bàòng täøng håüp vi sinh, viãûc æïng duûng caïc thiãút bë lãn men coï thãø têch 63 m3 laì khäng kinh tãú. Thiãút bë lãn men coï thãø têch 100 m3 âæåüc saín xuáút åí Âæïc. Loaûi naìy thuäüc thiãút bë xilanh coï bäü dáùn âäüng åí dæåïi cho cå cáúu âaío träün. Cå cáúu âaío träün våïi hai säú voìng quay cuía truûc - 120 vaì 180 voìng/ phuït. Theo dáúu hiãûu vãö kãút cáúu noï gáön giäúng våïi thiãút bë lãn men coï thãø têch 63 m3. Baío vãû voìng bêt kên cuía truûc bàòng cæía van dáöu, âæåüc tiãût truìng åí nhiãût âäü âãún 1400C. Ngoaìi ra coìn coï bêt kên dæû phoìng âãø måí mäüt caïch tæû âäüng khi truûc ngæìng hoaût âäüng, nhàòm baío vãû voìng bêt kên chênh cuía truûc vaì cho pheïp thay âäøi voìng bêt kên chênh trong quaï trçnh nuäi cáúy âãø khäng phaï huyí âäü tiãût truìng cuía canh træåìng. Trãn truûc làõp ba maïy khuáúy âaío kiãøu tuabin daûng måí våïi âæåìng kênh tæì 820 âãún 1100 mm. Thiãút bë lãn men coï bãö màût trao âäøi nhiãût åí bãn trong vaì bãn ngoaìi âãø thaíi nhiãût. 198
Naûp liãûu Cáúy Khäng khê thaíi Dung dëch chuáøn âäü Næåïc 33 33 34 Thaïo Håi Khäng khê 40 tiã ût truìng Thaïo Roït næåïc Láúy máùu ngæng Næåïc Næåïc 36 36 Hçnh 10.2. Så âäö chè dáùn thao taïc cuía thiãút bë lãn men: 1- Håi vaìo; 2- Khäng khê tiãût truìng vaìo; 3- Khäng khê tiãût truìng hay håi vaìo vuìng bêt kên; 4- Thoaït håi hay khäng khê tiãût truìng tåïi bäü suíi boüt; 5- Håi hay khäng khê tiãût truìng vaìo thiãút bë åí pháön trãn; 6- Thaíi håi hay khäng khê tiãût truìng tåïi bäü láúy máùu thæí nghiãûm; 7- Thaíi håi hay khäng khê tiãût truìng; 8- Cå cáúu äúng nhaïnh coï van âiãöu chènh bàòng khê âäüng hoüc; 9- Naûp håi hay khäng khê tiãût truìng vaìo thiãút bë åí pháön dæåïi; 10- Thaïo næåïc ngæng; 11- Aïp kãú; 12- Van; 13- ÄÚng thaïo; 14- Van khoaï; 15- Van láúy máùu; 16- Naûp håi hay khäng khê tiãût truìng khi láúy máùu; 17- Âoaûn äúng âãø näúi aïp kãú kiãøm tra; 18, 25- Caïc aïp kãú; 19- Van âãø naûp váût liãuû cáúy; 20- Naûp canh træåìng; 21, 23- Naûp dung dëch chuáøn; 22- Thaíi håi hay khäng khê tæì vuìng bêt kên; 24- ÄÚng nhaïnh âãø naûp dung dëch chuáøn; 26- Cung cáúp khê thaíi tæì thiãút bë; 27- Cung cáúp næåïc; 28- Van roït; 29- Van âãø roït næåïc tæì aïo; 30- Van âãø naûp næåïc laûnh; 31- ÄÚng nhaïnh âãø naûp næåïc laûnh; 32- Læåüc; 33- Aïp kãú; 34- Van an toaìn; 35- Caím biãún nhiãût âäü; 36, 37- Caïc duûng cuû thæï cáúp âãø âo nhiãût âäü vaì âäü pH; 38- Caím biãún pH met; 39- Thiãút bë lãn men; 40- Cå cáúu âãø laìm saûch khäng khê Âàûc tênh kyî thuáût cuía thiãút bë lãn men âæåüc saín xuáút åí Âæïc: Thãø têch, m3: hçnh hoüc: 100 laìm viãûc: 70 Diãûn têch bãö màût, m2: bãn ngoaìi: 89 bãn trong: 77 199
Aïp suáút laìm viãûc, MPa: trong thiãút bë: 0,29 trong äúng xoàõn: 0,4 Cäng suáút cuía bäü dáùn âäüng, kW: 120/180 Âæåìng kênh, mm: 3600 Chiãöu cao thiãút bë vaì bäü dáùn âäüng, mm: 14270 Thiãút bë lãn men cuía Haîng Nordon (Phaïp). Kãút cáúu cuía loaûi thiãút bë lãn men naìy khaïc våïi caïc loaûi âaî nãu åí chäø cå cáúu pháön âaío nàòm åí dæåïi truûc gäöm 6 caïnh âiãöu chènh coï tiãút diãûn hçnh chæî nháût, coìn cå cáúu cå hoüc âãø khæí boüt nàòm åí phêa trãn gäöm hai caïnh (tiãút diãûn hçnh chæî nháût) coï caïc gåì cæïng. Khi nuäi cáúy náúm mäúc, caïc caïnh cuía cå cáúu chuyãøn âaío âæåüc nghiãng dæåïi mäüt goïc 33 ÷ 340. Hçnh 10.3 mä taí så âäö bêt kên truûc nhåì 6 låïp âãûm voìng khêt âæåüc gia cäng så bäü dung dëch 0,5 % phenol tinh thãø. Caïc låïp eïp chàût laûi trong äúng boüc nhåì caïc gugiäng (vêt cáúy). Âãûm voìng khêt 2 cheìn làõp giæîa truûc 1 vaì cäúc âäüt läù 3. Hai khåïp näúi 8 âæåüc dáùn tåïi caïc läù cäúc. Håi naûp theo caïc khåïp näúi naìy âãø tiãût truìng caïc voìng bêt. Tiãût truìng åí nhiãût âäü 1350C trong 1 h. Næåïc ngæng chaíy vaìo pháön dæåïi vaì âæåüc thaíi ra qua khåïp näúi 9. Khi kãút thuïc quaï trçnh tiãût truìng khåïp thaïo næåïc ngæng âæåüc âoïng laûi vaì khäng khê tiãût truìng qua khåïp 5 vaìo cå cáúu bêt kên. Trong thåìi gian cuía quaï trçnh nuäi cáúy, aïp suáút khäng khê âæåüc giæî åí mæïc 0,2 ÷ 0,4 MPa. Sau khi tiãût truìng thiãút bë vaì haû aïp suáút âãún aïp suáút khê quyãøn thç naûp tæû âäüng khäng khê tiãût truìng âãø taûo aïp suáút 0,2 MPa, vaì chè coï sau âoï måïi naûp næåïc laìm laûnh vaìo thiãút bë. Thaïo cháút loíng canh træåìng ra khoíi thiãút bë nhåì khäng khê neïn âæåüc tiãût truìng. Hçnh 10.3. Bêt kên truûc cuía thiãút bë lãn men: 1- Truûc; 2- Âãûm voìng kên; 3- Cäúc âäüt läù; 4- Voí cuía bäü nuït kên; 5- Khåïp näúi âãø dáùn khäng khê tiãût truìng; 6- ÄÚng loït eïp; 7- Gugiäng; 8- Khåïp näúi âãø naûp khê; 9- Khåïp näúi âãø thaíi næåïc ngæng 200
Baíng 10.1. Âàûc âiãøm kyî thuáût cuía caïc thiãút bë lãn men cuía Haîng Nordon coï âaío träün cå hoüc Thãø têch, m3 Säú voìng quay cuía cå Âæåìng kênh, Chiãöu cao, Cäng suáút âäüng cáúu träün voìng/phuït mm mm cå, kW 2 Tæì 150 dãún 500 2000 3260 7,5 3 250 1100 3910 18,5 15 170 1900 6350 22,5 32 175 2400 8299 30,0 60 160 2900 10650 225,0 (1) 120 120 2800 12150 225,0 Ghi chuï: (1) Cäng suáút âiãûn âaî âæåüc nãu trãn chè trong træåìng håüp sæí duûng thiãút bë lãn men âãø nuäi cáúy náúm mäúc - cho saín pháøm amiloglucozidaza. 10.1.2. Caïc thiãút bë lãn men coï âaío träün bàòng khê âäüng hoüc vaì thäng gioï mäi træåìng Caïc thiãút bë maì bãn trong noï coï trang bë caïc voìi phun, äúng khuãúch taïn, caïc bäü laìm suíi boüt âãø naûp khäng khê âãöu thuäüc loaûi naìy. Khäng khê vaìo âæåüc sæí duûng âãø khuáúy träün canh træåìng, âãø âaím baío nhu cáöu oxy cho vi sinh váût vaì âãø thaíi caïc cháút chuyãøn hoaï taûo thaình. Thiãút bë lãn men daûng xilanh. Thiãút bë loaûi naìy vãö kãút cáúu bãn ngoaìi tæång tæû nhæ thiãút bë lãn men coï khuáúy träün bàòng cå hoüc, nhæng bãn trong khäng coï cå cáúu khuáúy träün bàòng cå hoüc. ÄÚng khuãúch taïn daûng xilanh 9 coï miãûng loa åí âaïy, âæåüc làõp bãn trong thiãút bë. Mayï thäng gioï 2 âæåüc làõp theo âæåìng tám cuía thiãút bë. Nhåì caïc caïnh hæåïng, khäng khê coï aïp suáút âæåüc âæa vaìo maïy thäng gioï theo tiãúp tuyãún âãún taïn phãùu troìn laìm Hçnh 10.4. Thiãút bë lãn men daûng xilanh coï âaío träün bàòng khê âäüng hoüc vaì thäøi khê mäi træåìng: 1- Khåïp näúi âãø thaïo; 2- Thiãút bë thäøi khê; 3- ÄÚng xoàõn; 4- Cæía; 5- Khåïp näúi âãø naûp khäng khê; 6- Khåïp thaíi khäng khê; 7- Khåïp naûp liãûu; 8- Cáöu thang; 9- ÄÚng khuãúch taïn; 10- Aïo; 11- Thaình thiãút bë; 12- ÄÚng quaï aïp 201
cho nhuî tæång khäng khê - cháút loíng chuyãøn âäüng xoaïy. Nhuî tæång tuáön hoaìn liãn tuûc theo voìng kheïp kên bãn trong theo meïp biãn cuía xilanh, voìng khäng gian giæîa tæåìng trong vaì tæåìng ngoaìi thiãút bë, sau âoï mäüt láön næîa laûi lãn trãn qua miãûng loa. Viãûc chuyãøn âaío vaì thäøi khê maûnh do taûo ra vuìng tuáön hoaìn bãn trong. Âãø thaíi nhiãût sinh lyï coï kãút quaí hån, ngoaìi aïo 10 coï nhiãöu ngàn coìn bäø sung bãö màût laìm laûnh cuía äúng khuãúch taïn 9. Kãút cáúu cuía thiãút bë lãn men âæåüc tênh toaïn cho hoaût âäüng dæåïi aïp suáút dæ. Âàûc tênh kyî thuáût cuía thiãút bë lãn men coï âaío träün bàòng khê âäüng hoüc. Thãø têch cuía thiãút bë lãn men, m3: 25, 49, 63, 200 Aïp suáút laìm viãûc, MPa: 0,2 ÷ 0,3 Hãû säú chæïa âáöy: 0,5 Täúc âäü thoaït khäng khê tæì thiãút bë thäng gioï, m/s: 25 Tiãu hao khäng khê, m3 cho 1 m3 canh træåìng vi sinh váût: 0,5 ÷ 0,2 Loaûi naìy coï thãø têch laìm viãûc nhoí hån so våïi caïc thiãút bë lãn men âaío träün bàòng cå hoüc, âæåüc hoaût âäüng våïi mäi træåìng lãn boüt maûnh. Chuïng âæåüc aïp duûng trong nhæîng træåìng håüp khi giäúng sinh váût khäng cáön phaíi khuáúy träün maûnh vaì âäü nhåït khäng låïn. Caïc thiãút bë lãn men daûng âæïng. Loaûi thiãút bë naìy duìng âãø tàng cæåìng âäü trao âäøi khäúi, giaím tiãu hao âån vë cuía khäng khê neïn tiãût truìng vaì tàng täúc âäü täøng håüp sinh hoüc caïc cháút hoaût hoaï. Kãút cáúu cuía caïc loaûi thiãút bë lãn men cho pheïp thæûc hiãûn quaï trçnh nuäi cáúy chçm khi váûn täúc daìi cuía doìng mäi træåìng bàòng 2 m/s vaì låïn hån. Thiãút bë lãn men daûng âæïng (hçnh 10.5) bao gäöm khäúi truû âæïng 7, bãn trong coï cå cáúu chuyãøn âaío 8 âæåüc làõp chàût trãn truûc, äúng tuáön hoaìn, thiãút bë thäøi khê, buäöng trao âäøi nhiãût 5, caïc âoaûn äúng âãø naûp mäi træåìng dinh dæåîng, caïc âoaûn äúng âãø naûp khäng khê, âãø roït canh træåìng 13 vaì âãø thaíi khê 16. ÅÍ pháön dæåïi cuía äúng tuáön hoaìn âæåüc làõp cå cáúu chuyãøn âäøi 8 daûng vêt. Caïc caïnh hæåïng âæåüc phán bäø trãn vaì dæåïi vêt: caïc caïnh trãn thàóng âæïng, coìn caïc caïnh dæåïi nghiãng. Hãû tuáön hoaìn cuía thiãút bë lãn men gäöm maïy phun âæåüc näúi våïi pháön dæåïi cuía thiãút bë, båm vaì caïc âæåìng äúng. ÄÚng tuáön hoaìn 15 co ï daûng thiãút bë trao âäøi nhiãût daûng äúng coï hai äúng goïp. Bãn trong äúng goïp trãn coï hai vaïch âàûc âæåüc âënh vë trong màût phàóng xuyãn tám, coìn bãn trong äúng goïp dæåïi khäng coï vaïch. Ngoaìi ra bäü trao âäøi nhiãût daûng äúng coìn coï caïc äúng trao âäøi nhiãût nàòm giæîa caïc äúng goïp thäng nhau vaì näúi nhau båíi caïc tæåìng chàõn. Buäöng trao âäøi nhiãût âæåüc làõp chàût trong giaï âåî coï hai bêch vaì coï thãø thaïo làõp dãù 202
daìng âãø sæía chæîa. Bäü khæí boüt bàòng phæång phaïp cå hoüc 4 âæåüc gaï trãn nàõp thiãút bë lãn men 3. Bäü dáùn âäüng cho thiãút bë khæí boüt 2 vaì bäún cæía âãø ræía bàòng phæång phaïp cå hoüc, âãöu âæåüc làõp trãn nàõp. Næåïc Næåïc thaíi Khäng khê Mäi træåìng Thaïo saín pháøm Hçnh 10.5. Thiãút bë lãn men daûng trao âäøi khäúi maûnh ΦBO - 40 - 0,6: 1- ÄÚng cung cáúp khê âãø thäøi; 2- Bäü dáùn âäüng kên; 3- Nàõp; 4- Cå cáúu khæí boüt; 5- Miã úng âãûm våïi buäöng trao âäøi nhiãût; 6- Häüp khäng khê; 7- Khäúi truû âæïng; 8- Cå cáúu chuyã øn âaío; 9- ÄÚng âãø naûp næåïc laûnh; 10- Âäüng cå; 11- Baïnh âai; 12- Truyãön âäüng bà òng âai hçnh thang; 13- Cå cáúu thaïo dåî; 14- ÄÚng âãø thaíi næåïc; 15- Caïc äúng trao âäøi nhiãût; 16- ÄÚng thaíi khäng khê; 17- ÄÚng âãø khæí boüt;18- Cæía quan saït 203
Nhåì truyãön âäüng bàòng âai hçnh thang 12, maì âäüng cå 10 laìm chuyãøn âäüng vêt våïi säú voìng quay 280 ÷ 350 voìng/phuït. Âãø âaím baío âäü kên vaì âäü tiãût truìng trong quaï trçnh nuäi cáúy cáön bäú trê voìng bêt kên trãn truûc cuía cå cáúu chuyãøn âaío. Cå cáúu khæí boüt bàòng cå hoüc âæåüc làõp trãn truûc cuía bäü dáùn âäüng nhåì äúng räùng. Khê thoaït ra tæì cháút loíng âæåüc dáùn qua äúng räùng trãn. Cå cáúu naìy gäöm bäü âéa hçnh noïn coï gåì. Âiãöu khiãøn âäüng cå taûi chäø vaì âiãöu khiãøn tæì xa láúy tên hiãûu tæì baíng âiãöu khiãøn. Âãø khaío saït quaï trçnh nuäi cáúy vi sinh váût, trãn tæåìng thiãút bë phán bäø saïu cæía quan satï 8. Thiãút bë âæåüc thiãút kãú âãø hoaût âäüng våïi aïp læûc âãún 0,3 MPa. Caïc bäü pháûn tæû âäüng duìng âãø âiãöu chènh caïc thäng säú cå baín cuía quaï trçnh: nhiãût âäü canh træåìng bãn trong thiãút bë - theo sæû biãún âäøi tiãu hao næåïc laûnh trong phoìng trao âäøi nhiãût; læåüng cháút loíng - theo sæû biãún âäøi thoaït ra cuía cháút loíng canh træåìng; näöng âäü ion hydro - theo sæû måí vaì tàõt cuía båm âënh læåüng naûp kiãöm hay axit; näöng âäü oxy hoaì tan trong mäi træåìng theo sæû biãún âäøi tiãu hao khäng khê tiãût truìng; tiãu hao mäi træåìng dinh dæåîng - theo sæû biãún âäøi mäi træåìng dinh dæåîng vaìo thiãút bë vaì näöng âäü sinh khäúi - theo sæû biãún âäøi tiãu hao mäi træåìng dinh dæåîng. Kãút cáúu cuía thiãút bë cuîng coï khaí nàng kiãmø tra tiãu hao næåïc laûnh, mæïc âäü âäöng hoaï nitå, näöng âäü CO2 vaì O2, âäü áøm khäng khê, nhiãût âäü vaì aïp læûc trong nhæîng âiãøm riãng biãût cuía thiãút bë. Thiãút bë lãn men naìy coï thãø hoaût âäüng giaïn âoaûn hay liãn tuûc. Khi kãút thuïc quaï trçnh tiãût truìng vaì laìm laûnh cuía thiãút bë vaì cuía caïc cå cáúu phuû, thç roït âáöy mäi træåìng dinh dæåîng tiãût truìng vaì tiãún haình cho hoaût âäüng cå cáúu chuyãøn âaío âãø thæûc hiãûn tuáön hoaìn mäi træåìng theo voìng kheïp kên. Naûp khäng khê neïn mäüt caïch liãn tuûc qua thiãút bë thäøi khê vaìo khäng gian giæîa tæåìng vaì äúng tuáön hoaìn. Khäng khê cuäún huït cháút loíng thaình doìng, âáûp våî ra thaình boüt nhoí vaì âæåüc khuáúy träün maûnh våïi mäi træåìng, taûo ra hänù håüp âäöng hoaï giaí. Chuyãøn âäüng quay cuía mäi træåìng âæåüc taûo nãn trong äúng tuáön hoaìn nhåì caïc caïnh hæåïng, kãút quaí taûo ra vuìng xoaïy trung tám coï haìm læåüng khê cao. Nhåì ma saït cháút loíng våïi pháön gåì cuía caïc äúng trong bäü trao âäøi nhiãût maì sæû chaíy räúi cuía caïc låïp biãn âæåüc duy trç. Khäng khê thaíi âæåüc taïch ra khoíi cháút loíng vaì âæåüc thaíi ra qua äúng loït räùng cuía thiãút bë khæí boüt. Âãø tàng cæåìng quaï trçnh cáön naûp mäi træåìng dinh dæåîng vaìo thiãút bë qua maïy phun. Båm huït cháút loíng canh træåìng vaì âáøy qua voìi phun cuía maïy phun, cho nãn mæïc âäü phán taïn cuía cháút dinh dæåîng âaût âæåüc ráút cao vaì taoû ra bãö màût tiãúp xuïc cuía caïc pha ráút låïn. Sæû tuáön hoaìn nhiãöu láön cuía canh træåìng trong voìng kheïp kên våïi caïc bãö màût âënh 204
hçnh täút, baío âaím hiãûu suáút cao cuía quaï trçnh vaì baío âaím tênh âäöng nháút cuía häùn håüp trong khäng gian voìng tuáön hoaìn. Buäöng trao âäøi nhiãût baío âaím täút täúc âäü chaíy cuía taïc nhán laûnh cao laìm cho hãû säú trao âäøi nhiãût låïn. Bäü trao âäøi nhiãût kiãøu chuìm äúng trong äúng goïp cho pheïp tàng bãö màût âån vë laìm laûnh khoaíng 10 láön låïn hån khi truyãön nàng læåüng qua tæåìng thiãút bë. Hãû säú truyãön nhiãût âæåüc tàng lãn mäüt säú láön vaì âaût gáön 3900 W/(m2⋅K). Âàûc tênh kyî thuáût cuía thiãút bë lãn men daûng âæïng: Hãû säú chæïa âáöy: 0,6 ÷ 0,7 Thãø têch, m3: 40 Læåüng mäi træåìng âæåüc naûp, m3: âãún 28 Aïp suáút, MPa: trong tæåìng: 0,6 trong phoìng trao âäøi nhiãût vaì trong aïo ngoaìi: 0,3 trong thiãút bë: 0,1 ÷ 0,6 Cäng suáút bäü dáùn âäüng, kW: cho cå cáúu khuáúy träün: 125 cho cå cáúu khæí boüt: 40 Säú voìng quay cuía truûc, voìng/phuït: cho cå cáúu khuáúy träün: 350 vaì 200 cho cå cáúu khæí boüt: 1500 Kêch thæåïc cå baín, mm: 4600×2600×12000 10.2. CAÏC THIÃÚT BË LÃN MEN KHÄNG ÂOÌI HOÍI TIÃÛT TRUÌNG CAÏC QUAÏ TRÇNH NUÄI CÁÚY VI SINH VÁÛT Caïc quaï trçnh nuäi cáúy saín sinh ra caïc náúm men gia suïc thuäüc caïc quaï trçnh nuäi cáúy vi sinh váût khäng tiãût truìng. Theo kãút cáúu caïc thiãút bë lãn men, âãø saín xuáút náúm men tæång tæû nhæ caïc thiãút bë âãø saín xuáút enzim, caïc khaïng sinh chàn nuäi, caïc aminoaxit va ì caïc saín pháøm täøng håüp khaïc, nhæng khäng coï sæû baío vãû håi vaì khäng khê cuía truûc quay vaì mäüt säú bäü pháûn kãút cáúu. Trong nhiãöu træåìng håüp âãø saín xuáút náúm men gia suïc, æïng duûng caïc thiãút bë âaî âæåüc sæí duûng trong caïc quaï trçnh tiãût truìng. 10.2.1. Caïc thiãút bë lãn men coï âaío träün bàòng khê âäüng hoüc vaì âæåìng viãön tuáön hoaìn bãn trong Caïc thiãút bë nuäi cáúy náúm men duìng phæång phaïp båm dáng bàòng khê neïn cuía hãû 205
thäúng Lephrancia coï âæåìng viãön tuáön hoaìn bãn trong âæåüc æïng duûng phäø biãún nháút. Trong saín xuáút náúm men thuyí phán thæåìng æïng duûng caïc thiãút bë loaûi naìy coï sæïc chæïa 250, 320, 600 vaì 1300 m3. Kãút cáúu caïc thiãút bë lãn men khäng coï caïc thiãút bë cå hoüc âãø khæí boüt. Boüt âæåüc khæí dæåïi troüng læûc cuía cäüt cháút loíng khi tuáön hoaìn. Khäng khê vaìo thiãút bë theo äúng trung tám vaìo cháûu, taûi âáy häùn håüp khê - cháút loíng âæåüc taûo thaình tæì næåïc hoa quaí naûp vaìo vaì tæì cháút loíng åí pháön dæåïi thiãút bë. Häùn håüp trãn âæåüc chuyãøn âäüng theo äúng khuãúch taïn bãn trong. Mäüt pháön khäng khê âæåüc taïch ra khoíi boüt vaì thaíi ra khê quyãøn qua läù åí nàõp thiãút bë, coìn mäüt pháön khaïc cuìng våïi boüt haû xuäúng theo âæåìng raînh voìng giæîa äúng khuãúch taïn vaì tæåìng. Khi chuyãøn âäüng xuäúng dæåïi botü bë khæí. Âäü bäüi tuáön hoaìn âaût cao 1,5 ÷ 2 thãø têch cháút loíng hoaût âäüng trong mäüt phuït. Caïc thiãút bë cäng nghiãûp coï chiãöu cao 12 ÷ 15 m. Boüt dáng cao lãn 10 ÷ 12 m. Tiãún haình laìm nguäüi thiãút bë lãn men bàòng tæåïi næåïc tæåìng ngoaìi vaì naûp næåïc vaìo aïo cuía äúng khuãúch taïn. Tiãu hao khäng khê cho 1 kg náúm men khä laì 20 m3. Âàûc tênh kyî thuáût cuía caïc thiãút bë lãn men cäng nghiãûp hoaût âäüng åí aïp suáút khê quyãøn âæåüc giåïi thiãûu åí baíng 10.2. Baíng 10.2. Âàûc tênh kyî thuáût cuía caïc thiãút bë lãn men coï âaío träün bàòng khê âäüng hoüc vaì khäúi khê âãø saín xuáút náúm men gia suïc Thãø têch cuía thiãút bë, m3 Caïc chè säú 320 500 600 1300 Nàng suáút theo læåüng næåïc hoa quaí chaíy, m3/h 20 ÷ 30 30 ÷ 35 55 ÷ 62 Mäi træåìng pH 4,5 pH 3,5÷4,5 pH 4,2÷4,5 Tiãu hao khäng khê, m3/h âãún 5000 9000 14000÷16000 18000 Aïp suáút dæ cuía khäng khê, kg læûc / cm2 0,6 0,75 0,4 0,6 Bãö màût laìm laûnh cuía aïo 2 äúng khuãúch taïn, m 30 50×3=150 58 50×4=200 Kêch thæåïc cå baín, mm 5700×13350 7600×11200 7400×14175 11000×14500 10.2.2. Thiãút bë lãn men hçnh truû coï bäü pháûn båm dáng bàòng khê neïn våïi sæïc chæïa 1300 m3 Thiãút bë loaûi naìy âæåüc duìng âãø nuäi cáúy náúm men mäüt caïch liãn tuûc trong næåïc quaí. Noï gäöm coï voí theïp haìn, âaïy hçnh noïn cuût vaì nàõp hçnh noïn coï läù åí chênh giæîa (hçnh 10.6). 206
Khäng khê Næåïc âãø tæåïi Næåïc Cháút loíng canh træåìng Næåïc Næåïc Vaìo hãû thäúng cäúng thoaït næåïc Hçnh 10.6. Thiãút bë lãn men hçnh truû coï bäü pháûn båm dáng bàòng khê neïn våïi sæïc chæïa 1300 m3 Bäún äúng khuãúch taïn 7 âæåüc làõp bãn trong thiãút bë âãø taûo ra bäún doìng tuáön hoaìn âäüc láûp. Khäng khê neïn âæåüc âáøy qua äúng goïp 2 vaìo caïc äúng trung tám cuía mäùi äúng khuãúch taïn, åí cuäúi äúng trung tám coï cän vaì cháûu 8. Thuìng phán phäúi âæåüc âàût trãn nàõp thiãút bë, dëch lãn men, næåïc quaí, náúm men vaì næåïc amoniac cho vaìo caïc äúng khåïp näúi 3, 4, 5. Táút caí caïc cáúu tæí âæåüc träün laûi vaì taûo ra mäüt dung dëch dinh dæåîng vaì theo caïc âæåìng äúng coï âæåìng kênh 100 mm chaíy xuäúng dæåïi caïc cháûu cuía thiãút bë thäøi khê. Häùn håüp dinh dæåîng khi chaíy traìn qua meïp cháûu âæåüc khuáúy träün våïi khäng khê thoaït qua khe dæåïi cháûu. Nhuî tæång khäng khê - cháút loíng âæåüc taûo thaình dáng lãn theo äúng khuãúch taïn âãún táúm chàûn 6 thç bë phaï våî vaì chaíy xuäúng dæåïi. Duìng thiãút bë tæåïi daûng äúng goïp âãø laìm laûnh tæåìng ngoaìi thiãút bë. 207
10.2.3. Thiãút bë lãn men daûng thaïp Caïc thiãút bë lãn men naìy bao gäöm loaûi âéa vaì loaûi khäng coï caïc cå cáúu chuyãøn âaío nàòm ngang. Sæû khaïc biãût cuía loaûi thiãút bë naìy so våïi caïc loaûi thiãút bë âaî âæåüc nãu åí caïc pháön trãn laì trë säú tyí säú giæîa chiãöu cao vaì âæåìng kênh ráút låïn. Thiãút bë daûng thaïp coï nhiãöu triãøn voüng båíi kãút cáúu âån giaín, khaí nàng tàng cæåìng quaï trçnh sinh täøng håüp vaì cäng suáút âån vë låïn. Æu âiãøm vãö kãút cáúu cuía thiãút bë daûng thaïp laì khäng coï caïc pháön quay chuyãøn âäüng vaì diãûn têch chiãúm chäù nhoí. Thiãút bë lãn men daûng phun. Thiãút bë lãn men cuía Âæïc våïi sæû trao âäøi khäiú maûnh. Coï thãø têch âãún 10003, sæí duûng phæång phaïp caïc tia ngáöm. Hoaût âäüng cuía thiãút bë (hçnh 10.7) âæåüc mä taí dæåïi âáy: båm ly tám coï chæïc nàng khæí khê, âáøy cháút loíng âãún cæía vaìo cuía thiãút bë lãn men daûng âæïng. Cháút loíng chaíy xuäúng doüc theo tæåìng âæïng åí daûng doìng voìng khuyãn. Doìng chaíy räúi åí âáöu cuäúi nàòm ngang mæïc bãö màût cháút loíng cuía häùn håüp bë thàõt laûi trong tiãút diãûn ngang cuía äúng vaì tæì âoï chaíy thaình daûng tia âãø taûo ra vuìng aïp suáút tháúp. Khi taûo häùn håüp âäöng hoaï våïi cháút loíng thç khäng khê âæåüc huït qua läù åí âènh khoang trong vuìng aïp suáút tháúp. Cháút loíng suíi boüt (åí daûng tia xám nháûp tæ û do, do dæû træî nàng læåüng âäüng hoüc) âãún âaïy cuía thiãút bë lãn men, taûo ra træåìng räúi maûnh trong dung dëch canh træåìng. Caïc boüt khê tæì âaïy thiãút bë näøi lãn bãö màût, mäüt láön næîa qua træåìng räúi âæåüc taûo ra tæì caïc tia xám nháûp tæû do. Nhåì hãû thäøi khê tæång tæû nhæ thãú coï thãø âaím baío cung cáúp oxy cho caïc thiãút bë lãn men loaûi låïn coï thãø têch âãún 2000 m3, khi cæåìng âäü khuáúy maûnh. Âàûc tênh kyî thuáût cuía thiãút bë lãn men daûng phun âãø nuäi cáúy náúm mäúc âæåüc giåïi thiãûu åí baíng 10.3. Khi täúc âäü chuyãøn âäüng cuía caïc doìng tia 8 ÷ 12 m/s vaì aïp suáút khäng âäøi thç sæû phán taïn cuía khäng khê seî âaût âæåüc täút. Nhåì taïc âäüng phun åí vuìng vaìo cuía doìng, nhåì chuyãøn âäüng âiãøm åí tæåìng cuía thiãút bë vaì nhåì âaío träün caïc boüt khê maì thæûc hiãûn viãûc læûa choün thêch håüp cho xung læåüng cuía doìng naûp tæû do, nhàòm baío âaím sæû khuáúy träün maûnh canh træåìng nuäi cáúy. Caïc boüt khäng khê trong luäöng háöu nhæ hoaìn toaìn âãún âaïy thiãút bë, conì khi näøi lãn bãö màût thiãút bë chuïng bë phaï huyí båîi træåìng räúi Trong træåìng håüp giaím læåüng cháút loíng tuáön hoaìn thç sæû phán taïn khäng khê âæåüc tàng lãn âaïng kãø vaì noï âæåüc phán bäø âãöu theo toaìn thãø têch thiãút bë. Täúc âäü trao âäøi khê tàng tuyãún tênh våïi sæû tàng doìng cháút loíng tuáön hoaìn vaì tiãu hao nàng læåüng trong mäüt 208
khoaíng hoaût âäüng räüng. Cho nãn quaï trçnh thäøi khê coï thãø âiãöu chènh båîi täúc âäü truyãön khê. Trong caïc thiãút bë coï kãút cáúu âæåüc nãu trãn, nhu cáöu vãö nàng læåüng âãø naûp khäng khê ráút nhoí vaì nàng læåüng cuía doìng tuáön hoaìn seî baío âaím âäü räúi cáön thiãút âãø trao âäøi khäúi. Nhæîng âiãöu kiãûn cáön thiãút âãø trao âäøi khäúi maûnh trong thiãút bë laì: âäü räúi cao, sæû phán taïn khäng khê täút, thåìi gian coï màût cuía khäng khê trong canh træåìng láu vaì âäü âäöng hoaï mäi træåìng cao. B Hçnh 10.7. Thiãút bë lãn men daûng phun: 209
1- Cæía khäng khê vaìo; 2- Âæåìng äúng khäng khê thaíi; 3- Háöm thaïo næåïc; 4- Tæåìng thiãút bë; 5- Âæåìng äúng coï aïp; 6- Âæåìng äúng huït; 7- Båm tuáön hoaìn Baíng 10.3. Âàûc tênh kyî thuáût cuía caïc thiãút bë lãn men daûng phun saín xuáút åí Âæïc Thãø têch cuía thiãút bë lãn men, m3 Caïc chè säú 200 400 1000 Nàng suáút cuía thiãút bë lãn men (tênh theo cháút khä 250 370 tuyãût âäúi), kg/h Thãø têch cháút loíng suíi boüt, m3 180 350 Dung læåüng cuía thiãút bë, táún 80 130 400 Nàng suáút cuía caïc båm tuáön hoaìn, táún/h 2500 4400 Bäüi säú tuáön hoaìn cuía caïc båm, thãø têch trong 1 h 30 26 ÷ 30 110 Säú læåüng båm Tiãu thuû nàng læåüng âiãûn cho caïc båm âãø thäøi khê 1 2 10 vaì âäöng hoaï, kW.h 125 ÷135 210 ÷220 2200 Tiãu hao khäng khê trong khoang suíi boüt coï aïp suáút giaím, Nm3/h 3600 5000 60000 Kêch thæåïc,mm âæåìng kênh 6000 8000 11500 chiãöu cao pháön truû 7500 8000 1050 Båm tuáön hoaìn laì bäü pháûn chênh cuía toaìn hãû. Phæång phaïp luäöng ngáöm coï hiãûu quaí âàûc biãût âäúi våïi caïc quaï trçnh coï täúc âäü trao âäøi khäúi cao. Trong træåìng håüp täø håüp táöng cuía caïc thiãút bë hay khi phán chia bãn trong thiãút bë coï sæïc chæïa låïn ra thaình 2 ÷ 3 pháön vaì táút caí caïc ngàn âæåüc näúi laûi nhåì caïc maïng roït âãø mäi træåìng theo âoï chaíy tæì trãn xuäúng maïng dæåïi, mäùi láön chaíy nhæ thãú âæåüc baío hoaì oxy cuía khäng khê. Læåüng cháút tuáön hoaìn âæåüc haûn chãú båíi sæû cáúp liãûu cuía båm chuyãøn. Khi phán bäø thaình ba táöng læåüng båm cáön thiãút cho thiãút bë åí mäüt táöng våiï chiãöu cao chuyãøn laì bäüi säú 3 thç ruït ngàõn âæåüc 3 láön. Boüt âæåüc taûo thaình trong quaï trçnh thäøi khê cuîng âæåüc chuyãøn xuäúng dæåïi, cho nãn cå cáúu khæí boüt âæåüc âënh vë åí pháön dæåïi cuía thiãút bë. Tiãún haình thaíi nhiãût sinh lyï trong bäü trao âäøi nhiãût âàûc biãût. ÆÏng duûng daûng thiãút bë trãn âãø nuäi cáúy vi sinh váût trong âiãöu kiãûn tiãût truìng ráút phæïc taûp vç do khoï khàn vãö âäü kên cuía caïc båm tuáön hoaìn, nhæng tiãûn låüi âäúi våïi quaï trçnh tiãût truìng bàòng håi. Nhæng coï nhæîng æu âiãøm: cå cáúu âån giaín, dung læåüng låïn, baío âaím thäøi khê maûnh vaì âaím baío truyãön khäúi maì khäng cáön cå cáúu âaío träün, laìm cho kãút cáuú naìy tråí nãn coï triãøn voüng trong cäng nghiãûp vi sinh. 210
10.2.4. Caïc thiãút bë lãn men coï hãû thäng gioï daûng phun Loaûi thiãút bë naìy âæåüc æïng duûng âãø nuäi cáúy chuíng náúm men âàûc biãût trãn mäi træåìng dinh dæåîng chæïa parafin loíng. Thiãút bë lãn men Б-50. Kãút cáúu cuía thiãút bë coï daûng dung læåüng xilanh âæïng våïi sæïc chæïa 800 m3 (hãû säú chæïa âáöy 0,4), âæåüc chia thaình 12 ngàn (hçnh 10.8). Mäùi ngàn coï cå cáúu khuáúy träün vaì thäøi khê. Thiãút bë âæåüc trang bë caïc bäü âaío träün âãø thæûc hiãûn chæïc nàng khuáúy träün pha loíng vaì cung cáúp khäng khê. Trong quaï trçnh quay cuía bäü âaío träün åí vë trê thoaït cháút loíng, khäng khê âæåüc huït vaìo, vuìng haû aïp âæåüc taûo ra. Khi âoï khäng khê hoaì maûnh vaìo cháút loíng, laìm baío hoaì oxy cháút loíng. Khäng khê Khäng khê Khäng khê Næåïc Næåïc Næåïc Næåïc Hçnh 10.8. Thiãút bë lãn men Б-50: 1- Raînh voìng; 2- ÄÚng thäng gioï; 3- Bäü khæí boüt; 4- Bäü phán ly; 5- Xilanh; 6- Dáùn âäüng; 7- Bäü trao âäøi nhiãût; 8- ÄÚng khuãúch taïn; 9- Cäúc xilanh; 10- Cå cáúu phun Âàûc tênh kyî thuáût cuía thiãút bë lãn men Б-50: Nàng suáút cuía thiãút bë tênh theo sinh khäúi khä tuyãût âäúi, táún/ngaìy 27,0 Nàng suáút thiãút bë khi gaï âàût åí trung tám 13 ngàn, táún/ngaìy: 30 Doìng cháút loíng, m3/h: 37,5 Dung têch, m3: khi chæa hoaût âäüng: 800 khi hoaût âäüng: 320 Nhiãût âäü hoaût âäüng, 0C: 32 ÷ 34 Diãûn têch bãö màût trao âäøi nhiãût, m2: 2700 ÷ 3000 211
Tiãu hao khäng khê, m3/h: 36160 Säú læåüng cå cáúu thäng gioï: 12 Cäng suáút âäüng cå, kW: 3,5 Thiãút bë nuäi cáúy náúm men trãn mäi træåìng ràõn АДР-76-900 âãø nuäi náúm men parafin. Hiãûn taûi loaûi kãút cáúu naìy âæåüc thæûc nghiãûm räüng raîi trong caïc nhaì maïy saín xuáút cháút cä chæïa vitamin vaì protein. Thiãút bë lãn men (hçnh 10.9) gäöm voí 1; voìng tuáön hoaìn âäüt läù 2; äúng khuãúch taïn trung tám 5; caïc cå cáúu thäøi khê 3 âæåüc làõp trong voìng tuáön hoaìn âäüt läù vaì trong äúng khuãúch taïn trung tám; caïc bäü trao âäøi nhiãût 7 vaì bäü taïch gioüt 4. Âäüng cå 6 dáùn âäüng cho caïc cå cáúu thäøi khê. Naûp vaìo thiãút bë mäi træåìng dinh dæåîng chæïa parafin, muäúi khoaïng, caïc nguyãn täú vi læåüng, næåïc amoniac, vaì thaïo thaình pháøm ra khoíi bäü phán ly qua khåïp näúi. Napû khäng khê âãø thäøi cho canh træåìng bàòng phæång phaïp tæû huït. Khi caïc bäü thäng gioï suûc khê cho mäi træåìng thç sæû trao âäøi khäúi âæåüc xaíy ra qua bäü trao âäøi nhiãût âãø taûo ra nhæîng doìng lãn xuäúng. Voí thiãút bë âæåüc chãú taûo bàòng theïp khäng gè, hai låïp, coìn caïc bäü trao âäøi nhiãût, caïc cå cáúu trao âäøi khê vaì caïc vaïch ngàn - bàòng theïp nguyãn khäúi. Hçnh 10.9. Thiãút bë nuäi cáúy náúm men trãn mäi træåìng ràõn АДР-76-900 Âàûc tênh kyî thuáût cuía thiãút bë lãn men АДР-76-900 Nàng suáút thiãút bë, táún/ngaìy: 30 ÷ 36 Dung læåüng, m3: khi chæa hoaût âäüng: 900 khi hoaût âäüng: 450 212
Aïp suáút, MPa: 0,02 Nhiãût âäü hoaût âäüng, 0C: 32 ÷ 34 Mäi træåìng, pH: 4,2 ÷ 4,4 Diãûn têch bãö màût trao âäøi nhiãût, m2: 2700 Tiãu hao khäng khê (åí âiãöu kiãûn bçnh thæåìng), m3/h: 54000 Säú læåüng caïc cå cáúu thäøi khê: 13 Cäng suáút âäüng cå âiãûn, kW: 315 Kêch thæåïc cå baín, mm: 17000×17000×6500 Khäúi læåüng, táún: 535 Nhæåüc âiãøm cuía thiãút bë lãn men coï hãû phun åí chäø: truûc thiãút bë bë rung âäüng; nhiãùm báøn bãö màût trao âäøi nhiãût vaì giaím hãû säú trao âäøi nhiãût. 10.2.5. Thiãút bë lãn men trao âäøi khäúi maûnh Muûc âêch chênh cuía loaûi thiãút bë naìy laì tàng näöng âäü vi sinh váût trong dung dëch canh træåìng, tàng âiãöu kiãûn thäøi khê vaì tàng nàng suáút thiãút bë. Thiãút bë (hçnh 10.10) laì mäüt dung læåüng xilanh 17, bãn trong làõp xilanh hæåïng 2. Hai âoaûn äúng 4 vaì 18 âënh vë cho xilanh hæåïng trong dung læåüng. Âoaûn äúng 18 âæåüc làõp chàût âãún âaïy vaì chia dung læåüng ra laìm hai phoìng: phoìng 19 duìng âãø nuäi cáúy canh træåìng, coìn trong phoìng 20 táûn duûng bäø sung nguyãn liãûu ban âáöu. Âoaûn äúng 4 làõp caïch màût âaïy cuía dung læåüng. Bãn trong xilanh hæåïng 2 vaì trong khäng gian giæîa tæåìng dung læåüng vaì âoaûn äúng 4 âæåüc bäú trê caïc äúng goïp 16. Caïc äúng goïp âæåüc làõp chàût båíi caïc äúng âäüt läù 21. Trong khäng gian giæîa xilanh hæåïng 2 vaì caïc âoaûn äúng 18 vaì 4 coï caïc bäü trao âäøi nhiãût 1. Âãø naûp khäng khê âãún caïc äúng goïp trong phoìng 19 duìng äúng goïp phán phäúi 7, coìn trong phoìng 20 - äúng goïp 5. ÅÍ pháön trãn cuía dung læåüng coï äúng goïp 14 âãø thu nháûn vaì laìm khä boüt, bãn trong âæåüc làõp caïc âéa hçnh noïn 15. Khäng khê thoaït ra tæì phoìng 19 qua bäü taïch khê 9. Maïy khæí boüt bàòng cå hoüc 12 våïi bäü dáùn hæåïng âæåüc làõp âàût trãn caïc âéa 15. Mäi træåìng dinh dæåîng âæåüc âáøy vaìo thiãút bë qua khåïp 6. Sinh khäúi âæåüc thaïo ra khoií thiãút bë qua khåïp 11, coìn khäng khê - qua khåïp näúi 8 vaì 13. Thiãút bë hoaût âäüng nhæ sau: naûp häùn håüp dinh dæåîng ban âáöu vaìo phoìng 19 qua khåïp näúi 3, coìn khäng khê - vaìo thiãút bë qua khåïp näúi 6. Trong phoìng 19 xaíy ra nuäi cáúy sinh khäúi. Tuáön hoaìn vaì âaío träün cháút loíng âæåüc thæûc hiãûn båîi thiãút bë båm dáng bàòng khê neïn. Tæì phoìng nuäi cáúy, cháút loíng canh træåìng chaíy qua âoaûn äúng 12 vaìo phoìng 20, taûi âáy xaíy ra táûn duûng bäø sung nguyãn liãûu. Bãn trong phoìng 19 vaì 20 dung dëch canh træåìng âæåüc thäøi khê nhåì caïc äúng âæåüc âäüt nhiãöu läù. Sinh khäúi thaïo ra khoíi phoìng cuìng 213
våïi pha boüt âæåüc taûo thaình åí pháön trãn cuía phoìng. Sau âoï boüt näøi lãn theo caïc âæåìng raînh giæîa caïc âéa noïn 15, âæåüc taïch khoíi cháút loíng vaì âæåüc cä laûi. Khæí boüt âaî âæåüc cä bàòng bäü khæí boüt cå hoüc 12 vaì thaïo ra qua khåïp näúi 11. Thaíi khäng khê khoíi phoìng 19 qua khåïp näúi 8 nhåì bäü taïch khê 9, coìn khoíi phoìng 20 - qua khåïp näúi 13. Hçnh 10.9. Thiãút bë cáúy lãn men trao âäøi khäúi maûnh 10.3. KÃÚT CÁÚU CUÍA CAÏC CÅ CÁÚU THÄØI KHÊ TRONG MAÏY PHUN KIÃØU TUABIN Maïy phun kiãøu tuabin - âoï laì loaûi kãút cáúu huït hai táöng coï caïc cæía trãn vaì dæåïi âãø naûp va ì thaíi dung dëch. Loaûi naìy hoaût âäüng nhæ sau: khäng khê vaìo âæåüc träün våïi cháút loíng, khi thoaït ra thç khäng khê âæåüc hæåïng lãn trãn vaì sau khi qua bäü trao âäøi nhiãût âæåüc chia ra laìm hai doìng. Khi âi qua pháön trung tám cuía cå cáúu tuáön hoaìn, doìng thæï nháút vaìo cæía trãn cuía cå cáúu phun, coìn doìng thæï hai hæåïng xuäúng dæåïi theo âæåìng viãön cuía cå cáúu tuáön hoaìn vaì khi chuyãøn âäüng dæåïi âaïy giaí thç vaìo cæía dæåïi. 10.3.1. Maïy phun kiãøu tuabin coï caïc voìng âäüt läù 214
Loaûi kãút cáúu naìy âæåüc duìng âãø thäøi khê vaì khuáúy träün mäi træåìng giäúng khi nuäi cáúy vi sinh váût, âàûc biãût laì náúm men. Nhàòm muûc âêch âån giaín hoaï kãút cáúu cuía maïy phun kiãøu tuabin, cå cáúu âãø phaï doìng cháút loíng coï daûng voìng âäüt läù, âæåüc làõp giæîa caïc caïnh cuía quaût vaì caïc pháön taûo âæåìng viãön cuía voí maïy. Maïy phun (hçnh 10.11) gäöm voí 10 âæåüc 1 làõp chàût trong äúng thäng räùng khê 1 våïi caïc pháön taûo âæåìng viãön 6 âãø hçnh thaình voìi phun 4; caïc raînh phán bäø 11 bãn trong voìi phun häùn håüp khê - cháút loíng; quaût âæåüc làõp trong voí gäöm caïc âéa 9 vaì 8, cacï raînh 3 giæîa caïc âéa, cå cáúu cho doìng cháút loíng coï daûng voìng âäüt läù 5 âæåüc làõp chàût giæîa caïc caïnh quaût vaì caïc pháön âäüt läù cuía räto. Caïc caïnh cuía maïy båm doüc truûc âáøy cháút loíng canh træåìng vaì dáùn vaìo pháön chaíy 7 cuía maïy phun, taûi âáy caïc voìng âäüt läù 5 seî taûo ra nhiãöu voìng nhoí. Caïc doìng naìy seî phun vaìo khäng khê âæåüc âáøy tæì quaût vaì trong voìi phun 4 seî taûo ra häùn håüp håi - cháút loíng, nhåì caïc caïnh Hçnh 10.11. Maïy phun daûng khuáúy 11 häùn håüp bë phán taïn trong cháút loíng. tuabin coï caïc voìng âäüt läù Doìng khê - cháút loíng âæåüc phán taïn chaíy ra ngoaìi. Loaûi naìy cho pheïp lamì âån giaín hoaï kãút cáúu cuía maïy phun, laìm täút hån sæû phán taïn khäng khê vaì tàng täúc âäü huït oxy trong cháút loíng. 10.3.2. Maïy phun kiãøu tuabin coï caïc voìi Maïy phun naìy âæåüc âàûc træng båíi quaï trçnh trao âäøi khäúi täút hån, bàòng caïch náng cao mæïc phán taïn khê trong cháút loíng vaì tàng læåüng khê xám nháûp vaìo cháút loíng. Âãø thæûc hiãûn âæåüc âiãöu âoï ngæåìi ta làõp caïc voìi trong maïy theo âæåìng kênh ngoaìi cuía caïc âéa quaût nhàòm phaï huyí doìng cháút loíng. Khi âoï nhæîng âoaûn vaìo cuía caïc caïnh âãø phun häùn håüp khê - cháút loíng âæåüc phán bäø giæîa caïc voìi. Maïy phun kiãøu tuabin hçnh 10.12 gäöm coï voí 8 våïi caïc âoanû äúng âæåìng viãön 2 âãø hçnh thaình voìng, voìi phun 4 âæåüc làõp chàût trãn truûc räùng cuía äúng thäng khê thæï 1; caïc caïnh phán bäø 215 Hçnh 10.12. Maïy phun daûng tuabin coï caïc voìi
10 bãn trong voìi phun âãø phun häùn håüp khê - cháút loíng vaì quaût gàõn trong voí gäöm hai âéa 5, 6 våïi caïc caïnh 3 åí giæîa caïc âéa. Theo âæåìng kênh ngoaìi cuía caïc âéa ngæåìi ta phán bäø caïc voìi 9 âãø phaï huyí caïc doìng cháút loíng. Nhæîng âoaûn vaìo cuía caïc nhaïnh 10 âãø phun häùn håüp khê - cháút loíng âæåüc phán bäø giæîa caïc voìi. Cháút loíng ban âáöu âæåüc hæåïng tåïi caïc voìi 9 nhåì caïc caïnh 7, taûi âáy cháút loíng âæåüc phán chia ra mäüt säú doìng, chuïng tiãúp xuïc våïi khäng khê vaìo tæì quaût vaì âáøy vaìo voìi phun 4, räöi tiãúp tuûc phán taïn khê trong cháút loíng nhåì caïc caïnh 10, 9. Sau âoï cháút loíng baîo hoaì khäng khê âæåüc thoaït ra ngoaìi. 10.4. TÊNH TOAÏN THIÃÚT BË LÃN MEN COÏ BÄÜ ÂAÍO TRÄÜN CÅ HOÜC VAÌ BÄÜ LAÌM SUÍI BOÜT Khi tênh toaïn cáön xaïc âënh caïc chè säú cå baín vãö kãút cáúu vaì nàng læåüng cuía thiãút bë våïi thãø têch chung âaî cho. Bæåïc âáöu cáön phaíi xaïc láûp khäúi læåüng thãø têch ρ, âäü nhåït âäüng hoüc µ, hãû säú dáùn nhiãût λ, aïp suáút laìm viãûc trong thiãút bë khi tiãût truìng bàòng håi næåïc, nhiãût dung C. Theo nghiãn cæïu cuía næåïc ngoaìi, khäúi læåüng thãø têch cuía caïc mäi træåìng dinh dæåîng åí trong giåïi haûn ρ = 1060 ÷ 1070 kg/ m3; âäü nhåït âäüng hoüc - trong giåïi haûn µ = 0,001 ÷ 0,00155 Pa⋅S, nhiãût dung C = 4186 J/(kg⋅K), hãû säú dáùn nhiãût λ = 0,6 W/ (m⋅K). Âãø tiãût truìng mäi træåìng dinh dæåîng bãn trong thiãút bë, cáön phaíi taûo ra aïp suáút laìm viãûc khäng nhoí hån 0,2 MPa. Hãû säú chæïa âáöy mäi træåìng dinh dæåîng cuía thiãút bë phuû thuäüc vaìo thaình pháön cuía mäi træåìng vaì vaìo daûng vi sinh váût nuäi cáúy k = 0,5 ÷ 0,65. 10.4.1. Tênh toaïn kãút cáúu cuía thiãút bë lãn men 3 Thãø têch laìm viãûc cuía thiãút bë V1 (m ) âæåüc tênh theo cäng thæïc: V1 = V.k Âãø saín xuáút axit amin, caïc cháút khaïng sinh chàn nuäi vaì caïc chãú pháøm enzim, âæåìng kênh bãn trong DB = 2000 ÷ 3000 mm. Caïc kêch thæåïc coìn laûi cuía thiãút bë (chiãöu cao cuía pháön elip he; chiãöu cao gáúp meïp h, bãö màût bãn trong Fb; sæïc chæïa cuía âaïy Vd vaì chiãöu daìy cuía tæåìng âaïy S âæåüc láúy nhæ sau: hc = 0,25DB ; h ≥ 2S; Thãø têch chæa hoaût âäüng cuía thiãút bë Vr tênh theo cäng thæïc: Vr = Vx + 2Vd 216
Thãø têch cuía pháön xilanh: Vx = Vr − 2Vd Chiãöu cao pháön xilanh cuía thiãút bë: (V − 2V ) H = r d x F trong âoï : F - diãûn têch tiãút diãûn cuía thiãút bë theo âæåìng kênh trong: 2 F = 0,785DB Chiãöu cao chung cuía thiãút bë: He = Hx + 2(he + h) 10.4.2. Tênh toaïn bäü khuáúy träün cuía thiãút bë lãn men Khi nuäi cáúy vi sinh váût trong mäi træåìng dinh dæåîng loíng bàòng phæång phaïp chçm, do taûo sinh khäúi nãn âäü nhåït cuía cháút loíng canh træåìng tàng lãn, cho nãn sæû khuáúy träün vaì thäøi khê mäi træåìng bë xáúu âi. Nhàòm tàng cæåìng sæû khuáúy träün huyãön phuì cho pheïp sæí duûng bäü khuáúy träün daûng tuabin. Âæåìng kênh bäü khuáúy träün daûng tuabin dk (m) âæåüc tênh theo cäng thæïc: dk = (0,3 ÷ 0,33)DB trong âoï: DB- âæåìng kênh bãn trong cuía thiãút bë lãn men. Tra baíng theo giaï trë dk âãø choün bäü khuáúy träün täúi æu (hãû khuáúy träün coï hiãûu suáút cao). Caïc daûng cå cáúu khuáúy träün cho cháút loíng coï âäü nhåït khaïc nhau âæåüc nãu trong baíng 10.4. Baíng 10.4. Täúc âäü biãn täúi æu cuía caïc cå cáúu khuáúy träün phuû thuäüc vaìo âäü nhåït cuía mäi træåìng âæåüc khuáúy träün Âäü nhåït cuía mäi træåìng Váûn täúc biãn täúi æu cuía bäü Cå cáúu khuáúy träün Pa.s khuáúy träün, m/s Caïnh, neo, giaï 0,001 ÷ 4 3,0 ÷ 2,0 4 ÷ 8 2,5 ÷1,5 8 ÷ 15 1,5 ÷ 1,0 Daûng tuabin 0,001 ÷ 5 7 ÷ 4,2 5 ÷15 4,3 ÷ 3,4 15 ÷ 25 3,4 ÷ 2,3 Chong choïng 0,001 ÷ 2 4,8 ÷ 16 Säú voìng quay cuía bäü khuáúy träün (voìng/phuït) : 217
ω n1 = πd k Theo giaï trë nháûn âæåüc cuía säú voìng quay, choün täúc âäü thæûc tãú cuía noï. Choün bäü truyãön âäüng trong baíng tra cæïu theo giaï trë âaî âæåüc nháûn cuía säú voìng quay. Cäng suáút tiãu thuû (kW) khi maïy khuáúy hoaût âäüng âãø khuáúy träün canh træåìng khäng âãö cáûp âãún sæû aính hæåíng cuía caïc cå cáúu phuû: 3 5 N M = K N ρcn d k trong âoï: KN - chuáøn cäng suáút, phuû thuäüc vaìo cæåìng âäü âaío träün vaì âæåüc âàûc træng båíi chuáøn ly tám Reynolds (Re); ρc - tyí troüng mäi træåìng; n - säú maïy khuáúy träün; dk - âæåìng kênh maïy, m. 2 ρcnd k Re 1 = µc trong âoï: µc - âäü nhåït âäüng hoüc cuía mäi træåìng. Cäng suáút tênh toaïn cho truûc maïy träün, kW: N P = k 1k 2 (∑ k +1)N M trong âoï: k1 - hãû säú chæïa âáöy canh træåìng cuía thiãút bë; k2 - hãû säú coï tênh âãún sæû tàng cäng suáút do tàng sæïc caín cuía mäi træåìng trong quaï trçnh phaït triãøn cuía mäi træåìng (k2 = 1,1); Σk - hãû säú tênh âãún sæû tàng cäng suáút tiãu thuû âãø væåüt thàõng sæïc caín gáy ra do caïc cå cáúu phuû : H 1 k 1 = DB trong âoï: H1- chiãöu cao cuía låïp cháút loíng âæåüc khuáúy träün (âäúi våïi caïc maïy khuáúy träün daûng tuabin, H1 = 0,75 Ht.b). Vç vaìo chu kyì phaït triãøn cuía mäüt säú chuíng taûo ra boüt, âãø traïnh sæû toeï boüt, láúy H1= 0,65 Ht.b. Khi tênh cäng suáút laìm viãûc cuía bäü khuáúy âaío cáön phaíi tênh âãún nàng suáút thàõng sæïc caín do caïc cå cáúu phuû gáy nãn. Âãø thæûc hiãûn âiãöu kiãûn âoï cáön phaíi âæa vaìo hãû säú Σk: ∑ k = kn + kM + kTP + kT 218
trong âoï: kn - hãû säú caín cuía vaïch ngàn phaín xaû; kM - hãû säú caín cuía bäü khung träün phuû; kTP - hãû säú caín cuía äúng âãø naûp khäng khê; kT - hãû säú caín cuía äúng loït truûc âãø càõm nhiãût kãú. Trë säú kn, kM, kTP vaì kT phuû thuäüc vaìo daûng maïy khuáúy âæåüc nãu trong baíng 10.5 Baíng 10.5. Trë säú caïc hãû säú k xeït tåïi sæû tàng cäng suáút cuía maïy khuáúy do täön taûi trong thiãút bë caïc cå cáúu phuû Daûng cå cáúu khuáúy träün Cå cáúu phuû Neo vaì Chong Caïnh Tuabin giaï choïng Bäún vaïch ngàn phaín xaû coï bãö daìy B = 0,08DB, âæåüc phán bäø åí tæåìng thiãút bë 1 - 1,5 0,5 Mäüt caïnh phuû nàòm ngang bàòng caïnh cuía cå cáúu chuyãøn âaío chênh (theo kêch thæåïc) 0,35 - - - ÄÚng cho dung dëch quaï aïp 0,2 0,2 0,2 0,1 ÄÚng boüc loït âãø càõm nhiãût kãú hay duûng cuû âo mæïc kiãøu phao 0,1 0,1 0,1 0,05 Hai äúng âæïng, âæåüc làõp caïch nhau mäüt goïc hån 900 0,3 0,3 0,3 0,15 Ruäüt xoàõn cuäün phaíi âæåüc làõp doüc tæåìng theo tæåìng xilanh thiãút bë 2,0 - - - ÄÚng xoàõn âæåüc làõp åí âaïy thiãút bë, khi âæåìng kênh cuía äúng 0,033 ÷ 0,54 m 2,5 ÷3,0 - - - Caïc chi tiãút âãø gia cäú caïc äúng khuãúch taïn - - - 0,05 Cäng suáút âãø thàõng ma saït trong voìng chàõn dáöu cuía truûc: h ⎛ 0,1 c ⎞ 2 ⎜ Sc ⎟ N c = 2nd BS cP⎜e −1⎟ ⎜ ⎟ ⎝ ⎠ trong âoï: n vaì dB - säú voìng quay, voìng/phuït vaì âæåìng kênh cuía truûc, m; Sc - chiãöu daìy miãúng âãûm voìng chàõn dáöu cuía truûc; P - aïp suáút laìm viãûc cuía khäng khê trong thiãút bë trãn mæïc loíng, Pa; hc - chiãöu cao miãúng âãûm voìng chàõn dáöu, m: (hc = 6Sc). Âãø xaïc âënh Nc coï thãø láúy P = 0,1 MPa. 219
Xaïc âënh âæåìng kênh truûc dáùn cuía maïy khuáúy theo cäng thæïc gáön âuïng, xuáút phaït tæì âäü bãön chëu xoàõn cuía truûc: M x d B = 1,7 ⋅ 3 +C M τ CP′ trong âoï: Mx - mämen xoàõn trãn truûc maïy khuáúy, N⋅ m; τ CP′ - æïng suáút tiãúp cho pheïp âäúi våïi váût liãûu truûc chëu xoàõn; CM - hiãûu chènh roì rè, xoïi moìn váût liãûu, m. Mä men xoàõn trãn truûc maïy khuáúy: N M = 0,163 P x n trong âoï: NP - cäng suáút tênh cho truûc; n - hãû säú an toaìn. Âãø âaím baío âäü bãön cáön phaíi nhán âaûi læåüng nháûn âæåüc theo tênh toaïn dB våïi hãû säú 1,25 vaì nháûn âæåüc d B′ . Âãø xaïc âënh âæåìng kênh âoaûn truûc nàòm cao hån tuabin nhoí åí phêa dæåïi d B′′ cáön nhán âaûi læåüng d B′ våïi hãû säú 1,07. Âãø xaïc âënh âæåìng kênh cuía truûc nàòm cao hån tuabin nhoí åí phêa trãn d B′′′ khi læu læåüng qua voìng chàõn dáöu cáön nhán trë säú d B′ våïi hãû säú 1,14. Truûc âæåüc chãú taûo bàòng theïp CT45. Giåïi haûn bãön cuía theïp CT45 laì σb = 610 2 2 MN/m (xáúp xè 62 kG/ mm ), hãû säú an toaìn nB = 2,6. ÆÏng suáút cho pheïp âæåüc xaïc âënh theo tyí säú giæîa âäü bãön giåïi haûn vaì hãû säú an toaìn, ta coï : σ []σ = b nB ÆÏng suáút tiãúp cho pheïp: []τ = 0,6[σ ]. ÆÏng suáút cho pheïp âäúi våïi caïc truûc cuía caïc cå cáúu khuáúy träün : [τ ′] = 0,5[τ ]. Bãö daìy cuía miãúng âãûm voìng chàõn dáöu (mm): S c = 0,044 d B′′ trong âoï: d B′′ - âæåìng kênh cuía truûc, m. Sau âoï xaïc âënh læûc neïn lãn miãúng âãûm: h 0,4 c Sc PC′ = π ()d B′′ + S c ⋅S cP ⋅e trong âoï: P - Aïp suáút cho pheïp trong thiãút bë khi tiãût truìng, Pa. 220
Cäng suáút âæåüc thiãút láûp cuäúi cuìng NTL (kW) cuía âäüng cå dáùn âäüng cho maïy khuáúy träün âæåüc tênh theo cäng thæïc: (N + N ) N = 1,15 P C TL η η - hiãûu suáút truyãön âäüng cuía bäü truyãön. Sau âoï theo trë säú NTL choün dáùn âäüng âæïng, daûng âäüng cå, cäng suáút cuía noï vaì säú voìng quay. 10.4.3. Cán bàòng nhiãût cho caïc thiãút bë lãn men Trong quaï trçnh hoaût âäüng cuía vi sinh váût trong thiãút bë, mäüt læåüng nhiãût âæåüc thoaït ra. Sæû phaït triãøn giäúng bë cháûm laûi khi tàng nhiãût âäü canh træåìng, coìn sau âoï coï khaí nàng vi sinh váût bë chãút. Âãø ngàn ngæìa hiãûn tæåüng âoï caïc thiãút bë lãn men cáön phaíi trang bë caïc cå cáúu thaíi nhiãût (äúng xoàõn, aïo, caïc äúng nhiãût). Læåüng nhiãût thaíi ra tæì canh træåìng vaì tiãu hao næåïc laìm laûnh âæåüc xaïc âënh tæì cán bàòng nhiãût. Thu nhiãût Tiãu hao nhiãût Våïi mäi træåìng dinh dæåîng: Q1 = GnCntn Våïi canh træåìng thaình pháøm: QS = GkCktk Nhiãût sinh hoüc âæåüc giaíi phoïng khi phaït triãøn canh træåìng: Q2 = qp Våïi næåïc laìm laûnh: Q = G C t 3 B B 1B Våïi næåïc laìm laûnh: Q6 = GBCBt2B Våïi khäng khê thäøi; Q = Li 4 1 Våïi khäng khê thäøi: Q7 = Li2 Täøn tháút nhiãût vaìo mäi træåìng xung quanh Q8 = 3600 αFa∆t trong âoï: Gn , GB vaì Gk - khäúi læåüng mäi træåìng dinh dæåîng, næåïc laìm laûnh vaì canh træåìng thaình pháøm, kg; Cn , CB , vaì Ck - nhiãût dung riãng cuía mäi træåìng dinh dæåîng, næåïc laìm laûnh vaì canh træåìng thaình pháøm, kJ/(kg⋅K); tn , tk , t1B vaì t2B - nhiãût âäü cuía mäi træåìng dinh dæåîng, canh træåìng thaình pháøm, næåïc laìm laûnh âáöu vaì cuäúi, K; q - læåüng nhiãût trung bçnh âæåüc giaíi phoïng khi mæïc tàng sinh khäúi cuía chuíng vi sinh váût, kJ/kg; p - mæïc tàng sinh khäúi sinh váût, kg/h; L - læåüng khäng khê âæåüc thäøi, kg/h; 221
i1vaì i2 - entanpi cuía khäng khê måïi vaì khäng khê thaíi, kJ/kg; 2 Fa - diãûn têch bãö màût cuía thiãút bë lãn men, m ; α - hãû säú thaíi nhiãût tæì bãö màût thiãút bë vaìo mäi træåìng xung quanh kW/(m2⋅K); ∆t - hiãûu trung bçnh nhiãût âäü cuía canh træåìng phaït triãøn vaì khäng khê xung quanh thiãút bë, K. Phæång trçnh cán bàòng nhiãût âäü cuía thiãút bë lãn men coï daûng: GBC B ()t 2B −t1B = Q1 +Q2 −Q5 −Q8 − L (i 2 − i1 ) Âàût Q1 +Q2 −Q5 −Q8 − L (i 2 − i1 ) = Q , khi âoï tiãu hao næåïc laìm laûnh (kg/h): Q GB = C B ()t 2B −t1B Diãûn têch bãö màût truyãön nhiãût cuía thiãút bë lãn men, (m2): Q F = 3600K∆t trong âoï: K - hãû säú truyãön nhiãût, W/(m2⋅K); ∆t - hiãûu trung bçnh nhiãût âäü cuía canh træåìng phaït triãøn vaì næåïc laìm laûnh, 0C: 1 K = ⎛ 1 δ 1 ⎞ ⎜ + + ⎟ ⎝α1 λ α 2 ⎠ Âaûi læåüng thaíi nhiãût α2 âäúi våïi næåïc âæåüc xaïc âënh phuû thuäüc vaìo chuáøn Re. Xaïc âënh âæåüc âaûi læåüng thaíi nhiãût tæì tæåìng tåïi mäi træåìng phaït triãøn α1 seî bë phæïc taûp do sæû täön taûi trong mäi træåìng mäüt læåüng låïn khäng khê phán taïn ra thaình nhæîng boüt nhoí vaì laìm giaím âiãöu kiãûn thaíi nhiãût. Cho nãn våïi sai säú xaïc âënh, coï thãø sæí duûng phæång trçnh thæûc nghiãûm âãø xaïc âënh thaíi nhiãût tæì bãö màût cuía äúng âãún caïc dung dëch âæåìng vaì rè âæåìng theo tyí troüng vaì âäü nhåït khi âäúi læu tæû nhiãn: (t −t ) α = 2850 ⋅ 3 CT T 1 µ 0 trong âoï: tCT vaì tT - nhiãût âäü cuía canh træåìng phaït triãøn vaì nhiãût âäü cuía tæåìng aïo, C; µ - âäü nhåït âäüng hoüc cuía mäi træåìng, Pa⋅S. Âäü nhåït dung dëch rè âæåìng loaîng coï thãø tênh theo cäng thæïc: µ = ()1,2 + 0,046B − 0,0014Bt ⋅10−3 trong âoï: B - näöng âäü cuía dung dëch, %, 222
t - nhiãût âäü cuía dung dëch, 0C. Trãn cå såí cuía caïc säú liãûu thæûc nghiãûm âäúi våïi thiãút bë lãn men coï aïo laûnh, coï tênh âãún sæû nhiãùm báøn tæåìng coï thãø láúy k = 3000 W/(m2⋅K). Tiãu hao khäng khê âãø thäøi canh træåìng phaït triãøn åí trong giåïi haûn 60 ÷ 120 m3/ (h⋅m3). 223
Chæång 11 THIÃÚT BË PHÁN CHIA PHA LOÍNG VAÌ PHA RÀÕN Caïc maïy duìng âãø phán chia caïc hãû khäng âäöng nháút trong træåìng ly tám âæåüc goüi laì maïy ly tám vaì maïy phán ly. Khaïc våïi maïy ly tám, maïy phán ly coï yãúu täú phán ly cao, bãö màût kãút tuía phaït triãøn, mæïc âäü phán chia caïc hãû phán taïn cao nãn nàng suáút ráút låïn âãún 300 m3/h. Trong cäng nghiãûp vi sinh thæåìng sæí duûng caïc maïy ly tám vaì phán ly khaïc nhau âãø phán chia caïc hãû dë thãø. 11.1. CAÏC THIÃÚT BË ÂÃØ LY TÁM HUYÃÖN PHUÌ Caïc maïy ly tám âæåüc æïng duûng räüng raîi âãø taïch caïc tiãøu pháön äøn âënh trong dung dëch caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc, caïc dung dëch ræåüu khoíi chãú pháøm hoaût hoaï laìm làõng etanol, axetol vaì caïc dung mäi hæîu cå khaïc, taïch sinh khäúi khoíi dung dëch canh træåìng, âãø taïch phæïc hoaût hoaï sinh hoüc (khi kãút tuía bàòng muäúi) tæì caïc dung dëch, cuîng nhæ âãø phán chia caïc häùn håüp cháút loíng hay caïc huyãön phuì. Caïc hãû phán taïn thä thæåìng âæåüc phán chia dæåïi taïc âäüng cuía troüng læûc. Tuy nhiãn khi tyí troüng cuía caïc cáúu tæí coï âäü chãûnh lãûch nhoí vaì âäü nhåït cuía cháút loíng khäng âäöng nháút cao thç sæû làõng xaíy ra ráút cháûm. Do æïng suáút cuía træåìng læûc ly tám quaïn tênh låïn hån nhiãöu láön æïng suáút cuía træåìng troüng læûc, cho nãn viãûc phán chia dæåïi taïc âäüng cuía træåìng ly tám xaíy ra ráút nhanh vaì hoaìn toaìn. Trong caïc thiãút bë cäng nghiãûp viãûc phán chia bàòng phæång phaïp ly tám âæåüc æïng duûng âãø taïch caïc tiãøu pháön coï kêch thæåïc tæì 25 mm âãún 0,5 µm. Phæång phaïp ly tám dæûa trãn cå såí taïc âäüng cuía træåìng ly tám tåïi hãû khäng âäöng nháút gäöm hai hoàûc nhiãöu pha. Ly tám caïc hãû cháút loíng khäng âäöng nháút âæåüc thæûc hiãûn bàòng hai phæång phaïp: loüc ly tám qua tæångì âäüt läù cuía räto, vaïch loüc âæåüc âàût åí pháön trong cuía räto (maïy ly tám loüc) vaì qua räto làõng coï âoaûn äúng liãön (maïy ly tám làõng). Âäöng thåìi caïc maïy ly tám täøng håüp kãút håüp caí hai nguyãn tàõc phán chia loüc - làõng cuîng âæåüc sæí duûng. Khi taïch huyãön phuì trong caïc maïy ly tám loüc åí trong räto, dæåïi taïc âäüng cuía læûc ly tám cháút loíng âæåüc loüc qua vaíi loüc hay læåïi kim loaûi, âäöng thåìi caïc tiãøu pháön pha ràõn bë làõng xuäúng; cháút loíng qua saìng vaì sau âoï qua läù trong räto, xäúi maûnh vaìo tæåìng cuía 223
maïy ly tám, coìn càûn âæåüc thaïo ra trong thåìi gian räto quay hoàûc laì sau khi maïy ngæìng. Khi phán chia caïc huyãön phuì trong caïc maïy ly tám làõng, caïc tiãøu pháön ràõn coï tyí troüng låïn hån tyí troüng cáúu tæí cháút loíng âæåüc làõng xuäúng (dæåïi taïc âäüng cuía læûc ly tám trong âoaûn äúng räto) taûo thaình låïp voìng khuyãn. Cáúu tæí loíng cuîng taûo thaình låïp voìng khuyãn nhæng nàòm gáön truûc quay hån, cháút loíng trong âæåüc dáùn ra ngoaìi qua meïp traìn hay nhåì äúng huït; càûn âæåüc thaïo ra theo haình trçnh xaí hay sau khi thiãút bë ngæìng. Viãûc phán chia nhuî tæång xaíy ra tæång tæû: åí tæåìng räto taûo ra låïp cháút loíng nàûng, coìn gáön truûc quay - låïp cháút loíng nheû. 11.1.1. Phán loaûi caïc maïy ly tám Caïc maïy ly tám cäng nghiãûp âæåüc chia ra: Theo nguyãn tàõc phán chia - kãút tuía, phán chia (phán ly), loüc vaì täøng håüp. Theo âàûc tênh tiãún haình quaï trçnh ly tám - chu kyì vaì liãn tuûc. Theo dáúu hiãûu vãö kãút cáúu - nàòm ngang (coï truûc nàòm ngang), nghiãng (coï truûc nghiãng) vaì âæïng. Theo phæång phaïp thaíi càûn ra khoíi räto. Khi saín xuáút caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc thæåìng sæí duûng caïc maïy ly tám taïc âäüng chu kyì, thaíi càûn bàòng cå khê hoaï hay thuí cäng, coìn khi saín xuáút låïn - caïc maïy ly tám tæû âäüng hoaï taïc âäüng liãn tuûc. Khi læûa choün caïc maïy ly tám cáön phaíi dæûa vaìo caïc âàûc tênh cäng nghãû cuía chuïng vaì caïc tênh cháút lyï hocü cuía váût liãûu âem gia cäng (âäü phán taïn cuía pha ràõn, âäü nhåït cuía pha loíng vaì näöng âäü cuía noï). Näöng âäü huyãön phuì bàòng tyí säú giæîa læåüng pha ràõn vaì täøng læåüng huyãön phuì. Näöng âäü huyãön phuì coï thãø thãø hiãûn bàòng pháön tràm theo khäúi læåüng hay pháön tràm theo thãø têch. Hiãûu näöng âäü giæîa pha ràõn vaì pha loíng caìng låïn thç nàng suáút cuía maïy ly tám làõng caìng cao. Læûc ly tám Pl (N) laì âäüng læûc cuía quaï trçnh ly tám: mv 2 GΩ2R GRω 2 P = = = l 2 g 900 trong âoï: m - khäúi læåüng cuía maïy vaì cháút loíng, kg; v - täúc âäü biãn, m/s; R - baïn kênh bãn trong cuía thuìng quay, m; G - troüng læåüng cuía váût thãø quay, N; ω - täúc âäü goïc cuía thuìng quay, âäü/s πω ( Ω = ); 30 g - gia täúc råi tæû do, m/s2. 224
Yãúu täú phán chia laì mäüt trong nhæîng chuáøn cå baín âãø læûa choün maïy ly tám hay maïy phán ly. Yãúu täú phán chia xaïc âënh gia täúc cuía træåìng ly tám âæåüc phaït triãøn trong maïy, coï bao nhiãu láön låïn hån gia täúc troüng læûc. Yãúu täú phán chia âæåüc xaïc âënh theo cäng thæïc: Ω2R ω 2R f = ≅ . p g 900 Yãúu täú phán chia caìng cao thç khaí nàng phán chia cuía maïy caìng låïn. Yãúu täú phán chia seî tàng âaïng kãø khi tàng säú voìng quay cuía räto. Kyï hiãûu nàng suáút cuía maïy laì chè säú cå baín cuía maïy hoaût âäüng: ∑ = Flf p 2 trong âo : Fl - diãûn têch bãö màût làõng cuía xilanh, m . 11.1.2. Maïy ly tám daûng làõng vaì daûng loüc Caïc maïy ly tám thuäüc daûng naìy âæåüc bët kên, coï thiãút bë âiãûn an toaìn vaì thaíi càûn åí phêa trãn bàòng phæång phaïp thuí cäng. Dáùn âäüng maïy ly tám âæåüc thæûc hiãûn tæì âäüng cå qua truyãön âäüng bàòng dáy âai hçnh thang. Trong caïc maïy loaûi naìy coï khoaï liãn âäüng cho âäüng cå vaì nàõp voí khi giaím aïp suáút khê trå trong caïc khoang voí dæåïi 1470 Pa. Caïc chi tiãút cuía maïy tiãúp xuïc våïi saín pháøm âæåüc chãú taûo bàòng theïp 12X18H10T. Trong cäng nghiãûp vi sinh maïy ly tám âæïng coï kêch thæåïc nhoí âæåüc sæí duûng räüng raîi do âäü kên vaì tênh an toaìn cao. Loaûi naìy ráút thuáûn låüi cho nhiãöu quaï trçnh taïch vaì laìm sachû mäüt læåüng væìa phaíi caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc. Âàûc tênh kyî thuáût cuía chuïng âæåüc nãu åí baíng 11.1. 11.1.3. Maïy ly tám äúng (maïy ly tám siãu täúc) Âãø laìm trong caïc huyãön phuì coï chæïa mäüt læåüng khäng âaïng kãø caïc taûp cháút ràõn coï âäü phán taïn cao, âãø taïch caïc taûp cháút ràõn coï âäü phán taïn cao vaì caïc nhuî tæång thæåìng sæí duûng maïy ly tám siãu täúc. Khi laìm trong huyãön phuì coï chæïa pha ràõn coï âäü phán taïn cao hån 1% thç caïc maïy ly tám siãu täúc âæåüc hoaût âäüng theo chu kyì vaì thaïo càûn bàòng phæång phaïp thuí cäng. Khi taïch nhuî tæång thç caïc maïy ly tám siãu täúc hoaût âäüng liãn tuûc. Bäü pháûn kãút cáúu quan troüng cuía maïy ly tám siãu täúc thuäüc loaûi OTP vaì PTR laì loaûi räto äúng. Maïy siãu ám cao täúc (hçnh 11.1) âæåüc làõp âàût trãn bãû bàòng gang 8, âäöng thåìi cuîng laì voí âãø baío vãû maïy vaì noï gäöm räto 9, âènh dáùn âäüng 2 âæåüc näúi våïi truûc, bäü haîm vaì caïc khåïp näúi âãø thu nháûn vaì thaïo cháút loíng 4 vaì 7. Âáöu trãn cuía räto âæåüc näúi våïi âènh dáùn âäüng qua truûc, coìn âáöu dæåïi thç tyì tæû do vaìo äúng dáùn hæåïng, cho pheïp trung tám quay cuía räto luän åí hæåïng troüng tám vç âaïy räto chuyãøn dåìi vaìo vë trê troüng tám. 225
Baíng 11.1. Âàûc tênh kyî thuáût cuía caïc maïy ly tám làõng vaì loüc ОВБ - 403K - 04 Caïc chè säú ОВБ - 303K - 04 ФВБ - 403K - 04 Räto, mm âæåìng kênh trong 300 400 chiãöu cao hoaût âäüng 150 200 Yãúu täú pháön chia khi säú voìng quay, voìng/phuït 1500 375 500 2440 1000 1300 3460 2000 2680 4250 3000 - Dung têch, m3 0,05 0,1 Taíi troüng låïn nháút, kg 10 20 Thåìi gian, s tàng täúc haîm 90 90 Cäng suáút âäüng cå, kW 90±30 90±30 Säú voìng quay cuía truûc, voìng/phuït 3 3 Kêch thæåïc cå baín, mm 2850 2850 Khäúi læåüng, kg 1160×700×765 1160×700×765 400 420 Khaí nàng chuyãøn dåìi tæû do âæåüc giaím âãún täúi thiãøu nhàòm giaím sæû nguy hiãøm khi xuáút hiãûn æïng læûc låïn trong caïc äø bi vaì loaûi træì rung âäüng gáy ra sæû phaï huyí cán bàòng. Bãn trong räto làõp caïnh quaût 5 âãø truyãön täúc âäü goïc cuía räto cho cháút loíng. Phåït chàõn 3 åí dæåïi coï läù trung tám âãø thu nháûn cháút loíng. Ly tám siãu täúc daûng äúng laìm viãûc våïi säú voìng quay cuía räto tæì 8000 âãún 45000 voìng/phuït. Dáùn âäüng maïy ly tám âæåüc thæûc hiãûn tæì âäüng cå 1 nàòm åí pháön trãn cuía maïy, qua truyãön âäüng dáy âai deût coï cå cáúu càng âai daûng con làn eïp 10. Khi maïy hoaût âäüng, huyãön phuì qua voìi phun cuía äúng naûp liãûu vaìo pháön dæåïi cuía räto vaì khi quay cuìng räto huyãön phuì seî chaíy theo tæåìng cuía noï theo hæåïng doüc truûc. Theo mæïc âäü chuyãøn âäüng doüc theo räto, huyãön phuì bë phán låïp tæång xæïng våïi Hçnh 11.1.Maïy ly tám siãu täúc 226
tyí troüng cuía caïc pháön trong thaình pháön cháút loíng. Khi âoï tiãøu pháön ràõn trong traûng thaïi lå læíng bë taïch ra khoíi cháút loíng, vaì bë làõng trãn tæåìng räto, coìn cháút loíng qua läù trãn åí âáöu räto âæåüc âæa vaìo ngàn roït, vaì sau âoï vaìo thuìng chæïa. Nhåì khäng xaíy ra biãún âäøi âaïng kãø hæåïng chuyãøn âäüng cuía cháút loíng vaì nhæîng doìng xoaïy räúi, nãn loaûi træì âæåüc khaí nàng taïi xám nháûp cuía caïc tiãøu pháön vaìo huyãön phuì. Khi kãút thuïc sæû phán chia, maïy âæåüc dæìng laûi nhåì bäü haîm 6, thaïo räto cuìng càûn, thiãút láûp sæû an toaìn vaì làûp laûi chu kyì hoaût âäüng. Ly tám nhuî tæång âæåüc tiãnú haình nhæ sau: nhuî tæång theo äúng tiãúp liãûu vaìo pháön dæåïi cuía räto vaì theo mæïc âäü chuyãøn âäüng lãn, trãn âæåüc phán ra thaình nhæîng cáúu tæí nàûng vaì nheû. Cáúu tæí nàûng seî qua caïc läù âæåüc phán bäø åí tæåìng räto räöi vaìo âéa roït åí dæåïi vaì tiãúp tuûc qua âoaûn äúng âãø âæa ra ngoaìi. Caïc bäü pháûn tiãúp xuïc træûc tiãúp våïi saín pháøm âãöu âæåüc chãú taûo bàòng theïp 12X18H10T vaì 20X13. Khoang bãn trong cuía khung bàòng gang âæåüc phuí låïp sån chëu axit. Caïc maïy ly tám siãu täúc ráút goün, tiãûn låüi cho thao taïc vaì coï säú voìng quay låïn, màûc dáöu âæåìng kênh räto nhoí (baíng 11.2). Baíng 11.2. Âàûc tênh kyî thuáût cuía maïy ly tám siãu täúc OTP- 101K-1 OTP-151K-1 Caïc chè säú PTP -101K-1 PTP- 151K-1 Âåìng kênh trong cuía räto, mm 105 150 Säú voìng quay låïn nháút cuía räto, voìng/phuït 15000 13530 Yãúu täú phán chia låïn nháút 13200 15250 Taíi troüng låïn nháút, kg 10 20 Cäng suáút âäüng cå âiãûn, kW 2,2 7,5 Kêch thæåïc cå baín cuía maïy våïi âäüng cå, mm 850×730×1720 1070×740×2050 Khäúi læåüng, kg 560 850 Khi tàng säú voìng quay cuía räto lãn bao nhiãu láön, âäöng thåìi giaím âæåìng kênh cuía noï xuäúng báúy nhiãu láön thç täúc âäü biãn vaì æïng suáút trong træåìng laì khäng âäøi. Yãúu täú phán chia âäúi våïi caïc maïy siãu täúc 12000 ÷ 51000. Nhæåüc âiãøm cuía caïc maïy ly tám siãu täúc: tênh hoaût âäüng chu kyì, cáön thiãút phaíi thaïo vaì làõp thæåìng xuyãn, thaïo cháút làõng vaì ræía räto bàòng phæång phaïp thuí cäng, sæû täön taûi truyãön âäüng bàòng dáy âai. 11.1.4. Maïy ly tám làõng nàòm ngang coï bäü thaïo cháút làõng bàòng vêt taíi Maïy ly tám làõng nàòm ngang âæåüc æïng duûng âãø phán chia huyãön phuì coï haìm læåüng thãø têch pha ràõn tæì 1 âãún 40%, coï kêch thæåïc caïc tiãøu pháön låïn hån 2 ÷ 5 µm vaì sai khaïc 227
giæîa tyí troüng pha ràõn vaì loíng låïn hån 200 kg/m3. Theo chæïc nàng cäng nghãû, caïc maïy ly tám âæåüc chia ra laìm ba nhoïm: laìm trong vaì phán cáúp, làõng vaûn nàng vaì làõng bàòng phæång phaïp khæí næåïc. Ly tám laìm trong âæåüc æïng duûng âãø tinh chãú huyãön phuì coï pha ràõn phán taïn cao våïi näöng âäü tháúp, âãø tinh chãú huyãön phuì khoíi caïc tiãøu pháön coï kêch thæåïc låïn hån 5 µm træåïc khi naûp chuïng âãún caïc maïy phán ly kiãøu âéa vaì maïy phán ly siãu täúc vaì âäöng thåìi âãø laìm giaím näöng âäü pha ràõn trong huyãön phuì. Caïc maïy ly tám laìm trong vaì phán cáúp coï yãúu täú phán chia låïn hån 2500 vaì tyí säú giæîa chiãöu daìi hoaût âäüng cuía räto vaì âæåìng kênh laì 1,6 ÷ 2,2. Caïc maïy ly tám làõng vaûn nàng âæåüc æïng duûng âãø phán chia huyãön phuì coï näöng âäü pha ràõn nhoí vaì trung bçnh. Khi âoï nháûn âæåüc cháút loíng nguyãn cháút vaì cháút làõng coï âäü áøm khäng låïn. Yãúu täú phán chia bàòng 2000 ÷ 3000, tyí säú giæîa chiãöu daìi hoaût âäüng cuía räto vaì âæåìng kênh 1,6 ÷2,2. Ly tám làõng bàòng phæång phaïp khæí næåïc âæåüc æïng duûng âãø phán chia caïc huyãön phuì thä coï näöng âäü cao. Tênh theo cháút ràõn loaûi naìy coï nàng suáút låïn, âäöng thåìi cháút ràõn nháûn âæåüc coï âäü áøm khäng låïn làõm. Yãúu täú phán chia nhoí hån 2000, tyí säú chiãöu daìi hoaût âäüng cuía räto vaì âæåìng kênh khäng låïn hån 2. Maïy ly tám làõng nàòm ngang (hçnh 11.2) coï räto nàòm ngang hçnh xilanh - noïn 8, bãn trong âæåüc làõp vêt taíi 7. Vêt taíi vaì räto cuìng quay mäüt chiãöu, nhæng våïi säú voìng quay khaïc nhau. Hçnh 11.2. Maïy ly tám làõng nàòm ngang: 1- Cå cáúu ngæng maïy khi quaï taíi; 2- Cæía thaïo; 3-Voí coï caïc vaïch bãn trong, 4- Cäúng naûp liãûu; 5, 10- Bãû tæûa räto; 6- Khoang âãø thaïo cháút loíng “nguyãn cháút”; 7- Vêt taíi; 8- Räto xilanh- noïn; 9- Khoang âãø thaïo càûn; 11- Bäü truyãön âäüng Vêt taíi váûn chuyãøn cháút làõng doüc theo räto âãún cæía thaïo 2 nàòm trong pháön thàõt laûi cuía räto. Räto âæåüc làõp cäú âënh trãn hai bãû tæûa 5 vaì 10 vaì âæåüc quay nhåì âäüng cå vaì 228
truyãön âäüng bàòng âai hçnh thang. Dáùn âäüng vêt taíi âæåüc thæûc hiãûn tæì räto cuía maïy ly tám qua bäü truyãön âäüng 11. Voí bao phuí láúy räto, coï caïc vaïch ngàn 3 taûo ra caïc khoang âãø thaïo cháút làõng 9 ra khoíi khoang, âãø thaïo cháút loíng “nguyãn cháút “ 6. Trong træåìng håüp quaï taíi thç cå cáúu an toaìn 1 seî hoaût âäüng laìm ngæìng maïy âäöng thåìi naûp caïc tên hiãûu aïnh saïng vaì baïo âäüng. Khi maïy hoaût âäüng, huyãön phuì naûp theo äúng 4 vaìo khoang trong cuía vêt taíi räöi qua cæía thaïo 2 âãø vaìo räto. Dæåïi taïc âäüng cuía læûc ly tám, huyãön phuì âæåüc phán chia vaì caïc tiãøu pháön cuía pha ràõn âæåüc làõng trãn tæåìng cuía räto. Cháút loíng trong chaíy vaìo cæaí roït, traìn qua ngæåîng roït vaì âæåüc thaïo ra khoíi räto. Âæåìng kênh cuía ngæåîng traìn âæåüc âiãöu chènh båíi van âiãöu tiãút. Âàûc tênh kyî thuáût cuía maïy ly tám daûng làõng nàòm ngang âæåüc nãu åí baíng 11.3. Baíng 11.3. Âàûc tênh kyî thuáût cuía caïc maïy ly tám håí làõng nàòm ngang 202K - 3 vaì Caïc chè säú 321K - 5 352K -3 202K - 5 Âæåìng kênh trong låïn nháút cuía räto, mm 200 325 350 Säú voìng quay låïn nháút cuía räto voìng/phuït 6000 3500 4000 Yãúu täú phán chia låïn nháút 4000 2230 3140 Tyí säú giæîa chiãöu daìi hoaût âäüng cuía räto vaì âæåìng kênh 3 1,66 2,85 Cäng suáút âäüng cå, kW 5,5 7,5 30 Kêch thæåïc cå baín, mm 1455 ×1080×740 1560×970×650 2530×1850×1075 Khäúi læåüng, kg 637 660 2240 Tiãúp baíng 11.3 352K - 5 vaì 501K - 6 vaì 802K -4 Caïc chè säú 202K - 6 502K-4 Âæåìng kênh trong låïn nháút cuía räto, mm 350 500 800 Säú voìng quay låïn nháút cuía räto voìng/phuït 4000 2650 1850 Yãúu täú phán chia låïn nháút 3140 1960 1500 Tyí säú giæîa chiãöu daìi hoaût âäüng cuía räto vaì âæåìng kênh 1,8 1,86 1,61 Cäng suáút âäüng cå, kW 22 30 75 Kêch thæåïc cå baín, mm 2160 ×1850×1075 2585×2200×1080 3950×2660×1370 1550 3400 7835 229
Khäúi læåüng, kg Hoaût âäüng cuía maïy ly tám âæåüc âiãöu chènh båíi säú voìng quay cuía räto bàòng caïch thay âäøi âæåìng kênh baïnh âai, thay âäøi täúc âäü naûp huyãön phuì vaì thay âäøi giaï trë âæåìng kênh cuía ngæåîng traìn. 11.1.5. Caïc maïy ly tám làõng tæû âäüng coï dao thaïo càûn Âãø taïch caïc huyãön phuì khoï loüc coï pha ràõn gäöm nhæîng haût nhoí våïi kêch thæåïc 5 ÷ 40 µm khäng hoaì tan vaì coï näöng âäü thãø têch 10% thæåìng sæí duûng caïc maïy ly tám làõng daûng kên coï dao thaïo càûn. Maïy ly tám daûng làõng tæû âäüng (hçnh 11.3) coï räto ngang âæåüc làõp cäú âënh trong caïc äø bi làõc. Trãn nàõp ly tám âæåüc làõp äúng naûp liãûu, cå cáúu càõt cháút càûn, phãùu thaïo liãûu, bäü âiãöu chènh mæïc låïp cháút liãûu vaì chuyãøn haình trçnh cuía dao. Maïy ly tám âæåüc trang bë thãm caïc cå cáúu thaïo cháút loíng âaî âæåüc laìm trong, gäöm äúng thaïo coï xi lanh thuyí læûc vaì van tiãút læu âãø âiãöu chènh täúc âäü quay cuía äúng thaïo. Coï thãø phán chia huyãön phuì bàòng hai phæång phaïp. Phæång phaïp âáöu laì åí chäù: huyãön phuì âæåüc naûp âáyö vaìo räto, sau âoï phán chia häùn håüp, thaïo pha ràõn qua äúng thaïo, räöi sau âoï thaïo pha loíng âaî âæåüc laìm trong. Viãûc naûp huyãön phuì seî âæåüc dæìng laûi mäüt caïch tæû âäüng sau khi âaût âæåüc mæïc càûn quy âënh, tiãúp theo tiãún haình vàõt. Duìng dao quay troìn hay chuyãøn âäüng tënh tiãún âãø càõt cháút càûn âaî âæåüc vàõt khä vaì cho qua phãùu chæïa âãø thaíi khoíi thiãút bë. Phæång phaïp hoaût âäüng thæï hai cuía maïy ly tám làõng nhæ sau: huyãön phuì cho vaìo räto mäüt caïch liãn tuûc, pha ràõn âæåüc gom laûi trong räto, coìn pha loíng âæåüc laìm trong räöi cho chaíy traìn qua meïp vaì âæåüc thaïo ra khoíi maïy. Sæû naûp liãûu cho maïy ly tám âæåüc tiãúp tuûc cho âãún khi räto chæaï âáöy càûn. Pha loíng coìn laûi seî qua äúng thaïo âãø thaïo ra khoíi räto. Khi phán chia caïc saín pháøm dãù näø cáön phaíi naûp khê trå vaìo voí maïy ly tám. Baíng 11.4. Âàûc tênh kyî thuáût cuía maïy ly tám làõng tæû âäüng Caïc chè säú 903K - 1 2003K - 1 Âæåìng kênh trong cuía räto, mm 900 2000 Säú voìng quay låïn nháút cuía räto, voìng/phuït 1700 760 Yãúu täú phán chia låïn nháút 1450 640 Sæïc chæïa, m3 0,3 1,25 Taíi troüng låïn nháút, kg 150 1500 Cäng suáút âäüng cå, kW 30 75 Kêch thæåïc cå baín, mm 3180×370×2100 4200×4660×4550 Khäúi læåüng, kg 9593 19300 230
1000 - 1500 Hæåïng A H B F I K M C G L D E Hçnh 11-3. Maïy ly tám làõng tæû âäüng: B- Naûp huyãön phuì; C- Thaïo cháút loíng âaî âæåüc laìm trong; D- Thaïo cháút loíng nguyãn cháút; E- Thaíi 231 næåïc roì rè; F- Thaíi håi ra khoíi voí; G- Thaíi cháút làõng; H- Naûp khê trå; I- Naûp cháút loíng âãø ræía càûn; k- Thaíi khê; L- Naûp næåïc vaìo âãûm kên; M- Thaíi næåïc ra khoíi âãûm kên
11.1.6. Maïy ly tám loüc vaì ly tám làõng kiãøu treo coï dáùn âäüng åí trãn Loaûi naìy âæåüc sæí duûng âãø gia cäng huyãön phuì coï pha ràõn hoaì tan vaì khäng hoaì tan, âàûc biãût laì âãø gia cäng axit ascorbic. Duìng dao âãø càõt cháút càûn trong maïy khi giaím säú voìng quay cuía räto. Caïc bäü pháûn kãút cáúu chung cuía maïy ly tám kiãøu treo gäöm räto âæïng vaì truûc coüc såüi, âáöu trãn cuía truûc âæåüc làõp vaìo gäúi hçnh cáöu. Gäúi hçnh cáöu âæåüc âàût cao hån troüng tám cuía hãû quay vaì laì hãû cuía caïc äø làõc nàòm trong cäúc, âæåüc tæûa tæû do trãn bãö màût cáöu cuía voí boüc bäü dáùn âäüng. Làõp voí cuía bä ü dáùn âäüng trãn thanh theïp doüc hçnh chæî U. Dáùn âäüng âæåüc thæûc hiãûn tæì âäüng cå näúi våïi truûc maïy ly tám qua khåïp âaìn häöi. Naûp huyãön phuì tæì trãn vaìo maïy ly tám loüc khi säú voìng quay cuía räto giaím, sau âoï tàng säú voìng quay âãún trë säú låïn nháút, vàõt, ræía vaì laûi vàõt cháút loíng. Trong caïc maïy ly tám làõng, huyãön phuì âæåüc naûp vaìo khi täúc âäü quay cuía räto hoaût âäüng. Duìng phanh âai gàõn trong muî cuía bäü dáùn âäüng âãø haîm maïy ly tám, cuîng nhæ duìng âäüng cå âiãûn coï kãút cáúu cho pheïp haîm khi quay ngæåüc chiãöu. Voí cuîng laì thuìng âãø âæûng pháön loüc, tæì âoï âæåüc thaïo ra qua khåïp näúi nàmò åí dæåïi âaïy thuìng. Maïy ly tám daûng ΦПН khäng âæåüc bët kên, chuïng âæåüc trang bë räto coï gåì trãn âäüt läù, bäü âiãöu chènh mæïc taíi troüng räto. Maïy ly tám ОПН âæåüc trang bë thãm aïo håi âãø âun noïng. Cháút liãûu cho räto làõng mäüt caïch liãn tuûc qua äúng naûp liãûu coï voìi phun. Cháút loüc âæåüc thaïo ra khoíi räto mäüt caïch liãn tuûc qua äúng thaíi di âäüng, coìn càûn (âaût âæåüc låïp bãö daìy låïn nháút) thç thaïo giaïn âoaûn vaìo thuìng chæïa khi giaím säú voìng quay cuía räto âãún 100 voìng/phuït. Baíng 11.5. Âàûc tênh kyî thuáût cuía maïy ly tám Caïc chè säú ФПН - 10054- 1 Âæåìng kênh trong cuía räto, mm 1000 Säú voìng quay låïn nháút voìng/ phuït 1500 Yãúu täú phán chia låïn nháút 1250 Sæïc chæïa, m3 0,215 Taíi troüng låïn nháút, kg 320 Cäng suáút âäüng cå, kW 30 Kêch thæåïc cå baín, mm 2000×1380×4200 232
Khäúi læåüng, kg 2700 11.1.7. Maïy ly tám daûng ФПД Loaûi naìy âæåüc sæí duûng âãø phán chia caïc huyãön phuì maì pha ràõn cuía chuïng khäng thãø taïch âæåüc bàòng phæång phaïp cå hoüc. Thaïo càûn qua âaïy räto. Caïc cæía thaïo càûn âæåüc âoïng kên nhåì cän khoaï hay âáûy kên bàòng âéa phán phäúi. Hçnh 11.4. Maïy ly tám daûng ΦПД-120 (ПМ-1200): 1- ÄÚng näúi dæåïi cuía voí; 2- Caïc truûc âåî; 3- Cå cáúu âãø háúp; 4- Cå cáúu ræía; 5- Cå cáúu khoaï chuyãön cuía nàõp; 6- Nàõp voí; 7- Khu caïc äø truûc; 8- Khu dáùn âäüng; 9- Âäüng cå âiãûn; 10- Khåïp näúi bàòng cao su; 11- Phanh âai; 12- Bäü giaím xoïc bàòng cao su; 13- Khu dáùn âäüng; 14- Truûc; 15- Khoaï âiãöu khiãøn; 16- Voí; 17- Räto; 18- Cän khoaï; 19- Âaïy voí; 20- Khåïp thaïo; 21- Bäü phán tu û Huyãön phuì âæåüc naûp vaìo khi nàõp trãn âoïng kên (hçnh 11.4), coï säú voìng quay cuía räto 333 voìng/phuït, cän khoaï haû xuäúng vaì huyãön phuì âæåüc âáøy âãún âéa phán phäúi laìm tàng khaí nàng phán bäø âãöu huyãön phuì trong räto. Sau khi thaïo liãûu thç tàng dáön säú voìng quay cuía räto âãún 1000 voìng/phuït. Kãút thuïc quaï trçnh vàõt vaì ræía càûn thç cho maïy ngæìng laûi, náng cän khoaï vaì càûn âæåüc thaïo ra qua âaïy räto. Taíi troüng låïn nháút cuía maïy ly tám 450 kg våïi yãúu täú phán chia cæûc âaûi 670. 11.1.8. Maïy ly tám kiãøu chäúng näø Khi saín xuáút caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc trong caïc giai âoaûn taïch, thæåìng sæí duûng caïc dung mäi hæîu cå. Cho nãn sæû phán chia caïc hãû nhæ thãú cánö phaíi tiãún haình trong caïc maïy ly tám âæûåüc saín xuáút åí daûng chäúng näø. Caïc maïy ly tám thuäüc caïc daûng ОГШ, ФГН vaì ΦМБ âæåüc sæí duûng räüng raîi nháút. 233
Caïc maïy ly tám thuäüc caïc daûng ОГШ-353K-2 vaì 353K-9 âæåüc chãú taûo bàòng theïp khäng gè 12X18H10T ráút thuáûn tiãûn âãø taïch caïc huyãön phuì dãù chaïy vaì dãù näø. Baíng 11.6. Âàûc tênh kyî thuáût cuía maïy ly tám ОГШ-353K-2 vaì 353K-9 âãø taïch caïc huyãön phuì dãù chaïy vaì dãù näø Caïc chè säú ОГШ -353K- 2 vaì 353K- 9 Âæåìng kênh trong cuía räto, mm 350 Säú voìng quay låïn nháút, voìng/phuït 3600 Yãúu täú phán chia låïn nháút 2500 Tyí säú giæîa chiãöu daìi hoaût âäüng cuía räto vaì âæåìng kênh 2,85 Aïp suáút khê trå trong voí maïy, Pa 4900 Cäng suáút âäüng cå, kW 30 Kêch thæåïc cå baín, mm 2530×1850×1076 Khäúi læåüng, kg 2500 Maïy ly tám tæû âäüng daûng ΦГН-1254K-7 âæåüc duìng âãø taïch caïc hoaût hoaï sinh hoüc bë kãút tuía båíi caïc dung mäi hæîu cå. Chuïng âæåüc sæí duûng âãø trêch ly huyãön phuì trong mäüt khoaíng räüng cuía âäü phán taïn vaì näöng âäü cuía pha ràõn våïi kêch thæåïc khaïc nhau cuía caïc haût. Maïy ly tám hoaût âäüng dæåïi aïp suáút 3,8 kPa coï thäøi khê trå. Maïy ly tám ΦГН-1254K-7 (hçnh 11.5) làõp âàût trãn bãû gang vaì gäöm coï voí, cuûm Hçnh 11.5. Maïy ly tám tæû âäüng daûng Φ ГН - 1254 K-7 kiãøu chäúng näø: 1- ÄÚng naûp liãûu ; 2- Bäü âiãöu chènh mæïc càûn; 3- Phãùu thaïo; 4- ÄÚng gheïp; 5- Cå cáúu taïi sinh caïc læåïi loüc; 6- Nàõp phêa træåïc; 7- Cå cáúu thaïo 234 càûn; ø
van chênh vaì âäüng cå thuyí læûc. Bãn trong voí coï räto 8, âæåüc làõp trãn truûc chênh, truûc chuyãøn âäüng âæåüc nhåì âäüng cå vaì bäü truyãön dáùn âai hçnh thang, cæía 6 âæåüc keûp chàût baín lãö trãn bãû âãø âoïng kên voí. ÅÍ pháön trãn cuía voí coï caïc âoaûn äúng âãø xaí håi vaì thäøi khê trå, coìn pháön dæåïi - caïc âoaûn äúng âãø thaïo cháút loüc vaì van thaïo dung dëch ræía. Trãn nàõp coï gàõn dao quay, bäü âiãöu chènh taíi troüng räto, caïc âoaûn äúng âãø ræía càûn vaì caïc thiãút bë loüc. Van naûp liãûu vaì âäöng häö âo chuyãøn âäüng cuía huyãön phuì âæåüc näúi våïi äúng naûp liãûu, coìn van ræía maïy vaì van ræaí læåïi loüc thç näúi våïi äúng ræía. Säú voìng quay cuía räto khi ræía bàòng 70 ÷ 80 voìng/phuït vaì âæåüc âaím baío båîi bäü dáùn âäüng phuû, gäöm thiãút bë dáùn âäüng thuyí læûc coï khåïp truûc mäüt chiãöu vaì traûm båm dáöu. Måí dáùn âäüng phuû chè sau khi ngæìng dáùn âäüng chênh. Huyãön phuì naûp vaìo räto qua van naûp liãûu vaì âæåüc âiãöu chènh nhåì bäü âiãöu chènh taíi troüng. Sau khi taïch pha loíng khoíi saín pháøm ràõn, coï thãø tiãún haình ræía saín pháøm bàòng cháút loíng âæåüc âæa qua van vaì äúng ræía. Duìng dao coï cå cáúu càõt âãí càõt càûn vaì sau âoï cho qua maïng âãø vaìo thuìng nháûn. Thåìi gian thao taïc loüc, vàõt, ræía vaì taïi sinh caïc læåïi loüc âæåüc xaïc âënh nhåì råle thåìi gian. Baíng 11.7. Âàûc tênh kyî thuáût cuía maïy ly tám tæû âäüng kiãøu chäúng näø Caïc chè säú ФГН-1254K-7 ФГН-633K-2 Âæåìng kênh trong cuía räto, mm 1250 630 Säú voìng quay cuía räto, voìng/phuït 1000 2390 Yãúu täú phán chia låïn nháút 710 2000 Taíi troüng låïn nháút, kg 400 40 Cäng suáút âäüng cå, kW cuía maïy ly tám 40 20 cuía traûm båm 2,2 0,6 Kêch thæåïc cå baín, mm 4560×3560×3090 3130×1965×1570 Khäúi læåüng, kg 6730 1352 Maïy ly tám daûng ΦМБ-603-2 laì thiãút bë kên, chäúng näø, taïc âäüng tuáön hoaìn våïi âäüng cå âæåüc làõp âäöng truûc våïi truûc cuía räto. Táút caí caïc cuûm cå baín cuía maïy âãöu âæåüc làõp trãn khung treo nhåì caïc thanh âåî åí trãn ba truû. Räto quay âæåüc nhåì âäüng cå näúi våïi truûc qua khåïp näúi ly håüp khåíi âäüng. Âãø dæìng räto mäüt caïch nhanh choïng vaì ãm, maïy cáön làõp bäü haîm tæû âäüng. Nàõp voí vaì cå cáúu âoïng kên âæåüc tæû âäüng hoaï vaì coï thãø måí ra chè sau khi dæìng hàón. 235
Naûp huyãön phuì theo äúng qua cå cáúu eïp neïn âãø phán bäø âãöu. Sæïc chæïa cuía räto 0,08 m3, taíi troüng låïn nháút 100 kg. Aïp suáút hoaût âäüng cuía khê trå 2,94 KPa. Säú voìng quay låïn nháút cuía räto 1450 voìng/phuït, yãúu täú phán chia cæûc âaûi 945. Cäng suáút cuía âäüng cå 5,5 kW. Kêch thæåïc cå baín 1375×1415× 1635 mm. Váût liãûu cuía caïc bäü pháûn tiãúp xuïc våïi saín pháøm - theïp cacbon âæåüc phuí cháút deío. Maïy coï trang bë bäü âiãöu khiãøn. 11.2. CAÏC MAÏY PHÁN LY Viãûc phán chia caïc hãû ra thaình caïc pháön coï tyí troüng khaïc nhau âæåüc tiãún haình coï hiãûu quaí nháút khi phán ly. Phán ly âaî âæåüc sæí duûng räüng raîi khi tuyãøn tinh náúm men gia suïc vaì náúm men baïnh mç, khi phán chia caïc nhuî tæång vaì laìm trong caïc dung dëch caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc træåïc khi cä trong caïc thiãút bë cä vaì trong caïc thiãút bë siãu loüc. ÆÏng duûng caïc maïy phán ly cho pheïp gia cäng mäüt khäúi læåüng låïn caïc loaûi huyãön phuì khoï loüc, cho pheïp tàng cæåìng viãûc taïch vaì cä caïc vi sinh váût va ì caïc tiãøu pháön ràõn coï kêch thæåïc låïn hån 0,5 µm. Theo muûc âêch cuía cäng nghãû, caïc maïy phán ly cháút loíng theo phæång phaïp ly tám âæåüc chia ra laìm nàm nhoïm: - Caïc maïy phán ly âãø taïch hai cháút loíng khäng hoaì tan våïi nhau (vê duû næåïc vaì parafin) âäöng thåìi loaûi cáúu tæí lå læíng khoíi cháút loíng; - Bäü loüc âãø loaûi caïc cáúu tæí lå læíng (caïc tãú baìo cuía huyãön phuì vi sinh) khoíi cháút loíng; - Bäü loüc - bäü phán chia âæåüc hoaût âäüng chuí yãúu phuû thuäüc vaìo sæû làõp raïp räto; - Maïy cä âàûc âãø tàng näöng âäü caïc cáúu tæí lå læíng hay caïc cáúu tæí keo cuía huyãön phuì vi sinh, âäöng thåìi våïi viãûc phán chia saín pháøm trong træåìng håüp nhuî tæång; - Maïy phán cáúp âãø phán loaûi cacï cáúu tæí lå læíng cuía huyãön phuì theo kêch thæåïc hay theo tyí troüng caïc haût. Theo phæång phaïp thaíi cháút làõng tæì räto, caïc maïy phán ly âæåüc chia ra loaûi maïy phán ly thaïo bàòng xung âäüng ly tám (tæû thaïo liãûu), loaûi maïy phán ly thaïo bàòng ly tám liãn tuûc (coï äúng thäøi thàóng) vaì loaûi maïy phán ly thaïo càûn bàòng phæång phaïp thuí cäng khi dæìng räto. Nàng suáút cuía maïy phán ly phuû thuäüc vaìo caïc tênh cháút hoaï lyï cuía váût liãûu gia cäng, cuîng nhæ vaìo mæïc âäü cä âàûc âæåüc yãu cáöu. Yãúu täú phán chia cuía maïy phán ly phuû thuäüc vaìo caïc chè säú kãút cáúu vaì âæåüc tênh theo cäng thæïc: 2 3 3 f p = iΩ tgϕ(Rmax − R min ) trong âoï : i - säú âéa; 236
Ω - täúc âäü goïc cuía träúng, âäü/s; ϕ - goïc nghiãng taûo ra giæîa âéa vaì màût phàóng ngang, âäü; Rmax vaì Rmin - baïn kênh låïn nháút vaì baïn kênh beï nháút cuía âéa, mm. 11.2.1. Maïy phán ly - maïy laìm làõng trong Maïy phán ly laìm làõng daûng âéa âæåüc sæí duûng trong cäng nghãû vi sinh âãø laìm trong cháút loíng vaì taïch caïc håüp cháút cuía caïc cháút loíng hay cuía caïc huyãön phuì. Thuäüc loaûi naìy bao gäöm caïc maïy phán ly kên daûng АСЭ-Б, ОДЛ-637, АСЭ coï bäü thaïo càûn bàòng xung âäüng ly tám. Maïy phán ly daûng АСЭ-Б (hçnh 11.6) gäöm khung maïy 2 coï cå cáúu dáùn âäüng, träúng quay coï van âãø thaïo cháút loíng giæîa caïc âéa, cå cáúu nháûn vaì thaïo 18, thuyí traûm 7 vaì bäü haîm .Bãn trong voí maïy phán ly làõp caïc cå cáúu dáùn âäüng, täúc kãú voìng 5, bäü haîm vaì thuyí traûm. ÅÍ pháön trãn cuía voí coï áu 8, bãn trong noï coï thuìng 9 âãø chæïa cháút loíng giæîa caïc âéa. Áu 8 âæåüc làõp thãm hai âoaûn äúng âãø naûp vaì thaïo cháút loíng laûnh trong quïa trçnh phán ly. Träúng quay laì bäü pháûn hoaût âäüng cå baín, dæåïi taïc âäüng cuía læûc ly tám trong khäng gian giæîa caïc âéa xaíy ra hiãûn tæåüng taïch caïc haût lå læíng tæì cháút loíng canh træåìng. Trong voí 11 cuía träúng quay âæåcü làõp bäü giæî âéa 14, bäü âéa 15, pittäng 13 vaì van 10. Thuyí traûm âæåüc âàût trong áu âãø âiãöu khiãøn âoïng, thaïo träúng quay vaì måí caïc van. Träúng quay âæåüc nhåì âäüng cå riãng biãût. Âäüng cå näúi våïi truûc ngang 4 qua khåïp näúi, do âoï nhæîng biãún âäøi âaïng kãø cuía momen xoàõn bë triãût tiãu. Khåïp ly håüp ma saït baío âaím cho truyãön âäüng quay khäng âäøi vaì nhëp nhaìng. Cháút loíng canh træåìng theo äúng naûp trung tám 19 vaìo khoang trong cuía bäü giæî âéa, sau âoï vaìo khoang khäng gian chæïa buìn 23 cuía träúng. Dæåïi taïc duûng cuía læûc ly tám, nhæîng haût nàûng vaì låïn nháút cuía sinh khäúi bë bàõn tåïi ngoaûi vi cuía träúng, coìn cháút loíng coï caïc haût sinh khäúi nhoí hån thç vaìo tuïi cuía caïc âéa hçnh noïn. Âäü moíng cuía låïp vaì tênh phán táöng cuía doìng chaíy seî baío âaím taïch nhæîng haût sinh khäúi nhoí nháút trong khäng gian giæîa caïc âéa åí trãn bãö màût trong cuía caïc âéa. Cháút loíng âaî âæåüc laìm trong chaíy ngæåüc lãn theo caïc raînh ngoaìi cuía bäü giæî âéa vaìo khoang cuía âéa aïp læûc 17 vaì âæåüc thaïo ra khoíi träúng, coìn caïc haût sinh khäúi âaî âæåüc taïch ra chuyãøn xuäúng theo bãö màût caïc âéa vaìo khoaíng khäng chæïa buìn. Khi khoaíng khäng chæïa buìn âaî âáöy thç ngæìng naûp canh træåìng cháút loíng vaì nhåì hai cå cáúu van roït maì cháút loíng âaî âæåüc laìm trong tæì khoaíng khäng giæîa caïc âéa vaìo thuìng chæïa. Nhå ì cå cáúu thaïo maì sinh khäúi âæåüc âáøy vaìo thuìng chæïa buìn 22. Sau khi ngæìng naûp næåïc âãûm vaìo khoang trãn pittäng, âoïng kên träúng quay vaì chu kyì cäng nghãû âæåüc làûp laûi. Âãø bêt kên khoaíng khäng gian chæïa buìn trong maïy phán ly kiãøu ly tám coï bäü thaïo càûn bàòng xung âäüng cáön phaíi taûo âäü chãnh lãûch aïp suáút giæîa cháút loíng bãn trong träúng vaì aïp suáút 237
cuía pháön tæí âæa vaìo bãö màût kên. Âãø thæûc hiãûn âæåüc âiãöu âoï coï thãø sæí duûng cháút âãûm phuû, khäng khê, cuîng coï thãø laì loì xo hay caïc pháön tæí âaìn häöi khaïc. Âæåìng kênh träúng quay 600 mm, khe håí giæîa caïc âéa 0,5 mm, säú voìng quay cuía träúng 5000 voìng/phuït. Saín pháøm ra Saín pháøm vaìo 20 17 21 16 15 14 13 22 12 11 23 10 9 8 7 24 25 6 26 1 4 3 27 2 1 Hçnh 11.6. Maïy phán ly daûng АСЭ-Б: 1,6- Caïc nuït; 2- Khung maïy; 3- Bäü chè mæïc dáöu; 4- Truûc ngang; 5- Täúc kãú voìng; 7- Thuyí traûm; 8- Áu; 9- Thuìng thu nháûn; 10- Van; 11- Voí träúng quay; 12- Âaïy träúng; 13; Pittäng; 14- Bäü giæî âéa; 15- Âéa; 16- Nàõp träúng; 17- Âéa aïp læûc; 18- Cå cáúu nháûn vaì thaïo; 19- ÄÚng trung tám; 20,21- Caïc voìng càng; 22- Thuìng chæïa buìn; 23- Khoaíng khäng gian chæïa buìn; 24- ÄØ truûc trãn; 25- Loì xo truûc trãn; 26- Truûc âæïng; 27- Gäúi tæûa Baíng 11.8. Âàûc tênh kyî thuáût cuía maïy phán ly coï bäü thaïo càûn ly tám xung âäüng Caïc chè säú АСЭБ ВСЛ ФЕВ 238
Nàng suáút , l/h 2000 2000 1600 Säú âéa 135 ÷155 100 91 Thãø têch khäng gian chæïa buìn, l 16 9 - Cäng suáút âäüng cå, kW 13 14 14 Kêch thæåïc cå baín, mm 1450×1070×1560 1560×1160×1870 1245×1090×1520 Khäúi læåüng, kg 1440 1412 1122 11.2.2. Caïc maïy phán ly coï bäü thaïo càûn liãn tuûc bàòng ly tám Âãø phán chia caïc huyãön phuì náúm men, trong cäng ghiãûp vi sinh thæåìng sæí duûng maïy phán ly coï thaïo càûn liãn tuûc. Âoï laì loaûi maïy phán ly - cä âàûc kên bàòng âéa coï bäü thaïo càûn liãn tuûc bàòng phæång phaïp ly tám vaì thaïo chaíy tæû do cáúu tæí loíng. Maïy phán ly (hçnh11.7) gäöm khung 1 våïi cå cáúu dáùn âäüng, träúng quay 2 våïi caïc âéa vaì truûc, bäü pháûn chæïa cháút cä náúm men 4 vaì âoaûn äúng âãø thaïo cháút loíng canh træåìng âaî xæí lyï 3. Dáùn âäüng maïy phán ly âæåüc thæûc hiãûn tæì âäüng cå riãng biãût qua khåïp näúi ly håüp ma saït vaì bäü truyãön truûc vêt baïnh vêt coï täúc âäü cao. Träúng quay âæåcü làõp âàût tæû do trãn truûc con vaì âæåüc làõp vaìo caïc raînh xeí cuía truûc bàòng thanh giàòng, nhåì âoï âaím baío viãûc tæû âiãöu chènh tám cuía träúng quay. Bãn trong träúng âæåüc làõp caïc âéa hçnh noïn coï caïc gåì trãn bãö màût ngoaìi, khoaíng caïch giæîa caïc âéa bàòng 0,8 mm. Gia cäú caïc tuïi trong äúng quay nàòm trong bäü giæî âéa. ÅÍ pháön dæåïi cuía maïy theo voìng troìn phán bäø caïc raînh xuyãn qua âæåüc âàût caïc äúng thaïo cháút cä náúm men. Huyãön phuì náúm men naûp qua äúng phán phäúi vaìo khoang trong cuía bäü giæî âéa, taûi âáy nhåì caïc gåì cuía noï maì chuyãøn âäüng quay âæåüc truyãön âãún. Huyãön phuì chaíy qua giæîa bäü giæ î âéa vaì âaïy träúng. Dæåïi taïc âäüng cuía læûc ly tám, caïc tãú baìo náúm men låïn hån bàõn vaìo ngoaûi vi cuía träúng quay. Huyãön phuì tæì khoang chæïa náúm men vaìo tuïi cuía caïc âéa hçnh noïn vaì trong chãú âäü chaíy táöng thç bë traìn ra thaình låïp moíng âãöu nhau. Dæåïi taïc âäüng cuía læûc ly tám caïc tãú baìo náúm men, khi coï tyí troüng låïn so våïi pha loíng, làõng trãn bãö màût trong cuía caïc âéa vaì âæåüc chuyãøn âaío theo bãö màût vaìo khäng gian chæïa buìn cuía träúng. Cháút cä náúm men qua miãûng phun ngoaìi vaìo thuìng chæïa. Coï thãø âiãöu chènh näöng âäü náúm men trong huyãön phuì cä âàûc bàòng phæång phaïp thay âäøi âæåìng kênh caïc läù trong miãûng phun, tuy nhiãn tyí säú caïc âæåìng kênh läù åí trong vaì bãn ngoaìi cuía miãûng phun låïn hån 1:1/7. Khi giaím læåüng miãûng phun thç mæïc âäü cä huyãön phuì náúm men tàng lãn laìm cho nàng suáút cuía maïy giaím. Cháút loíng âæåüc phán ly khi qua tuïi cuía caïc âéa, chaíy ngæåüc lãn doüc theo bãö màût ngoaìi cuía bäü giæî âéa vaì chaíy vaìo khoang räöi âæåüc thaïo ra ngoaìi nhåì âéa aïp læûc. Mæïc âäü cä huyãön phuì phuû thuäüc vaìo näöng âäü náúm men trong huyãön phuì ban âáöu. Khi näöng âäü cuía náúm men coï 75% næåïc, bàòng 20 ÷ 30 g/l, mæïc âäü cä laì 8 ÷ 10%, coìn khi näöng âäü 80 ÷ 120 g/l laì 5 ÷ 6%. Cä huyãön phuì âãún haìm læåüng náúm men 550 ÷ 600 g/l âæåüc tiãún haình trong khoaíng 2 ÷ 3 mæïc phán ly liãn tuûc. 239
Cháút làõng cáön phaíi âaût âäü deío âãø cho noï khäng thãø chaíy ra khoíi voìi phun, khäng bêt voìi vaì khäng taûo voìm bãn trong räto. Liãn quan våïi âiãöu âoï viãûc loüc så bäü coï aính hæåíng täút tåïi hoaût âäüng cuía maïy phán ly. LoÜc så bäü qua bäü loüc læåïi âãø loaûi caïc taûp cháút cå hoüc, laìm báøn khoaíng khäng gian giæîa caïc âéa vaì laìm báøn caïc läù trong miãûng phun. Sæí duûng caïc maïy phán ly trãn âãø thu nháûn caïc cháút càûn coï âäü áøm nhoí nháút laì khäng cáön thiãút. Hçnh 11.7. Maïy ly tám COC -501K-3 240
Hiãûn nay nhiãöu næåïc âaî saín xuáút caïc maïy phán ly âãø cä náúm men gia suïc vaì caïc saín pháøm vi sinh khaïc coï nàng suáút âãún 200.000 l/h (loaûi FEUX), träúng quay âæåüc làõp äúng aïp læûc âãø thaíi caïc haût ràõn. Dæåïi taïc âäüng cuía læûc ly tám, trong täø håüp gäöm caïc âéa hçnh noïn cuía träúng quay, huyãön phuì âæåüc phán ra caïc haût ràõn vaì pha loíng. Caïc haût nàûng bàõn vaìo thaình äúng vaì xa hån âãún ngoaûi vi, räöi theo mäüt loaût äúng (nhåì voìi phun) åí âáöu trong vaìo khoang åí âaïy träúng. ÄÚng aïp læûc cäú âënh bãn trong cä kãút cháút cä vaì dæåïi aïp læûc âæåüc thaïo qua äúng vaìo pháön trãn cuía träúng. Cháút longí trong âæåüc thaïo ra khoíi träúng qua cæía thoaït. Baíng 11.6. Âàûc tênh kyî thuáût cuía maïy phán ly âãø cä huyãön phuì náúm men ø n) ø n) ï c) ñ Âiã -35) - 50) ñ Âiã -01 СДГ СДГ Т Caïc chè säú СДЛ 901; СДЕ TA - 205 01167 (Âæ COC - 501K -1( FEUX - 412 (Thuy COC - 501K -3( FEU X-420 T31C (Thuy Nàng suáút tênh theo huyãön phuì ban âáöu, m3/h 15÷25 20÷35 40÷50 70÷80 200 80÷90 100 Âæåìng kênh träúng, mm 516 516 650 900 900 900 800 Cäng suáút âäüng cå, kW 20 30 75 132 150 135 55 Tiãu thuû nàng læåüng riãng, kW/kg - 0,19 0,064 0,084 - 0,09 0,06 11.2.3 Maïy phán ly vi khuáøn täúc âäü cao daûng AX - 213 Maïy phán ly vi khuáøn täúc âäü cao daûng AX-213 thuäüc maïy phán lyï måïi nháút vaì hiãûn âaûi. Yãúu täú phán chia cuía noï bàòng 142000, nhåì âoï coï thãø taïch caïc haût coï âæåìng kênh âãún 0,0005 mm. Nàng suáút cuía maïy âaût 36 m3/h. Caïc haût ràõn âæåüc phán ly táûp trung åí ngoaûi vi cuía träúng quay - ngoaìi vuìng phán ly - vaì trong khoaíng thåìi gian 4 ÷ 5 phuït thç thaïo ra ngoaìi nhàòm traïnh sæû ngàn caín doìng tiãúp theo. Maïy phán ly vi khuáøn laìm viãûc liãn tuûc, khäng cáön phaíi ngæìng âãø laìm saûch, coï hãû thäúng âiãöu khiãøn quaï trçnh thaïo dåî caïc haût ràõn, quaï trçnh ræía khäng cáön phaíi thaïo träúng quay vaì hoaìn toaìn âæåüc tæû âäüng hoaï. Maïy phán ly vi khuáøn (hçnh11.8) âæåüc làõp âàût trãn bãû 13 coï bäún chán giaím xoïc 10, âaím baío tênh äøn âënh vaì loaûi træì dao âäüng cuía maïy khi hoaût âäüng. Bãn trong voí coï 241
truûc âæïng, träúng quay 2 âæåüc làõp chàût trãn truûc hçnh thaình daûng loîi - äúng. Caïc äø truûc trãn vaì dæåïi âæåüc làõp trong caïc bäü giaím xoïc bàòng cao su âãø loaûi træì rung âäüng. Hãû bäi trån bàòng phun dáöu taûo sæång muì âæåüc tiãún haình khi truûc quay. Träúng cuía maïy phán ly vi khuáøn âæåüc trang bë caïc tuïi 3 âãø gom haût ràõn. Caïc màût bãn cuía tuïi âæåüc xãúp thaình goïc âãø hæåïng caïc haût ràõn vaìo caïc äúng xaí. Sæû bäú trê caïc äúng xaí theo doüc truûc cho pheïp âaím giæî sæû hoaìn chènh tæåìng ngoaìi cuía träúng, vaì laìm cho noï coï âäü bãön cå hoüc låïn. Sæû täön taûi voìng haîm laìm cho âæångì kênh nhoí laûi nhàòm giaím khäúi læåüng vaì tàng âäü bãön thiãút bë nhæng cho pheïp âaût täúc âäü cao. Âäüng cå 12 âæåüc làõp trãn bãû. Truyãön âäüng quay tåïi truûc träúng nhåì âai âån deût. Khåïp näúi tæì tênh 11 baío âaím viãûc måí vaì dæìng truûc mäüt caïch ãm thuáûn. Maïy phán ly vi khuáøn âæåüc trang bë bäü haîm bàòng thuí cäng âãø taïc âäüng tåïi tang cuía thuìng chæïa dáöu âàût åí trong âaïy voí truûc. Hçnh 11.8. Maïy phán ly vi khuáøn coï täúc âäü cao AX - 213 cuía Haîng α-Lavale: 1- ÄÚng naûp cháút loíng âãø laìm trong; 2- Träúng; 3- Caïc tuïi âãø chæïa caïc haût ràõn; 4- Âéa aïp læûc; 5- Váût âãûm kên; 6- Voìi âãø xaí caïc haût ràõn; 7- Caïc âéa; 8- Voí truûc; 9- Bäü tra dáöu; 10- Bäü giaím xoïc; 11- Khåïp näúi tæì tênh; 12- Âäüng cå; 13- Bãû maïy 242
Naûp cháút loíng canh træåìng ban âáöu vaìo träúng tæì trãn theo äúng tám cäú âënh 1, räöi qua bäü phán phäúi âãø vaìo bäü âéa 7, taûi âáy caïc haût ràõn âæåüc taïch ra. Caïc haût ràõn âæåüc bàõn xuyãn tám theo hæåïng taïc âäüng cuía caïc læûc ly tám vaì âæåüc thaïo xuäúng âéa, råi xuäúng meïp âéa vaì âæåüc âáøy ra khoíi khoaíng giæîa caïc âéa vaìo ngoaûi vi âaî âæåüc phán bäú cuía tuïi, taûi âáy caïc haût âæåüc gom laûi. Cháút loíng trong chaíy lãn miãûng träúng vaì âæåüc thaïo ra nhåì âéa aïp læûc 4. Trãn âéa aïp læûc coï váût âãûm kên 5. Tiãún haình phun giaïn âoaûn caïc haût ràõn, cæï 4 ÷ 5 phuït phun mäüt láön trong khi cháút loíng âæåüc naûp liãn tuûc vaì khäng âæåüc ngæìng hoaût âäüng. Caïc äúng xaí doüc truûc 6 âæåüc näúi våïi caïc van. Trong âiãöu kiãûn bçnh thæåìng, caïc van âæåüc âoïng laûi nhåì táúm chàõn loì xo. Âãø âáøy caïc haût ràõn, táúm chàõn haû xuäúng nhåì thäøi âäüt ngäüt khäng khê vaìo truûc räùng cuía träúng. Khi âoï caïc van âæåüc måí ra vaì caïc haût ràõn âæåüc thaïo vaìo voìng gom. Caïc haût ràõn âæåüc thaïo ra tæì voìng gom vaìo xiclon, sau âoï âæåüc thaïo ra ngoaìi dæåïi aïp suáút cuía læûc ly tám. Thiãút bë âãø phán ly vi khuáøn (hçnh 11.9) gäöm maïy phán ly 3, traûm âiãöu khiãøn 2, tuí 1 coï thiãút bë chuyãøn machû vaì bäü van 4. Táút caí caïc cäng âoaûn âãöu âæåüc tiãún haình åí chãú âäü tæû âäüng. Naûp dung dëch ban âáöu Thaïo càûn Thaïo cháút loíng âaî âæåüc phán ly Næåïc âãø ræía Khäng khê neïn Hçnh 11.9. Så âäö thiãút bë phán ly vi khuáøn täúc âäü cao AX - 213 cuía Haîng α -Lavale Âàûc tênh kyî thuáût cuía thiãút bë phán ly vi khuáøn AX - 213 Nàng suáút, m3/h: 36 Âæåìng kênh träúng quay, mm: 430 Cäng suáút âäüng cå, kW: 30/37 Kêch thæåïc cå baín, mm: 243
daìi: 1770 räüng: 940 cao: 1800 Khäúi læåüng, kg: maïy phán ly vi khuáøn: 1550 träúng quay: 460 11.2.4. Tênh toaïn thiãút bë phán ly Hiãûu suáút phán ly tyí lãû våïi säú voìng quay cuía träúng, âæåìng kênh cuía noï, kêch thæåïc caïc haût, våïi sæû khaïc biãût giæîa caïc pha ràõn vaì loíng. Khi tàng âäü nhåït cuía mäi træåìng thç hiãûu suáút phán ly giaím. Nàng suáút phán ly tênh theo thãø têch huyãön phuì âæåüc naûp vaìo trong mäüt giáy (m3,s): ησ K C 2 2 2 2 ρ1 − ρ2 C c Q = 4πΩ itgϕ(R max − R min ) r 27 µ C c −C d trong âoï: ησ - hiãûu suáút cuía träúng quay trong maïy phán ly (láúy bàòng 0,25); Kc - hãû säú cä, coï tênh âãún aính hæåíng haìm læåüng tãú baìo náúm men trong huyãön phuì ban âáöu âãún quaï trinh [ K c ≈ f (C d )], baíng 11.10; Ω - täúc âäü goïc cuía träúng, âäü/s; i - læåüng âéa; ϕ - goïc nghiãng taûo nãn cän âéa, âäü (ϕ = 45 ÷ 60); Rmax vaì Rmin- baïn kênh låïn nháút vaì baïn kênh nhoí nháút cuía âéa, m; 3 ρ1 vaì ρ2- tyí troüng pha ràõn vaì mäi træåìng, kg/m ; µ - âäü nhåït âäüng hoüc cuía hãû phán taïn; Pa⋅s; r - baïn kênh quy âäøi cuía haût ràõn, m; Cd vaì Cc- pháön thãø têch cuía caïc haût ràõn (tãú baìo náúm men) trong huyãön phuì ban âáöu vaì trong cháút cä, %. Cäng thæïc quy âäøi âæåüc sæí duûng âãø tênh caïc maïy phán ly bàòng phæång phaïp phun. Hãû säú cä tênh âãún aính hæåíng haìm læåüng pha ràõn hay tæûa pha ràõn (vê duû, caïc tãú baìo náúm men) trong huyãön phuì ban âáöu âãún quaï trçnh phán ly, xaíy ra trong tuïi caïc âéa. Trë säú hãû säú cä phuû thuäüc vaìo näöng âäü huyãön phuì naûp vaìo maïy âæåüc nãu åí baíng 11.10. Baíng 11.10. Trë säú hãû säú cä phuû thuäüc vaìo näöng âäü huyãön phuì naûp vaìo maïy Cd Kc Cd Kc 10 1 40 0,6572 20 0,8694 50 0,5712 244
30 0,7558 60 0,4966 Læûc ly tám laì âäüng læûc cuía quaï trçnh. Täúc âäü làõng cuía caïc haût trong maïy phán ly (m/s): 2 2 v m = d ω R (ρ rr − ρl ) trong âoï: d - âæåìng kênh cuía caïc haût ràõn, m; ω - säú voìng quay cuía träúng, voìng/ph; R - baïn kênh träúng, m; 3 ρr - tyí troüng cuía pha ràõn, kg/m ; 3 ρl - tyí troüng cuía pha loíng, kg/ m ; µ - âäü nhåït âäüng hoüc, Pa⋅s. Âæåìng kênh caïc läù phun cuía maïy phán ly (m): 1 ⎡ ⎤ 2 ⎢ ⎥ 4Q d = ⎢ ⎥ ⎢ ⎥ 2 2 ⎛ Cc ⎞ ⎢πZ cK chω R − r ⎜ ⎟⎥ ⎣⎢ ⎝C d −1⎠⎦⎥ trong âoï: Q - nàng suáút cuía maïy phán ly, m3/s; Zc - säú læåüng caïc läù; Kch - hãû säú chaíy, âäúi våïi càûn (cháút loíng) thæåìng láúy bàòng 0,7; R - khoaíng caïch tæì truûc quay cuía träúng âãún läù thoaït cuía voìi phun; r - khoaíng caïch tæì truûc quay cuía träúng âãún bãö màût cháút loíng, m. Tæì phæång trçnh naìy coï thãø xaïc âënh näöng âäü sinh khäúi trong huyãön phuì cäì: 4QC d C c = +C d 2 2 2 πZ cK cbωd R − r Trong caïc maïy phán ly ngoaìi caïc voìi phun bãn ngoaìi coìn coï caïc voìi phun bãn trong âæåüc näúi våïi nhau bàòng caïc van. Âãø cho maïy phán ly hoaût âäüng bçnh thæåìng, tyí säú kêch thæåïc giæîa caïc voìi trong vaì voìi ngoaìi cáön phaíi åí trong giåïi haûn : 1,7dngoaìi < dtrong < 2d Täøng cäng suáút tiãu hao cho dáùn âäüng maïy phán ly (kW): N = N c + N l + N t + N m trong âoï: Nc vaì Nl - cäng suáút tiãu hao âãø thaïo cháút cä qua voìi phun vaì thaïo cháút loíng âaî âæåüc laìm trong, kW; 245
Nt vaì Nm - cäng suáút tiãu hao khäng khê âãø thàõng sæïc caín cuía träúng vaì thàõng ma saït trong gäúi truûc, kW. Tiãu hao cäng suáút âãø thaïo cháút cä (kW): −4 2 2 2 N c = 1,785⋅10 Qc ρc (v +1,56ω R − 2,5vωR cos β ) 3 trong âoï: ρc - tyí troüng cháút cä, kg/m ; v - täúc âäü thaïo cháút cä qua voìi phun, m/s: v = 0,08ω R 2 − r 2 ; β - goïc nghiãng cuía truûc tám voìi våïi âæåìng tiãúp tuyãún, âäü; 3 Qc - tiãu hao cháút cä qua voìi phun, m /s. Nãúu cháút loíng phãú thaíi âæåüc thaïo tæû do, tiãu hao cäng suáút (kW) âãø thaïo coï thãø xaïc âënh theo cäng thæïc: −3 N l = 10 Ql r 3 trong âoï: Ql - Læu læåüng cháút loíng âaî âæåüc laìm trong, m /h. Nãúu cháút loíng trong âæåüc thaïo ra nhåì âéa aïp læûc thç tiãu hao cäng suáút (kW) coï thãø âæåüc cho pheïp xaïc âënh tæång tæû nhæ hoaût âäüng cuía båm: Ql ρH N l = 10223600η trong âoï:ρ - tyí troüng cháút loíng trong, kg/m3; H - cäüt aïp âæåüc âéa taûo ra, kPa; η - hiãûu suáút cuía cå cáúu aïp læûc, coï thãø láúy bàòng 0,5. Cäüt aïp âæåüc taûo båíi âéa aïp læûc: ω 2 H = 102 (R 2 − r 2 ) 2g Cäng suáút (kW) tiãu hao âãø thàõng ma saït cuía träúng våïi khäng khê: −6 5 3 N mk = 36,8⋅10 rσ ω trong âoï: rσ - baïn kênh cuía träúng, m. Tiãu hao cäng suáút (kW) âãø thàõng ma saït trong caïc truûc: −3 N mo = 0,5⋅10 m σgωd nf trong âoï: mσ - khäúi læåüng cuía träúng våïi saín pháøm, kg; dn - âæåìng kênh ngoîng truûc, m; f - hãû säú ma saït (âäúi våïi caïc äø bi bàòng 0,02 ÷ 0,03). 246
Chæång 12 THIÃÚT BË PHÁN CHIA CAÏC DUNG DËCH CUÍA CAÏC CHÁÚT HOAÛT HOAÏ SINH HOÜC BÀÒNG MAÌNG MOÍNG Tháøm tháúu ngæåüc, siãu loüc, vi loüc, tháúm taïch, âiãûn tháúm taïch, bäúc håi qua maìng âãöu thuäüc caïc quaï trçnh phán chia caïc dung dëch bàòng maìng moíng. Caïc quaï trçnh loüc bàòng maìng xaíy ra åí chãú âäü cäng nghãû mãöm, âiãöu âoï ráút quan troüng khi gia cäng caïc cháút khäng äøn âënh. Caïc phæång phaïp loüc maìng cho pheïp âäöng thåìi thæûc hiãûn caïc quaï trçnh væìa tinh luyãûn væìa cä âàûc caïc dung dëch. Ngoaìi ra chuïng coìn âæåüc tiãún haình maì khäng coï sæû chuyãøn pha cuía saín pháøm gia cäng vaì khäng cáön cung cáúp nhiãût, chè åí nhiãût âäü mäi træåìng, coï khaí nàng giaím máút maït âaïng kãø caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc. Caïc quaï trçnh naìy cho pheïp âatû âæåüc mæïc âäü cä ráút cao (âãún 250) vaì nháûn âæåüc caïc cháút cä coï haìm læåüng khä âãún 50%. Thiãút bë maìng loüc tæång âäúi âån giaín, kêch thæåïc cå baín khäng låïn, tiãút kiãûm vaì coï thãø tæû âäüng hoaï. Caïc maìng âæåüc æïng duûng âãø siãu loüc coï thãø giæî âæåüc caïc phán tæí coï kêch thæåïc tæì 5 âãún 50 nm, coï nghéa laì caïc phán tæí hæîu cå loaûi låïn. Caïc maìng âãø tháúm tháúu ngæåüc giæî âæåüc caïc phán tæí coï kêch thæåïc 2,5 nm khi hoaût âäüng dæåïi aïp suáút chán khäng mm (tæì 4 âãún 10 MPa). 105 Loüc truyãön thäúng Khaí nàng phán chia cuía caïc maìng 4 10 Phán ly cao täúc âæåüc xaïc âënh båíi khaí nàng giæî laûi caïc Loüc vi khuáøn 103 Vi loüc haût coï khäúi læåüng vaì kêch thæåcï phán tæí Loüc vi nhuî tæång 102 Siãu loüc xaïc âënh. Trãn hçnh 12.1 nãu så âäö læûa Loüc âaûi phán tæí 10 Tháøm tháúu ngæåüc choün phæång phaïp phán chia caïc dung Loüc âæåìng 1 dëch phuû thuäüc vaìo âaûi læåüng caïc haût coï Loüc muäúi trong chuïng. Hçnh 12.1. Kêch thæåïc caïc haût Nhæåüc âiãøm cuía caïc quaï trçnh phán chia bàòng maìng loüc âoï laì sæû cáön thiãút phaíi chuáøn bë vaì tinh chãú caïc dung dëch mäüt caïch cáøn tháûn, xuáút hiãûn sæû phán cæûc näöng âäü - xuáút hiãûn näöng âäü cao cuía cháút hoaì tan åí bãö màût maìng loüc vaì taûo nãn mäüt læåüng låïn caïc cháút tháúm, âoìi hoíi phaíi táûn duûng hay tinh chãú træåïc khi xaí vaìo hãû thäúng kãnh thoaït. 247
12.1. KYÎ THUÁÛT PHÁN CHIA BÀÒNG MAÌNG LOÜC Sau haìng triãûu nàm biãún hoaï, trong tãú baìo sinh váût säúng âaî hçnh thaình phæång phaïp vaûn nàng vaì hoaìn thiãûn âãø phán chia caïc dung dëch nhåì maìng baïn tháúm. Vê duû nhæ voí tãú baìo âäüng vaì thæûc váût, nhåì chuïng maì sæû trao âäøi cháút giæîa tãú baìo vaì mäi træåìng bãn ngoaìi âæåüc thæûc hiãûn. 12.1.1. Caïc maìng siãu loüc Caïc maìng baïn tháúm siãu loüc laì nhæîng maìng xäúp, trong âoï täön taûi hãû raînh xuyãn suäút baío âaím tháøm tháúu pha cuía caïc cáúu tæí trong häùn håüp bë phán chia. Caïc läù nhoí trong maìng taûo ra hãû thäúng âæåìng raînh ngoàòn ngoeìo liãn kãút våïi nhau hay coï thãø âäüc láûp. Caïc maìng baïn tháøm laì bäü pháûn hoaût âäüng cå baín cuía thiãút bë siãu loüc, cho pheïp taïch caïc cháút hoaì tan coï khäúi læåüng phán tæí trong khoaíng 1200 ÷ 3000000. Caïc maìng duìng trong cäng nhiãûp âæåüc saín xuáút tæì caïc maìng xenluloza axetat xäúp, dë hæåïng coú kãút cáúu hai låïp, gäöm låïp bãö màût moíng våïi bãö daìy 0,25 µm âãún âãûm xäúp mën coï bãö daìy 100 µm. Låïp mën hoaût hoaï cuía maìng seî xaïc âënh khaí nàng giæî laûi mäüt loaûi cáúu tæí trong häùn håüp âæåüc phán chia, trong låïp naìy xaíy ra quaï trçnh phán chia. Vi kãút cáúu cuía låïp hoaût hoaï våïi kêch thæåïc läù âæåüc quy âënh seî xaïc âënh mæïc âäü cä caïc cháút. Hiãûn nay caïc váût liãûu âæåüc duìng laìm nãön cho maìng: giáúy kim loaûi, thuyí tinh xäúp, grafêt Yãu cáöu cå baín cuía caïc maìng nhán taûo nhæ sau: tênh læûa choün cao, tênh tháúm cao, bãön hoaï vaì tênh trå sinh hoüc âäúi våïi caïc dung dëch âem phán ly, tênh äøn âënh trong quaï trçnh hoaût âäüng, âäü bãön cå hoüc vaì tuäøi thoü caoü, coï khaí nàng taïi sinh vaì giaï thaình tháúp. Hiãûn taûi åí Nga âaî saín xuáút baíy nhaîn hiãûu maìng siãu loüc âæåüc sæí duûng trong cäng nghiãûp tæì xenluloza axetat daûng: YAM - 30, 50 M, 100 M, 150 M, 200 M, 300 M vaì 500 M, chuïng khaïc nhau båíi âæåìng kênh läù (tæì 2 âãún 60 ÷ 70 nm), båíi tênh tháúm vaì tênh læûa choün tæång æïng. Maìng YAM - 30 våïi âæåìng kênh läù nhoí nháút coï thãø âæåüc sæí duûng âãø cä caïc cháút hoaût hoaï sinh hoüc coï khäúi læåüng phán tæí âãún 10000, coìn maìng YAM - 500 våïi âæåìng kênh låïn nháút − âãø cä caïc cháút coï khäúi læåüng phán tæí âãún 50000. Tuy nhiãn khi læûa choün caïc maìng, ngoaìi khäúi læåüng phán tæí cáön phaíi tênh âãún yãúu täú (khäng gian, âàûc træng cáúu truïc khäng gian caïc phán tæí cuía cháút âem cä) coï aính hæåíng âãún tênh læûa choün cuía caïc maìng, cuîng nhæ khaí nàng kãút tuû cuía nhiãöu cháút hoaût hoaï sinh hoüc. Cho nãn âäúi våïi mäùi mäüt hãû cuû thãø, viãûc læûa choün maìng âæåüc thæûc hiãûn bàòng phæång phaïp thæûc nghiãûm. Caïc mangì læûa choün daûng YAM tæì xenluloza axetat âãø cä vaì tinh chãú mäüt säú enzim bàòng phæång phaïp siãu loüc âæåüc nãu åí baíng 12.1. 248