Расчет биохимического реактора с механическим перемешиванием среды

Министерство образования и науки РФ

ФГБОУ ВО

Ивановский государственный химико-технологический университет

Кафедра: «Процессы и аппараты химической технологии»

Курсовой проект

Тема: «Расчет биохимического реактора с механическим перемешиванием среды»

Выполнила: Ширяева О.В.

студентка группы 3-29

Проверил: доц. Исаев В.Н.

Иваново 2018

Содержание

1. Введение ………………………………………………………………………………3

1.1 Общие сведения о биохимических процессах…………………………………………3

1.2 Некоторые сведения о химических реакторах………………………………...............5

1. Кинетический расчет………………………………………………………………...7

1. Оценка оптимального варианта установки………………………………………..8

1. Материального баланс реактора …………………………………………………12

1. Тепловой расчет……………………………………………………………………..13

5.1 Тепловой баланс……………………………………………………………………….13

5.2 Расчет коэффициента теплопередачи………………………………………………..15

5.3 Проверка поверхности теплопередачи……………………………………………….18

1. Конструктивный расчет……………………………………………………………19

1. Список литературы………………………………………………………………..21

Введение

Общие сведения о биохимических процессах

Биохимическим процессом называется процесс синтеза вещества, осуществляемый под воздействием и при непосредственном участии живых организмов и выделенных из них ферментов – биологических катализаторов.

Промышленные биохимические процессы связаны главным образом с процессами ферментации. Ферментация – это особый класс химических превращений вещества, состоящих из серии взаимосвязанных реакций синтеза и разложения, протекающих в органических веществах под воздействием ферментов. Таким образом, ферменты – это универсальные биологические катализаторы, имеющие сложный состав.

Характерной особенностью биохимических процессов, основанных на жизнедеятельности микроорганизмов, является то, что эти процессы контролируются самим микроорганизмом путем регулирования скорости образования фермента. Биохимические процессы имеют следующие отличия от химических процессов:

1) сложный состав реакционной среды;

2) сложный механизм и длительность реакции;

3) микроорганизмы синтезируют собственные катализаторы;

4) биохимические процессы осуществляются в стерильных условиях, протекают в небольших интервалах температур и давления среды и очень и очень чувствительны к этим параметрам;

5) биохимические процессы сопровождаются пенообразованием.

Биохимические процессы классифицируются следующим образом.

По агрегатному состоянию реагентов:

• гомогенные (протекающие в жидкой фазе);
• гетерогенные (протекающие с участием твердой фазы, которую составляют микроорганизмы).

По механизму реакции:

• простые реакции. В этих реакциях не происходит накопления промежуточных продуктов (получение дрожжей и глюконовой кислоты);
• параллельные реакции. В этих реакциях образуется несколько продуктов, но без накопления промежуточных (синтез белков и жиров);
• последовательные реакции. Особенностью их является некоторое накопление промежуточного продукта до образования конечного продукта (образование антибиотиков);

• ступенчатые реакции состоят из нескольких простых. В этих реакциях полное превращение питательных веществ промежуточные продукты, либо образование продукта протекает избирательно по отношению к составу питательной среды, т.е. сначала расходуется один компонент питательной среды, а затем другой (реакции  биоокисления глюкозы, пентозы);
• сложные реакции. Включают комбинацию реакций в различных их сочетаниях.

В зависимости от соотношения скорости роста микроорганизмов и скорости использования субстрата:

• процессы, в которых интенсивное потребление углевода субстрата характерно только для периода максимального образования продукта и интенсивного роста микроорганизмов. В этих процессах отсутствует стехиометрическая связь между использованием углевода и образованием продукта (получение лимонной кислоты);
• процессы, в которых нет явной зависимости во времени между скоростью образования продукта и скоростью использования субстрата (получение антибиотиков, витаминов, ферментов).

Некоторые сведения о химических реакторах

Химический реактор емкостного типа широко распространен в химической технологии и состоит из следующих сборочных единиц: корпуса с рубашкой, крышки, механической мешалки и привода.

[pic 1]

Рис.1. Устройство реактора с рубашкой: 1 – корпус, 2 – гладкая рубашка, 3 – крышка,