Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 M(odell) P(rodukciós scale up A kisléptékű M(odell) rendszertől a nagyléptékű P(rodukciós, termelő) rendszer kialakításáig vezető.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 M(odell) P(rodukciós scale up A kisléptékű M(odell) rendszertől a nagyléptékű P(rodukciós, termelő) rendszer kialakításáig vezető."— Előadás másolata:

1 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 M(odell) P(rodukciós scale up A kisléptékű M(odell) rendszertől a nagyléptékű P(rodukciós, termelő) rendszer kialakításáig vezető folyamat a léptéknövelés (scale up). DE: termelő méretek tényleges növekedése! Nagy léptékben történő kísérletezés nagy gazdasági kockázata. léptékcsökkentés (scale down) P működését szimuláljuk M rendszerben M P M P

2 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 MI A GOND??? -termodinamikai viselkedés ( gázok oldhatósága egy adott összetételû tápoldatban) -mikrokinetikai viselkedés: a (mikroba)sejt közvetlen környezetében levő tápanyag- és anyagcsere termékek koncentrációja -transzport jelenségek (hőátadás, anyagátadás, momentum transzport). HÁROMFÉLE TULAJDONSÁG CSOPORT MÉRETFÜGGETLEN MÉRETFÜGGŐ SEBESSÉGMEGHATÁROZÓ LÉPÉS KONCEPCIÓ Időállandók k 1, k 2, K l a,.....

3 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 transzport jelenségek KONVEKCIÓ - szállítás KONDUKCIÓ – vezetés (diffúzió, diszperzió) O 2 - átadás scaleup

4 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 SEBESSÉGMEGHATÁROZÓ LÉPÉS KONCEPCIÓ M Rendszerint folyamat-kinetika függő = a reakciók időállandói a REAKCIÓREZSIM legnagyobbak. REAKCIÓREZSIM P Rendszerint folyamat transzport függő = az átadási folyamatok TRANSZPORT REZSIM időállandói a legnagyobbak. TRANSZPORT REZSIM mikrokinetika transzport + MAKROKINETIKA =

5 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 + BIOLÓGIAI TULAJDONSÁGOK:NÖVEKEDÉS,ADAPTÁCIÓ,MORFOLÓGIA HALÁL, NYÍRÁSÉRZÉKENYSÉG LÉPTÉKNÖVELÉS ELMÉLETI LÉPÉSEI: *KÍSÉRLETEK M RENDSZERBEN SZÉLES KÖRNYEZETI FELTÉTEL TARTOMÁNYBAN (S i, C, pH, T, nyírósebesség,...) Labor és pilot plant-ban *OPTIMUM TARTOMÁNY KIJELÖLÉSE MIKROKINETIKA *KIGÉSZÍTÉS TRANSZPORT EGYENLETEKKEL *MAKROKINETIKAI EGYENLETEK MEGOLDÁSA 1

6 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 -LEGEGYSZERŰBB HIDRODINAMIKAI FELTÉTELEK MELLETT IS MEGOLDHATATLANOK AZ EGYENLETEK -AZ EREDMÉNYEK GYAKRAN ELLENTMONDÁSOSAK 1 2 SZEMI-FUNDAMENTÁLIS MÓDSZER engedményeket tesznek a mérleg egyenletek felírásánál. Egyszerűbb, kezelhetőbb alakokat használnak fel. reaktortechnika ismert modelljei (CSTR, PFR, diszperziós modell, sorbakapcsolt kevert reaktor modell, RTD-függvények stb.)

7 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 3 Dimenzionál analízis. DIMENZIÓMENTES CSOPORTOK ÁLLANDÓ ÉRTÉKEN TARTÁSA Időállandókat rejtenek 4 TAPASZTALATI SZABÁLYOK (rules of thumb) A 2. és 4. módszerek a léptéknövelés helyes tartományaira (nagyságrend) adnak felvilágosítást. A felsorolt módszerek egyikét sem alkalmazzák kizárólagosan, a "tudományos" módszereket (2,3) általában kombinálják a tapasztalati szabályok felhasználásával.

8 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 milyen paramétereket válasszunk léptéknövelési kritériumként (idem-ként)? lényeges környezeti paraméterek ( O C, S, pH...) + leggyakrabban idemként választott paraméterek:  K L a - ahol az oxigénátadás szerepe kitűntetett (ez a leggyakoribb).  Keverősebesség - nyírásra érzékeny, nem nagy oxigénigényű fermentációknál (pl. állati szövettenyésztés).  P/V - az egységnyi térfogatba bevitt keverő energia a jó g/f diszperzióért felelős, ezen keresztül K L a-t határozza meg.  Keveredési idő - mind az oxigénellátottságra, mind a makrokinetikára (szubsztrát felvétel, ingrediensek elkeveredése, hőátadás) hatással van.  Keverő léforgatási teljesítmény - ( ) - összefügg a keveredési idövel.  Re-szám.

9 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 80 literes 10 m 3 -es 80 literes keverős fermentorban kidolgozott aerob fermentációs technológiát ültetünk át 10 m 3 -es léptékre. Legyen geometriai hasonlóság a M és P bioreaktor között Példa: léptéktényező Legyen az idem P/V Mit kell vizsgálni?

10 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 UGYANAKKOR: nyírás a keverő élén Re-szám Geometriai léptéknövelésnél csk egy plusz idem választható szabadon!!!

11 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 REAKTOR KRITÉRIUMTÉRFOGAT 80 dm 3 10m 3 D i 1 5 5 5 1 1 0,2 0,0016 N 1 0,34 0,2 0,04 NDi 1 1,71 0,2, Re 1 8,55,0 1 P/V

12 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 Példa 10 literről növeljük a léptéket 10 m 3 -re úgy, hogy a levegőztetés sebességét változatlanul hagyjuk, (pl. 1 VVM). A M fermentor keverője 500 min -1 fordulatszámú. Scale faktor: IDEMN P P/V 107 Pg/V 85 K L a 79 ND i 50 t m (keveredési idő) 1260 Geometriai léptéknövelésnél csk egy plusz idem választható szabadon!!! VVM ???

13 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 A legtöbb európai fermentációs üzemben bizonyos empirikus szabályokat, összefüggéseket és tapasztalatokat használnak a léptéknövelésben és legtöbbször az oxigénellátottsággal összefüggő idemeket választanak. A fermentációs iparok 30% P/V értékét, 30% K L a-t, 20% keverő kerületi sebességét 20% oldott oxigén koncentrációt használja léptéknövelési kritériumként NÉHÁNY TAPASZTALATI SZABÁLY

14 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 P/V ipari fermentoroknál 1-3 kW/m 3 keverõ energia bevitel kísérleti üzemi léptékûeknél 3-5 kW/m 3 laboratóriumi fermentoroknál 8-10 kW/m 3 az egységnyi térfogatba bevitt keverő teljesítmény. Számításoknál figyelembe veendő a levegőztetés okozta teljesítmény bevitel csökkenés. Penicillin-ferm. P/V>2,6 kW/m 3 2.idem választható

15 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 KLaKLa Nem Newtoni   5 liter 0,95 0,67 500 liter 0,6-0,7 0,67 50 000 liter 0,4-0,5 0,5 2.idem választható

16 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 nyírósebesség Keverő kerületi sebességét 250-500 cm/s tartományban szokták megválasztani. keveredési idők Fordulatszám Keveredési idõk (s) min -1 3 dm 3 24000 dm 3 30 -66 60-41 tipikus 120 1626 tartomány 300 9 tipikus 750 5 tartomány V  m 3  P  kW  P/V  kW/m 3  tkev  s  14 382,7 29 45 120 2,7 67 190 240 1,3119

17 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 Térfogat (dm 3 ) D T (cm) D i (cm)D i /D T H (cm) felület/térfogat 314,3 5,240,3719,6 0,33 1021 12,10,5829,2 0,22 3029,8 12,70,4342,9 0,16 23059,7 25,40,4372,2 0,08 55074,9 30,50,4195,1 0,064 3000152,4 660,43243,8 0,03 51000333 1370,41622,7 0,014 Szokásos geometriai arányok különböző méretű keverős fermentoroknál

18 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 Alkalmazott keverő fordulatszámok különbözü méretű fermentorok esetén Térfogat (dm 3 )N (min -1 ) 3200-2000 10200-1200 50100-800 20050-400 50050-300 1000025-200

19 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 Nem geometriai méretnövelés geometriai arányokat adott tartományokon belül tartva, viszonylag széles gázsebesség – keverő teljesítmény- felvétel tartományban szabadon mozoghatunk OLDSHUE, 1966 Tipikus működési Di/DT arány a 0,25-0,4 tartomány, 500 cm/s keverő kerületi sebesség mellett.


Letölteni ppt "LÉPTÉKNÖVELÉS BIM2 2002 M(odell) P(rodukciós scale up A kisléptékű M(odell) rendszertől a nagyléptékű P(rodukciós, termelő) rendszer kialakításáig vezető."

Hasonló előadás


Google Hirdetések