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 BIM 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 BIM 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 BIM transzport jelenségek KONVEKCIÓ - szállítás KONDUKCIÓ – vezetés (diffúzió, diszperzió) O 2 - átadás scaleup

4 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM 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 BIM 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 BIM 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 BIM 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 BIM 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 BIM 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 BIM UGYANAKKOR: nyírás a keverő élén Re-szám Geometriai léptéknövelésnél csk egy plusz idem választható szabadon!!!

11 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM REAKTOR KRITÉRIUMTÉRFOGAT 80 dm 3 10m 3 D i ,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 BIM 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 BIM 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 BIM 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 BIM KLaKLa Nem Newtoni   5 liter 0,95 0, liter 0,6-0,7 0, liter 0,4-0,5 0,5 2.idem választható

16 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM nyírósebesség Keverő kerületi sebességét cm/s tartományban szokták megválasztani. keveredési idők Fordulatszám Keveredési idõk (s) min -1 3 dm dm tipikus tartomány tipikus tartomány V  m 3  P  kW  P/V  kW/m 3  tkev  s  , , ,3119

17 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM Térfogat (dm 3 ) D T (cm) D i (cm)D i /D T H (cm) felület/térfogat 314,3 5,240,3719,6 0, ,10,5829,2 0, ,8 12,70,4342,9 0, ,7 25,40,4372,2 0, ,9 30,50,4195,1 0, ,4 660,43243,8 0, ,41622,7 0,014 Szokásos geometriai arányok különböző méretű keverős fermentoroknál

18 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM Alkalmazott keverő fordulatszámok különbözü méretű fermentorok esetén Térfogat (dm 3 )N (min -1 )

19 LÉPTÉKNÖVELÉS BIM 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