Мікробіологічний синтез оцтової кислоти

[ виправити ] текст може містити помилки, будь ласка перевіряйте перш ніж використовувати.

скачати

Бакалаврська робота на тему:

Мікробіологічний синтез оцтової кислоти

Анотація

У даній роботі розглянуті основні методи мікробіологічного синтезу оцтової кислоти. Обрано один метод і більш докладно розглянуто. Для нього проведені розрахунки матеріального і теплового балансу. Зроблено розрахунок основного апарату даного методу.

Так само розглянуто хімізм процесу мікробіологічного синтезу оцтової кислоти і проведений термодинамічний розрахунок основної реакції процесу.

Робота містить 60 сторінок, 16 рисунків, 10 таблиць, 17 літературних посилань.

Зміст

Введення

1. Літературний огляд

1.1 Продуценти

1.2 Підготовка сировини

1.3 Підготовка поживного середовища

1.4 Отримання посівного матеріалу

1.5 Хімія отримання оцтової кислоти

1.6 Технологія виготовлення оцту

1.6.1 Орлеанський спосіб

1.6.2 Швидкий спосіб оцтового бродіння

1.6.3 Глибинний спосіб з використанням ацетатора

1.6.4 двустадійность глибинний напівпроточні процес

1.6.5. Проточне культивування

1.7 Принципова технологічна схема отримання оцтової кислоти

1.8 Очищення і підготовка отриманого продукту до застосування

1.8.1 Обробка сирого оцту

1.8.2 Освітлення

1.8.3 Концентрування оцтової кислоти

1.9 Застосування

1.10 Шкідники оцту

1.10.1 Мікробні ураження

1.10.2 немікробної шкідники

2. Технологічна схема мікробіологічного синтезу оцтової кислоти

3. Розрахунок моделі реактора на ЕОМ

3.1 Алгоритм розрахунку

3.2 Таблиця ідентифікаторів програми «Ірис»

4. Термодинамічний аналіз основної реакції

4.1 Вихідні дані

4.2 Розрахунок термодинамічних функцій

5. Матеріальний баланс стадії синтезу

5.1 Вихідні дані

5.2 Розрахунок

6. Тепловий баланс стадії синтезу

6.1 Вихідні дані

6.2 Розрахунок

Висновки

Список використаної літератури

Введення

Приготування оцту з зброджених алкогольних напоїв і особливо з вина, було відомо вже в давнину жителям Китаю, Вавилонії, Сирії, Єгипту. Греки і римляни використовували оцет як освіжаючий напій для рабів і одержували його, залишаючи вино відкритим. До раннього середньовіччя оцет готували в домашніх умовах, залишаючи вино чи пиво у відкритих посудинах. Він застосовувався не тільки як приправа, консервант харчових продуктів і освіжаючий напій, а й особливо цінувався як лікарський засіб. в. Оцтове виробництво з'явилося наприкінці XIV ст. в районі Орлеана у Франції. За Орлеанському методом оцет приготовлялся в основному з вина в горизонтально розташованих винних бочках при доступі повітря. Істотне скорочення часу приготування було досягнуто Шуценбахом (1793-1869) шляхом введення швидкого способу оцтового бродіння, в якому використовується переливання рідини з її природним збагаченням повітрям. Колишній поверхневий метод пізніше був замінений глибинним методом у герметичних і аерованих танках (ацетаторах) [2, 5].

Процес отримання оцтової кислоти обіймав з тих пір багатьох дослідників. Либих оспаривал его открытие. Кютцінг в 1838 р. показав, що освіта оцтової кислоти відбувається за допомогою живих організмів у поверхневій оцтової плівці, a Лібіх оскаржував його відкриття. Ще раніше Бурган (1668-1738) знав, що «оцтові квіти» потребують повітрі і теплі. ») подтвердил, что уксуснокислое брожение является биологическим процессом. Пастер в 1868 р. в опублікованій статті «Дослідження властивостей оцту» («Etudes sur le vinaigre») підтвердив, що уксуснокислое бродіння є біологічним процесом. Хансен в 1879 р. виділив оцтовокислі бактерії і назвав їх Bacterium и В. pasteurianum . aceti і В. pasteurianum. [5]. Вони відносяться тепер до роду Acetobacter [5].

Серед органічних кислот найважливіша - оцтова. На ринок США її щорічно надходить близько 1,4 млн. т загальною вартістю до 500 млн. дол (без урахування оцту). Технічна оцтова кислота використовується при виробленні багатьох хімічних речовин, включаючи каучук, пластмаси, волокна і інсектициди. и Gluconobacter идет в аэробных условиях. При звичайному способі виробництва мікробіологічна конверсія етанолу в оцтову кислоту за участю штамів Acetobacter і Gluconobacter йде в аеробних умовах. Оцтову кислоту використовують у харчових цілях, тому замість синтетичної кислоти віддають перевагу продуктам природного бродіння, вважаючи, що присутні в них сліди домішок можуть бути більш нешкідливими. На відміну від хімічних шляхів синтезу, що призводять до отримання рацематів, мікробіологічний синтез забезпечує отримання певних оптичних ізомерів. Однак через невисоку вартість синтетичних продуктів (включаючи і їх очищення) вже в даний час значну частину оцтової кислоти отримують шляхом органічного синтезу на основі нафтопродуктів. Оцет по праву вважається найважливішим продуктом мікробіологічної промисловості [1, 3].

Метою даної роботи є розгляд основних способів мікробіологічного синтезу оцтової кислоти, розгляд основних реакцій протікають при утворенні оцтової кислоти. Так само метою є вибір одного методу, більш докладний його розгляд, вивчення його технологічного проходження з урахуванням всіх стадій, що включають стадії підготовки сировини і стадії очищення отриманого продукту. А також для обраного методу отримання будуть проведені розрахунки матеріального і теплового балансу. Буде зроблено розрахунок основного апарату процесу, тобто ферментера. І буде проведений термодинамічний розрахунок основної реакції мікробіологічного синтезу оцтової кислоти.

1. Літературний огляд

1.1 Продуценти

Оцтову кислоту утворюють багато бактерії, але промислове виробництво засноване на оцтовокислих бактеріях, метаболічні особливості яких є відображенням їх екології. Бактерії були відкриті Кютцінгом в 1838 р. і докладно вивчалися датським вченим Хансеном. В СРСР дослідження оцтовокислих бактерій проводилися під керівництвом М. С. Лойцянской, В. М. Шапошникова, А. Я. Мантейфеля.

Бактерії пристосовані до цукристим і спиртовим субстратів. Вони живуть на поверхні рослин, особливо на квітах і фруктах в рослинних соках, у пиві, вині, чайному грибі, бджолиному вулику, в пальмовій вини, тобто в субстратах, що містять спирт, вуглеводи, органічні форми азоту, вітаміни. Бактерії розвиваються як вторинна мікрофлора в аеробних умовах, слідуючи за спиртовим бродінням дріжджів. Оцтовокислі бактерії відрізняють 4 особливості.

1. Висока ацидофільної, вони ростуть при значенні рН 4,0, а оптимум рН - 3,2-3,0.

2. Бактерії - строгі аероби і ростуть тільки на поверхні середовищ, утворюючи плівки. Плівка може бути тонкою або дуже товстою. Плівка являє собою оболонку, що містить целюлозу і повітряні порожнини, завдяки яким вся плівка спливає. При 12%-й загальної концентрації етанолу та оцтової кислоти переривання аерації на 10-20 с. призводить до загибелі клітин. Дивну чутливість цих бактерій до нестачі О2 пов'язують з високою активністю ферменту апірази. Під дією цього ферменту АТР швидко гідролізується і стає недоступною для метаболічної активності клітин. Коли переривається аерація, то дуже швидко зникає пул АТР. Вважають, що пул АТР необхідний для запобігання входження етанолу або оцтової кислоти в клітину.

3. Бактерії відрізняє сильно виражена здатність окислювати різні органічні речовини в частково окислених продуктів.

4. Здатність окислювати етиловий спирт в оцтову кислоту - найбільш характерна властивість цієї групи. Але вони окислюють та інші одноатомні та багатоатомні спирти у відповідні кислоти.

Оцтовокислі бактерії не метаболізують білки, не ростуть на поверхні МПА, не утворюють пігментів, не ростуть в молоці, на картоплі, не патогенні, грамнегативні. . Їх відносять до сем. Pseudomonodaceae. Розрізняють 2 роду, 4 види і 13 підвидів.

-- перитрихи (или клетки неподвижны), окисляют уксусную кислоту до СО2 и Н2О. Рід Acetobacter - перитрихи (або клітини нерухомі), окислюють оцтову кислоту до СО2 і Н2О. Етанол і лактат воліють глюкози.

- - монотрихи, не окисляют уксусную и молочную кислоты. Рід Gluconobacter - - монотріхі, не окислюють оцтову і молочну кислоти. На середовищі з крейдою дають зони просвітління.

. aceti , A . pasterianus или A . peroxidans , а также G . oxydans и несколько подвидов этого вида. Для промислового отримання оцту використовують штами A. Aceti, A. Pasterianus або A. Peroxidans, а також G. Oxydans і кілька підвидів цього виду. Роль оцтовокислих бактерій не обмежується їх участю у виробництві оцту і оцтової кислоти. У даній роботі для процесу одержання оцтової кислоти з етилового спирту, у всіх методах, будуть використовуватися продукують оцтові бактерії виду Acetobacter [2]. aceti [2].

Інші бактерії - продуценти оцтової кислоти.

Для отримання оцтової кислоти в промисловості інтерес представляють анаеробні 2 + H 2, при использовании СО, формиата и метанола. бактерії, здатні до утворення ацетату з СО2 при бродінні Сахаров, в автотрофних умовах зростання - з CO 2 + H 2, при використанні СО, Форміат та метанолу. . thermoaceticum , Cl . formicoaceticum , Cl . magnum , Cl . aceticum , Cl . thermoautotrophicum , Acetoanaerobacter До числа таких мікроорганізмів відносяться: Cl. Thermoaceticum, Cl. Formicoaceticum, Cl. Magnum, Cl. Aceticum, Cl. Thermoautotrophicum, Acetoanaerobacter , A . noteral , A . carbinolicum , A . wieringae , Acetogenium woodii, A. noteral, A. carbinolicum, A. wieringae, Acetogenium , Sporomusa Kivui, Sporomusa , S . ovata , S . spheroides . acidovorans, S. ovata, S. spheroides. Оцтову кислоту з СО2 можуть синтезувати сульфатвідновлювальних бактерій - Desulfotomaculum , Desulfovibrio orientis, Desulfovibrio , а также Eubacterium baarsii, а також Eubacterium , Peptostreptococcus limosum, Peptostreptococcus , Butiribacterium productus, Butiribacterium , ряд метанообразующих бактерий при росте в автотрофных условиях [2]. methylotrophicum, ряд метаноутворюючих бактерій при зростанні в автотрофних умовах [2].

1.2 Підготовка сировини

Для промислового виробництва оцтової кислоти в якості субстрату застосовують етиловий спирт - отримуваний зброджуванням вуглеводів дріжджами, або використовується технічний спирт. У нашому випадку ми використовуємо спирт отриманий зброджуванням вуглеводів.

У спирті можуть міститися сивушні масла, при підвищеному змісті яких виробничий процес порушується, тому що вищі спирти пригнічують розвиток оцтовокислих бактерій. Звідси, можна зробити висновок, що попередньо спирт доведеться очистити від сивушних масел [4, 6].

1.3 Підготовка поживного середовища

Коли готують оцет з продуктів харчової промисловості (вина, сироватки, сусла, сидру), то необхідності в добавках немає. Але якщо в якості сировини використовують технічний спирт, картопляний або зерновий крохмаль, то доводиться вносити фосфат амонію, сульфат магнію, кальцію - цитрат і кальцію - пантотенат, сусло. Так само живильне середовище повинна містити оцтову кислоту, яка служить джерелом вуглецю та енергії для бактерій. Тому в процесі росту культури завжди відбувається споживання оцтової кислоти і часткове її окислення в ЦТК. Кількість споживаної оцтової кислоти залежить від швидкості росту бактерій. При заглибному культивуванні концентрації поживних речовин повинні бути в 5 разів вище, ніж при поверхневому культивуванні, оскільки в першому випадку виростає набагато більше біомаси. Встановлено, що застосування живильного середовища з оптимальним пулом амінокислот при культивуванні Acetobacter приводит к увеличению продуктивности технологического процесса, увеличению выхода уксусной кислоты, а также к снижению расхода этилового спирта [2, 7]. aceti призводить до збільшення продуктивності технологічного процесу, збільшення виходу оцтової кислоти, а також до зниження витрати етилового спирту [2, 7].

1.4 Отримання посівного матеріалу

Посівний матеріал отримують в лабораторії, вирощуючи оцтовокислі бактерії на рідкому поживному середовищі в колбах на качалках. А потім у лабораторному ферментаторі місткістю 30 л.

4)3 PO 4 * 3 H 2 O , MgHPO 4 * 3 H 2 O , KH 2 PO 4. При вирощуванні оцтовокислих бактерій в лабораторії використовують агаризованому середу Лайценской, що містить (NH 4) 3 PO 4 * 3 H 2 O, MgHPO 4 * 3 H 2 O, KH 2 PO 4. Ацетобактери самі синтезують всі необхідні вітаміни і тому ростуть у поживних середовищах без їх додавання.

Acetobacter очень вериабельны, они могут даже потерять свойство образовывать уксусную кислоту. aceti дуже веріабельни, вони можуть навіть втратити властивість утворювати оцтову кислоту. Крім того, бактерії повинні витримувати високу концентрацію оцтової кислоти, не бути вимогливими до високих концентрацій поживних речовин і не здійснювати переокислення оцту. Всі ці властивості у продуцента мінливі. Щоб уникнути не потрібних мутацій, інокулят підтримується в середовищі з високою загальною концентрацією спирту та оцтової кислоти і низькою концентрацією поживних речовин [2, 4, 6].

1.5 Хімія отримання оцтової кислоти

cere visiae : Як вихідний продукт для виробництва оцтової кислоти використовується етиловий спирт (етанол), який виходить звичайно зброджуванням вуглеводів дріжджами, наприклад Saccharomyces cere visiae:

С6Н12О6 → 2С2Н5ОН + 2СО2

глюкоза етанол вуглекислий газ

Процес ацетіфікаціі представляє собою окислення практично всього етилового спирту з утворенням оцтової кислоти в повністю аеробної систему у присутності штамів Acetobacter . aceti. Теоретично 1 г глюкози повинен давати 0,51 г етилового спирту, при окислюванні якого утворюється 0,67 г оцтової кислоти, але практично кінцевий вихід становить приблизно 0,5 г внаслідок втрат легко випаровуються речовин і часткового окислення оцтової кислоти з утворенням СО2. Стадії реакції схематично можуть бути представлені таким чином:

С2Н5ОН + О → СН3СНО + Н2О

2СН3СНО → С2Н5ОН + СН3СООН

СН3СНО + О → СН3СООН + Н2О

Остання стадія здійснюється алкоголь-і альдегіддегідрогеназной системою з використанням тріфосфопірідіна як кофермент.

Алкогольдегідрогеназа Acetobacter aceti містить нещодавно відкриту простетичної групу метоксантін, або пірролохінолінхінон. Цей фермент знаходиться на зовнішній стороні плазматичної мембрани і каталізує окислення етанолу в оцтову кислоту. Метоксантін частково потрапляє в поживне середовище і в харчовій оцет, надаючи йому злегка жовтувату забарвлення. [7]

Поряд з оцтовою кислотою утворюються в невеликих кількостях такі кінцеві продукти, як альдегіди, ефіри й ацетоін, що мають значення як смакові речовини.

Перш оцет виготовляли переважно з малоцінного вина і пива. Для отримання спеціальних сортів оцту і сьогодні застосовують спеціальне сировину, за яким і називають кінцевий продукт, наприклад винний оцет (у Франції та

Італії), солодовий оцет (в Англії), ізюмні і медовий оцет.

Сировиною для сучасних способів швидкого оцтового бродіння служить в даний час майже виключно дешевий спирт, який зазвичай надходить з спиртової промисловості (картопляний або зернової), проте може застосовуватися і синтетичний етиловий спирт. Він застосовується у вигляді водного розчину з концентрацією 4-11% об. Так як оцтовокислі бактерії не можуть розмножуватися в чистому водно-спиртовому розчині, додаються як органічних вуглеводних джерел меляси тростинний цукор або глюкоза, як неорганічних живильних солей - фосфат амонію та калію, сульфат магнію, а в якості мікроелементів-іони марганцю. У якості біологічно активної речовини служить солодовий або дріжджовий екстракт [3, 5].

1.6 Технологія виготовлення оцту

Після того як були розглянуті стадії підготовки сировини і поживного середовища, а також отримання посівного матеріалу можна безпосередньо перейти до способів виготовлення оцтової кислоти.

1.6.1 Орлеанський спосіб

Оцтовокислі бактерії в природних умовах і при доступі повітря утворюють на різних містять спирт рослинних соках плівку і окислюють етиловий спирт до оцтової кислоти. У вині, пиві та зброджених плодових заторі освіта оцтової кислоти в присутності молекулярного кисню зазвичай протікає мимовільно і часто веде до небажаних змін. При старому Орлеанському способі горизонтально розташовані дерев'яні бочки особливої ​​форми, розташовані в утепленому приміщенні в кілька рядів одна над іншою, об'ємом 200-500 мл, на початку процесу заливають 10 - 12 л. Готового нефільтрованого оцту. Ця порція - свого роду закваска, адже в нефільтроване оцті міститься достатньо велика кількість бактерій. До оцту доливають приблизно 10 л. профільтрованого вина. Через вісім днів, якщо процес йде нормально, доливають ще 10 л., І так до тих пір, поки бочка не заповнитися до половини обсягу. Після цього близько 40 л. готового продукту зливають, а до залишився додають фільтроване вино, і цикл повторюється. [7] При цьому потрібно було стежити, щоб бактеріальна плівка не осіла на дно, а температура становила близько 20 ° С. Для кращого доступу повітря бочки забезпечувалися отвором на рівні 5-10 см від поверхні плаваючою плівки з оцтовокислих бактерій. а бочки заливалися свіжим вином.

Отриманий оцет витримувався для дозрівання протягом багатьох місяців. Він вирізнявся особливо приємним ароматом. За Орлеанському способу працювали в оцтовому виробництві протягом багатьох століть. Зараз цей спосіб має лише історичне значення, однак він застосовується до цих пір в деяких виноробних районах Франції і незважаючи на неефективність продукт володіє дуже високою якістю [2, 5, 7].

1.6.2. Швидкий спосіб оцтового бродіння

Вперше даний метод був описаний німецьким вченим Бургаве в 1732 році.

При цьому способі, таємно розробленому в Німеччині та проданому в 1823 р. Шуценбахом, затор, що містить етанол, стікає зверху вниз в баштовому ацетаторе, крізь великий шар букової стружки, ретельно вимоченої в оцті, у той час як знизу поступає свіже повітря. Для завантаження в апарати підходять тільки букові стружки, закручені в рулон діаметром від 2 до 5 см і висотою від 3 до 6 см. Вони служать оцтовокислим бактеріям основою з великою поверхнею і покриваються товстим шаром цих бактерій. Серйозні вимоги пред'являються і до деревини. Вона повинна бути абсолютно позбавлена ​​будь-яких видів гнилі, так само можна сказати, що з цієї та інших причин стружки для оцтового виробництва мають досить високу вартість. в. Застосування інших наповнювачів, таких, як виноградні гребені і фашини, збільшують активну поверхню, було відомо вже в XVII ст.

. При запуску у виробництво окисного чана для виробництва оцту можна здійснювати засів чистою культурою А. aceti. Спосіб Шуценбаха є безперервним.

Основним апаратом, у якому здобувають оцтову кислоту за методом Шуценбаха, є дерев'яний чан конічної форми. На відстані 200 - 300 мм від основного днища в ньому встановлюють горизонтальну перфоровану перегородку. Верхня частина апарату на 2 / 3 заповнюється стружками, які зрошуються живильним для бактерій середовищем, що містить деяку кількість оцтової кислоти (найчастіше це 6%-ний розчин), етиловий спирт (3 - 4%) і невелика кількість амонійних і фосфатних солей. У міру протікання розчину бактерії, що закріпилися, або іммобілізовані на стружках, окислюють спирт в оцтову кислоту. У нижній частині апарату скупчуються готова продукція - 9%-ний оцет. В процесі окислення виділяється тепло, яке підвищує температуру усередині апарату до 30 - 35 º С. У результаті різниці температур створюється природна і досить інтенсивна конвекція. Повітря надходить в патрубки під чужим днищем, проходить через апарат і виходить у верхній його частині. Так сама собою здійснюється аерація, необхідна для працюючих бактерій.

У апарат Шуценбаха завантажується 1 - 1,5 м3 стружок. На одному підприємстві працюють десятки таких апаратів. Продуктивність апаратури при роботі з даного способу низька і становить не більше 1,5 кг оцтової кислоти на 1 м3 стружок на добу (у перерахунку на 100%-ную оцтову кислоту). При цьому вихід оцту (від теоретично можливого при використанні початкової кількості етилового спирту) не перевищує 75%. Процес ведеться безперервно, десятиліттями, без зміни бактерій і стружки. Висока кислотність заливається в апарат розчину необхідна для того, щоб інші бактерії не могли «заселити» апарат і зіпсувати, таким чином, продукт. Це дає можливість вести виробництво оцту без дотримання стерильності. Єдиний супутник оцтових бактерій у цьому процесі - дрібні нематоди - угриці. Вони харчуються бактеріями і теж легко переносять високі концентрації оцтової кислоти. Оцет очищають від них фільтруванням після пастеризації, в результаті якої вони гинуть і випадають в осад. [5, 7]

Рис. 1. Апарат Шуценбаха: 1 - дерев'яна конічна ємність; 2 - шар букових стружок.

Способу Шуценбаха аналогічний циркуляційний спосіб Фрінгса, в даний час на переважній більшості підприємств виробництво оцту ведеться саме цим способом. Ця технологія має чимало спільного з методом Шуценбаха. Тут також використовуються апарати, наповнені стружками, також на стружках іммобілізовані оцтовокислі бактерії, і також маса стружок зрошується живильним розчином, що містить спирт, оцтову кислоту і мінеральні солі. Однак є і суттєві відмінності між цими методами. Перш за все, це стосується розміру апаратів. На деяких підприємствах обсяг їх заповнення стружками робочої камери становить 60 м3. У такий апарат (рис. 2.): Через спеціальну розподільну систему подають 10%-ний розчин спирту зі швидкістю в кілька разів більшою, ніж за методом Шуценбаха. За допомогою насоса розчин багаторазово циркулює через апарат до тих пір, поки весь спирт не окислитися і не утворюється 9%-ний розчин кислоти. Близько 10% вихідного чистого спирту в цьому процесі втрачається. Цикл триває

5 - 6 днів, після чого повторюється.

Рис. 2. Апарат Фрінгса: 1 - корпус, 2 - помилкове перфоровані днище; 3 - шар букових стружок, 4 - циркуляційний насос; 5 - змійовик системи термостатування; 6 - розподільчий пристрій.

В апаратах великого обсягу тепловиділення виявляється настільки значним, що в них доводиться вбудовувати спеціальні теплообмінники. Найчастіше в робочій камері розташовують змійовики, по яких циркулює охолоджуюча вода, але іноді доводиться влаштовувати ще й додаткові, так звані виносні теплообмінники, які встановлюють зовні апарату в циркуляційному контурі. [5, 7]

Повітряний потік і інтенсивність окислення, викликаного при сильному виділенні тепла, також регулюються за допомогою вентиляторів, які підводять відфільтроване повітря.

Генератори Фрінгса, також можуть бути виготовлені з деревини (рис. 3.). Як правило, це деревина модрини або дуба. Вони працюють з виходом етилового спирту до 80-95% від теоретично можливого. З затору з 11% об. спирту і 8 г оцтової кислоти на 1 л утворюється оцет з 107 г оцтової кислоти і 0,3% спирту. Оцет зі збірної ємності у днища генератора відводиться у танк і витримується [2, 5].

При отриманні оцту циркуляційним способом питома продуктивність досягає 6 - 8 кг кислоти на добу на 1м3 робочого об'єму апарата.

Рис. 3. Оцтовий генератор Фрінгса (схематичний поперечний розріз).

Але і у цього методу є істотні недоліки, головним з яких розмір апарата. На початку шістдесятих років 20 століття з'явилася технологія, при якій оцтовокислі бактерії стали культивувати в спеціальних апаратах - ферментерах в рідині, - так званий метод періодичного глибинного культивування [7].

1.6.3 Глибинний спосіб з використанням ацетатора

На початку шістдесятих років 20 століття з'явилася технологія, при якій оцтовокислі бактерії стали культивувати в спеціальних апаратах - ферментерах в рідині, - так званий метод періодичного глибинного культивування.

Ферментери для глибинного культивування оцтових бактерій - це виготовлені з нержавіючої сталі ємності, усередині яких розміщуються перемішують пристрої та аератори різних конструкцій [7].

. aceti затора, содержащего в виде водного раствора 8—12% этанола, уксусную кислоту и питательные соли, в герметическом кислостойком танке при наличии систем аэрации и охлаждения (ацетатор), и в обработке затора при постоянной аэрации и температуре от 28 до 30°С (рис. 4). Глибинний спосіб, розроблений Хроматкой і Ебнер, полягає в засіву A. Aceti затору, що містить у вигляді водного розчину 8-12% етанолу, оцтову кислоту і живильні солі, в герметичному кіслостойкой танку при наявності систем аерації і охолоджування (ацетатор), і в обробці затору при постійній аерації і температурі від 28 до 30 ° С (рис. 4). На початку циклу умови життя для бактерій різко змінюються, і в результаті якийсь час не спостерігається їх помітного зростання, ця стадія у розвитку мікроорганізмів називається лаг-фазою. Після закінчення лаг-фази концентрація спирту починає зменшуватися, а кислоти - навпаки, зростатиме [7]. Коли безперервно вимірюється вміст спирту знизиться до 0,1-0,3%, то автоматично зливається 40-50% вмісту реактора (ацетатора) і віддаляється, в реактор поступає свіже затор. При цьому аерація не повинна перериватися, так як оцтовокислі бактерії пошкоджуються вже при 10-20-секундному нестачі кисню. Хоча оцтовокислі бактерії чутливі до високої концентрації кислоти, вдалося виділити і адаптувати штами, які переносять 13%-ве вміст оцтової кислоти, тому за допомогою таких реакторів можна отримувати оцет відповідної концентрації. Технічно досконала система аерації самостійно засмоктує повітря і шляхом тонкого розподілу газових бульбашок в заторі забезпечує 70-80%-ве використання оцтовими бактеріями підведеного кисню.

При робочій висоті від 3 до 4 м і обсязі ацетатора від 3 до 48 м3 щогодини необхідно від 15 до 200 м3 повітря. Потреба в енергії становить близько 0,8 кВт • г на 10 м3 повітря. Настає піна, яка може заважати виробництву, віддаляється за допомогою патентованого механічного пристрою у верхній частині ацетатора. Переваги ацетатора в порівнянні зі старими способами отримання оцту полягають у зменшенні потрібної площі, у високому ступені автоматизації, у високому виході (96-97% теоретично можливого виходу) за короткий час і в можливості перерв у роботі. Недоліки у високу потребу в енергії та у втраті частини оцтових бактерій, вільно плаваючих в рідині, які іноді відводяться з готовим оцтом. Так як вони створюють мутність оцту, необхідно застосовувати фільтрацію. У цілому переваги глибинного методу перевищують його недоліки. У глибинних установках об'ємом від 3 до 48 м3 можна щодня виробляти від 750 до 12.000 л 12%-ного спиртового оцту [2, 5].

Рис. 4. Схема ацетатора Фрінгса для глибинного виробництва оцтової кислоти

1.6.4 двустадійность глибинний напівпроточні процес

У першому ферментере відбувається розмноження бактерій. Частина вмісту з першого ферментера перекачується у другій, де завершується ферментація. У перший ферментер додають свіже сусло, а вміст другого повністю виливається. Тому перший ферментер працює як напівпроточні, а другий - як періодичний. Вихід оцтової кислоти 18,5% [2].

1.6.5 Проточне культивування

Дослідженнями Ю. Л. Ігнатова було показано, що накопичується в процесі оцтова кислота знижує окислювальну активність бактерій і зменшує питому швидкість росту клітин. Цей факт дозволив П. І. Миколаєву з співробітниками організувати процес отримання оцтової кислоти в батареї з декількох апаратів глибинним способом у безперервному режимі. У результаті вийшла оригінальна схема, в якій процес отримання 9%-ний оцтової кислоти ведуть в чотирьох-п'яти послідовно з'єднаних ферментерах (рис. 5).

Схема установки для отримання оцту в безперервному режимі.

: h 2 > h 3 > h 4 > h 5. Перетікання рідини з апарату в апарат відбувається через різницю тисків у «повітряній подушці», що виникає за рахунок різного заглиблення переточні труб h: h 2> h 3> h 4> h 5. Рис. 5.

) в ферментерах начиная с первого.[8] Таблиця 1 .- Зміст оцтової кислоти (Р) і спирту (S) в ферментерах починаючи з першого. [8]

Р, мас.%

3,0

5,9

8,0

9,3

10,0

, об.% S, об.%

2,6

1,8

1,6

0,9

0,2 - 0,15

Ферментацію проводять в батареї, що складається з п'яти послідовно з'єднаних ферментаторів. Кожен апарат забезпечений мішалкою, барботером і змієвикових теплообмінником. У перший ферментатор завантажується посівний матеріал, і безперервно подаються живильне середовище, в якої сумарна концентрація етилового спирту та оцтової кислоти становить 6,4-6,7%, а також стерильне повітря. При цьому створюються оптимальні умови для швидкого розмноження оцтовокислих бактерій. Перший ферментатор є генератором оцтовокислих бактерій для всіх наступних апаратів, в ньому також відбувається окислення етилового спирту в оцтову кислоту.

Культуральна рідина передається з ферментатори в ферментатор за рахунок тиску, створюваного повітрям. У кожному ферментаторі забезпечуються умови, що сприяють інтенсивному окислювання етилового спирту в оцтову кислоту. Для підтримки потрібної концентрації спирту в другій, третій і четвертий апарати додають 40%-ний етиловий спирт. Вміст спирту та оцтової кислоти в кожному ферментаторі протягом процесу зазначено в таблиці 1. Температура та інтенсивність аерації від ферментатори до ферментатори знижуються: якщо в першому апараті температура дорівнює 28 ° С, а інтенсивність аерації 0,35-0,40 м3 / (м3 • хв), то в останньому апараті відповідно 25 ° С і 0,1 -0,15 м3 / (м3 • хв). Культуральна рідина виводиться з п'ятого ферментатори з концентрацією оцтової кислоти не нижче 9% і не вище 9,3%. З 100 л безводного етилового спирту отримують 75-90 кг оцтової кислоти [2, 4, 6, 7].

Даний метод досить швидко був впроваджений у виробництво на декількох заводах. Зараз за цією технологією працюють Експериментальний харчокомбінат в Балашисі, оцтові цеху в містах Горлівка та Дніпродзержинськ на Україну, завод у Словаччині [7].

З усіх розглянутих способів один вже не застосовується, другий скоро повністю залишить виробничий процес, а три останніх методу є застосовувати і розвивати методами виробництва.

Для своєї роботи я вибираю останній метод отримання оцтової кислоти, проточное культивування. Цей метод найбільш вигідний, так як вихід продукту становить 90% і більше; процес йде з більш повної ступенем перетворення вихідної сировини; існує можливість збільшення обсягу одержуваного продукту, додаванням етилового спирту безпосередньо під час процесу, в другій, в третій, четвертий і п'ятий апарати установки; знижуються витрати на виробництво, так як основна частина оцтовокислих бактерій виходить у першому апараті, а в решті йде, здебільшого, окислення етилового спирту в оцтову кислоту і підтримку процесів життєдіяльності оцтовокислих бактерій. Також, даний метод був вибраний і тому, що він розроблений порівняно не давно і є досить перспективним.

1.7 Принципова технологічна схема отримання оцтової кислоти

Після розгляду методів отримання оцтової кислоти, і після того як був визначений основний метод. Можна уявити принципову технологічну схему отримання оцтової кислоти застосовується, безпосередньо в процесі отримання.

Як, вже було сказано раніше, ферментацію проводять в батареї, що складається з п'яти послідовно з'єднаних ферментаторів. Кожен апарат забезпечений мішалкою, барботером і змієвикових теплообмінником. Але, при цьому потрібно враховувати, що процес починається не в ферментаторах, а в лабораторії, де отримують посівний матеріал, вирощуючи оцтовокислі бактерії на рідкому поживному середовищі в колбах на качалках. А потім у лабораторному ферментаторі місткістю 30 л [4, 6].

З вище сказаного можна зробити відповідні висновки про вигляді принципової схеми.


2

1



3.2

3.1



3.3 3.4 3.5 3.6 4

3

Схема 1. 1 - колба, 2 - лабораторний ферментатор (30 л.), 3 - батарея: 3.1 - напірний бак для вихідної живильного середовища, 3.2 - бак напірний для етанолу, 3.3, 3.4, 3.5, 3.6 - ферментатори, 4 - збірник готового оцту.

Можна сказати, що дана схема не обмежується тим, що на ній зображено, це пов'язано з різними застосовуваними стадіями очищення і стадіями доведення продукту до товарних форм.

1.8 Очищення і підготовка отриманого продукту до застосування

1.8.1 Обробка сирого оцту

При стоянні якості оцту поліпшуються (це не відноситься до «білого» оцту). Поліпшення якості може бути зумовлено утворенням ефірів з етанолом, який залишається після ферментації. При стоянні преципитирующие матеріал осідає, що полегшує наступні операції [2].

1.8.2 Освітлення

Для освітлення в розчин оцтової кислоти додають бентоніт і невелика кількість лимонної кислоти. Після перемішування освітлений розчин оцтової кислоти подають на фільтр-прес. Фільтрацію здійснюють через фільтри з діатомової землею. Можна застосовувати ультрафільтрацію, яка зручна для проточного культивування. Фільтрат, що представляє собою 9%-ву оцтову кислоту (столовий оцет), подають до збірки готового продукту, з якого здійснюють розлив [2, 4].

1.8.3 Концентрування оцтової кислоти

У столовому оцті міститься 5-9% кислоти (у СРСР) або 4% (США), що отримується з 10-13%-го оцту. Оцет з концентрацією 20-30% кислоти отримують шляхом виморожування вихідного розчину. Лід, який утворюється в цьому процесі, відкидається. Процес концентрування досить дорогий. Шляхом перегонки отримують 70-80%-ю оцтову кислоту, звану оцтовою есенцією. Крижана оцтова кислота містить 98-99,8% кислоти [2].

Щоб забезпечити тривалу стійкість, оцет пастеризується до або після розливу. Для цього досить короткого нагрівання до 60 - 65 º С. Іноді застосовують хімічне консервування, наприклад іонами срібла [5].

1.9 Застосування

Оцет застосовують у значній кількості в домашньому господарстві і в промисловості харчових продуктів для заквашування і в якості приправи до страв, особливо салатів, а також для консервування овочів, таких, як кольорова капуста і огірки (мариновані овочі), а також грибів та рибних продуктів, для виготовлення гірчиці і майонезу. Оцет, отриманий за допомогою оцтовокислих бактерій, називається спиртовим оцтом, однак для харчових цілей застосовують і оцет, отриманий синтетичним шляхом. Також оцет (оцтову кислоту) використовують для розчинення органічних барвників, при отриманні медикаментів, пластмас, синтетичних волокон [2, 5].

1.10 Шкідники оцту

1.10.1 Мікробні ураження

Мікробні ураження викликаються, перш за все, внаслідок утворення слизових речовин і розщеплення оцтової кислоти. . В чанах для окисления, например в генераторе Frings , из-за слизи может нарушаться аэрация и сильно сокращаться образование уксуса. Хоча різні види оцтових бактерій можуть утворювати слизові речовини, найбільші труднощі викликаються, мабуть, тільки видом Acetobacter. У чанах для окислення, наприклад в генераторі Frings, через слиз може порушуватися аерація і сильно скорочуватися освіта оцту.

Багато мікроорганізмів і серед них гіфоміцети, міцеліальні дріжджі і самі оцтовокислі бактерії можуть розщеплювати розведену оцтову кислоту на вуглекислий газ і воду:

СН3СООН + 2О2 → СО2 + 2Н2О

Під час виготовлення оцту розщеплення оцтової кислоти настає тоді, коли бракує спирту або є надлишок повітря [2, 5].

1.10.2 немікробної шкідники

). На оцтових підприємствах і в окрузі зустрічаються в масовій кількості різні види кліщів і дрозофіли звичайної (Drosophila). З ними можна відносно легко боротися, застосовуючи інсектициди. Оцтова угріца (Anguillula ) (рис. 6) aceti) (рис. 6)

Рис. 6. - Жіноча особина з приплодом в різних стадіях розвитку (збільшено у 120 разів).

Може проникати в оцтові чани, виключаючи глибинні установки, розмножуватися в них і викликати суттєві труднощі і втрати. Живородящі нематоди довжиною 2 мм і товщиною 0,04 мм для людини нешкідливі, однак викликають помутніння, а також смакової шлюб і неприємний запах оцту. Їх можна знищити нагріванням до 54 ° С або обробкою сірчистим газом, а потім відносно легко відфільтрувати [2, 5].

У літературному огляді було проведено дослідження основних способів мікробіологічного синтезу оцтової кислоти, обраний метод отримання, який розглядається як основний.

У ході дослідження синтезу було розглянуто кілька методів отримання, з яких один уже не використовується це «Орлеанський метод», так як він морально застарів. Наступний метод, який був розглянутий це «швидкий спосіб оцтового бродіння», цей метод досить продуктивний особливо по безперервній схемі, але він також витісняється більш сучасними методами. На даний момент широке поширення мають «глибинні методи». «Глибинний метод з використанням ацетатора», «двустадійность глибинний напівпроточні процес» і «проточное культивування» ці три методи мають свої переваги і недоліки, але всі вони зараз використовуються в промисловому синтезі оцтової кислоти, як найбільш сучасні методи. Метод «проточного культивування» був вибраний як основний метод отримання оцтової кислоти в даній роботі.

Так само в літературному огляді були розглянуті продуценти оцтової кислоти, стадії підготовки вихідної сировини, підготовки живильної середовища, отримання посівного матеріалу, очищення отриманого продукту та підготовки до застосування, застосування оцту і шкідники оцту. Була розглянута хімія отримання оцтової кислоти.

2. Технологічна схема мікробіологічного синтезу оцтової кислоти

На рис. 7 зображена технологічна схема мікробіологічного синтезу оцтової кислоти. Римськими цифрами позначені основні матеріальні потоки, арабськими цифрами позначено технологічне обладнання.

  1. - Посівний матеріал;

  2. - Вихідна сировина для приготування живильного середовища;

  3. - Живильне середовище;

  4. - Етанол;

  5. - Атмосферне повітря;

  6. - Повітря на виході з батареї реакторів;

  7. - Оцтова кислота після синтезу;

  8. - Бентоніт;

  9. - Лимонна кислота;

  10. - Відходи (біомаса, бентоніт);

  11. - Очищений продукт готовий до розфасовки.

1. - Інокулятор для отримання посівного матеріалу; 2. - Реактор для приготування живильного середовища; 3. - Напірний бак для живильного середовища; 4. - Напірний бак для етанолу; 5. - Вихровий насос; 6. - Парова колона для підігріву живильної середовища до температури стерилізації; 7. - Видержіватель поживних середовищ при температурі стерилізації; 8. - Теплообмінник для охолодження стерильних живильних середовищ; 9. - Ферментатор; 10. - Компресор; 11. - Освітлювач; 12. - Фільтр прес, 13. - Збірник готового очищеного продукту; 14. - Фасувальний апарат.

Ферментацію проводять в батареї, що складається з п'яти послідовно з'єднаних ферментаторів. Кожен апарат забезпечений мішалкою, барботером і змієвикових теплообмінником. У перший ферментатор завантажується посівний матеріал, і безперервно подаються живильне середовище, а також стерильне повітря. При цьому створюються оптимальні умови для швидкого розмноження оцтовокислих бактерій. Перший ферментатор є генератором оцтовокислих бактерій для всіх наступних апаратів, в ньому також відбувається окислення етилового спирту в оцтову кислоту.

Культуральна рідина передається з ферментатори в ферментатор за рахунок тиску, створюваного повітрям. У кожному ферментаторі забезпечуються умови, що сприяють інтенсивному окислювання етилового спирту в оцтову кислоту. Для підтримки потрібної концентрації спирту в другий, третій, четвертий і п'ятий апарати додають 40%-ний етиловий спирт. Температура та інтенсивність аерації від ферментатори до ферментатори знижуються. Але при всьому цьому для процесу окислення потрібно досить великі кількості кисню, який надходить з допомогою компресора, разом з атмосферним повітрям, в кожен апарат батареї, через барботер.

Посівну культуру оцтовокислих бактерій вирощують в лабораторії, в колбах на качалках, а потім у інокуляторе на рідкому поживному середовищі, після чого отриманий посівний матеріал подають у перший ферментатор, де відбувається генерація оцтовокислих бактерій.

Так само, в перший ферментатор подається живильне середовище, яка проходить стадію стерилізації, дана стадія полягає в тому, що живильне середовище нагрівають в паровій колоні до температури стерилізації, потім подають у видержіватель, де живильне середовище знаходиться заданий час при температурі стерилізації, після чого її подають у теплообмінник, де відбувається охолодження вже стерильною живильного середовища, потім в напірний бак і після цього середу подається в ферментатор.

Після того як культуральна рідина пройде через всі п'ять апаратів, вона виходить з останнього з концентрацією оцтової кислоти не нижче 9% і не вище 9,2 - 9,3%. Повітря, який також виводитися з останнього апарату йде в атмосферу, не потребуючи будь - якої очищенню, а культуральна рідина потрапляє на стадію освітлення. Її освітлюють бентонітом з додаванням невеликої кількості лимонної кислоти. Після перемішування розчин оцту подають на фільтр прес, де з нього окремо виводяться відходи - це біомаса і бентоніт, а так само відфільтрований розчин оцту, який надходить до збірки готового продукту, а потім на фасувальний апарат (розлив).

Рис. 7. Технологічна схема мікробіологічного синтезу оцтової кислоти.

3. Розрахунок моделі реактора на ЕОМ

Для розрахунку було обрано ферментатор, що діє за схемою реактора ідеального змішування. Ферментатор виконаний з нержавіючої сталі і забезпечений мішалкою, барботером і змієвикових теплообмінником. Ферментатор використовується для проведення процесу оцтовокислого бродіння при глибинному культивуванні. Вихідним реагентом є суміш етилового спирту і затравки оцтової кислоти. Процес йде при постійній аерації, тому що оцтовокислі бактерії - строгі аероби. Так як в ферментаторі протікає екзотермічний процес, і температура реакційної маси швидко піднімається, тепло потрібно відводити (уксуснокислое бродіння протікає при температурі 28 - 30 º С), для цього використовуються спеціальні пристрої, такі як теплообмінники. У даному випадку застосовується вбудований всередину реактора змієвикових теплообмінник (розрахунок на ЕОМ ведеться для реактора з сорочковий теплообмінником). З метою перемішування реакційної маси і рівномірного її розподілу по всьому об'єму реактора, застосовуються пристрої, які називаються мішалки. Мішалки бувають різноманітних видів: якірні, рамні, листові, пропелерні і т.д.

теплоносій теплоносій

вихідний реагент







Рис. 8. Реактора з вбудованим змієвикових теплообмінником

Продукт

Механічне перемішування (найбільш поширене в промисловості) здійснюється за допомогою мішалок різного типу. Кожна мішалка представляє собою ту чи іншу комбінацію лопатей, насажанних на вал.

Розрізняють такі типи мішалок:

  • лопатеві

  • пропелерні

  • турбінні

  • спеціальні

Лопатеві мішалки поділяються на:

  1. власне лопатеві (для високов'язких середовищ)

  2. листові (для малов'язких середовищ)

  3. рамні

  4. якірні (для високов'язких, здатних налипати, середовищ)

  5. – образные (применяются в резиновой промышленности для перемешивания клеев). Z - образні (застосовуються в гумовій промисловості для перемішування клеїв).

Пропелерні мішалки як робочий орган мають пристрій, що нагадує гребний гвинт, лопаті якого закріплені на втулці, насажанной на вал. не должен превышать 0,2 – 0,33 диаметра корпуса D . Діаметр лопатей d не повинен перевищувати 0,2 - 0,33 діаметра корпусу D.

Окружна швидкість обертання до 15 м / с.

диспергирования газа в дисперсионной среде. Пропелерні мішалки застосовуються для створення емульсій, тонких суспензій та аерозолів шляхом диспергування газу в дисперсійному середовищі. Циркуляційні потоки рідини призводять до утворення воронки.

Турбінні мішалки як робочий орган мають пристрій, що нагадує колесо турбіни. Колеса турбінної мішалки бувають, відкритими і закритими. При обертанні турбіни створюються два циркуляційних потоку (зони) внаслідок відкидання рідини від колеса в радіальному напрямку. Турбінні мішалки є швидкохідними 12 м / с. Вони використовуються для перемішування в'язких рідких мас, отримання емульсій і суспензій з великими твердими частинками.

Для перемішування і в'язкопластичного середовищ використовуються шнекові та стрічкові мішалки.

Теплообмінні апарати призначені для передачі теплоти між різними середовищами. Теплообмінні апарати за призначенням поділяються на теплообмінники, холодильники, конденсатори і випарники. У теплообмінниках теплота регенерується рідкої або газоподібної середовищами.

За родом теплоносіїв в залежності від їх стану теплообмінні апарати розрізняються на парорідинних, рідинно-рідинні, газорідинні, газо-газові і парогазові. Теплообмінні апарати по конфігурації поверхні теплообміну поділяють на трубчасті з прямими трубками, змієвикові, ребристі, спіральні, пластинчасті, а щодо компонування її - на кожухотрубчасті, типу «труба в трубі», зрошувальні і т.д. Найбільш поширені кожухотрубчасті теплообмінні апарати.

Реактор - це пристрій, призначений для проведення хімічного процесу.

Існує кілька класифікацій реакторів, наведемо, тільки дві основні:

1. За способом відведення та підведення вихідної сировини і продукту реакції:

  • Реактор періодичної дії,

  • Реактор безперервної дії,

  • Реактор полупереодіческого дії,

  • Реактор напівбезперервного дії.

2. За гідродинамічного режиму:

  • Реактора змішування,

  • Реактора витіснення.

Реактор ідеального змішування періодичної дії (РІСП).

Відбувається миттєве перемішування вихідних реагентів таким чином, що їх концентрації у всіх точках об'єму однакові.

Реактор ідеального змішування безперервної дії (Рісний).

Вихідні реагенти завантажуються в реактор безперервно, продукти відводяться так само безперервно.

Реактор ідеального витиснення (РІВ).

У РІВ реакційна маса рухається в одному напрямі з постійною швидкістю, без поздовжнього і поперечного перемішування. З причини схожості такого руху з рухом поршня в циліндрі, його також називають поршневим.

Короткий опис властивостей оцтової кислоти та її констант.

Оцтова кислота СН3СООН - є типовим представником органічних кисень містять кислот. Вона є безбарвною прозорою рідиною, більш вузький, ніж вода (1,22 мПа * З) з характерним різким запахом. Дана кислота має густину 1,05 г/см3 при 20 0С, поверхневий натяг 27,8 * 103 Н / м, теплоємність 0,49 ккал / кг * 0С. СН3СООН змішується в будь-яких співвідношеннях з водою, ефіром завдяки своїй природі та здатності диссоциировать на іони. Вона добре розчиняє сірку, фосфор, галлоідоводороди. Безводна оцтова кислота (крижана) є гарним розчинником для багатьох органічних сполук, але може вступати з ними в хімічну взаємодію і відповідно змінювати їх властивості.

СН3СООН є стійким до дії температур з'єднанням: у газоподібному стані вона не розкладається при температурі близько 400 0С. Має теплоту згоряння 3490 ккал / кг.

Оцтова кислота з хімічної точки зору є типовою органічною кислотою з відповідними властивостями. Вона реагує з підставами, спиртами, амінами. Набирає реакції заміщення атома водню в СН3-групі на галоген, може утворювати ангідриди як всередині, так і міжмолекулярні.

При попаданні на шкіру, як і всі кислоти, викликає опіки. Її пари надають дію на слизові оболонки дихальних шляхів, очей і можуть пошкодити їх.

СН3СООН широко використовується при виробництві ацетатів, полімерних матеріалів і композицій, ефірів і т.д. Дана кислота знайшла своє застосування і в харчовій, текстильній промисловості. Велике значення мають похідні даного з'єднання.

3.1 Алгоритм розрахунку

1. Кінцева концентрація реагує компонента А.

Са к = Са 0 (1 - Ха к)

2. Чисельне диференціювання інтегральної і кінетичної кривої.

= Δ Ca / Δτ Vr = Δ Ca / Δτ

3. Середній час перебування в реакторі ідеального змішування.

к τ см = (Са 0 - Са к) / Vr до

4. Обсяг реакційної маси.

= qv τ см / 3600 Vp = qv τ см / 3600

  1. Теплова потужність реактора.

= qv [ qt Са 0 Ха к – Cp ρ ( tk – t н)] / 3600 Q = qv [qt Са 0 Ха до - Cp ρ (tk - t н)] / 3600

6. Витрата хладагента

= 3600 * Q / [ Gw ( twk – tw )] Gw = 3600 * Q / [Gw (twk - tw)]

7. Діаметр реактора

= 3√ V р Da = 3 √ V р

8. Висота стінки

На ≈ Da

9. Площа змоченою стінки.

= π На Da Fc = π На Da

10. Площа еліптичних днища.

= 1.35 Da 2 FD = 1.35 Da 2

11. Загальна змочена поверхню.

= Fc + FD Fa = Fc + FD

12. Середня рушійна сила.

= ( twk – tw н) / ln [( tk - tw н) / ( tk - twk )] Δ tc = (twk - tw н) / ln [(tk - tw н) / (tk - twk)]

13. Середня температура хладагента в режимі витіснення.

= tk - Δ tc txc = tk - Δ tc

14. В'язкість реакційної маси при середній температурі.

- β tk μ = μ 0 e - β tk

15. В'язкість хладагента.

= μ w 0 e - β x t kc μ w = μ w 0 e - β x t kc

16. Коефіцієнт Ренольдса в апараті з мішалкою.

= ρ wD м , где D м = d 0 t * D а Re = ρ wD м, де D м = d 0 t * D а

17. Коефіцієнт Прандтля в апараті з мішалкою.

= 1000 Ср μ / λ Pr = 1000 Ср μ / λ

18. Об'ємна витрата води.

= Gw / 3600 ρ w Qw = Gw / 3600 ρ w

19. Середня швидкість води.

= Qw / Sp Vx = Qw / Sp

20. Коефіцієнт Ренольдса для хладагента в сорочці.

х = Vxd э ρ w / μ w Re х = Vxd е. ρ w / μ w

21. Коефіцієнт Прандтля для хладагента в сорочці.

х = 1000 Cw μ w / λ w Pr х = 1000 Cw μ w / λ w

22. Коефіцієнт Нуссельта для апарату з мішалкою.

ст )0,14(D м / Da) Nu = 0.36 Re0.67 Pr0.33 (Pr / Pr ст) 0,14 (D м / Da)

23. Коефіцієнт тепловіддачі

/ D м α = Nu λ / D м

24. Питома теплова потужність реакційної маси.

г = α ( tx – x ) q г = α (tx - x)

25. Температура іржі з боку води.

= х - q г( rc + δ c / λ c ) tw = х - q г (rc + δ c / λ c)

26. Коефіцієнт Нуссельта для хладагента в сорочці.

х = 0,037 Re х0,8 Pr х0,4 ( Pr / Pr ст)0,25, если Re > 5*105 Nu х = 0,037 Re х0, 8 Pr х0, 4 (Pr / Pr ст) 0,25, якщо Re> 5 * 105

27. Коефіцієнт тепловіддачі води.

х λ х / D э, где D э = 2 δ р α х = Nu х λ х / D е, де D е. = 2 δ р

28. Питома теплова потужність від стінки до води.

= α x ( tw – txc ) qx = α x (tw - txc)

29. Середня питома теплова потужність.

= ( qx + q г)/2 qc = (qx + q р) / 2

30. Необхідна поверхня теплопередачі.

= 1000 Q / qc F = 1000 Q / qc

31. < Fc , то Необхідна висота сорочки, якщо F <Fc, то

= f / π Da Hp = f / π Da

32. Коефіцієнт теплопередачі.

= qc / Δ tc . До t = qc / Δ tc.

Рис. 9. Схема екзотермічного реактора ідеального змішування.

, C a 0 , t н 4 березня q k, C a 0, t н

1 - корпус реактора,

2 - сорочка,

3 - кришка реактора,

4 - мішалка.


, t w н 1 G x, t w н 1

2



, C a q v, C a , t k k, t k

Таблиця 2.3.2 Таблиця ідентифікаторів програми «Ірис»

Найменування параметрів

Розмір-ність


Позначення

Величина




У лекції

У програмі


Вихідні дані:





Продуктивність

м3/год

qv

qV

0.5

Початкова конц-я реагує компонента А

моль А/м3

Са, 0

Са0

11

Ступінь конверсії

-

Х

Хак

0,83

Масив конц-й комп. А заданої інтегральної кінетичної кривої

моль А/м3

Са

Са i

Табл. 9

Масив часу реакції

з

τ

ti

Табл. 9

Кількість точок вище названого масиву

-

n

n

15

Початкова температура реакційної маси

С º С

tH

tH

20

Температура реакційної маси в реакторі

º С

tK

tK

30

Довідкові дані:





Тепловий ефект реакції по компоненту А.

кДж / моль А

qt

qt

493.11

Щільність реакційної маси при робочій температурі.

кг/м3

ρ

ρ

781

=0 º C В'язкість реакційної маси при t = 0 º C

Па * с

μ 0

0 Vi 0

0.00056

Температурний коефіцієнт в'язкості реакційної маси.

К-1

β

be

0.0062

Теплоємність реакційної маси

кДж / кг * К

Ср

СР

5,15

Теплопровідність реакційної маси

Вт / м * К

λ

la

0,63

Початкова температура холодоагенту на вході в сорочку.

º С

н tw н

н tw н

10

Кінцева температура холодоагенту на виході з сорочки.

º С

twk

twk

25

Теплоємність хладагента

кДж / кг * К

Cw

CW

4,19

=0 º C В'язкість хладагента при t = 0 º C

Па * с

μ w

0 Viw 0

0.001

Коефіцієнт в'язкості

К-1

β w

bew

0,0057

Щільність хладагента при середній температурі сорочки.

кг/м3

ρ w

row

972

Теплопровідність хладагента при середній температурі сорочки.

Вт / м * К

λ w

law

0,68

Ширина кільцевого перерізу сорочки в якому рухається хладагент.

м

δ р

р d р

0,006

Товщина сталевий стінки реактора

м

δ ст.

dc

0,006

Теплопровідність стінки реактора

Вт / м * К

λ ст

ас l ас

17.2

Термічний опір стінки сорочки.

Вт / м * К

rc

rc

0.0002

Відносний діаметр мішалки

-

Dm / Da

от d від

0,3

Обороти мішалки

об / сек

ω

nm

25

Розрахункові параметри:





Кінцева конц-я основного

реагуючого компоненту А.

моль А/м3


Са, до

Сак

1,87

Масив середньої конц. реагуючого компоненту А в диференціальній кінетичної залежності

моль А/м3


Са, пор

Сас i

Табл. 10

Масив часу на диференціальної кінетичної кривої.

моль А/м3 * з

Vr

Vri

Табл. 10

Швидкість хім. реакції відповідна кінцевої концентрації компонента А


к Vr до

К Vr До

0,3 Е-4

Середній час перебування в РІС

з

τ см

см t см

304330

Середній час перебування в РІВ

з

в t в

в t в

134330

Відношення обсягів РІС і РІВ

-

от V від

Vot

2.27

Обсяг реакційної маси в РІС

м 3

Vp

VP

42.269

Теплова потужність

кВт

Q

q

6,2116

Масова витрата хладагента в сорочці.

кг / год

Gw

gw

355.8

Розрахунковий діаметр реактора

м

Da

da

3.4791

Висота циліндричної частини

м

Ha

HA

3.4791

Еквівалентний діаметр

м

э d е.

de

0.2E-2

Діаметр мішалки

м

м D м

dm

1,0437

Площа перерізу кільцевого зазору в сорочці.

м 2

м S м

Sm

0.065884

В'язкість реакційної маси при температурі реакції.

Па * с

μ

Vi

0,465 Е-3

В'язкість реагенту при середній температурі в сорочці.

Па * с

μ w

Viw

-3 0.8965 E -3

для реакционной массы. Re для реакційної маси.

-

Re

Re

0.4575E +8

для реакционной массы. Pr для реакційної маси.

-

Pr

Pr

3.8008

Об'ємна витрата хладагента

м3 / с

Qw

qw

-3 0.1017 E -3

Швидкість хладагента в сорочці.

м / с

Vx

Vx

0.1543E-2

для хладагента в рубашке. Re для хладагента в сорочці.

-

х Re х

х Re х

10.04

для хладагента в рубашке. Pr для хладагента в сорочці.

-

х Pr х

х Pr х

5,5236

Середня рушійна сила.

До

с Δ t з

dtc

10.82

Середня температура хладагента.

º С

txcp

txc

19.18

Відношення чисел Pr

-

ст Pr / Pr ст

PrO

0.99836

для реакционной массы Nu для реакційної маси

-

Nu

Nu

22757

Коефіцієнт тепловіддачі реакційної маси.

Вт/м2 * К

α

al

13736

для хладагента. Ставлення Pr для хладагента.

-

х Pr / Pr х

PrOx

1.05

для хладагента. Nu для хладагента.

-

х Nu х

х Nu х

3,721

Коефіцієнт тепловіддачі хладагента.

Вт/м2 * К

α х

alx

421.71

Питома теплова потужність реакційної маси.

Вт/м2 * К

г q г

qg

3628.7

Питома теплова потужність хладагента.

Вт/м2 * К

х q х

х q х

3611,7

Середня питома теплова потужність хладагента.

Вт/м2 * К

с q з

с q з

3620,2

Температура накипу з боку реакційної маси.

º С

Х

Х

29,74

Температура іржі в сорочці.

º С

tw

tw

27.74

Поверхня бічній циліндричної стінки реактора.

м2

ст F ст

fc

38,006

Поверхня еліптичного днища.

м2

д F д

fd

16,340

Загальна поверхня стінки днища реактора.

м 2

Fa

fa

54,347

Необхідна розрахункова поверхня теплопередачі.

м 2

F

f

1,7158

Висота апарату і сорочки.

м

Нр

НР

0,15706

Коефіцієнт теплопередачі.

Вт/м2 * К

До t

До t

334.58

Таблиця 3. - Залежність концентрації компонента А від часу. (Мал. 10.)

СА

11

9,2

8,5

7,7

7

6,3

5,6

5

4,5

3,7

3,2

2,6

2,3

2

1,7

τ · 103

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

110

120

130

140

Таблиця 4 - Залежність середньої концентрації компонента А від середньої швидкості реакції в диференціальної кінетичної кривої

Са з

10.1

8.85

8.1

7.35

6.65

5.95

5.3

4.75

4.1

3.45

2.9

2.45

2.15

1.85

Vr · 10-4

1.8

0.7

0.8

0.7

0.7

0.7

0.6

0.5

0.8

0.5

0.6

0.3

0.3

0.3

У даній роботі було проведено розрахунок реактора ідеального змішування з сорочковий теплообмінником. Ми отримали основні технологічні параметри та геометричні розміри, такі як висота циліндричної частини апарату рівна 3,48 м, діаметр апарату 3,48 м, діаметр мішалки 1,04 м і висота сорочки рівна 3,48 м. Також була зображена схема реактора, побудовані : графік диференціальної кінетичної кривої, графік зміни температури реакційної маси і хладагента уздовж поверхні сорочки і графік зміни температури реакційної маси і хладагента поперек стінки сорочки.

І все ж основною метою був розрахунок реактора ідеального змішування з змієвикових заглибним теплообмінником. Через примірної схожості розрахункових параметрів сорочкового і змієвидного теплообмінників, доведеться дорахувати деякі параметри, такі як довжина, внутрішній діаметр і висота змійовика.

Довжина змійовика

= F / π d ср = 1,72/(3,14*0,0275) = 19,9 м. L = F / π d ср = 1,72 / (3,14 * 0,0275) = 19,9 м.

ср = d в + δ = 0.025 + 0.025 = 0.0275 м. d ср = d в + δ = 0.025 + 0.025 = 0.0275 м.

Внутрішній діаметр змійовика в апараті

в = 0.7* Da = 0.7 * 3.48 = 2.436 м. D в = 0.7 * Da = 0.7 * 3.48 = 2.436 м.

Висота змійовика

в = L / π D в = 19.9/(3.14*2.436) = 2.6 м. h в = L / π D в = 19.9 / (3.14 * 2.436) = 2.6 м.

Таким чином, основні параметри реактора ідеального змішування з заглибним змієвикових теплообмінником можна представити так

  • висота циліндричної частини апарату 3,48 м,

  • діаметр апарату 3,48 м,

  • діаметр мішалки 1,04 м,

  • довжина змійовика 19,9 м,

  • внутрішній діаметр змійовика в апараті 2,44 м,

  • висота змійовика 2,6 м.

4. Термодинамічний аналіз основної реакції

4.1 Вихідні дані

Рівняння реакції: С2Н5ОН + О2 СН3СООН + Н2О

(283 ÷ 333 К) Температурний інтервал 10 ÷ 60 º C (283 ÷ 333 К)

Крок зміни температури 10 º C

Таблиця 5. Вихідні дані

В-во

ni

,

кДж / моль

,

Дж / (моль * К)

А0

А1

А2

А3

А-2

СН3СООН

1

-431,8

282,4

-11,2

310,8

-244,7

78,4

0,42

Н2О

1

-241,8

188,7

30,2

6,7

6,5

-2,3

0,08

С2Н5ОН

1

-234,6

282,4

-20,9

327,1

-236,8

71,5

0,71

О2

1

0

205

20,5

26,7

-15,6

3,1

0,20

4.2. розрахунок термодинамічних функцій.

1) Розрахунок аналітичної залежності :

, = 19,4

, = -36,3

, = 14,2

, = 1,5

, = - 0,41

2) Розрахунок аналітичної залежності :

= - 439 (кДж / моль).

;

= - 439077,993 (Дж / моль);

= - 439026,14 (Дж / моль);

= - 438973,79 (Дж / моль);

= - 438921,22 (Дж / моль);

= - 438868,69 (Дж / моль);

= - 438816,4 (Дж / моль);

3) Розрахунок аналітичної залежності :

= - 16,3

;

,

= - 17,06 ;

= - 16,54 ;

= - 16,05 ;

= - 15,59 ;

= - 15,16 ;

= - 14,77 ;

4) Розрахунок залежності :

, = - 434250,01 (Дж);

, = - 434180 (Дж);

, = - 434110,64 (Дж);

, = - 434041,55 (Дж);

, = - 433972,01 (Дж);

, = - 433897,99 (Дж);

5) Розрахунок залежності :

<=> ,

(283) = 1,42*1080 = 184,56 KP (283) = 1,42 * 1080

(293) = 2,56*1077 = 178,24 KP (293) = 2,56 * 1077

(303) = 6,95*1074 = 172,33 KP (303) = 6,95 * 1074

(313) = 2,73*1072 = 166,79 KP (313) = 2,73 * 1072

(323) = 1,52*1070 = 161,60 KP (323) = 1,52 * 1070

(333) = 1,16*1068 = 156,72 KP (333) = 1,16 * 1068

6) Побудова таблиці за результатами розрахунку:

Таблиця 6. Результатами розрахунку

Т, К

, Дж / ​​моль

, Дж / ​​К

, Дж

lnKP

KP

283

- 439077,993

- 17,06

- 434250,01

184,56

1,42 * 1080

293

- 439026,14

- 16,54

- 434180

178,24

2,56 * 1077

303

- 438973,79

- 16,05

- 434110,64

172,33

6,95 * 1074

313

- 438921,22

- 15,59

- 434041,55

166,79

2,73 * 1072

323

- 438868,69

- 15,16

- 433972,01

161,60

1,52 * 1070

333

- 438816,4

- 14,77

- 433897,99

156,72

1,16 * 1068

7) Висновки зроблені на підставі термодинамічного розрахунку.

Реакція екзотермічна, так як значення ентальпії на всьому відрізку температур негативно. Тому відповідно до принципу Ле Шательє, підвищення температури зсуває рівновагу в бік утворення вихідних речовин.

Так само, відповідно до принципу Ле Шательє, зміна тиску зрушує рівновагу реакції в бік утворення продуктів реакції.

Рівновага реакції можна зрушити, вправо застосувавши надлишок спирту (збільшивши подачу кисню), або ж постійно видаляти один з продуктів реакції - воду або оцтову кислоту.

Так як тепловий ефект реакції значний, то необхідно вибрати реактор з яких-небудь охолодженням. Таким чином, можна вибрати реактор, який використовується в останньому, розглянутому, в літературному огляді, методі отримання оцтової кислоти - проточное культивування. У даному методі використовується реактор з внутрішнім теплообмінному, тобто реактор з вбудованим змієвикових теплообмінником.

Так само потрібно вказати, що даний термодинамічний розрахунок виконано для реакції описує приблизно процес синтезу оцтової кислоти, так як сам мікробіологічний процес на багато складніше і його опис являє досить великі труднощі, пов'язані з великою кількістю стадій проходять біологічних процесів. Звідси можна сказати, що даний розрахунок не має особливого практичного інтересу до даної роботи.

5. Матеріальний баланс стадії синтезу

5.1 Вихідні дані

Основна реакція:

2ОН + О2 → СН3СООН + Н2О СН3 CH 2ОН + О2 → СН3СООН + Н2О

(А) (В) (З) (Д)

Таблиця 7. - Вихідні дані

Продуктивність реактора, G

16,620 т / рік

Кількість днів у році, n

330

Технологічний вихід продукту, f

90%

Молярні співвідношення вих. : B реагентів, A: B

1:2,58

Ступінь перетворення, ха

83%

Селективність реакцій, Ф

85%

(СН3 CH 2ОН) Mr (СН3 CH 2ОН)

46 г / моль

(О2) Mr (О2)

32 г / моль

(СН3СООН) Mr (СН3СООН)

60 г / моль

(Н2О) Mr (Н2О)

18 г / моль

5.2. Розрахунок.

    1. Практична продуктивність реактора:

,

= 0,035 (кмоль / год).

    1. Склад вихідної суміші: етанол і кисень.

Кількість подається етанолу:

, = 0,035 (кмоль / год).

- З урахуванням технологічного виходу:

= 0,0389 (кмоль / год).

- З урахуванням селективності:

= 0,0458 (кмоль / год).

- З урахуванням ступеня перетворення:

= 0,05518 (кмоль / год) = 2,538 (кг / год).

Кількість непрореагировавшего етанолу:

, = 0,0098 (кмоль / год) = 0,5315 (кг / год).

Кількість подається кисню:

, = 0,1416 (кмоль / год) = 4,531 (кг / год).

Кількість кисню пішов на реакцію:

, = 0,0389 (кмоль / год).

Кількість кисню непрореагировавшего:

, = 0,109 (кмоль / год) = 3,386 (кг / год).

    1. Кінцева суміш має склад: етанол, кисень, оцтова кислота, вода.

Кількість етанолу і кисню вважати тут не має сенсу, так як вони були пораховані, як непрореагіровавшіх, вище.

Кількість утворилася оцтової кислоти:

= 0,0389 (кмоль / год).

Кількість утворилася води:

, = 0,0389 (кмоль / год) = 0,7 (кг / год).

Таблиця 8. - Результати розрахунку матеріального балансу.

Прихід

Речовина

Gm

Gn

Gv


кг

%

кмоль / год

%

м3 / год

%

С2Н5ОН

2,538

35,9

0,0552

28,05

1,236

27,9

О2

4,531

64,1

0,1416

71,95

3,172

72,09

Разом:

7,069

100

0,1968

100

4,40

100

Витрата

Речовина

Gm

Gn

Gv


кг

%

кмоль / год

%

м3 / год

%

С2Н5ОН

0,5315

7,54

0,0098

4,98

0,2195

4,99

О2

3,386

48,02

0,109

55,44

2,442

55,54

СН3СООН

2,434

34,52

0,0389

19,79

0,8714

19,80

Н2О

0,7

9,92

0,0389

19,79

0,8714

19,80

Разом:

7,052

100

0,1966

100

4,40

100


5) Висновки розрахунків матеріального балансу.

  • практична продуктивність реактора - 0,0389 кмоль / год;

  • технологічні втрати продукту - 0,0039 кмоль / год;

  • матеріальні потоки вихідних речовин і продуктів реакції зведені в табл. 8.

  • У даній роботі матеріал баланс не має ніякого практичного інтересу з причини, того, що розрахунок проведений для основної реакції мікробіологічного синтезу оцтової кислоти, яка має дуже складний вид, пов'язаний з проходженням біологічних процесів.

6. Тепловий баланс стадії синтезу

6.1. Вихідні дані

Таблиця 9. - Вихідні дані

В-во

ni

,

кДж / моль

,

Дж / (моль * К)

А0

А1

А2

А3

А-2

СН3СООН

1

-431,8

282,4

-11,2

310,8

-244,7

78,4

0,42

Н2О

1

-241,8

188,7

30,2

6,7

6,5

-2,3

0,08

С2Н5ОН

1

-234,6

282,4

-20,9

327,1

-236,8

71,5

0,71

О2

1

0

205

20,5

26,7

-15,6

3,1

0,20

= 283 К Температура вихідних реагентів ... ... ... ... ... .10 º C = 283 К

= 303 К Температура кінцевих продуктів ... ... ... ... ... 30 º C = 303 К

Теплові втрати від приходу тепла ... ... ... ... .. ... .4%

6.2 Розрахунок

  1. Теплоємність вихідних речовин:

,

=

= 63,19 ;

= 29,37 ;

Середня мольна теплоємність вихідних реагентів:

,

- процентное содержание i - го компонента в мольном потоке (в приходе) де Ni - процентний вміст i - го компонента в мольному потоці (в парафії)

= 38,86 .

  1. Кількість теплоти, що вноситься з вихідними реагентами:

, = 2164,28 (кДж / год).

  1. Розрахунок теплоти хімічної реакції:

,

Вих.: = 234,6 * 55,2 = 12949,92 (кДж / год);

= 0 * 141,6 = 0 (кДж / год)

Пр.: = 234,6 * 9,8 = 2299,08 (кДж / год);

= 0 * 109 = 0 (кДж / год);

= 431,8 * 38,9 = 16797,02 (кДж / год);

= 241,8 * 38,9 = 9406,02 (кДж / год);

= 12949,92 (кДж / год);

= 2299,08 + 0 + 16797,02 + 9406,02 = 28502,12 (кДж / год);

= 28502,12 - 12949,92 = 15552,2 (кДж / год).

  1. Теплоємність продуктів реакції

  2. =

= 66,19 ;

= 29,42 ;

=

= 67,26 ;

=

= 33,63 ;

Середня мольна теплоємність продуктів реакції:

= 39,57 .

  1. Кількість тепла, що виноситься з продуктами реакції:

, = 2357,18 (кДж / год).

  1. Кількість тепла, що витрачається на нагрівання суміші:

,

= 152,95 (кДж / год).

  1. Кількість тепла, що виділяється або поглинається при фазових передам речовин:

.

вещества не изменяют своего фазового состояния , то Так як в інтервалі температур 10 ... 30 º C речовини не змінюють свого фазового стану, то 0

  1. Прихід тепла:

, 17716,48 (кДж / год).

  1. Втрати тепла:

ПОТ = 0,04 * 17716,48 = 708,66 (кДж/ч). , Q ПОТ = 0,04 * 17716,48 = 708,66 (кДж / год).

  1. Витрата тепла:

,

= 3218,79 (кДж / год).

  1. Теплове навантаження на реактор:

= 3218.79 – 17716.48 = -14497,7 (кДж/ч). , QF = 3218.79 - 17716.48 = -14497,7 (кДж / год).

12) Побудова таблиці за результатами розрахунку матеріального балансу.

Таблиця 10. - Результати

Прихід

Витрата

Qi

кДж / год

%

Qi

кДж / год

%

РЕАГ Q реаг

2164.28

12.22

ПР Q ПР

2357.18

13.31

QR

15552.2

87.78

НАГР.СМ Q НАГР.СМ

152.95

0.86




ПОТ Q ПОТ

708.66

4.00




QF

14497.7

81.83

17716.48

. 00 100. 00

17716.48

100.00

13) Висновки розрахунків теплового балансу.

  • теплові потоки на вході в реактор (ПАРАФІЯ тепла) - 17716,48 кДж / год;

  • теплові потоки на виході з реактора (ВИТРАТА тепла) - 3218,79 кДж / год;

  • теплові втрати - 708,66 кДж / год;

  • теплове навантаження на реактор - 14497,7 кДж / год;

  • основні теплові потоки зведені в табл. 10.

  • У даній роботі тепловий баланс не має ніякого практичного інтересу з причини, того, що розрахунок проведений для основної реакції мікробіологічного синтезу оцтової кислоти, яка має дуже складний вид, пов'язаний з проходженням біологічних процесів.

Висновки

Дана робота містить кілька розділів, основним з яких є літературний огляд. У ньому описуються основні методи отримання оцтової кислоти мікробіологічним синтезом. Також у цьому розділі представлено: хімізм процесу мікробіологічного синтезу оцтової кислоти, стадії підготовки вихідної сировини, стадії очищення готового продукту, продуценти оцтової кислоти, застосування і шкідники оцту. У ході опису основних методів отримання оцтової кислоти, був обраний один метод, який розглядається як основний для даної роботи. Це метод «проточного культивування». Він найбільш вигідний, так як вихід продукту становить 90% і більше; процес йде з більш повної ступенем перетворення вихідної сировини; існує можливість збільшення обсягу одержуваного продукту, додаванням етилового спирту безпосередньо під час процесу, в другій, в третій, четвертий і п'ятий апарати установки ; знижуються витрати на виробництво, так як основна частина оцтовокислих бактерій виходить у першому апараті, а в решті йде, здебільшого, окислення етилового спирту в оцтову кислоту і підтримку процесів життєдіяльності оцтовокислих бактерій. Також, даний метод був вибраний і тому, що він розроблений порівняно не давно і є досить перспективним.

Наступний розділ роботи це «технологічна схема мікробіологічного синтезу оцтової кислоти». Відповідно в ньому є опис технологічної схеми, сама схема на якій вказані всі матеріальні потоки і позначені всі апарати, що беруть участь в процесі синтезу.

Потім йдуть такі розділи роботи, як «розрахунок моделі реактора на ЕОМ», в якому подано розрахунок ферментера на ЕОМ, тут розраховані основні параметри апарату; «термодинамічний розрахунок основної реакції», «матеріальний баланс стадії синтезу» і «тепловий баланс стадії синтезу».

Останні три розділи даної роботи не представляють особливого інтересу, тому що вони пов'язані з хімізмом процесу, а в даному випадку хімізм процесу мікробіологічного синтезу оцтової кислоти досить складний через те, що це біологічний процес і має багатостадійність. У даній же роботі розрахунок в останніх трьох розділах проводився за спрощеною реакції, не враховуючи проміжних стадій.

Список використаної літератури

1. Біотехнологія: Принципи та застосування: навч. посіб. / Г. Біч, Д. Бест, К. Браєрлі [и др.]; Під ред. І. Хіггінса і ін; Переклад з англ. А.С. Антонова; Під ред. А.А. Баєва. - М.: Мир, 1988. - 479 с.

2. Воробйова, Л.І. Промислова мікробіологія: підручник / Л.І. Воробйова. - М.: Знання, 1985. - 64 с.

3. Уебб, Ф. Біохімічна технологія і мікробіологічний синтез: підручник / Ф. Уебб. - Переклад з англ. П.Є. Швалева. - М.: Медицина, 1969.

4. Яковлєв, В.І. Технологія мікробіологічного синтезу: [Учеб. Посібник для середовищ. ПТУ] / В.І. Яковлєв. - Л.: Хімія. Ленінград. отд - ня, 1987. - 271 с.

5. Мюллер, Г. Мікробіологія харчових продуктів рослинного походження: підручник / Г. Мюллер, П. Літц, Г.Д. Мюнх. - Переклад з нім. А.М. Калашникової; Під ред. І.М. Грачової. - М.: Харчова пром - сть, 1977.

6. Мосічев, М.С. Загальна технологія мікробіологічних виробництв: підручник / М.С. Мосічев, А.А. Складнеев, В.Б. Котов. - М.: Легка і харчова промисловість, 1982. - 264с.

7. Кустова, М. Оцет. Що це таке і як його роблять / Н. Кустова / / Наука і життя. - 2002. - № 7. - С. 108 - 111.

8. Промислова мікробіологія.

9. Довідник Нафтохіміка / Под ред. С. К. Огородникова. Том 1. - Л.: Хімія, 1978.

10. Зміст та порядок оформлення самостійної (курсової) роботи. / / Ю. В. Попов, Г. М. Бутов, Т. К. Корчагін, К. Ф. Красильникова. - ВолгГТУ, Волгоград, 1996.

11. Збірник завдань до практичних занять з курсу «Основи інженерної хімії»: Учеб. Посібник / Г. М. Бутов, К. Ф. Красильникова, Т. К. Корчагін та ін - ВолгГТУ, Волгоград, 2000

12. А.Г. Касаткін. Основні процеси та апарати хімічної технології. М.: Хімія, 1971. -784с.

13. Павлов К.Ф., Романків П.Г., Носков А.А. Приклади і задачі за курсом процесів і апаратів хімічної технології. Навчальний посібник для вузів / За редакцією П. Г. Романкове. Л.: Хімія, 1976. - 576с.

14. Рабинович, В.А. Короткий хімічний довідник. Вид. 2-е испр. і доп. / В.А. Рабинович, З.Я. Хавін. - Л.: Хімія, 1978. - 392с.

15. Петров, А.А. Органічна хімія: Підручник для вузів. / А.А. Петров, Х.В. Балья, О.Т. Трощенко; Під ред. Стадничука М.Д. - 5-е вид., Перераб. і доп. - СПб.: Іван Федоров, 2002. - 624с.


Додати в блог або на сайт

Цей текст може містити помилки.

Біологія | Диплом
279.5кб. | скачати


Схожі роботи:
Синтез ізобутилового ефіру оцтової кислоти реакцією етерифікації
Виробництво оцтової кислоти
Синтез нітробензойною кислоти
Синтез нітрокарбоновой кислоти адамантана
Синтез нітрату 1 окси 3 адамантанкарбоновой кислоти
Синтез етилового ефіру 4 бромбенозойной кислоти
Синтез етилового ефіру 4-бромбенозойной кислоти
Витяг кремнефтористоводородной кислоти при процесі виробництва фосфорної кислоти
Мікробіологічний аналіз шкільних приміщень
© Усі права захищені
написати до нас