Обладнання для процесів сушіння мікробіологічних продуктів

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ЕКОЛОГІЧНОЇ БЕЗПЕКИ

Кафедра біотехнології

 

 

 

 

КУРСОВА РОБОТА

(пояснювальна записка)

 

з дисципліни

«Конструкція обладнання біотехнологічних виробництв»

 

Тема:

«Обладнання для процесів сушіння мікробіологічних продуктів»

 

 

 

Виконала: студента гр. ЕТ-304 групи

Юріни М. І.

Керівник: старший викладач

Горупа В. В.

 

 

 

                                                      Київ 2012

 

 

 

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ЕКОЛОГІЧНОЇ  БЕЗПЕКИ

Кафедра біотехнології

 

Дисципліна: Конструкція  обладнання біотехнологічних виробництв

Спеціальність: Біотехнологія

Курс: третій Група: ЕТ 304 Семестр: п’ятий.

 

 

 

ЗАВДАННЯ

на курсову  роботу студента

Юріна Михайло  Іванович

^{(прізвище, ім'я, по батькові студента в родовому відмінку)}

Тема роботи «Обладнання для процесів сушіння мікробіологічних продуктів»

2. Строк здачі студентом закінченої роботи: «10» грудня 2012р.

3. Вихідні дані до роботи: Апарати для сушіння мікробіологічного синтезу

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які підлягають розробці): теоретична частина вміщує в себе огляд теоретичного матеріалу за темою курсової роботи, в роботі приведена класифікація, будова, …..

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Календарний план

№ пор.	Назва етапу	Термін виконання	Відмітка про виконання
1	Отримання теми курсової роботи	09.10.2012р.
2	Пошук літератури за темою к.р.	31.10-7.11.2012р.
3	Систематизація  та структурування матеріалу	15.11.-21.11.2008р
4	Написання ПЗ	21.11.-28.11.2012р.
5	Захист  курсової роботи	01.12.2012р.

 

 

 

 

6. Дата видачі завдання: «10» жовтня 2012 р.

 

Керівник курсової роботи (проекту) _____________ Горупа В.В.

                                 ^{(підпис керівника)                (П.І.Б.)}

 

Завдання прийняла до виконання _______________ Юріна М.І.

                                               ^{(підпис студента)                                (П.І.Б.)}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕФЕРАТ

 

Пояснювальна записка  до курсової роботи “Обладнання для процесів сушіння мікробіологічних продуктів ”: 19 с., 9 літературних джерел,4 рисунки.

Об’єкт дослідження  – обладнання для сушіння.

Мета роботи –  дослідити  обладнання для сушіння.

Методи дослідження  – аналіз, систематичний підхід, спостереження.

 

 

КЛЮЧОВІ СЛОВА

 

МІКРООРГАНІЗМИ, АПАРАТИ, СТЕРИЛЬНІ, СУБЛІМАЦІЙНІ, СУШІННЯ, БЕЗПЕРЕРВНІ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ЗМІСТ

 

Вступ..............................................................................................................................6

1.Обладнання для процесів  сушіння...........................................................................7

1.1.Класифікація сушилок..................................................................................7

1.2 Продукти мікробіологічного 

виробництва як обєкти сушіння........................................................................7

2.Класифікація обладняння для      сушіння..........................................................................................................................8

2.1Барабанні сушильні установки.....................................................................8

2.2Вихрова сушильна установка  типу СВІ......................................................9

2.3Парові конвеєрні сушарки типу  КСК.........................................................10

2.4.Шахтна сушарка типу  ВІС-42-ДУ.............................................................12

2.5.Вальцеві сушарки........................................................................................13

2.6.Сублімаційні сушарки................................................................................14 2.7.Розпилювальні сушарки для термолабільних розчинів..........................16

 

Висновок....................................................................................................................18

Список використаної літератури..........................................................................19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вступ

Процес видалення вологи з напівпродуктів мікробіологічного синтезу є однією з кінцевих операцій у виробництві біологічно активних препаратів. До процесу сушіння культуральна рідина, що містить дріжджі, вітаміни, амінокислоти, ферменти та ін, має вологість 30-60%. У сушильних установках вона обезволожується до вологості 5-12%.

Сушка продуктів мікробіологічних виробництв представляє собою складний технологічний процес. Всі продукти мікробіологічного синтезу діляться на дві основні групи:

продукти, в яких після  сушіння не вимагається збереження життєздатності мікроорганізмів або  високої активності препаратів і які використовуються як джерела поживних сполук (кормові дріжджі, водорості, амінокислоти та ін);

продукти, в яких після  висушування необхідно зберегти життєздатність або високу активність препаратів (хлібо-пекарні дріжджі, антибіотики, цілий ряд бактерій і ферментів, засоби захисту рослин та ін.)

Природно, що для першої групи продуктів можна застосувати  більш жорсткі теплові режими сушки, в той час як для другої групи потрібно застосування щадного  низькотемпературного нетривалого  режиму сушіння.

Оптимізація вибору методу сушіння і конструкцій сушильних  установок тісно пов'язана з  характеристикою висушувань продуктів. Для розрахунку процесу сушіння  необхідно знати вологість вихідного  і кінцевого продукту, капілярну  структуру, в'язкість, поверхневий натяг, коефіцієнти теплоємності, температуропровідності і теплопровідності, термолабільних, хімічний склад і ін.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.Обладнання  для процесів сушіння.

1.1 Класифікація сушилок.

У зв'язку з різноманітністю  продуктів, що піддаються сушці, існують різноманітні конструкції сушарок. Класифікацію сушарок в загальних рисах можна представити так:

-за способом підведення теплоти сушарки підрозділяються на конвективні і контактні;

-по виду теплоносія - повітряні, газові, парові;

-за величиною тиску в сушильній камері, працюючі при атмосферному тиску і вакуумні;

-за способом дії,періодичні і безперервні;

-за взаємним напрямком руху  матеріалу і теплоносія в конвективних  сушарках: прямоточні, протиточні і з перехресним струмом;

-по конструкції: камерні, тунельні, стрічкові, шахтні, сушарки в киплячому шарі, розпилювальні, барабанні, контактні, терморадіаційні, сублімаційні.

 Чіткої характеристики для  класифікації сушильних установок для продуктів мікробіологічної промисловості не існує, так як різноманітні, що виробляються у великих кількостях продукти вимагають строго індивідуальних технологічних умов теплової обробки. Сушарки, застосовувані в мікробіологічній промисловості, можна характеризувати по методу подачі продукту і теплоносія в сушильні камери, а також по гідродинамічним умовами їх роботи. Найбільше застосування при зневодненні продуктів біосинтезу знайшли конвективній сушарці, в тому числі стрічкові, барабанні, розпорошительні і в киплячому шарі, рідше використовуються контактні сушарки.

 

 

1.2 Продукти мікробіологічного виробництва як обєкти сушіння

Біологічно активні речовини при сушінні піддаються змінам, викликаним підвищенням концентрації деяких з'єднань, впливом температури сушильного агента, кисню повітря, зміною реакції середовища і т. д. В результаті можуть утворюватися нові сполуки, инактивовуватись  активні речовини, порушуватися життєздатність клітин. Тому всі ці фактори повинні бути враховані при виборі способу сушіння та виду установки.

      Так, процес зневоднення-суспензії кормових дріжджів з вмістом сухих речовин до 20-25% виробляють на вальцевих, розпилювальних сушарках або на сушарках в киплячому шарі. Процес сушіння проводиться при суворому контролі температурного режиму, щоб уникнути денатурації білків.

      На вальцьових сушарках межа температури теплоносія становить 70-80 °С, на розпилювальних 300 °С, в киплячому шарі 300 °С.

       Сушку концентратів, що містять амінокислоти, такі, як лізин, гістидин, аргінін, триптофан, до вологості 8-10% здійснюються на розпилювальних стрічкових сушарках та на сушарках в киплячому шарі. Амінокислоти вельми чутливі до підвищення температури сушіння, т, е. термолабільних. Так, наприклад, лізин при сушінні разом з наповнювачем (кормові дріжджі,та ін) при підвищенні температури понад 60-70 °С втрачається. На зниження виходу лізину при сушінні також впливає наявність інших амінокислот, вуглеводів, біомас бактерій і других компонентів, з якими лізин може під впливом темпера ¬ тури утворювати інші речовини.

Сушку ферментних препаратів з початковим вмістом сухих речовин у початковому концентрованому розчині або водному екстракті 15-20%, поверхневих культур з вологістю до 60%, ферментних концентратів, отриманих шляхом сорбції, фільтровані, осадження, кристалізації та ін, виробляють в розпилювальних або в сублімаційних сушарках. Висушені препарати мають вологість не більше 5-12%. Слід мати на увазі, що більшість ферментних препаратів термолабільних та здатні инактивовуватись при температурах понад 35-40 ° С. Тому зневоднення ферментних розчинів і суспензій здійснюють в низькотемпературних умовах сушіння.

     Кормові антибіотики (препарати терравіта, біовіта, ба-ціліхіна, бацитрацину та ін) також чутливі до температур сушіння. Їх піддають сушінню в стрічкових і розпилювальних сушарках до залишкової вологості 8-10%. Хороші результати отримані при сушінні антибіотиків в сушарках з киплячим шаром. Максимальна температура продукту при цій сушці не повинна перевищувати 60 ° С. Підвищення температури сушіння значно знижує активність препаратів і збільшує втрати в них вітамінів. Так, при сушінні біовіта на стрічковій сушарці при 80 ° С активність препарату знижується до 20%, а вміст вітаміну В12 -до 10%.

      Процес сушіння бактеріальних добрив та засобів, захисту рослин (нітрагін, азотобактерин, фосфобактерін, боверин, ін-сектін, токсобактерін та ін) має ту особливість, що після сушіння в препаратах повинно зберегтися максимальну кількість життєздатних високоактивних мікроорганізмів або їх спор. Сушку цих препаратів здійснюють на розпилювальних сушарках; отримані хороші результати сушіння цих препаратів на сублімаційних сушарках. На розпилювальних сушарках процес протікає при температурі сушильного агента 130 °С, температурі висушуваного продукту не більше 50 °

2.

 

    2.Класифікація  обладняння для сушіння.

    2.1Барабанні сушильні установки .

 

Барабанні сушарки, які  працюють при атмосферному тиску, застосовують для сушіння ферментних препаратів, органічних кислот і інших продуктів  мікробіологічного синтезу. У порівнянні з сушильними установками інших типів в сушарках барабанного типу втрати ферментативної активності не перевищують 10-15% (в сушарках інших типів втрати складають до 25%). Найчастіше сушка ведеться підігрітим повітрям при прямоточному або протиточному русі теплоносія і продукту. Повітря, що подається в барабан для сушки, повинен бути ретельно очищеним. Зазвичай для очищення повітря застосовують двоступеневу фільтрацію через фільтри грубого і бактеріальної очищення.Сушарка виготовлена ​​у вигляді циліндричного зварного корпусу встановленого на двох роликових опорах  з углом нахилу 0,5-6 ° у бік вивантаження продукту. Усередині барабана розташовані розподільний пристрій. через який продукт надходить на сушіння, і підйомно-лопатева система, складається  з похилих насадок різної конфігурації.      

     Розташування насадок забезпечує рівномірний розподіл культури по всьому перетину барабана і просуванням  її до розвантажувального пристрою. Барабан обертається від приводу  через редуктор і зубчатий вінець,  розташований на корпусі. Частота обертання барабана 3-8 за 1 хв. Температура повітряя на вході 90-95 ° С, на виході - 60-65 ° С, температура культури в процесі сушіння 30-40 °С. Швидкість повітря не більше 2-3 м/с, тому віднесення продукту з повітрям невеликий. Продуктивність установки 100 - 150 кг/год при початковій вологості продукту 35-48%. Кінцева вологість продукту10-13%. Вирощена в кюветах культура гриба подрібнюється до часток. Розміром 10-30 мм у тихохідної дробарці 5 (тихохідна дробарка являє собою двовальний шнек з переривчастими лопатями, який обертається з частотою 20 хв-1) і потім надходить на першу щабель сушки, висушується до вологості 25-30%. Витрати повітря на цьому ступені становить 4500 м3/ч, температура повітря.

                                                 Схема установки для сушіння грибів Тукумського ферментного повітродуву на вході 60-80 °С. Злегка підсушена культура гриба подається до шнеків в швидкохідну дробарку, в корпусі якої розташований перфорований ротор з укріпленими ножами, котрий обертається з частотою 1400 хв-1. У швидкохідної дробарці культура подрібнюється до величини частинок 0,5-5 мм, після чого поступає на другу сходинку сушки, де висушується до кінцевої вологості 10-13% при температурі повітря на вході 50-60 ° С і витраті повітря 3500 м3 / ч. Температура продукту в сушарці не перевищує 35 °С. Установочні розміри сушарки 12000 X 18000 X 4500 мм, сумарна потужність електродвигунів 34 кВт.                                                 Суттєвими недоліками барабанних сушарок є низький коефіцієнт заповнення сушарки (0,2-0,25), великі габарити, мала продуктивність.