Данная работа заключается в проектировании мембранного биореактора с выносным ультрафильтрационным модулем для получения чистой культуры дрожжей Saccharomyces cerevisiae с конечной концентрацией клеток, равной 60 г/л. Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: -выполнить маркетинговое исследование, провести патентный поиск по теме проекта; -ознакомиться с мембранной технологией; -рассчитать массо- и теплообменные характеристики ферментатора; -произвести расчет ультрафильтрационного модуля; -выполнить чертежи к проекту; -провести анализ опасных и вредных производственных факторов, разработать мероприятия по их предупреждению. В результате расчетов были получены следующие данные: частота вращения мешалки: начальная n1 = 5 с-1; конечная n2 = 7 с -1; скорость подачи воздуха аэрирующего воздуха: начальная Qг1 = 9,83·10-3 м3/с; конечная Qг2 = 0,12 м3/с; установленная мощность электродвигателя мешалки N_(уст )= 8,6 кВт; общее гидравлическое сопротивление ∑∆P=17,5 кПа; расход охлаждающей воды, подаваемой в рубашку ферментатора: начальный WB1 = 10,0·10-5 м3/с; конечный WВ2 = 0,67·10-3 м3/с. Была выбрана мембрана из полиэфирсульфона и рассчитаны ее параметры: селективность ϕ = 0,998; рабочая поверхность мембраны F = 90,36 м2.

This work is devoted to designing a membrane bioreactor with a remote ultrafiltration module to obtain a pure culture of yeast Saccharomyces cerevisiae with a final cell concentration N = 60 g/l. To achieve this goal it was necessary to solve the following tasks: -do marketing research; -conduct a patent search based on the project topic; -calculate the mass and heat transfer characteristics of the fermenter; -calculate the ultrafiltration module; -make blueprints to the projects; -analyze hazardous and harmful production factors, develop measures to prevent them. As a result of the calculations, the following data were obtained: rotational speed of the fermenter stirrer: initial n1 = 5 s-1; final n2 = 7 с-1; air supply speed for aeration: initial Qg1 = 9,83 ·10-3 m3/s; final Qg2 = 0,12·10-3 m3/s; installed power of the drive motor of the mixer N_(est )= 8,6 kW; the total hydraulic resistance ∑∆P = 17,5 kPa; flow rate of cooling water supplied to the jacket of the fermenter: initial Ww1 = 10,0·10-5 m3/s; final Ww2 = 0,67·10-5 m3/s. A polyethersulfone membrane was selected and its parameters were calculated: membrane selectivity ϕ = 0,998; membrane working surface F = 90,36 m2.

• СОДЕРЖАНИЕ
• ВВЕДЕНИЕ
• 1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
• 1.1. Маркетинговые исследования
• 1.2. Историческая справка о Saccharomyces cerevisiae
• 1.3. Характеристика Saccharomyces cerevisiae
• 1.4. Мембранная технология
• 1.5. Мембранные процессы в биотехнологии
• 1.5.1. Мембраны, используемые в биотехнологии
• 1.5.2. Виды мембранных процессов
• 1.5.3. Баромембранные процессы
• 1.6. Мембранные биореакторы
• 1.6.1. Общая концепция мембранного биореактора
• 1.6.2. Мембранные реакторы для культивирования клеток
• 1.7. Мембранные технологии в спиртовом производстве
• 2. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
• 2.1. Описание устройства и принципа работы аппарата
• 2.2. Исходные данные
• 2.3. Массопередача и аэрация при культивировании аэробных микроорганизмов
• 2.4. Расчет скорости подачи аэрирующего воздуха и частоты вращения мешалки
• 2.5. Расчет установленной мощности электропривода мешалки
• 2.6. Расчет газораспределительного устройства
• 2.7. Расчет гидравлического сопротивления аэратора
• 2.8. Расчет теплообменных характеристик ферментатора
• 2.9. Расчет ультрафильтрационного модуля
• 2.9.1. Выбор рабочей температуры и перепада давления через мембрану
• 2.9.2. Выбор рабочей мембраны
• 2.9.3. Приближенный расчет поверхности мембраны
• 2.9.4. Расчет наблюдаемой селективности мембраны
• 2.9.5. Уточненный расчет поверхности мембраны
• 2.10. Расчет гидравлического сопротивления
• 3. ОХРАНА ТРУДА
• 3.1. Обеспечение безопасности условий труда
• 3.2. Анализ опасных и вредных производственных факторов
• 3.3. Мероприятия по пожаро- и взрывоопасности
• ЗАКЛЮЧЕНИЕ
• СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
• Приложение А
• Листы и виды
  • Лист2
• Листы и виды
  • Лист1