3.1 Розрахунок габаритних розмірів ферментера

Продуктивність ферментера: P = 200 кг/год (за вологою біомасою);

Коефіцієнт заповнення ферментера: 0,7;

Концентрація дріжджових клітин в культуральній рідині: C = 20 кг/м³ (за вологою біомасою);

Тривалість одного циклу культивування: Т = 12 год;

Кількість секцій ферментера: n = 12.

Культивування проводиться в два етапи: ріст біомаси та витримка біомаси, т.з. «голодування», протягом якого дріжджами споживаються залишки вуглеводнів, отриманих із поживного середовища. Етап росту триває 9 год, витримка біомаси триває 3 год. Процес розраховано таким чином, що в секціях 1 - 9 відбувається ріст біомаси, а в секціях 10 - 12 - дозрівання. Тож тривалість одного циклу в кожній секції становить 1 год.

Запуск ферментера відбувається із заповненням секції 1 поживним середовищем та внесенням посівного матеріалу. По завершенню 1-го циклу (1 год) вміст секції 1 перекачується в секцію 2, а секція 1 знову заповнюється поживним середовищем та інокулятом. Через 12 год після початку процесу, із секції 12 відбирається культуральна рідина і направляється на виділення біомаси, а в звільнену секцію 1 знову подається свіже поживне середовище та вноситься культура продуцента. Тож продуктивність ферментера кількісно дорівнюватиме обєму культуральної рідини, яка зливається із секції 12. Оскільки продуктивність ферментера нам відома - P = 200 кг/год (за вологою біомасою), а концентрація дріжджових клітин в культуральній рідині становить C = 20 кг/м³, то обєм культуральної рідини в одній секції становитиме:

 м³ ,

де t - тривалість одного циклу культивування, год.

Обєм однієї секції, враховуючи коефіцієнт заповнення 0,7, становитиме:

м³,

Габаритні розміри ферментера являють собою висоту секцій (h), зовнішній (R) та внутрішній (r) радіуси тороїда . Висота, при чому, дорівнює різниці зовнішнього та внутрішнього радіусів (R - r).

Обєм однієї секції становитиме:

.

Значення зовнішнього та внутрішнього радіусів R та r визначаються із розрахункової таблиці (див. додаток 3) за відомим значенням обєму ферментера V`_S.

У додатку 3 найближче значення обєму секції ферментера (14,33 м³) лежить на перетині значень зовнішнього та внутрішнього радіусів 4,4 м та 1,3 м, відповідно. Тож для конструювання даного ферментера приймемо наступні габаритні розміри: