Файл: Проект узла ферметативного гидролиза целлюлозы производительностью.docx
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 12.04.2024
Просмотров: 34
Скачиваний: 0
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»
Высшая школа естественных наук и технологий
(наименование высшей школы / филиала / института / колледжа)
КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
| По дисциплине/междисциплинарному курсу/модулю | | |
| | ||
| | ||
| На тему | Проект узла ферметативного гидролиза целлюлозы производительностью | |
| 100 т/сутки | ||
| | Выполнила обучающаяся: |
| | (Ф.И.О.) |
| | Направление подготовки / специальность: |
| | (код и наименование) |
| | Курс: 4 |
| | |
| | Руководитель: |
| | (Ф.И.О. руководителя, должность / уч. степень / звание) |
| Признать, что проект выполнен и защищен с отметкой | | | | |
| | | (отметка прописью) | | (дата) |
| Руководитель | | | | И. А. Хадыко |
| | | (подпись руководителя) | | (инициалы, фамилия) |
Архангельск 2022
ЛИСТ ДЛЯ ЗАМЕЧАНИЙ
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
федеральное государственное автономное образовательное учреждение
высшего образования
«Северный (Арктический) федеральный университет имени М.В. Ломоносова»
Высшая школа естественных наук и технологий
ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ
по дисциплине Биоконверсия растительного сырья
для обучающегося 4 курса 301813 группы высшей школы естественных наук и технологий
| |
| (фамилия и инициалы) |
Рассчитать проект узла ферметативного гидролиза целлюлозы производительностью 100 т/сутки.
РЕФЕРАТ
В данном проекте будет описан проект узла ферметативного гидролиза целлюлозы производительностью 100 т/сутки. Технологическая схема производства состоит из шредера – измельчителя, двух смесителей, сепаратора и реактора, предназначенный для ферментативного гидролиза целлюлозы. Производительность узла по исходному потоку составляет 5341,855 кг/ч. Расход на электроэнергию составит 66 кВт. В РПЗ: 31 страниц, 14 таблиц, 5 иллюстраций, 10 литературных ссылок.
Содержание
ВВЕДЕНИЕ 6
1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА 8
1.1 Характеристика сырья 8
1.2 Характеристика готовой продукции 9
1.3 Характеристика побочных продуктов и отходов производства 11
2 ОБОСНОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 12
ЗАО «Фарма – Север» 12
ООО «Внешпромфарм» 12
ООО «Спайс Эксперт» 12
3 ОПИСАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЙ СХЕМЫ 14
4 РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 16
4.1 Материальный баланс 16
Общее выражение для материального баланса процесса имеет вид: 16
Рассчитаем производительность реактора в кг/ч: 16
Расчет приходной части баланса в реактор: 17
4.2 Тепловой баланс 19
Рассчитаем тепловую нагрузку для стадии проведения реакции по следующей формуле: 20
5 ПОДБОР ОБОРУДОВАНИЯ 21
6 ТЕХНИКО – ЭКОНОМИЧЕСКИЕ ПОКАЗАТЕЛИ ПРОЕКТА 25
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 30
ВВЕДЕНИЕ
Целлюлозная биомасса состоит из целлюлозы, небольшим количеством белков, липидов и минеральных веществ. Приблизительно 60 - 65% сухих веществ целлюлозной биомассы представлены в качестве целлюлозы и гемицеллюлозы. Целлюлоза представляет собой высокополимерный углевод, состоящий из глюкозидных остатков C6H10O5. Целлюлоза является одним из самых распространенных природных органических веществ Земли [1].
Среди многочисленных способов проведения гидролиза выделяют основные - кислотный и ферментативный гидролиз. Ферментативный гидролиз в настоящее время представляется более перспективным. Преимуществами ферментативного гидролиза являются:
- лучшие выходы целевого продукта (моносахаридов);
- мягкие условия проведения процесса (низкие температуры, атмосферное давление);
- данный способ перспективен с точки зрения создания самостоятельных малоотходных технологий;
- снижение экологической опасности различных производств, перерабатывающих растительное сырьё и образующих большое количество отходов [1].
Также ферментативный гидролиз целлюлозы может быть использован в качестве создания биоэтанола, так как происходит эффективное разделение сложных полимерных структур целлюлозы на растворимые формы простых углеводов, пригодных для дальнейшего сбраживания. Биоэтанол – экологически чистое топливо по сравнению с другими видами топлива (это касается как технологии его получения, так и сжигания его при работе транспортных установок), при этом происходит максимально полное использование биоресурсов региона.
Исходными данными будут считаться экспериментальные значения в трудах [9]. Для ферментативного гидролиза выбрана хвойная беленая целлюлоза, а в качестве ферментативных препаратов применяются P. verruculosum 151 и рекомбинантного ферментаивного препарата P. verruculosum F10 (в соотношении 3 : 1 по содержанию белка).
1 ХАРАКТЕРИСТИКА СЫРЬЯ, ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ МАТЕРИАЛОВ, ГОТОВОЙ ПРОДУКЦИИ, ПОБОЧНЫХ ПРОДУКТОВ И ОТХОДОВ ПРОИЗВОДСТВА
1.1 Характеристика сырья
Целлюлоза представляет собой линейный гетероцепной стереорегулярный гомополимер, имеющий большое число ОН-групп, образующих водородную связь. Поэтому целлюлоза является одним из достаточно жестких полимеров, характеризующихся высокой степенью асимметрии макромолекул.
Согласно полученным данным в работе [9] были проведены ряд испытаний, в которых определялись компонентные составы образцов целлюлозы, приведенные в таблице 1.1.
Таблица 1.1 – Компонентный состав образцов сульфатной целлюлозы
| Вид целлюлозы | Компоненты, масс.% | |||
| Целлюлоза | Ксилан | Маннан | Лингин | |
| Лиственная небеленая целлюлоза | 74,5 | 21,5 | 0,3 | 2,1 |
| Лиственная беленая целлюлоза | 76 | 21,9 | 0,3 | - |
| Хвойная небеленая целлюлоза | 79,5 | 7,3 | 6,8 | 3,0 |
| Хвойная беленая целлюлоза | 85,5 | 7,5 | 7,0 | - |
По приведенным видам целлюлозы, согласно полученным данным таблицы 1.1, были определены расчетные показатели выхода продуктов при ферментативном гидролизе целлюлозы
, показанные в таблице 1.2.
Таблица 1.2 – Выход продуктов при ферментативном гидролизе целлюлозы
| Показатели | Лиственная небеленая целлюлоза | Лиственная беленая целлюлоза | Хвойная небеленая целлюлоза | Хвойная беленая целлюлоза |
| Выход восстанавливающих сахаров | 56,1 | 66,0 | 68,8 | 78,0 |
| Выход глюкозы | 43,0 | 52,2 | 54,0 | 68,0 |
Вывод. Высокий уровень конверсии глюканов (86% для хвойной беленой целлюлозы и 77 % для лиственной беленой целлюлозы), достигнутый при расходе ФП 10 мг/г, свидетельствует о высокой реакционной способности использованных в данной работе видов целлюлозы. В качестве расчетов будет использована хвойная беленая целлюлоза, так как имеет большой уровень конверсии. Для дальнейшей работы рассмотрим характеристику готовой продукции.