Rührfermenter-Dimensionierung: für Studenten, Absolventen und Praktiker der Verfahrenstechnik, Biotechnologie und Lebensmitteltechnik
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| Main Author: | |
|---|---|
| Format: | Book |
| Language: | German |
| Published: |
Essen
Vulkan-Verl.
2000
|
| Subjects: | |
| Online Access: | Inhaltsverzeichnis |
| Item Description: | Erscheint: 14. Mai 2000 |
| Physical Description: | XXIV, 265 S. Ill. : 21 cm |
| ISBN: | 3802721950 |
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INHALTSVERZEICHNIS
VII
INHALTSVERZEICHNIS
SYMBOLVERZEICHNIS
.
XIII
AUFGABENSTELLUNG
UND
ERLAEUTERUNG
.
XIX
AUSLEGUNG
DES
RUEHRFERMENTERS
1
BERECHNUNG
UND
ENTWURF
VOM
RUEHRWERKSBEHAELTER
.
1
1.1
STAHLSORTE
UND
WERKSTOFIKENNWERTE
IM
EINSATZBEREICH
.
1
1.2
BERECHNUNG
DES
ARBEITS-UND
BRUTTOVOLUMENS
.
3
1.3
ERMITTLUNG
DER
WANDDICKEN
DES
BEHAELTERBODENS,
DES
DECKELS
UND
DES
ZYLINDRISCHEN
BEHAELTERTEILES
(ZARGE)
.
8
1.3.1
GRUNDLAGEN
DER
FESTIGKEITSSEITIGEN
APPARATEAUSLEGUNG
.
8
1.3.2
LASTFALL/BEANSPRUCHUNG
DES
FERMENTERS
.
9
1.3.3.
BERECHNUNG
DES
UNTEREN
KLOEPPERBODENS.
11
1.3.3.1
BERECHNUNG
DER
ERFORDERLICHEN
WANDDICKE
IM
KREMPENBEREICH
AUF
INNENDRUCK
.
11
1.3.3.2
PRUEFUNG
GEGEN
ELASTISCHES
BEULEN
IM
KREMPENBEREICH
(PRUEFUNG
AUF
FALTENBILDUNG)
.
15
1.3.3.3
BERECHNUNG
DER
ERFORDERLICHEN
WANDDICKE
IM
KREMPENBEREICH
INFOLGE
AUSSENDRUCK
.
16
1.3.3.4
PRUEFUNG
DER
KUGELKALOTTE
GEGEN
ELASTISCHES
EINBEULEN
INFOLGE
AUSSENDRUCK
.
17
1.3.3.5
BERECHNUNG
DER
WANDDICKE
DES
BODENS
INFOLGE
DER
VERSCHWAECHUNG
DER
KUGELKALOTTE
DURCH
AUSSCHNITTE
.
18
1.3.3.6
BERECHNUNG
DER
GEOMETRISCHEN
ANSCHLUSSGROESSEN
DES
UNTEREN
KLOEPPERBODENS
.
20
1.3.4
BERECHNUNG
DER
WANDDICKE
DER
BEHAELTERZARGE
.
21
1.3.4.1
ERFORDERLICHE
WANDDICKE
UNTER
INNENDRUCK
.
21
1.3.4.2
ERMITTLUNG
DER
WANDDICKE
DER
BEHAELTERZARGE
UNTER
AUSSENDRUCK
.
24
1.3.4.3
BERECHNUNG
GEGEN
PLASTISCHES
VERFORMEN
.
25
1.3.4.4
NACHWEIS
DER
AUSGEFUHRTEN
KONSTRUKTION
BEZUEGLICH
DER
VERSCHWAECHUNG
DURCH
EINE
STUTZENREIHE
.
26
1.3.5
BERECHNUNG
DES
OBEREN
BODENS
.
29
1.3.5.1
BERECHNUNG
DER
ERFORDERLICHEN
WANDDICKE
IM
KREMPENBEREICH
UNTER
INNENDRUCK
MIT
BERUECKSICHTIGUNG
DES
GROESSTEN
AUSSCHNITTES
.
29
1.3.5.2
PRUEFUNG
GEGEN
ELASTISCHES
BEULEN
IM
KREMPENBEREICH
(PRUEFUNG
AUF
FALTENBILDUNG)
.
31
1.3.5.3
BERECHNUNG
DER
VERSCHWAECHUNG
DES
BODENS
DURCH
AUSSCHNITTE
IN
DER
KUGELKALOTTE
.
31
VIII
INHALTSVERZEICHNIS
1.3.5.4
BERECHNUNG
DER
VERSCHWAECHUNG
DES
BODENS
DURCH
AUSSCHNITTE
IM
KREMPENBEREICH
.
33
1.3.5.4.1
BERECHNUNG
DER
GEGENSEITIGEN
BEEINFLUSSUNG
VON
AUSSCHNITTEN
BZW.
STUTZEN
AUF
DEM
OBEREN
BODEN.
33
1.3.5.4.2
BERECHNUNG
DER
GEGENSEITIGEN
BEEINFLUSSUNG
VON
AUSSCHNITTEN
BZW.
STUTZEN
IM
BEREICH
DER
KUGELKALOTTE
.
37
1.3.5.4.3
BERECHNUNG
DER
MITTRAGENDEN
LAENGEN
IM
BEREICH
DER
KUGELKALOTTE
.
40
1
.3.5.4.4
BERECHNUNG
DER
GEOMETRISCHEN
ANSCHLUSSGROESSEN
DES
OBEREN
KLOEPPERBODENS
ENTWURF
DES
BEHAELTERS
.
42
1.3.6
ZUSAMMENSTELLUNG
DER
WANDDICKEN
DES
FERMENTERS
UND
VERGLEICH
MIT
DER
DIN
28
136
.
44
1.3.7
ENTWURF
DES
BEHAELTERS
.
47
1.4
DIMENSIONIERUNG
DES
AEUSSEREN
HEIZ-/KUEHLSYSTEMS
.
47
1.4.1
WAERMETECHNISCHE
ASPEKTE
UND
KONSTRUKTIVE
VORGABEN
.
47
1.4.2
WAERMEUEBERTRAGUNGSFLAECHE
DES
KLOEPPERBODENS
.
48
1.4.3
WAERMEUEBERTRAGUNGSFLAECHE
DES
ZYLINDRISCHEN
BEHAELTERTEILES
.
48
1.4.4
ERMITTLUNG
DER
WAERMEUEBERTRAGUNGSFLAECHEN
FUELLVOLUMEN
FUNKTION
DES
ZYLINDRISCHEN
BEHAELTERTEILES
.
53
2
GEOMETRISCHER
ENTWURF
DES
RUEHRSYSTEMS,
DES
INNEREN
HEIZ-/KUEHLSYSTEMS,
DER
BEWEHRUNG
UND
DER
BEGASUNGSEINRICHTUNG
.
57
2.1
AUSWAHL
DES
RUEHRERTYPS
FUER
DIE
RUEHRAUFGABE
.
57
2.2
ANPASSUNG
DES
RUEHRSYSTEMS
AN
DEN
BEHAELTER
.
59
2.2.1
KENNWERTE
FUER
DIE
MASSSTABSUEBERTRAGUNG
DES
2
INTERMIG
06
.
59
2.2.2
ERMITTLUNG
DER
DURCHMESSER
UND
HOEHEN
.
61
2.2.3
DIMENSIONIERUNG
DER
INNEREN
KUEHLSCHLANGE
(WENDELSCHLANGE)
.
66
2.2.4
ZUSAMMENSTELLUNG
DER
GESAMTEN
REALISIERTEN
WAERMEUEBERTRAGUNGSFLAECHE
.
70
2.2.5
AUSRICHTUNG
DER
RUEHRERABSTAENDE
ZUR
INNEREN
HEIZ-/KUEHLSCHLANGE
.
70
2.2.6
ERMITTLUNG
DER
INNEREN
WAERMEUEBERTRAGUNGSFLAECHE
FUELLVOLUMEN
FUNKTION
.
72
2.2.7
ZUSAMMENFASSUNG
DER
WAERMEUEBERTRAGUNGSFLAECHEN
FUELLVOLUMEN-
FUNKTIONEN
FUER
DEN
REAKTOR
.
75
2.2.8
ZUSAMMENSTELLUNG
DER
WESENTLICHEN
ABMESSUNGEN
DES
FERMENTERS
.
76
2.3
BEMESSUNG
DES
BEGASUNGSSYSTEMS
(LUFTVERTEILERSYSTEM)
.
79
3
BERECHNUNG
DER
RUEHRERDREHZAHL,
DER
LEISTUNGSEINTRAEGE
UND
DES
STOFIUEBERGANGES.
89
3.1
STOFFWERTE
.
89
3.2
BERECHNUNG
DER
RUEHRERLEISTUNG
.
90
3.2.1
ABSCHAETZUNGDESSTROEMUNGSREGIMES
.
90
3.2.2
ABSCHAETZUNG
DER
MAXIMAL
ERFORDERLICHEN
RUEHRLEISTUNG
.
96
3.2.3
RUEHRERDREHZAHL
UND
LEISTUNGSEINTRAG
P
R
IM
UNBEGASTEN
ZUSTAND
.
97
3.2.4
RUEHRERDREHZAHL
UND
LEISTUNGSEINTRAG
P
R
G
IM
BEGASTEN
ZUSTAND
.
100
3.2.5
LEISTUNGSEINTRAG
DER
LUFT
P
G
IN
DAS
REAKTIONSVOLUMEN
.
105
3.2.6
GESAMTLEISTUNGSEINTRAG
DURCH
RUEHREN
UND
BEGASEN
IM
ANFANGSZUSTAND
IN
DAS
REAKTIONSVOLUMEN
.
106
INHALTSVERZEICHNIS
IX
3.3
BERECHNUNG
DES
ERFORDERLICHEN
K
L
A
-
WERTES
.
107
3.4
ABSCHAETZUNG
DER
MISCHZEIT
.
112
3.5
INTERPRETATION
VON
TRANSPORT-UND
REAKTIONSPROZESSEN
.
115
4.
DIMENSIONIERUNG
DER
RUEHRERWELLE
.
119
4.1
UEBERSCHLAEGLICHE
DIMENSIONIERUNG
DES
WELLENDURCHMESSERS
.
119
4.2 AUSWAHL
DES
MOTORS
.
122
4.3
ERMITTLUNG
GEOMETRISCHEN
DER
ANSCHLUSSGROESSEN
DER
FUNKTIONSMASSE
VON
DER
WELLENKUPPLUNG
BIS
OBERES
LOSLAGER
.
124
4.4
BERECHNUNG
DER
AUFLAGERKRAEFTE
.
125
4.4.1
GRUNDLAGEN
ZUR
BERECHNUNG
DER
AUFLAGERKRAEFTE
.
125
4.4.2
ERMITTLUNG
DER
WIRKENDEN
KRAEFTE
.
127
4.4.3
ERMITTLUNG
DER
LAGERREAKTIONEN
OHNE
AXIALSCHUBKRAEFTE
.
135
4.5
BERECHNUNG
DER
QUERKRAFT
UND
DER
MOMENTENLINIE
.
140
4.6
MAXIMALE
DURCHBIEGUNG
DER
RUEHRERWELLE
.
143
4.6.1
BEWERTUNGSKRITERIUM
.
143
4.6.2
GROBABSCHAETZUNG
.
144
4.6.3
GENAEHERTE
BERECHNUNG
.
144
4.6.4
GENAUE
BERECHNUNG
.
146
4.6.5
VERGLEICH
DER
ERGEBNISSE
DER
BERECHNUNGEN
ZUR
MAXIMALEN
DURCHBIEGUNG
DER
WELLE
.
149
4.7
BERECHNUNG
DES
VERDREHWINKELS
DER
WELLE
.
151
4.8
NAEHENMGSWEISE
ERMITTLUNG
DER
BIEGEKRITISCHEN
DREHZAHL
DER
RUEHRER
WELLE
.
152
4.8.1.
GRUNDLAGEN
DER
BERECHNUNG
DER
KRITISCHEN
DREHFFEQUENZ
.
152
4.8.2.
BERECHNUNG
DER
GRUND-KREISFREQUENZ
A
0
DER
MASSEBEHAFTETEN
WELLE
(OHNE
RUEHRER)
.
153
4.8.3
KRITISCHE
EIGENFREQUENZ
DER
MASSELOSEN
WELLE
MIT
MASSEBEHAFTETEN
RUEHRERN
.
155
4.9
BERECHNUNG
UND
VERGLEICH
DER
VORHANDENEN
MIT
DEN
ZULAESSIGEN
SPANNUNGEN
IM
LAGER
B
.
157
4.10
BERECHNUNG
DER
TEILVOLUMEN
DER
BEWEGTEN
UND
UNBEWEGTEN
EINBAUTEN
.
160
5
AUFSTELLUNG
UND
AUSWERTUNG
DER
GEKOPPELTEN
STOFF
UND
WAERMEBILANZ
GLEICHUNGEN
FUER
DIE
PENIZILLIN-FERMENTATION
.
166
5.1
BILANZIERUNG
DES
FED-BATCH-FERMENTERS
.
166
5.2
PROZESSSPEZIFISCHE
ZUSAMMENHAENGE
DER
PENIZILLIN-FERMENTATION
.
168
5.2.1
ABHAENGIGKEIT
DES
VOLUMEN
UND
DER
HEIZ-/KUEHLFLAECHEN
DES
125
M
3
-
FERMENTERS
VON
DER
ZULAUFSTRATEGIE
.
168
5.2.2
BETRIEBSKENNWERTE
.
169
5.2.3
HYDRODYNAMISCHE
ZUSAMMENHAENGE
UNTER
BERUECKSICHTIGUNG
DES
ERWEITERTEN
BUECHE-KRITERIUMS
[38]
IN
DER
WAERMEBILANZ
.
169
5.2.4
KINETISCHES
MODELL
UND
PARAMETER
DER
PENIZILLIN-FERMENTATION
NACH
HEIJNEN
ET
AL.
[62]
.
171
X
INHALTSVERZEICHNIS
5.2.4.1
BEKANNTE
MODELLE
DER
PENIZILLIN-FERMENTATION
.
171
5.2.4.2
MODELLE
FUER
WACHSTUM.
ERHALTUNG,
PRODUKTBILDUNG
UND
ZERFALL
NACH
HEIJNEN
ET
AL.
[62]
.
172
5.2.4.3
KINETISCHE
UND
STOECHIOMETRISCHE
KOEFFIZIENTEN
.
173
5.2.4.4
DIE
GEKOPPELTE
STOFF
UND
WAERMEBILANZ
DER
PENIZILLIN-FERMENTATION
.
173
5.3
MATHEMATISCHE
BEHANDLUNG
DES
D-A-SYSTEMS
MIT
DER
MODELLBANK
BIOTECHNOLOGIE
.
177
5.3.1
AUSWAHL
DES
SOFTWARE-WERKZEUGES
ZUR
SIMULATION
.
177
5.3.2
NUMERISCHES
VERFAHREN
UND
ANWENDERALGORITHMUS
.
172
5.3.3
ERGEBNISSE
DER
PROZESSSIMULATION
.
183
6
BERECHNUNG
DES
WAERMEUEBERTRAGUNG
WAEHREND
DER
FERMENTATION
BEI
MAXIMALER
WAERMEABFUEHRUNG
.
189
6.1
GRUNDLAGEN
DER
BERECHNUNG
.
189
6.2
BERECHNUNG
DES
WAERMEUEBERGANGES
WAEHREND
DER
FERMENTATION
.
192
6.2.1
WAERMEUEBERGANG
IM
INNENRAUM
VOM
FERMENTATIONSMEDIUM
AUF
DIE
BEHAELTERWAND
.
192
6.2.2
BERECHNUNG
DES
WAERMEUEBERGANGES
IM
AUSSENRAUM
.
197
6.2.3
BERECHNUNG
DER
K
&
-
ZAHL
AN
DER
BEHAELTERWAND
FUER
DAS
KUEHLEN
DES
FERMENTATIONSPROZESSES
ZUR
ERHALTUNG
DER
ISOTHERMIE
.
200
6.2.4
WAERMEUEBERGANG
VOM
FERMENTATIONSMEDIUM
AN
DIE
WENDEISCHLANGE
.
204
6.2.5
WAERMEUEBERGANG
WENDELSCHLANGE/KUEHLWASSER
.
205
6.2.6
BERECHNUNG
DER
K
T
-
ZAHL
FUER
DAS
KUEHLEN
BEIM
FERMENTATIONSPROZESS
DURCH
DIE
WENDELSCHLANGE
.
207
6.2.7
BERECHNUNG
DER
MITTLEREN
K
M
-
ZAHL
FUER
DAS
KUEHLEN
BEIM
FERMENTATIONS
PROZESS
DURCH
DIE
HALBROHRSCHLANGE
UND
WENDELSCHLANGE
.
208
7
STERILTECHNISCHE
BERECHNUNG
DER
SUBSTRATBEHANDLUNG
.
211
7.1
VORGABEN,
KENNWERTE
UND
BERECHNUNGSMETHODIK
DER
STERILISATION
.
211
7.2
BERECHNUNG
DES
STERILISATIONSEFFEKTES
WAEHREND
DER
AUFHEIZPHASE
.
214
7.2.1
WAERMEDURCHGANG
AN
DER
BEHAELTERWAND
.
214
7.2.1.1
AEUSSERER
WAERMEUEBERGANG
(DAMPF
IN
DER
HALBROHRSCHLANGE
ZUR
BEHAELTERWAND)
.
214
7.2.1.2
INNERER
WAERMEUEBERGANG
(BEHAELTERWAND
ZUM
SUBSTRAT)
.
217
7.2.1.3
A
-ZAHL
AN
DER
BEHAELTERWAND
.
219
7.2.2
WAERMEDURCHGANG
AN
DER
WENDELSCHLANGE
.
221
7.2.2.1
WAERMEUEBERGANG
IN
DER
WENDELSCHLANGE
.
221
7.2.2.2
WAERMEUEBERGANG
VON
DER
WENDELSCHLANGE
AN
DIE
SUBSTRATLOESUNG
.
222
7.2.2.3
K
T
-
ZAHL
FUER
DAS
AUFHEIZEN
DURCH
DIE
WENDELSCHLANGE
BEI
STERILISATION
.
223
7.2.3
MITTLERE
K
M
-
ZAHL
FUER
DAS
GLEICHZEITIGE
AUFHEIZEN
DES
SUBSTRATES
DURCH
MANTELFLAECHE
UND
WENDELSCHLANGE
BEI
DER
STERILISATION
.
223
7.2.4
WAERMEKAPAZITAET
DES
SYSTEMS,
AUFHEIZZEIT
UND
TEMPERATUR-ZEIT-PROFIL
.
225
INHALTSVERZEICHNIS
XI
7.2.4.1
WAERMEKAPAZITAET
DES
SYSTEMS
.
225
7.2.4.2
AUFHEIZZEIT
UND
TEMPERATUR
-
ZEIT
-
PROFIL
.
228
7.2.5
STERILISATIONSEFFEKT
WAEHREND
DER
AUFHEIZPHASE
.
230
7.3
BERECHNUNG
DES
STERILISATIONSEFFEKTES
WAEHREND
DES
KUEHLENS
.
231
7.3.1
WAERMEDURCHGANG
AN
DER
BEHAELTERWAND
.
231
7.3.1.1
AEUSSERER
WAERMEUEBERGANG
(KUEHLWASSER
IN
DER
HALBROHRSCHLANGE
ZUR
BEHAELTERWAND)
.
231
7.3.1.2
INNERER
WAERMEUEBERGANG
(BEHAELTERWAND
ZUM
SUBSTRAT)
.
236
7.3.1.3
K
A
-
ZAHL
AN
DER
BEHAELTERWAND
.
237
7.3.2
WAERMEDURCHGANG
AN
DER
WENDELSCHLANGE
.
239
7.3.2.1
WAERMEUEBERGANG
(KUEHLWASSER
IN
DER
WENDELSCHLANGE)
.
239
7.3.2.2
WAERMEUEBERGANG
VON
DER
WENDELSCHLANGE
AN
DIE
SUBSTRATLOESUNG
.
239
7.3.2.3
K
T
-ZAHL
FUER
DAS
KUEHLEN
DURCH
DIE
WENDELSCHLANGE
.
239
7.3.3
MITTLERE
K
M
-
ZAHL
FUER
DAS
GLEICHZEITIGE
ABKUEHLEN
DES
SUBSTRATES
UEBER
HALBROHRSCHLANGEN
UND
WENDELSCHLANGE
NACH
DER
STERILISATION
.
240
7.3.4
BERECHNUNG
DES
KUEHLMITTELMASSENSTROMES
.
241
7.3.5
BERECHNUNG
DER
ABKUEHLDAUER
NACH
DER
STERILISATION
.
242
5.3.6
STERILISATIONSEFFEKT
WAEHREND
DES
KUEHLENS
AUF
100C
.
244
7.3.7
ERMITTLUNG
DER
NOTWENDIGEN
HALTEZEIT
.
245
7.4
WAERMETECHNISCHE
KENNWERTE
VOM
HEIZEN
UND
KUEHLEN
DES
SUBSTRATES
DURCH
DIE
HALBROHRSCHLANGE
UND
DIE
WENDELSCHLANGE
BEI
DER
STERILISATION
.
247
8.
ZUSAMMENFASSENDE
UEBERLEGUNGEN
ZUR
DIMENSIONIERUNG
DES
FERMENTERS
.
249
ANLAGEN
A
1
-
A
4
(AUSFUEHRLICHE
DARSTELLUNG
DER
NUMERISCHEN
ERGEBNISSE
DER
PROZESSSIMULATION
NACH
KAP.
5)
.
250
LITERATUR
.
256
SACHVERZEICHNIS
.
262 |
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