Аэробная культура в активной фазе роста выделяет много тепла, к нему добавляется энергия, которую мешалка передаёт среде. Если рубашка не отводит этот поток, температура в ферментере растёт, и культура выходит из оптимального режима. Типичная ошибка — рассчитывать рубашку только на нагрев и стерилизацию, забывая про охлаждение в пике ферментации.
Исходные данные — условный пример
| Параметр | Значение |
|---|---|
| Рабочий объём среды | 5 м³ |
| Удельное тепловыделение культуры в пике | 5 кВт/м³ |
| Мощность, передаваемая мешалкой среде | 7,5 кВт |
| Температура культивирования | 30 °C |
| Коэффициент теплопередачи рубашки | 400 Вт/(м²·К) |
| Боковая поверхность рубашки, смачиваемая средой | около 12,5 м² |
Расчёт по шагам
- Тепловая нагрузка. Q = 5 × 5 + 7,5 = 32,5 кВт.
- Средний температурный напор при оборотной воде 15 → 20 °C. Разности температур на концах: 30 − 15 = 15 К и 30 − 20 = 10 К. Среднелогарифмический напор: (15 − 10) / ln(15/10) ≈ 12,3 К.
- Требуемая площадь. F = Q / (K × Δt) = 32500 / (400 × 12,3) ≈ 6,6 м². Рубашки с 12,5 м² хватает с запасом.
- Та же задача летом при воде 25 → 28 °C. Разности: 5 К и 2 К, напор (5 − 2) / ln(2,5) ≈ 3,3 К. Требуемая площадь: 32500 / (400 × 3,3) ≈ 24,6 м². Рубашка уже не справляется почти в два раза.
Площадь рубашки определяется не объёмом аппарата, а температурой, которую может обеспечить холодоноситель в самый жаркий день.
Как решают нехватку теплообмена
- Холодная вода или гликоль от холодильной установки вместо оборотной воды — самый прямой способ увеличить напор.
- Змеевик внутри аппарата добавляет поверхность, но усложняет мойку и стерилизацию.
- Рубашка с направляющей спиралью повышает скорость хладагента и коэффициент теплопередачи.
- Выносной теплообменник с циркуляцией среды — для крупных аппаратов, при условии стерильного контура.
- Корректировка режима — ограничение скорости роста подпиткой субстрата, если охлаждение нельзя усилить.
Ферментеры и теплообменное оборудование
Промышленный ферментер Сушилка22 выпускается от 10 до 200000 л с температурой культивирования от 4 до 60 °C — рубашку и схему охлаждения рассчитываем под вашу культуру. Если поверхности рубашки недостаточно, дополним установку теплообменным оборудованием — пластинчатым, кожухотрубным или спиральным. Для точного подбора всей обвязки есть услуга подбора оборудования.
Отправьте данные о культуре и доступном холодоносителе — проверим рубашку расчётом. Звоните +7 906 968-1922, пишите sales@sushilka22.ru.