Vitamine B12: Fabrieksschema

·

, . -'\

,

. '''-/ , . \

..

I

- - - V I TAM I N E F A B R lEK S S C HEM A door J.C.M.van Zijp

tucht

,I

•

22 6 , , 22, 16 27 24 .,.,." ... l ...

'.

'""----... ,9, .I 39 ~ch •• 1 1:3d ' aar laboratorium ~ ~4 . _ ', .-J--- --;4...,-~' VITAMINE S,2 november 1951 j.c,m;.n .zij'p I

INHOUD

I Inleiding

11 Voorkomen

a) Bij hogere ~ieren en planten b) Bij micro~rganismen

111 _{Chemie van vitamine Bl2}

a) Isolatie en zuivering b) Eigenschappen

c) Chemische constitutie d) Bepaling vitamine Bl2

IV Keuze van het productieproces

V Beschrijving fabrieksschema

A. Microbiologisch gedeelte

a) Ontwikkeling van de bacteri~ncultuur

en de "gisting" b) Bereiding medium

c) Sterilisatie van de benodigde lucht

d) Wassen en steriliseren van de toestellen B. Chemisch gedeelte

VI Lijst van gebruikte apparatuur

VII Berekening van de afmetingen van de

\,,---,

I. Inleiding

In 1926 toonden MINOT en MURPHY (1) a rul , dat patiënten met pernicieuze anaemie door het gebruik van le~Ter in leven gehouden kOl'lan worden.

De pernicieuze anaemie was voor die tijd een dodelijke bloed-ziekte, zodat bovengenoemde ontdekking van zeer groot belang was.

Het bezwaar van het gebruik van grote hoeveelheden lever was echter dat de pati~nten er op de duur een haast onoverkomelijke afkeer van kregen. Zodoende probeerde men al heel spoedig de werk-zame stof uit de lever in handen te krijgen. Men slaagde er echter alleen in een leverconcentraat van hoge werkzaamheid te bereiden, die ook door injectie aan de pati~nt gegeven kon worden.

Zo werd sedert die tijd leverextract gebrl1ikt voor de behande-lin6 van verschillende a~aemieën, zoals de pernicieuze anaemie van Addison, spruw, zwangerschapsanaemie, enz; een aardig overzicht over dit onderwerp geeft ENGEL (2).

Na lange jaren van onderzoek waren WoITCllliL et al (3) in 1941 instaat een factor uit leverextract,het foliumzuur,te isoleren,

(0011 '" /~,

HL

t

~-~-C)-Z-C~1t

- (

I1

"'I

I H'~ " G.-NNI. ~H2 ~tI/ ,,~~ ((JOH

en hoewel deze stof (behoort tot de groep van het vitamine B) bij verscheidene anaemie~n zeer gllnstig werkt, is ze toch niet instaat om alle verschijnselen van de pernicieuze anaemie (degeneratie van het ruggemerg) te voorkomen.

Er moest dus nog een andere stof in het leverextract zitten. De isolatie van deze stof gelukte in 1948, door de Engelsman SMITH

(4) en de Amerikanen RICKES et al

(5),

die in dezelfde week hun resultaten onafhankelijk van elkaar publiceerden.

RICKES et al

(5),

die de anti-pernicieuze anaemiefactor in de vorm van rode kristalletjes isoleerden, gaven het de naam Vitamine B₁₂•

Na de ontdekking van vitamine B12J werd het onderzoek door tientallen geleerden ter hand genomen en dit had tot resultaat , dat er een, nog steeds toenemende, stroom publicaties over deze interessante stof verschijnt.

2 -11. Voorkomen

a) Bij hogere dieren en planten Het blijkt, dat vitamine B

12 zeer verspreid in de natuur voor-komt, doch slechts in uiterst kleine hoeveelheden.

Zoals reeds vermeld, vindt men het in de lever, in hoeveelheden van 35 - 50~g/lOO g. Verder bleek dat gedroogde darminhoud van schapen, nieren van runderen, enz. ook 35 - 50~g/lOO g bevatten. Afvalwater van de bereiding van vismeel en olie uit haringen, bevat

tot 15~g/IOO mI vitamine B

12• Vlees, melkpoeder, kaas, enz. bevat-ten veel minder (2 - 5~g/lOO g), terwijl plantaardig materiaal over het algemeen zeer weinig van het vitamine bevat.

b) Bij micro~rganismen

Vanwege deJdoor mij gekozen,fab-ricatie._{van vitamine B12 , za},l hier iets dieper ingegaan worden op de vorming door micro5rganismen. HALL et a.l (6) onderzochten duizenden schimmels, actinomyceten,

gisten en bacteri~n en vonden, dat verscheidene bacteriän en actino-myceten belangrijke hoeveelheden vitamine B₁₂ leverden.

en

HALBROOK et al (7) vondr dat een sta.m van Aerobacter aerogenes meer dan 400 m/ vitamine B₁₂ per mI cultuurmedium kon leveren.

Ook andere onderzoekers kregen met bacteriän, zoals Flavo-bacterium devorans, FlavoFlavo-bacterium solare, Bacillus subtilis, Bacillus megatherium, Aerobacter aerogenes, enz. dusdanige hoe-veelheden vitamine B12' dat zij ze geschikt achtten voor de tech-nische productie van vitamine B_I2-concentraten, respectievelijk het zuivere vitamine zelf.

Een andere belangrijke bron vormen de actinomyceten. Dit is daarom zo belangrijk, daa.r deze actinomyceten tegenwoordig engros voor de bereiding van antibiotica gebruikt worden, en het afge-filtreerde, vrijwel waardeloze mycelium nog grote hoeveelheden vitamine B₁₂ bevat.

Enige belangrijke actinomyceten, die voor ons doel geschikt zijn, zijn: streptomyces fradiae, die het neomycine maakt - optima-le vitamine B12 , en antibioticum productie vallen echter ~Toor een bepaald medium niet samen.

Streptomyces griseus maakt het streptomycine. Uit het mycelium en cultuurvloeistof(?) wordt vitamine B

l2 technisch gewonnen (Merck

&

Co.). Het gedroogde mycelium bevat 35 - 50~g/100 g vitamine B

12•

3

-ook gebruikt om vitamine B₁₂-concentraten te maken, die als groeiy

factor (zie verderop) gebruikt worden en die zijn superieure kwali-teit ook dankt aan de nog aanwezige sporen aureomycine.

Streptomyces venezuelae (chloromycetine) en Streptomyces

rimosus (Terramycine) bezitten in hun mycelium ook vitamine B₁₂•

Ook bij sommige schimmels heeft men vitamine B₁₂ gevonden;

n.l. bij de Ashbya gossypii, die tegenwoordig technisch gebruikt wordt om riboflavine (vitamine B2-groep) te bereiden.

111 Ohemie van vitamine B₁₂

a) Isolatie en zuivering

Zoals reeds gezegd is, kan men uitgaan van leverextracten of van media en mycelia verkregen met behulp van micr05rganismen.

Een ophoping verkrijgt men door adsorptie aan geactiveerd aluminiumoxyde of actieve kool. Door elutie met methanol, of wate-rige methanol bij het aluminiumoxyde, bf butanol of benzylalcohol bij de actieve kool, krijgt men het vitamine weer van het adsorbens

af. Door he~haalde precipitatie met aceton - waarin vitamine B

12

onoplosbaar is - kan men een rood gekleurd neerslag verkrijgen, dat een hoog percentage vitamine B

12 bevat.

l

Ook schijnt men 'ritamine B₁₂-concentraten met een "counter

current"-procédé met een mengsel van tolueen en o-cresol

(3 :

1)

vergaand te kunnen zuiveren. Een en ander schijnt beschreven te zijn

in een Zuid-Afrikaans octrooi van Merck

&

Co (8), dat echter niet

geraadpleegd kon worden.

De verdere zuivering kan het best geschieden met behulp van de chromatographie.

Wij kunnen bij voorbeeld met zetmeelkolommen werken volgens

BORSHOOK et al (9), en ontwikkelen met 0,1 N HOl, n-propanol,

n-butanol (1 : 2 : 1).

b) Eigenschappen

Vitamine B₁₂ vormt rode naalden, die geen bepaald smeltpunt

hebben, maar bij 210 - 2200 0 donker kleuren. Het is gemakkelijk

oplosbaar in water, methanol, aethanol, butanol, phenol, enz. maar onoplosbaar in aceton, aether en chloroform.

De waterige oplossing heeft een karakteristiek absorptie-spectrum.

Uit deze spectra is gebleken, dat er meerdere vitaminen uit

4

-Wij hebben B

12, B12a (reductieproduct van B12), B12b (vermoedelijk identiek met B

12a), B12c en B12d, die uit verschillende organismen geïsoleerd zijn. De werkzaamheid van al deze stoffen ten opzichte van de pernicieuze anaemie is echter dezelfde, de grondvorm van het molecQul schijnt ongewijzigd te blijven; het is hie~ echter niet de plaats, verder op dit interessante onderwerp in tegaan, men zie daarvoor bij voorbeeld ANSLOW et al (10).

Voor de bereiding van het vitamine B

12 is het natuurlijk van bele,ng iets te weten over de bestendigheid van het vi ta.mine. Ver-hitting van een zure- of alkalische waterige oplossing geeft ont-leding van het vitamine. Tussen een PH 4,0 en 7,0 verdraagt de

vita-mine-oplossing gedurende korte tijd een verhitting op 1150C. Ook is het vitamine gevoelig voor oxyderende- en reducerende stoffen, mae.r aan de lucht bij gewone temperatuur is het vrij bestendig. Voor verdere bijzonderheden zie men bij yoorbeeld HAR~LBY et al

(11) en RICY~S et al (5). c) Chemische constitutie

Tot op heden is de chemische constitutie slechts gedeeltelijk opgelost.

Uit de

anal~se

_{vindt men als formule C61- 64 H86-92 N14}

013~

~

met een moleculair gewicht van ongeveer 1490. Het bijzondere va.n deze stof is, het voorkomen van cobalt in het molecuul, die nog nooit in een physiologisch werkzame stof in de natuur aangetroffen werd.

Door afbraak van het molecuul vond men o.a. 5,6-dimethylbenzimi

d-dazool, en zodoende heeft men op het ogenblik het volgende schema va.n het molecuul opgesteld.

~rl

o oH

",--À-

"

LH3

(RO)O~ ·~-Il

_~

J'H'

1

Y

I

---~---Waarbij men verder in het molecQul nog coördinatief gebonden cyaan-of hydroxylgroepen heeft (analoog Werner's zouten). ~

B12 is een

cyanocobal~mine

en B_12a is een hydroxocobalamine. Voor verdere bijzonderheden over vitamine B

12 zie men bijv. ROBINSON (13) EI!.TImSOl~ et al (14.) LEE (15) en ASCEFENASY (16).

"

5 -d) Bepaline vitamine B₁₂

Het is natuurlijk van groot belang om de productie van \Titami-ne B

12 door microörganis;nen, analytisch te kunnen "1Tolgen. Door de

lÜ terst geringe hoeveelheden in het mediu.m (ongeveer l "u! Iml) I

kun-nen wij niet met chemische methoden werken, terwijl ook de physische methode (absorptiespectrllrl) bij deze u.iterst kleine hoeveelheden

niet werkt. Wij moeten on7.e toevllwht nemen tot biologische bepa-lingsmethoden - die het nadeel hebben langzaam te werken (groei-tijd VW1 het organ~e) - zodat we meestal pas achteraf weten of een "gisting" goed gegaan is, sn van deze wetenschap voor een volgende

charge gebruik kunnen maken.

Wij werken met de bacterian Lactobacilll1S lactis en Lacto-bacillus leichmannii of met de flagellaat Euglena gracilis, die vi tamine 13₁₂ voor hun groei nodig hebben. De hierbij gebrLükte techniek is de, bij de antibi~tica gebruikelijke, plaatmethode of de vermeerdering van het organisme wordt nephelometrisch bepaald.

Voor hoee concentraties vitamine B

12 heeft men in de laatste tijd ook chemische methoden ontwikkeld.

IV. Keuze van het productieproces

Wij moeten bij de bespreking twee ulngen in het oog houden: 1) Productie van een vitamine B

12-rijk concentraat.

2) Produ.cti~ van het gekristalliseerde vitamine B

12• Naast de medische toepassing van vitamine B

12 is gebleken, dat

het zeer stimulerend werkt op de groei van dieren. Voor deze laat-ste toepassing is het natuurlijk niet nodig de kostbare zuivere stof te gebruiken, men kan volstaan met bij ~TOorbeeld g"edroogd

my-hier

celiumJ of met concentraten werken. ZI1~lVTBA (12) geeft/V'a'il"een fabrieks_

"schema, waarbij hij het afvalwater van de vismeelfabricatie Ilit haringen verwerkt.

Over de bereiding van Zl.Ü vere gekristalliseerde vitamine 13

12

op grotere schaal is ondanks de uitgebereide literatuur, vrijwel

niets bekend. Dit vindt vooral zijn oorzaak in het feit, dat het voornaamste onderzoek is gedaan in dienst va.n de firma' s Merck & Co. in de U.S.A., en Glaxo Laboratories Limited in Engeland, waarvan de octrooiaanvraóen nog niet openbaar zijn.

Als grondstoffen ,Toor een fabriekmatige bereiding komen in

-6

-1) Lever, hieruit maakt men al of niet geproteolyseerde extracten en krijgt hieruit door adsorptie, elutie, omkristallisatie enz. het zlli vere vitamine. Hoewel het proces ook in ons land ui tg

e-voerd schijnt te worden, zal het zich niet kwlnen handhaven daar de grondstof te d-,tur is.

2) Mycelia en media van actinomyceten Merck & Co. krijgt 8-1s bi

j-prod'-lct bij haElr streptomycinebereiding zo het ,ritamine B_{l2 ,} dat zij onder de naam Cobione in de handel brengt.

Over het proces zelf is mij echter niets bekend, mede door het

or1tbreken ,ran het reeds genoemde Zuüi-Afrikae,nse octrooi (8) .

3) ItGistingsmedia van bacteri~n Of deze methode op het ogenblik

reeds gebruikt wordt is mij niet bekend, hoewel, ook in ons land, in deze richting gewerkt wordt.

In de li teratllur vindt men waarden tot 800 m/ vi tamine B₁₂ per ml cultQurvloeistof, door een mondelinge mededeling heb

ik vernomen, dat men op het ogenblik al hoeveelheden van

2000 m~vitamine Bl~ml verkrijgt, en door selectie en eventueel mutatie zal men wel instaat zijn veel hogere waarden te verkrij-gen, zoals dit immers ook bij de penicilline met de schimmel Penicillillm chrysogenum gedaan is.

Voor mijn schema heb ik laatstgenoemde grondstof gekozen, waarbij ik mij heb laten leiden door de overweging, dat hoewel

ook hier vrijwel niets over de fabriekmatige bereiding bekend is, het eerste deel van het bedrijf - vorming van het vitamine door de

bacteri~n - geheel analoog zal lopen als de meeste aerob~rocessen.

Het is een algemeen feit, dat juist de fermentatie-industrie zeer flexibel is; men kan vooral wat het "gistingslt-gedeelte betreft, zonder veel kosten direct overschakelen op de bereiding van een an-dere stof. Voor het "gistings"-gedeelte van mijn schema, heb ik ge-bruik gemaakt van het uitstekende artikel van INSKEEP et al (17), waarbij deze auteurs de fabriekmatige bereiding van bacitracine

(uitstakénd . antibioticum, met ongeveer hetzelfde werkingsspectrum als penicilline) in de fabriek van "Commercial Solvents Corp': te Terre Haute, Ind., beschrijven.

Wat het tweede deel van de fabricatie betreft, verloopt deze gedeeltelijk als die van streptomycine, dat evenals vitamine B

12 een zwakke base is, en ook door adsorptie aan actieve kool gewonnen wordt.

- 7

gebruik gemaakt van het boek van FLOREY et al (18), de flowsheet

van penicilline (19) en het Amerikaanse octrooi van HALL en TSUCHIYA (20).

In bovengenoemd octrooi wordt gewerkt met de bacterie

F1avobacterium devorans, waarvan de optimale temperatuur 300 Cis.

î

\Uiteraard kan hier niet verder over worden uitgeweid, en zover

, nodig zullen nadere bijzonderheden bij de beschrijving van het

sche-ma gegeven worden.

V. Beschrii!~~~_~abrieksschema

I

dat er een geringe hoeveelheid van een vreemde stof aanwezig is Bij de chemische industrie is het dikwijls van weinig belang,

tijdens het productieproces. Geheel anders is dit echter bij de meeste microbiologische bedrijven, waarbij één vreemd organisme in staat is om de inhoud van een gistingstank waardeloos te maken. Men moet dus maatregelen nemen, dat alles steriel is, en ook trach-ten door vergaand te automatiseren een verkeerde kraanstand, enz. te voorkomen.

Voor mijn schema neem ik aan, dat er l ~/ml vitamine B₁₂

ge-produceerd wordt, hetgeen dus bij een hoeveelheid cultuurmedium

van 40 000 liter per gistingstank)een rendement van 50 ~, en de

verderop beschreven cyclusduur van de drie tanks, een~produc­

tie van 1Jd. 't )( )"0 x 3 x 40.000 X 0 , 0 0 I / V 1S" Q

HS 100 ,

vitamine B12 per week geeft. Men begrijpt dus wel, dat deze indus-trie als zovele hormoaen- en vitaminenfabrieken met grote tanks in de fabriek begint en dat op zeker ogenblik de verdere bewerking in het laboratorium in glazen apparaten voortgezet wordt. Ondanks deze

ogenschijnlijk geringe hoeveelheid vitamine B

12 per week, is ze

vermoedelijk toch nog aan de hoge kant gezien het feit, dat een pati~nt met pernicieuze anaemie per 14 dagen één ampul met 10 jV

vi-tamine B₁₂ nodig heeft.

Over de rendabiliteit van de fabriek, is door gebrek aan gege-vens moeilijk iets te zeggen, hoewel 1 mg vitamine B

12 momenteel

$ 0,45 opbrengt.

Als werkschema voor de fabriek zouden wij kunnen opstellen: De bacteri~n verbiijven gedurende 6 uren in de tussentank, vervolgens 12 uren in de enttank, terwijl de hoofdvergisting min-stens 72 uren in beslag moet nemen; tezamen met schoonmaken, steri-liseren, vullen en leegpompen, kan men het verblijf in de gistings-tank bij voorbeeld op 81 uren stellen.

...

8

-Bij drie gistingstanks krijgt men onderstaand grafiekje.

1

I I 'c A.. ' . t _.# :.1 ." I III~. I IJ -u_· . I ::q

: I :z I 'ree is~'''f & ~A 1 ' ! 11 h,t .~ · H · · · I r~H"j,l ·1 Ir '.L I .~ ,I 11 I "I, ,I! 1111.. I . J d I·r 11> JO

,0

'0

10 &0 '10 100 1/0 11.0 110 Ilfa 1$"0 /60

Men kan vermoedelijk volstaan met één tussentank, ~én

ent-tank en twee kookketels, daar de tijd tussen het vullen van de

verschillende gistingstanks rl~im genoeg is (27 uren) .

Hieronder volgt nu verder de beschrijving van het schema.

A. Microbiologisch gedeelt~

a) Ontwikkel~ng van de"_ba5~"terH~ncul tuur en de 11 gisting"

In het laboratorium wordt Flavobacterium devorans van een

reincul t '.lurbuis in een erlenmeyer van 4 liter geënt, waarin zich

peptonwater bevindt. Gedurende 24 uren wordt deze kolf, in een schudmachine, bij 30°C bebroed. Men ent nu de jonge

bacteriän-cultuur in de tussentank ~. Deze tussentank, die van een mantel

voorzien is, die met stoom verwarmd en met water gekoeld kan wor-den, wordt eerst met een ',oedingsmediurn (zie verderop) gevuld, en

bij 1200 C gesteriliseerd. Na afkoelen met water ent men dus, en

leidt dan gedurende zes uren steriele lucht door. (verderop zal uitgebreid worden ingegaan op het verkrijgen van de steriele lucht, en het voorkómen van schuimvorming).

Na 6 uren,als voldoende groei is opgetreden, wordt de cultuur

door middel van steriele lucht in de enttank 3 geblazen. Deze

ent-tank is van dezelfde vorm als de tussen ent-tank, maar heeft aen grotere inhoud en is eveneens voorzien van een mantel, waarmee koeling of verwarming kan plaats vinden.

De voor deze tank benodigde hoeveelheid cultuurmedium wordt

9

-druk in de enttank

3

gebracht, waar het gekoeld wordt. Met steriele lucht wordt de iruloud van de enttank - nadat voldoende groei is op-getreden

gedeelte De houd van

_ in de "gistings"-tank 8 geblazen, waarin zich reeds een van het medium, dat in de kookketel

2

bereid is, bevindt.

1 1'nU •

"gistings"-ketels zijn grote verticale kete s ~ een 1.n-90 000 liter. De "gistings"-ketel wordt gekoeld met een roestvrij stalen spiraalbuis (de groeiende bacteri~n ontwikkelen warmte), terwijl de temperatuur automatisch op 300 C wordt gehou-den door regeling van het koelwater.

Ook hier wordt weer steriele lucht ingeblazen, en door middel van het ventiel bovenop de ketel wordt de druk Op 0V ! ato gehouden, om eventuele infectie door lekkage te voorkomen.

Een moeilijkheid bij de aerobe microbiologische bedrijven is dikwijls het tegengaan van de hardnekkige schuimvorming.

Wen

vult daarom de tanks slechts gedeeltelijk en voegt een anti-schuim-middel toe. Zo'n anti-schuimanti-schuim-middel bestaat meestal uit 50 ~ minera-le olie en 50

%

van een natuurlijk- (beendervet) of synthetisch

(octanol, polymere dimethylsiloxaandiol, enz. (U.S.P.

2 532 245;

1950») anti-schQimmiddel. Dit anti-schuimmiddel bevindt zich in de tank 12 en wordt tlit de centrale tank 6 bijgevuld, waarin het anti-schuimmiddel ook gesteriliseerd wordt.

Het toedrllppelen van het anti-schuimmiddel geschiedt automa-tischi~?~~:en kraan die electrisch bediend wordt; door stijgen van het vleoistafniveau wordt de stroomkring gesloten.

Om infectie van het anti-schuimmiddel te voorkomen is door m1.J in de drukuitwisselingsbuis een stillite-filter (soort slakkenwol) 13 opgenomen.

b) Bereiding medium

Pepton is voor het gebruik in het groot veel te duur, waarom men dan ook meeste.l sojameel neemt, waardoor het medium geschikte eiwitten bevat; verder wordt er een koolhydraat aan toegevoegd, deze heeft als flillctie een te sterke stijging van de PH tegen te werken, ten slotte bevat het medium nog enige belangrijke voedings-zouten.

Het met zorg uitzoeken van een medium is bij een microbiolo-gisch bedrijf belangrijk, daar kleine verschillen in samenstelling,

of het toevoegen van bepaalde stoffen een zeer grote invloed hebben op de hoeveelheid van de gewenste stof, die gevormd wordt.

r--

--I

- 10

-Het medium voor de enttank wordt zoals reeds gezegd in de

kookketel 4 eemaakt, waarbij per charge ongeveer 3000 liter gesteri-liseerd wordt.

De kookketel,voor de gistingstank,2 wordt via de watermeterli met ongeveer 35.000 liter warm water uit de warmwatervoorraadtank

1

gev~ld,daarna worden de droge ingredi~nten onder voortdurend roeren

eraan toegevoegd. De massa wordt nu door direct inblazen van stoom

verwarmd, en als de temperatuur op 10000 is gekomen, en de lucht

verwijderd is, wordt het ventiel gesloten en de tempera.tuur op

120°0 ( 1 ato) gebracht en hierop gedurende 60 min gehouden. Geduren-de Geduren-de gehele sterilisatietijd blijft Geduren-de roerGeduren-der draaien. Nadat ge-steriliseerd is, wordt de kokende cultuurvloeistof door een centri-fugaalpomp via de koeler 10 naar de "gistings"-tank gepompt. Deze

koeler is zo gemaakt, dat het koelwater er met een temperatuur van ongeveer

75°C

uitkomt en dan in de warmwater voorraadtank

7

opge-slagen wordt (voor berekening zie VII).

c. Sterilisatie van de benodigde lucht.

Voor het proces zijn grote hoeveelheden steriele lucht nodig, en dit was een van de moeilijkste problemen voor de microbiologische industrie, toen als eerste aerobeproces, waarbij volkomen steriele lucht nodig was, de penicilline gemaakt werd.

Er sta.an ons vele methoden, zoals blootstellen a.an hoge

tempe-ratuur, ultra-violetlicht, electrostatische precipitatie; wassen

met 1005, zllren, of desinfecterende stoffen, filtratie door

kolom-men met watten, glaswol, norit, enz. ter beschikking (21). Men moet in het oog houden, dat men met zeer grote hoeveelheden lucht werkt,

en dat de weerstand niet te groot mag zijn. Voor dit schema is een kolom met norit gekozen.

De benodigde lucht wordt geleverd door een zestraps centrifu-6aalcompressor 1, die door een stoomturbine gedreven wordt.

De benodigde hoeveellleid lucht is mij niet bekend, maar bedraagt bij de antibiotica 1/3 - 1 vol~lucht/vol~medium(min , hetgeen dus betekent, dat bij drie "gistings"-tanks maximaa.l 120 m3/min geleverd moet worden.

De keuze van een centrifllgaalcompressor met turbineaandrijving is gedaan vanwege het feit, dat men bij het bedrijf zeer grote hoe-veelheden lage-druk-stoom nodig heeft, en de olievrijheid van de l~cht ook aangenaam is. De druk van de lucht bedraagt 3 ato. Ze

wordt gekoeld, van gecondenseerd water bevrijd, en naar de sterilisa-tietorens 9 geleid.

11

-Iedere tussentank, enttank of "gistings"-ketel heeft zijn eigen sterilisatietoren, die een grootte heeft in verhouding tot

het te verwerken volume lucht.

De sterilisatietorens bevatten een laag actieve kool van 8-14 mesh.korrelgrootte.

Het is gebleken, dat het van belang is, dat de temperatuur van de lucht, door de geringe expansie in de sterilisatietoren, niet onder het dauwpunt komt, daar er dan druppeltjes water in de kool worden afgezet, die als bronnen van infectie kunnen optreden.

o

De lucht wordt daa.rom tot ongeveer 40 C verwarmd door de kleine

met stoom vèrwarmde lucht~verwarmer 11.

De lucht~verwarmer van de "gistings"-ketel is op schaal getekend; de grootte is bepaald met de volgende gegevens:

40 m3 lucht/min, intreetemperatuur lucht is 200 C de uittree- I

temperatuur 400 C, stoomtemperatuur is 1500C.

_

I

Desactivatie van de kool treedt practisch niet op, temeer daar

bij het steriliseren van de kool ze weer geactiveerd wordt. d. Wassen en steriliseren van de toestellen

Grootste netheid is bij een microbiologisch bedrijf nodig.

Alle pijpleidingen en de kleinere tanks worden met. heet sodawater uitgewassen en met schoon water nagespoeld. De grote

"gistings"-tank wordt door middel van de getekende sproeier (type tuinsproeier)

met warm water onder hoge druk (15 ata) gewassen.

De sterilisatie van de pijpleidingen en de tanks geschiedt met stoom van I ato ( t

=

1200 ); in de tekening zijn de daarvoor

benodigde kranen aangegeven.

De sterilisatieduur van de grote "gistings"-ketel is 5 uren.

De luchtsterilisatietorens

9

worden tegelijk met de tanks

door stoom gesteriliseerd, waarbij het noodzakelijk is, dat de kool niet nat wordt, waartoe daryook een stoomdroger 15 in de stoomleiding is opgenomen.

B. Chemisch gedeelte

De "gistings"-ketel wordt leeggepompt in de opslagtank 16. Vol-gens het schema krijgt men iedere 27 uren 40 000 1 in de

opslag-tank; als wij nu 1700 liter per uur verder verwerken, dan is de opslagtank op tijd leeg en schoongemaa.kt voor de volgende charge, terwijl men ook niet teveel vloeistof per uur kan verwerken, daar de adsorptie aan kool tijd nodig heeft.

~()

,

12

-brengen wij de bacteri~n op hogere temperatuur (minstens 70°C) dan wordt de celwand doorlaatbaar, en kan ook deze vitamine _B12 in de vloeistof treden.

Van de opslagtank wordt de bacteri~nsuspensie nu door de vloeistofverwarmer 17 gepompt. De afmetingen ,ran deze verwarmer

zijn op schaal getekend, de totale buislengte (één pijp) is bere-kend op 9,) meter, bij een stoomtemperatuur van 150°C en een intree-temperatuur van de bacteri~nsuspensie

=

20°C, terwijl de uittree-temperatuur 90°C bedraagt.

De hete vloeistof wordt nu door de koeler 18 weer afgekoeld. De afmetingen va,n deze koeler, bestaande uit één buis (diameter van deze buis is gelijk aan die van koeler 10), zijn op dezelfde manier

berekend als die van koeler 10 van het medium. De begintemperatuur

van de bacteri~nsllspensie is 90°C en de eindtemperatuur 20°C. De

eindtemperatullT van het koelwater is hier echter maar 40°C genomen,

zodat men met

78

meter buis kan volstaan. Ook hi.er zal het

waar-sC{lijnlijk economischer zijn om water van 75°C voor de

warmwater-opslagtank te krijgen, de koeler wordt dan echter veel langer. varf1e koeler gaat de bacteri~nsuspensie via een n flov/" -meter

naar een tank 19, waarin het met filter,aid gemengd wordt.

Een bacteri~nsuspensie is buitengewo0n moeilijk te filtreren,

waarom men dan ook 25 gil filter-aid moet toevoegen. Dat dit een noodzakelijk kwaad is, blijkt uit de opmerking, bij de beschrijving van de bacitracine-fabriek, dat 40 ~ van de prnductiekosten op reke-ning komen van de filter-Hid en de aanvulling van de butanol.

De toevoer van de filter-aid uit tank 21 geschiedt automatisch en is gekoppeld aan de vloeistof toevoer.

Als filter is gekozen een Niagara-filter 20 met een actief

op-pervlak van 92,7 sq.ft.; voor deze moeilijk te filtreren suspensie is verder aangenomen, in verband met wat gegeven is voor de filtra-tie van andere bacteri~nsllspensies, dat er per sq.ft. 20 liter per uur doorgaat.

Na on~eveer

6

uren filtreren moet de koek afgespoten worden.

Om het bedrijf niet te onderbreken, plaatst men een tweede filter

parallel.

De afgespoten koek zal mogelijk nog enige waarde hebben voor 111

V,,\~.

\ ~ . voedingsdoeleinden. V \V: }q}.- ,

\f~

.

"

)

Het heldere filtraat word t nu in de PH-instel tanks 22 gebracht. ' \

~

.

Voor de latere adsorptie aen

kl)

~

ü

moet cl e PH op de juiste waarde

in-- in-- in-- in-- in-- in-- in-- in-- in-- in-- in-- in-- in---

--

13

-gesteld worden.

Voor de streptomycine heeft men, dat het medium eerst op een PH

=

2 gebracht wordt en dan met 0,5

%

actieve kool ontkleltrd wordt. Bij deze lage PH wordt streptomycine niet geadsorbeerd. Daarna

brengt men de PH op

7

en adsorbeert nu de streptomycine op de kool. Of dit nu ook voor vitamine B

12 geldt is niet zeker, daar, zoals

vroeger vermeld is, vooral bij hogere temperatuur de oplossing van het vitamine" bij een PH

<-

4 niet stabiel meer is. De ontkleuring

bij lage PH van het mediltm is daarom niet in mijn schema opgenomen.

1

Het, voor het instellen benodigde, zuur (liefst geen zoutzuur,

\ daar dit materiaalmoeilijkheden geeft) bevindt zich in tank 23 • Het toedruppelen van het zuur wordt automatisch geregeld door middel van een glaselectrode, die zich in de tweede PH-insteltank bevindt.

De grootte van de tanks (1700 liter) is ruim gekozen om als buffertanks dienst te kunnen doen, én door het langere verblijf van de vloeistof in de tanks vlokken eventueel colloïden uit, die door het roterend vacuwnfilter 26 afgefiltreerd worden. Yan dit roterend filter 26 Baat de vloeistof nu naar de adsorptietanks 24.

Bij de adsorptie aan kool moeten wij in het oog houden, dat deze bij een bepaalde PH (vermoedelijk 7) voor vit~mine B

12 maximaal is, van de soort kool afhangt, verder bij lage temperatuur het

gun-stigst is en dat er tijd voor nodig is. Vanwege dit laatste feit, heb ik drie tanks van 1700 liter elk genomen, waardoor de kool lange tijd met de vloeistof in aanraking blijft. Het juiste aantal tanks moet nataurlijk proefondervindelijk voor vitamine B₁₂ bepaald worden.

De kool wordt in een hoeveelheid van 1 ~ toegevoegd. Deze toevoeging geschiedt automatisch uit de tank

25

en wordt geregeld door een "flowtt-meter in de toevoerleiding van de adsorptietanks. Van de adsorptietanks gaat de koolsuspensie naar het roterende fil-ter

27.

De koolsuspensie is gemakkelijk te filtreren; de 1700 liter su.spensie bevat 17 kg nori t, die een vollune van ongeveer 25 liter heeft. Neemt men nu een roterend vacuumfilter (bij voorbeeld een Oliver-filter), dan krijgt men bij een diameter van 0,90 meter, een breedte van 0,15 meter en 6 omw/uur, een koekdikte van ongeveer 1 cm.

De kool wordt, na wassen (bij de streptomycine wast men met verschillende oplosmiddelen, zodat allerlei verontreinigingen ver-wijderd worden), van het filter afgeschraapt en aan de elutietanks 28 toegevoerd.

, 14 ,

-De elutie geschiedt met aan water verzadi~ n-butanol,

waar-bij een tienvolldige overmaat butanol ten opzichte van de kool genomen wordt. (moet ook weer proefondervindelijk bepaald worden)

In de eerste el,ltietank wordt de kool :li tgetrokken met het

eluaat lIit de tweede tank. De koolslIspensie uit de eerste elutie-tank wordt door het vacllurnfilter 29 afgefiltreerd, het eluaat gaat

naar de wachttank 32, terwijl de kool weer afgeschraapt wordt en

--aan de tweede elutietank toegevoerd wordt.

Aan deze tweede elutietank wordt nu zlIivere met water

verza-digde blltanol ~it de blItanolvoorraadtank 31 toegevoegd. Ten slotte

filtreert men door het roterend vacuumfilter 30. Het filtraat gaat naar de eerste ellItietank en de afgeschraapte kool wordt met stoom

behandeld waardoor ze geactiveerd wordt.

De blltanolwachttank 32 is nodig, omdat het afdestilleren van

de blItanol niet continu in de vaclIumindampketel ~ geschiedt.

Bij 40 lam en 2800 destilleert een constant kokend mengsel

d't

van blItanol en water over enY,Wordt in de condensor

34

met behulp

van een pekeloplossing gecondenseerd en met de koeler 35 verder af-gekoeld, daar men anders te grote butanolverliezen krijgt.

De globale afmetingen van de condensor zijn bepaald met de

/ \ / kcal

volgende gegevens: 170 kg butanol h, /Itw= 177 kcal kg , K =, 500

oe

m2

'ii

intreetemperatuur pekel _lOoe, uittreetemperatlIur 60

e.

Dit

geeft een koeloppervlak van 1,8 m2 • Hieruit vindt men voor de

con-densor

60

pijpen,

i" -

5/8"

en lang

60

CID. De vacuumindampketel

. I

33

wordt dus charge-gewijze gevlIld en met stoom verwarmd. Gezien

de geringe concentratie van de opgeloste stoffen (vitamine B

12 en

verontreinigingen) lijkt het mij dienstig om bij voorbeeld al de butanol die nodig is bij de verwerking van de inhoud van één"gis-tings"-ketel, achter elkaar af te destilleren en het residu dan pas verder te verwerken.

De gecondenseerde en afgekoelde butanol komt in de tank

l§,

die in verbinding staat met de vacuumpomp. Van hieruit gaat de

vloeistof naar de afscheider 37. In deze afscheider krijgt men twee

lagen, een bovenste bestaande llit een oplossing van water in buta-nol, en een onderste die bestaat lIit een oplossing van butanol in water.

De kranen van de afvoerleidingen worden pneumatisch bediend door een vlottermechanisme, dat zich in elk van de kleine zijbuisjes bevindt.

15

-Daar dit een vac~umdestillatie is moeten in deze afvoerlei-dingen centrif~aalpompjes opgenomen worden om de luchtdruk te over-winnen.

De natte butanol gaat naar de butanolvoorraadtank 31 en komt zo weer in het bedrijf. De geringe hoeveelheid van de waterige laag wordt opgezameld, om de opgeloste butanol terug te winnen.

Het residu in ketel 33 wordt in zo weinig mogelijk methanol onder roeren opgelost, en in tank:2~ gebracht. Onder voortdurend roeren wordt hieraan nu _{een overmaat aceton (waarin vitamine Bl2}

onoplosbaar is) toegevoegd, tot er een troebeling optreedt, men laat nu enige uren staan en filtreert nu over het filtertje 40 onder druk af.

Filtratie met een vacllumfil ter is hier niet gewenst, daar men dan teveel verlies krijgt aan de laagkokende organische vloeistof-fen.

Het getekende filtertje voldoet volgens mij aan beide eisen, dat men een kleine hoeveelheid vaste stof uit een betrekkelijk groot volame vloeistof moet halen en dat deze geringe hoeveelheid neer-slag weer in een kleine hoeveelheid water moet worden opgelost, waartoe het filtertje een roerder en verwarmingsmantel bezit.

Het verkregen rood gekleurde neerslag is nu zo gering, dat de verdere

v~erking

in het laboratorium geschiedt. Men lost het neer-slag na uitwassen met zltivere aceton in water op, en deze oplossing gaat nu naar het laboratorium. De verdere verwerking tot zuivere vitamine B12 geschiedt nu bij voorbeeld als volgt. Uit de waterige oplossing wordt vitamine B12 weer met aceton neergeslagen, en het hierbij verkregen neerslag. weer opgenomen in methanol en weermet aceton neergeslagen; het nu verkregen vrijwel zuivere neerslag wordt in water opgenomen en kan nu bij yoorbeeld met een zetmeelkolom, zoals vroeger al beschreven is (9) geheel gezuiverd worden.

Ook kan men voor de verdere zuivering van de vitamine B

12 -oP-lossing werken met een kolom, bestaande uit een ionenuitwisselaar(22} Deze ionenuitwisselaar bestaat uit een copolymeer van acrylzuur of methacrylzuur met divinylbenzeen. Het is dus een kationenu!ldsse-laar - met COOH-groepen - die met CaCl

2 geactiveerd wordt, en bij de zwakke base streptomycine goed werkt.

Voor vitamine B12 zijn de gegevens echter te schaars, om pre-cies te kunnen zeggen, hoe de uiteindelijke zuivering op wat grote-re schaal moet geschieden.

- -No. 1 2

3

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

15

16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 16

-VI Lijst gebruikte apparatuur

In onderstaande lijst zijn ook de materialen opgenomen, die bij de constructie van de apparaten gebruikt moeten worden.

Men heeft de volgende afkortingen met hun betekenis:

R.St

=

roestvrijstaal, type 304 uit de Amerikaanse literatuur;

de in Nederland gebruikelijke benaming is 18/8, dit is

dus staal met 18

~

Cr, 8

~

Ni ,

<

0, 08

~

C J

<

2

~

Mn.

st

=

constructiestaal

Is

=

isolatie met lilt magnesiablokken.

Naam centrifugaalcompressor tc1ssenta.nk enttank kookketel kookketel sterilisator warmwatertank "gistings"-tank sterilisatietoren koeler luchtverwarmer antischllimtank stillite-filter watermeters stoomdroger opslagtank vloeistofverwarmer koeler mengt ank Niagara-fi1ter "filteraid"-tank PH-insteltank zuurtank adsorptietank norittank roterend vacuumfilter roterend ,racuumfil ter Elutietank:

roterend vac ul.unf i 1 ter roterend vacuumfilter

Capaciteit of inhoud Materiaal

120 m3/min 550 liter 4500 liter 4500 liter 45000 liter 500 liter 90000 liter 90000 liter 90000 liter 1700 l/h 1700 l/h 1700 l/h 1700 liter 1700 liter 200 liter R.St ,Is R.St

,Is

st ,Ie st ,Is St

st

,Is R.St ,Is st ,Is binnenbuis R.St St R.st R.St binnenbuis R.St binnenbuis R.St R.St R.St St R.St R.St R.St St R.St R.St R.St R.St R.St

; '----"'" No. 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 "- - ---- -- 17

Naam Capaciteit of inho~d Materiaal

butanolvoorraadtank 500 liter st

wacht tank 350 liter R.St

vac~umindampketel 175 liter R.St,Is

condensor koeler vacu'.untank afscheider kristallisatietank 100 liter R.st acetonvoorraadtank 500 liter St filter R.St

Flow-meters, kijkglazen, enz.

VII ~eE-ekening van de afmetingen __ van de cul tuurm.e.diu~-ko~ler __ .

B~ de berekeaing van deze koeler. die dus een roestv~stalen

binnenbuis heeft worden de volgende punten vooreerst niet in be-schouwing genomen:

1) Warmte-afgifte van de buitenste buis a.an de omringende lucht.

2) Minder goede warrotedoorgangsco~ffici~nt door het afzetten van

een neers~ag op de buiswanden. Hierop zal la.ter teruggekomen

worden.

Eerst volgt hier nu een lijstje yan de gebruikte symbolen en eenheden, zoals die in de Nederlandse en Duitse literatuur (23, 24) gebruikelijVzijn, de eenheden en symbolen van de Engelse literatuur

(25) wijken hier nogal van af en zullen voor zover nodig ook

aange-haald worden.

Q : hoeveelheid warmte _kcal

~ : warmtegeleidingsco~ffici~nt _{kcal/m oe h}

cf..

=

warmte-overeangsco~ffici~nt _{kcal/ro- oe h} ?

K

,

:

warmtedoorgangscoijfficiijnt _kcal/m2 oe h

Kl.,: warmtedoorgangsco~fficiijnt _{kCl'ü/m oe h}

c = soortelijke warmte _{kcal/kg oe}

v = snelheid _nVsec

D = diameter _m

DI= _{aeqlli valente diameter m}

..( = kinematische viscositeit _m2_/sec

F = oppervlak m2

L : lengte

m

18 -A3 :: grootste temperatuurverschil ~~ = kleinste temperatuurverschil Rt". = Reynoldsgetal :

v3

h = uur Index: w = wand i = inwendig u = uitwendig m = gemiddeld M

=

koelmantel in D

M

=

inwendige diameter koelmantel Materiaal binnenbu.is staal 304 (= 18/8)

~ = 0,039 c.g.s. eenheden

=

14,02 kcal/m 00 h

De buizen moeten een druk van 1 ato ~xnnen weerstaan, waaraan onder-staande buizen ruimschoots voldoen.

Voor warmte-overdracht is het gewenst, een buis te nemen met niet te dikke wand, daar dit vooral bij roestvrij staal met zijn betrekkelijk lage À een slechte warmte-uitwisseling zou geven.

Als buis is gekozen één met een buitendiameter van 17/8" = 0,0476 m. Neemt men B.)v.G.13 (zie(25) blz. 900), dan is de binnendiameter 1,685"= 0,0428 m •

Als snelheid van de vloeistof neemt men 0,90 ~sec , dan wordt door één buis verpompt 1/4.TIX 0,04282 X 0,90 X 3600 = 4,66 m3/h •

Neemt men nu 8 buizen parallel dan verpompt men 8 X 4,66

=

37,28 m3/h • Dus de voor een "gistings"-tank benodigde hoeveelheid van 40 m3 kan in ongeveer 65 min gekoeld worden.

Opdat de gebruikte formules van de warmte-overdracht gelden moet men een turbulente stroming hebben en dit is het geval als R> 3000 is. v

=

0,90

~sec

DL

=

0,0428 m tm = 120

2

30

=

75°0 •

R

=

vDi =

°69~5t ~'~6~8

= 85500 Dus turbulent.

-4"... ,

De afkoeling van het medium is van 120°0 tot 30°0, dus 90°0. Neemt men nu voor de verdunde voedingsvloeistof aan s.g. cu 1 en CnJ 1, dan

moet er dus 37,28 X 1 X 1 X

90~3.355.200

kcal/h aan het koelwater afgestaan worden; per buis wordt er dus afgestaan 419.400 kca~h •

Om elk van de acht buizen bevindt zich een koelmantel, en de totale hoeveelheid koelwater stroomt parallel door deze koelmantels.

19

De verwarming van het koelwater is van 150 tot 750 C. Men neemt zo'n hoge uittreetemperatuur van het koelwater omvdat men warm water nodig heeft. Een lagere uittreetemperatuur geeft een koeler, 1 ) i

'-1 3 waarvan de buislengte aanmerkelijk korter is.

Aan koelwater heeft men nodig: 3.355.200 3/

,

0.;

,[

75-15)

x

1

x

1

= 55,92 m h dit is dus per buis

Ook voor het koelwater neemt men v = 0,90 ~sec en men heeft nu:

1/

4

Jl

(D~

-

D~)

x v x 3600

=

volume/h 1/41T(Di - 0,04762) x 0,90 x 3600 = 6,99

DM = 0,0709 m

Voor de berekening, zowel van het Reynoldsgetal als van de warmte-overdracht,bij niet-cirkelvormige doorsneden heeft men te maken met de z.g. aequivalente diameter DI.

Men heeft DI

=

~

_s waarin f

=

dwarsdoorsnede doorstroomde ruimte s

=

bevochtigde omtrek van de doorstroomde

ruimte. Dus voor het ringvormige kanaal heeft men:

DI __ 4 x

%

1t

(D~

- Du 2 ) = 6 DM - Du

=

0,0709 - 0,047

=

Ot0233~

-rr

(DM + D ) _u R = vD' _{-4- ::} 0,90 x 0,0233 = J..~ 0,658 X 10-6 Dus turbulent. Globale berekening: dus K.F.:: 15350 F :: 10,5 - 21 m2 per buis 31 900 t _m = 15 + 75 =450

e

2

A~

=

30 - 15 = 150

e

o A, =120 - 75 = 45 C K =150 -300 B.T.U ~F (PERRY(25») h sq~ft =732-1464 _k_ca~12~ ____ _ h m

oe

45 - 15

::

:K

.F.

45 In -15 - - -

-

-20-2

1 m buis heeft ongeveer 0,045 x Tfx 1

=

0.141 m oppervlak, dus de lengte van ~~n koelerbuis is 74,5 - 149 m .

C~ __ ~>·. :'_,,~_,"

,//// //,

)

ij" = 1-çP ~ Iju = ISo

t,i-<>-'100

-~,:",,-\:s.:.~-. ,~,.:" ,'~ ,','

./

Daar de K belangrijk met de temperatu\u varieert,nemen Mj b~ deze koeler de formule ( PERRY(25) blz.970):

/).3 KA - f:j~ Fa

In ~ Kt.

flit K,

Waarin dus:

K

i

de K is; bij het begin yan de buis, waar het temperatuursverschil het grootst is.

Evenzo K~ ,waar het temperatuurs~

verschil het kleinst is.

Zoals in PERRY beschreven is, krijet men hier nauwkeuriger uitkomsten

mee, als met de formule,die bij de globale berekening eebruikt is en waarbij men dan voor de E neernt:K

=

K&+ K

I-m 2

Voor de verdere berekening moet men nu de wermte-overgangsco13ffici13n-ten - cf.. - weten.

Voor de berekening van deze 0< kan men van verschillende formules

gebruik maken, die de werkelijkheid min of meer benaderen en die (;"'1-,n . voor gassen niet alleen theoretisch afgeleid zijn, maar ook goed

V

t

J'~'

/ '

1'(

met de practijk overeenkomen.

\ i,,l)

\ Voor water heeft men de volgende formule (uit collegedictaat (23))

V

",81-~ = 1755 ( 1 + 0,015 ti) ~

waar in : t I = 0, 9 tvt.,eMof + 0, 1

Neem nu verder aan:

tW9i = tW.1IL = 1000e

t ""R,1

=

t ,"'IL = 22°C

(d.i. de temperatuur van de wand aan het begin van

de buis, waar het grootste temperatQurverschi1

heerst, resp. aan de binnenkant en bQitenkant van

de binnenbuis)

' 21 '

-,

0,9 x 120 + 0,1 x 100

=

118°C t,.: = d-.j .: 1755(1 + 0,015 xl18 ) 0.90°,81 = 6690 = _0,04280,/J 1 23 ,2° C t~i

₌

0,9 x 30 + 0,1 x 22

=

0,81

~A~

= 1755(1 + 0,015 x 29,2) 0.90

=

3460 0,0428",,3

Terwijl men voor de buitenkant op dezelfde manier tewerk gaat, maar daarbij D' - de aequivalente diameter - neemt. Men moet er hierbij

op letten, dat men vroeger aannam, dat bij de warm~te-overdracht voor

de s alleen dat deel van de buis genomen moest word.n, dat daadwerke

-lijk aan de warmte-overdracht meedoet, dus hier alleen de omtrek van

de binnenbuis. Latere onderzoekingen geven echter aan, dat het bij de

warmte-overdracht eigenlijk gaat om de stromingstoestand van de vloei-stof; men werkt daarom met dezelfde D' als bij de voorgaande

bereke-ningen, dus D'

₌

DM - Du

=

0,0233 m 1 t

_J"

=

0,9 x 75 + 0,1 x 100

=

77,5 O C d.

p'

1755(1 + 0,015 x 77,5) 0.90 491 5660

=

_{0,023 3 o,,~}

=

,

15,70C tI"

=

0,9 x 15 + 0,1 x 22

=

d..~~ = 1755(1 + 0,015 x 15,7) 0.90 0,81 0,0233°'/3

=

3230

w~ werken nu verder met een warmtedoorgangsco~ffici~nt KL ;dus de

hoeveelheid warmte die per oe ,per uur, per meter buislengte door gaat.

De,vr~ eenvoudige,afleiding van het verband tussen KL ,cJ..i ,o(u. , en ).

zal hier ter ruimtebesparing niet gegeven worden. Men vindt: KL j ( = _{1 1 DIL 1} o(lD, + 27\ ln DL + - -O<"Du.

KLg

₌

_{1 1} 1l ₀ 285 1

0475

=

ln 1 5590 x 0,0428 + 2 x 14,02 0,0428 + 5550 x 0,0475 K_Lk

₌

_{1 1} I r ₀ 184 10475 1 = 3450 x 0,0428 + 2 x 14,02 ln 0,0428 + 3230 x 0,0475

22

-Nu hebben wij wel de wandtemperatuur o.p de genoemde waarden gesteld, maar is deze veronderstelling juist. Vooral aan de kant,waar het grootste temperatuurverschil heerst, zal t beslist niet gelijk

wgu aan t

Wgi zijn.

Wij kunnen nu als controle dQ = eX, x rr x Di x dL (ti -op deze t .) Wl. dQ = a'.u x 1[' x Du x dL dQ

=

KL x dL x (ti -(t_{wu - tu)} tu) Hieruit volgt: wandtemperatQur opstellen:

KL(t i - tu) = d..,n _{Di(t i - t wi ) =}O<uTfDu(twu - tu)

Vullen wij nu de waarden voor K_Lg enz. in, zoals die boven werden gevonden, dan krijgen wij:

oe

°

t .

=

105,8 t

=

90,2

C

wgl. wgu

Ogenschijnlijk zullen deze, van de aangenomen waarden, nogal afwij-kende wandtemperaturen invloed uitoefenen op de o( • Deze invloed is echter maar zeer gering, daar bij de berekening van t I de wandtempe-ratuur met de factor 0,1 vermenigvuldigd wordt. Men vindt zo, als men voor de wandtemperaturen aanneemt t wgi

=

105°0 en twgu= 90°0 voor

~Ji = 6710 en ~,~ = 5620, terwijl de bijbehorende

K

_Lg = 284 is. Voert men de controleberekening voor deze wandtemperaturen uit met

bovenstaande waarden, dan ziet men, dat ze pre,ctisch goed zijn.

Ook bij K_{Lk vindt men vrijwel dezelfde waarde}., als vroeger reeds ge-vonden.

Wij berekenen nu de lengte van é~n koelerbuis met de formule: Qh = L ~/liLl - D.J. KL, In ~ Ru ój, KLJ 419400

=

L L

=

69,2 m 45 x 184 - 15 x 285 ln 45 184 15 285

=

~e beide,in het begin genoemd~punten,die bij de berekening verwaarloosd zijn,zullen nog even kort besproken worden.

l)De warmte-afgifte van de buitenste buis aan de lucht is gering

(klei-ne cl.. bij de warmteovergang vaste stof --,)gas) en door isolatie zal men

de-ze zoveel mogelijk trachten te verhinderen,daar men immmers warm water nodig heeft.

-23-2)Het ontstaan van een neerslag op de buiswanden moet men zo veel mogelijk trachten te voorkomen,daar dit de warmtedoorgang ongunstig beïnvloedt.

Weet men de Às van het neerslag (die meestal zeer klein is),en de

dikte van deze laag, dan krijgt men in de formule voor :KL er in de

noemer één of meer factoren

2~

$

ln

~: b~,waarin

Di de buitendiameter

van de aanslag is,en D~ de binnendiameter.

Men vergel~ke ook de methode van berekenen, zoals die in PERRY (25) blz.969 en 981 gegeven is.

24

-L I TER A T U U R

1) MINOT G.H. en W.P. MlJRPHY J.Am.Med.Ass. 87 470 (1926)

2) ENGEL Chr. Vakblad voor Biologen 29 157 (1949)

3) MITC}lliLL H.K.,E.E.SNELL en R.J.WILLIAMS J.Am.Chem.Soc.63 2284 (1941)

4) SMITH E.L. Nature 161 638 (1948)

5) RICKES E.L.,N.G.BRINK,K.F.FOLKERS E.a. Science 107 396;108 135(1948)

6) HALL H.H. et al Bact.Proc. 21 (1950)

7) HALLBROOR E.R. et al J.Nutrition 41 555 (1950) 8) MERCK

&

CO. S. Afr. Pat. 7724 (1949)

9) BORSHOOK H. et al Science 110 528 (1949) 10) ANSLOW W.K. et al Chem. & Ind. 574 (1950)

11) HARTLEY, R.STROSS en R.E.STUCKEY J.Pharm.Pharmaco1. 2 648 (1950) 12) ZIEMBA

J.

Chem.Eng. Aug. 133 (1950)

13) -ROBINSON

i.A.

The Vitamin B-complex, London 1951

14) EMERSON G en K.FOLKERS Ann.Rev.Biochemistry 559 (1951)

15) LEE S.B. Ind. & Eng.Chem~ 43 1953 (1951)

16) ASCHKBNASY A. Ann.Nutr. et l'Aliment IV 141 (1950) 17) INSKEEP G.C.,R.E.BENNETT,J.F.DUDLEY en M.W.SHEPARD

Ind. & Eng. Chem. 43 1488 (1951)

18) FLOREY H.W. et al Antibiotics London 1949 Vol. 11

19) FLOWSHEET PENICILLINE Chem.Eng. 58 (4) 174 (1951)

20) U.S.P. 2 561 364, HALL H.H. en H.M.TSUCHIYA,

gelezen in de Official Gazette

21) COULTHARD C.E. et al Chem. & Ind. 805 (1950) 22) U.S.P. 2 541 320

~ 23) Collegedictaat van Prof. v. PRITZELWITZ vld HORST

24) HAUSBRAND-HIRSCH "Verdampfen,Kondensieren und Kühlen" 7e Ed. Berlin 1931 25) PERRY J.H. Chemical Engineers' Handbook 2e Ed. New York 1941

\\,