食品深加工类机械与设备
工艺设计
（装料量53m机械搅拌发酵罐设计）
设计小组：第2组
组长：超
组员：田林亮
王金凯
亮
专业：食品科学与工程
部门：生物研发部
日期： 2013年7月20日
市鸿泰环保设备研发部
目录
一、设计任务 (2)
二、设计要求 (3)
三、概述 (3)
四、总体结构设计 (4)
4.1罐头设计 (4)
4.2罐头及封头的几何尺寸的计算 (4)
4.3罐头压力测试 (6)
4.4确定夹套的几何尺寸的计算 (7)
4.5夹套压力试验 (8)
五、搅拌装置及附件设计 (8)
5.1搅拌轴计算 (8)
5.2搅拌器选型及分布 (12)
六、传动装置的设计 (14)
6.1电动机选型 (15)
6.2减速器选型 (16)
6.3联轴器选型 (20)
七、其他辅助设备的选型 (21)
7.1支座的选择 (21)
7.2人孔的选择 (23)
7.3视镜的选择 (23)
7.4无菌空气通风管设计 (23)
7.5消泡器 (24)
八、各自的设计任务 (24)
一、设计任务
装料量53m机械搅拌发酵罐设计
二、设计要求
1.机械搅拌发酵罐计算及整体结构设计，完成设计说明书。
（1）进行罐体及夹套（或部蛇管）设计计算；
（2）进行搅拌装置设计：搅拌器的选型设计；选择轴承、联轴器，罐搅拌轴的结构设计，搅拌轴计算和校核；
（3）传动系统的设计计算：尽可能采用V带传动，进行传动系统方案设计；进行带传动设计计算；
（4）密封装置的选型设计；
（5）选择支座形式并计算；
（6）手孔或人孔选型；
（7）选择接管、管法兰、设备法兰；
（8）设计机架结构；
（9）设计凸缘及安装底盖结构；
（10）视镜的选型设计；
（11）消泡装置设计；
（12）无菌空气分布管设计。
2.绘制搅拌罐装配图(2号或3号图纸)。
三、概述
机械搅拌发酵罐是生物制药工厂常用类型之一，它是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。
机械搅拌发酵罐可用于生产药用酵母、饲料酵母、活性干酵母、液体曲、谷氨酸、柠檬酸、抗生素、维生素、酶制剂、食用醋、赖氨酸等。机械搅拌发酵罐其实就是一种生物反应器，生物反应器是指为活细胞或酶提供适宜的反应环境，让他们进行细胞增殖或生产的装置系统。生物反应器为细菌的生长和繁殖提供适宜的生长环境，促进菌体生产人们需要的产物。广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业，罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。罐壁经镜面抛光处理，无卫生死角，而全封闭设计确保物料始终处一无污染的状
态下混合、发酵，设备配备空气呼吸孔，CIP 清洗喷头，人孔等装置。
机械搅拌发酵罐主要由罐体、封头、夹套、联轴器、传动系统、消泡器等结构构成。
机械搅拌发酵罐的基本要求：
（1）机械搅拌通风发酵罐应具有适宜的径高比。罐身越高，氧的利用率较高；
（2）机械搅拌通风发酵罐能承受一定的压力；
（3）要保证发酵液必须的溶解氧；
（4）机械搅拌通风发酵罐应具有足够的冷却面积；
（5）机械搅拌通风发酵罐应尽量减少死角，避免藏垢积污，灭菌能彻底，避免染菌；
（6）搅拌器的轴封应严密，防病量减少泄漏。
罐体的材料要根据发酵液对钢材腐蚀的程度来选择，此款机械搅拌发酵罐主要是用于食品的加工，其腐蚀程度相对较低，我们选择16Mn 材料制作罐体、封头、夹套等。
四、总体结构设计
4.1罐体设计
4.1.1确定罐头上下封头的形式
搅拌罐为立式容器,上封头选用标准椭圆形封头,下封头为了考虑排料选用无折边的锥形封头,并选取筒体高度H 与筒体半径D1的比值为2:1；上、下封头也可相同。
4.2罐体及封头的几何尺寸的计算
4.2.1确定罐体的径D （公称直径）和筒体的高度H
选取搅拌罐装料系数为8.0=η,已知装料量305m V V ==η总 可得设备总容积3025.68.05m V V ===η
总 对于机械搅拌发酵罐，取高径比为2/=D H
初选筒体直径取D=1500mm,查手册mm D 1500=的标准椭圆形封头的封头容积为3513.0m V b =，则公称容积3737.5513.025.6m V =-=
估算筒体的径mm D H V D 15402
14.3737.54/433=??==π 将计算结果圆整至公称直径标准系列，取筒体径D=1500mm ，查手册D=1500mm 的标准椭圆形封头曲面高度h1=400mm ，直边高度h2=40mm ，封头容积Vb=0.513m3,表面积Fb=2.62m2,查手册得一米高筒体容积V1=1.767m3,表面积F1=4.71m3
m V V V H b 897.2767
.1617.0737.51=-=-= 筒体高度圆整为2.9m
演算实际高径比H/D=2.9/1.5≈1.93
复核结果基本接近2，满足要求。
4.2.2确定筒体的厚度
食品液体对钢材的腐蚀性不大，温度不高，压力为低压，故可选用16Mn 钢材, 查表16MnR 钢σb =510MPa ，查表得厚度mm 16~6 设计温度121℃的许应力为170MPa 。选取筒体设计压力MPa P P 33.03.01.11.1max =?==，同时还需判断是否需要考虑液体静压力：
m V V V H b 539.2767
.1513.0510=-=-=料 MPa gH P 027.0539.28.91076=??==料物料ρ，超过设计压力的5%，应计算在
MPa P P P 357.0=+=物料内
筒体的焊缝采用单面对接焊缝，局部无损伤，焊缝系数8.0=φ。
[]mm p pD t t d 97.1357
.08.017021500357.02=-???=-=φσ 因为市面上所出售的材料其厚度最小为3mm ，所以我们取筒壁厚mm t d 3= 设钢板厚度在mm 5.5~5.4，则取负偏差mm c 2.01= 双面腐蚀度22=c mm 2.221=+=c c c mm
[]mm c p
pD t t d 2.52.232=+=+-=φσ 考虑安全裕量，取筒体的厚度为6mm
年产1000吨色氨酸发酵工厂的设计毕业论文 第一章绪论 色氨酸的分子式为:C11H12N2O2分子量为214.21,含氮13.72%,仅一氨基氮6.86%。色氨酸有三种光学异构体,L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状自色晶体,无臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25℃),溶于稀酸或稀碱,在碱液中较稳定,强酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。 色氨酸具有重要的生理作用。它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育和新代谢起着重要的作用。被称为第二必需氨基酸。广泛应用于医药、食品和饲料等方面。在生物体从L-色氨酸出发可合成4 一羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。可预防和治疗糙皮病。同时具有消除精神紧、改善睡眠效果等功效。另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸。用它强化食品和傲饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用。它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。 1.1 设计项目概述 （1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计 （2）厂址：皖南地区 （3）重点车间：提取车间 （4）重点设备：发酵罐 （5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。 1.2 设计依据 （1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料； （2）我国现行的有关设计和安装设计的规与标准； （3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。 1.3 设计围 （1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）； （2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定； （3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算； （4）全厂物料、能量衡算； （5）车间布置和说明； .专业.专注.
发酵罐使用注意事项： 1)在操作工程中严格遵循发酵罐使用说明书进行操作，不得私自更改操作规范。 2)罐体灭菌前务必检查其中液面高度，要求所有的电极都没于液面以下。 3)打开发酵罐电源前务必检查冷却水、压缩空气是否已打开，温度探头是否已插入槽中，否则会烧坏加热电路。 4)发酵过程中一定要保持工作台的清洁，用过的培养瓶及其它物品及时清理，因故溅出的酸碱液或水应立即擦干。 5)对罐体安装，拆卸和灭菌时要特别小心pH电极和罐体的易损又昂贵部件；谨防锐利零部件造成人身损伤；谨防高温烫伤。 6)必须确保所有单件设备能正常运行时使用本系统。 7) 在空消及实消时，尽量排空管道内冷凝水，防止其进入夹层对罐体造成损伤。 8)在实消过程中，夹套通蒸汽预热时，必须控制进汽压力在设备的工作压力范围内(不应超过0.15MPa)，否则会引起发酵罐的损坏。 9)在空消及实消时，一定要排尽发酵罐夹套内的余水。否则可能会导致发酵罐内筒体压扁，造成设备损坏;在实消时，还会造成冷凝水过多导致培养液被稀释，从而无法达到工艺要求。 10)在空消、实消结束后冷却过程中，严禁发酵罐内产生负压，以免造成污染，甚至损坏设备。 11)在发酵过程中，罐压应维持在0.2～0.3bar之间，以免引起污染。 12)在各操作过程中，必须保持空气管道中的压力大于发酵罐的罐压，否则会引起发酵罐中的液体倒流进入过滤器中，堵塞过滤器滤芯或使过滤器失效。 13)在空消过程中，及时打开底阀向罐内进入蒸汽，防止空消过程中因内壁干燥损伤罐体。 14)发酵罐在日常清洁过程中应双人进行，发酵罐盖再升起或下降过程中严谨将身体任何部位置于发酵罐盖下方，防止因设备失灵造成人身损伤。 15)如果遇到自己解决不了的问题请直接与公司售后服务部门联系。请勿强行拆卸或维修。
内部编号：AN-QP-HT158 版本/ 修改状态：01 / 00 The Procedures Or Steps Formulated T o Ensure The Safe And Effective Operation Of Daily Production, Which Must Be Followed By Relevant Personnel When Operating Equipment Or Handling Business, Are Usually Systematic Documents, Which Are The Operation Specifications Of Operators. 编辑：__________________ 审核：__________________ 单位：__________________ 发酵罐操作规程通用范本
发酵罐操作规程通用范本 使用指引：本操作规程文件可用于保证本部门的日常生产、工作能够安全、稳定、有效运转而制定的，相关人员在操作设备或办理业务时必须遵循的程序或步骤，通常为系统性的文件，是操作人员的操作规范。资料下载后可以进行自定义修改，可按照所需进行删减和使用。 1、进罐前准备工作：清洗发酵罐；电极标定；装好pH电极、溶氧电极；放出蒸汽发生器中的污水；贮水箱中加满水；培养基配制好后倒入发酵罐，调至适当体积及pH；打开搅拌；检查罐上各种盖帽，旋紧。 2 灭菌操作： 2.1打开蒸汽发生器，机器自动进水，水位达到要求后开始加热。 2.2 打开蒸汽发生器后面的球阀。 2.3 夹层进汽预热。打开夹层进汽阀门，打开夹层排汽阀门，夹层开始进汽预热。打开排气阀，排出冷空气。待温度上升至95-
发酵车间的实习报告(doc 22页)
发酵车间 一、实习目的 1.了解车间建筑概况： （1）了解设备原理、生产管理及质量管理方面的先进经验及制度。 （2）了解安全生产、文明生产的经验及措施。 2.了解实习车间工艺流程及设备，并绘制工艺 流程图。 （1）啤酒酵母的种类、评估及筛选方法。 （2）啤酒酵母的扩大培养方法。 （3）酵母的添加方法及设备，发酵机理及方法。 （4）绘制发酵工艺曲线，并掌握关键点控 制（酵母的添加数量、发酵温度、双 乙酰还原控制、酵母排放时机、酵母 浓度、二氧化碳的质量分数等）。
（5）工艺设备（测量占地面积及安装尺 寸）。 （6）编写设备选用表，绘制厂间设备平面 布置图。 3.了解CIP洗涤系统，了解发酵车间常规环保 所达指标。 二、部门概况 发酵车间是啤酒酿造的关键车间。啤酒是由麦芽汁经啤酒酵母发酵酿造而来的，发酵的过程就 是酵母利用麦芽汁的营养成分，代谢产生酒精、、风味物质等发酵产物的过程。 CO 2 发酵车间包括酵母的扩培、主酵和贮酒。麦汁经啤酒酵母菌的主发酵以后，成为尚未成熟的嫩 啤酒，接着再经一段时间的低温贮藏、陈酿，令 其后熟，即可经过滤后灌装出厂。 发酵车间包括：酵母的扩培室、发酵罐、贮酒罐、酵母贮罐、高浓稀释机等设备。 全套发酵系统共有大型发酵缸20个，发酵能力4500千升/月。 主要特点：采用微机全过程监控，酵母在线自动添加，高效冷媒速冷，隔氧过滤系统，保障风 味纯正，保证发酵过程无杂菌酿造，啤酒口感柔
和爽口，酒香清纯，口味一致性好。 低温长时间发酵法：青岛啤酒始终坚持使用低温长时间发酵工艺及深度冷藏技术，酒龄在28天以上，口感特别柔顺香醇。 独特的青岛酵母：啤酒是由麦芽汁经啤酒酵母发酵酿造而成的，不同的酿造者，由于采用了不同的酵母菌株，生产出不同特点的啤酒。青岛啤酒是用经百年优育，性能卓越的青岛酵母，低温长时间精酿而成，口感特别柔顺协调，香气卓尔不凡。 三、生产设备 1、设备清单： 设备数量 (个) 设备 数量 (个) 设备 数量 （个） 汉生罐 1 扩大罐 1 发酵罐B区6 A区14 无菌水罐2 酵母储 罐 3 清酒罐 5 消毒液罐2 CIP清 洗系统 1 碱罐 2 高浓度稀释机1 板框过 滤机 1 脱氧水 罐 1
目录 前言 (2) 设计方案的拟定 (3) (1) ......................................................................................................................................... 、机械搅拌生物反应器的型式 ................................................... .3 (2) ......................................................................................................................................... 、反应器用途 . (3) (3) ......................................................................................................................................... 、冷却水及冷却装置 ........................................................ ..3 (4)、设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 Mpa (4) 表-发酵罐主要设计........ (4) 工艺设计及计算 ........................................................... ..5 (1)生产能力、数量和容积的确定 (5) (2)主要尺寸计算 (5) (3)冷却面积的计算 (6) (4)搅拌器设计 (6) (5)搅拌轴功率的计算 (7) (6)i求最高热负荷下的耗水量W ....................................................................... .8 ii 冷却管组数和管径 (9) iii冷却管总长度L计算 (10) iv每组管长I o和管组高度 (10) V 每组管子圈数n0 (10) Vi 校核布置后冷却管的实际传热面积 (10) (7)设备材料的选择 (10) (8)发酵罐壁厚的计算 (11) (9)接管设计 (12) (10)支座选择 (13) 设计结果汇总 (14) 参考资料 (14) 发酵罐设计心得体会 (15)
-- - 发酵系统操作规程 一、发酵前准备工作 （1）检查电源是否正常，空压机、蒸汽发生器和循环水系统是否正常工作。 （2）检查系统上的阀门、接头及紧固螺钉是否拧紧。 （3）开动空压机，用0.15Mpa压力，检查发酵罐、过滤器、管路、阀门等密封性是否良好，有无泄漏。罐体夹套与罐内是否密封（换季时应重 点检测），确保所有阀门处于关闭状态。 （4）检查冷却水压、电压、气（汽）压能否正常供应。进水压维持在0.12Mpa，允许在0.15-0.2MpaX围变动，不能超过0.2Mpa，温度应低于发酵温 度10℃以上；电源AC220V±10%，零地分开，频率50Hz，罐体可靠接 地；输入蒸汽压力应维持在0.4Mpa，进入系统后通过阀门控制压力为 0.12-0.13MPa；空压机压力值0.7Mpa，空气进入压力应控制在 0.25-0.30MP（空气初级过滤器的压力值）。 （5）检查电机能否正常运转。电磁阀能否正常吸合。 二、灭菌 1.发酵系统安装好后的初次清洗 罐内的清洗：种子罐可将罐体上方的法兰卸开，由操作工采用洁净布手动清洗，结束后排尽罐内的污水，在多冲洗几遍即可。发酵罐的清洗可采用自来水管通过手孔向罐体内壁冲洗，当水位上升到搅拌轴的第二片叶轮时停止冲洗，开动电机搅拌清洗。各管路的清洗，可以先采用清水冲洗，再根据
相应功能采用相应的清洗介质（清洗管路时应以保护管路中的各种元件为前提），具体步骤可参考“空气管路的灭菌”。如果发酵系统长时间不用或培养的菌体与上一批次的不相同时，可采用2%NaOH清洗，清洗结束后应对发酵系统灭菌。 2.发酵罐空消 （1）空气精过滤器的空消：将所有阀门均关闭，然后微开J3、J4、J5、打开Q9，通过调节J3、J4、J5阀门的开启度保持空气精过滤器上端压 力表读数为0.12-0.125Mpa，维持30分钟，空气经过滤器消毒完成。 （2）发酵罐空消：打开G2、J2、G3、J1、J9、Q6、Q7及Q9，通过调节G2和J1阀门的开启度调节发酵罐压力控制在0.12-0.125Mpa，温度121 度-125度。维持30分钟，发酵罐空消结束。 （3）当空消时间达到30分钟后，关闭J2、J3、J5，然后迅速打开Q2、Q3，通空气吹扫空气精过滤器，待J4阀门出口空气干燥后关闭J2、J3、J4、 J5，保持空气精过滤器压力表读数为0.1Mpa。 3.发酵罐实消 实消是当罐内加入培养基后，用蒸汽对培养基进行灭菌的过程。 (1)空消结束后，将校正好的PH电极装好，尽快将配好的培养基从加料口加入罐内。 (2)培养基在进罐之前，应先糊化，一般培养基的配方量应根据工艺要求确定，发酵液的最终容积为罐体全容积的70％左右计算(泡沫多的培养基为60％左右，泡沫少的培养基可达75～80％)，考虑到冷凝水和接种量因素，以及是否流加，
一、工程简介： 工程内容为4只480 M3不锈钢发酵罐制作、安装。480 M3不锈钢发酵罐直径为Φ5700 mm,总高度达23m,总重量约为38.5吨，不但体积庞大，且单重重，运输困难。为此，总体上考虑封头、锥体、夹套等部件成型安排在厂内制造，分件运至建设单位厂内罐区现场组焊，筒体在建设单位现场卷制。 二、施工依据及技术质量标准： 1、合同； 2、设计图纸； 3、《压力容器安全技术监察规程》; 4、GB150-98《钢制压力容器》； 5、HG20584-98《钢制化工容器制造技术规定》； 6、GB3274-88《碳素钢和低全金钢热轧中厚钢板和钢带》； 7、JB4729-95《旋转压封头》； 8、GB/T14976-94《流体输送用不锈钢无缝钢管》； 9、JISG4303《不锈钢热轧钢板》； 10、GB/14957-94《熔化焊用钢丝》； 11、GB4242-84《焊接用不锈钢丝》； 12、GB/T983-95《不锈钢焊条》； 13、GB4842-84《氩气》； 14、JB3223-83《焊条质量管理规程》； 15、《锅炉压力容器压力管道焊工考试与管理规则》（国质检锅（2002）109号）； 16、JB4730-94《压力容器无损检测》； 三、施工工艺技术措施和质量控制： 1、投产前准备工作： 1.1、组织工艺技术人员认真阅读，分析其结构特点，召开技术交底会，充分理解设计意图，做到心中有数，并做好审图记录。 1.2、编制指导生产的制造工艺和焊接工艺，重点交待清楚夹套蜂窝塞焊焊缝的焊接工艺. 1.3、采购质量可靠的SUS304钢板等主材，并选择合格的钢材供应商。 1.4、选择技术过硬的专业施工队伍，配备足够数量的技术熟练的工人，焊工必须是经考试合格的并具有相应资格的有效持证焊工。 2、制造工序流程： 3、工艺过程及质量控制： 3.1、编制指导生产的工艺：技术工艺人员根据设计图纸、技术标准及现场情况编制指导生产的专业制造、焊接工艺过程卡及检验工艺文件。 3.2、检验人员对钢板和焊材进行入库前的检验和标志移植，确认合格后方可投放生产使用。 3.3、划线下料：对筒节用料钢板进行四边直线度和垂直度检查，若边与边不垂直必须划垂线切割，保证边与边的相互垂直。并严格掌握筒节坯板的下料长度准确以利环焊缝组装错边量的控制。 3.4、成型：封头坯板下料后，拼接焊缝采用埋弧自动焊。焊缝检验合格后压制之前，对处于压制面焊缝的余高，应打磨至母材齐平，并对外圆周切割边缘的棱角打磨成过渡小圆弧，防止压制过程中撕裂。采用先进的旋压成型工艺使封头旋压成型、平边，对拼接焊缝进行1 00%RT检查并应符合III级要求，合格后运送至现场。 锥体采用分片成型后拼接成整体的工艺方法，但与筒节结合的上部轴向过渡园弧，也要旋压成型，以保证质量，工艺上预先安排锥体分为三部分，需旋压部分高度掌握在1m左右（旋
题目：发酵罐温度控制系统设计
课程设计（论文）任务及评语院（系）：教研室：Array 注：成绩：平时40% 论文质量40% 答辩20% 以百分制计算
摘要 本题要设计的是温度控制系统，发酵是放热反应的过程。随着反应的进行，罐内的温度会逐渐升高。而温度对发酵过程具有多方面的影响。因此，对发酵过程中的温度进行检测和控制就显得十分重要。 本课题设计了发酵罐温度控制系统，选择的传感器为Cu100，由于信号很小，所以就需要通过差动放大电路进行放大并且经过了滤波电路滤波，然后将处理后的电压信号经过V/I转换，输出4~20mA的电流信号，最后进行仿真分析以及参数的计算，以达到通过对冷水阀开度的控制对发酵罐温度控制的目的。 本系统应用温度控制系统，有助于提高发酵效率，有助于提高工厂产值，并且可以使资源得到更充分的作用。 关键词：温度控制；PID控制器；V/I转换；比较机构
目录 第1章绪论 (1) 第2章课程设计的方案 (2) 2.1 概述 (2) 2.2 系统组成总体结构 (2) 2.3 传感器选择 (2) 第3章电路设计 (4) 3.1 传感器电路 (4) 3.2 比较机构电路 (7) 3.3 PID调节器并联实现电路 (7) 3.4 V/I转换电路 (8) 3.5 直流稳压电源电路 (9) 第4章仿真与分析 (10) 4.1 传感器电路仿真 (10) 4.2 PID控制器电路 (11) 4.3 V/I转换电路 (12) 第5章课程设计总结 (14) 参考文献 (15) 附录Ⅰ (16) 附录Ⅱ (18) 附录Ⅲ (20)
第1章绪论 在工业生产中，电流、电压、温度、压力、流量、流速和开关量都是常用的主要被控参数。其中，温度控制也越来越重要。在工业生产的很多领域中，人们都需要对各类加热炉、热处理炉、反应炉、发酵罐和锅炉中的温度进行检测和控制。 本次课设要求设计发酵罐的温度控制系统。发酵是放热反应的过程。随着反应的进行，罐内的温度会逐渐升高。而温度对发酵过程具有多方面的影响：它会影响各种酶反应的速率，改变菌体代谢产物的合成方向，影响微生物的代谢调控机制，除这些直接影响外；温度还对发酵液的理化性质产生影响，如发酵液的粘度；基质和氧在发酵液中的溶解度和传递速率。某些基质的分解和吸收速率等，进而影响发酵的动力学特性和产物的生物合成。 并且现代发酵工程不但应用于生产酒精类饮料、醋酸和面包，而且还可以生产胰岛素、干扰素、生长激素、抗生素和疫苗等多种医疗保健药物，天然杀虫剂、细菌肥料和微生物除草剂等农用生产资料，在化学工业上生产氨基酸、香料、生物高分子等。而发酵过程是酵母在一定的条件下，利用可发酵性物质而进行的正常生命活动。 发酵工程是应用生物（主要是微生物）为工业大规模生产服务的一门工程技术，也称微生物工程。发酵工程是包括微生物学、化学工程、基因工程、细胞工程、机械工程和计算机软硬件工程的一个多学科工程。 在发酵罐温度控制系统中应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器是工业控制的主要技术之一。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，控制理论的其他技术也难以采用，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定时，应用PID控制技术最为方便。采用PID算法进行温度控制，它具有控制精度高，能够克服容量滞后的特点，特别适用于负荷变化大、容量滞后较大、控制品质要求又很高的控制系统。 本次课设要求自行设计模拟式PID控制器，通过与前面传感器测定的发酵罐温度产生的电压信号进行比较，转换为输出时的4~20mA电流信号来对冷水阀门开度进行控制，采用冷水法对发酵罐进行降温，以达到对发酵罐温度进行控制的目的。参数要求测定范围是30℃~50℃，测量精度为±0.5℃，以此作为对温度传感器的选择依据。
安徽工程大学课程设计任务书 班级：课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计） 学生姓名： 指定参数： 1．全容：50m3 2．容积系数：75% 3．径高比：1：2 4．锥角：900 5．工作介质：啤酒 设计内容： 纸打印） 1．完成生物反应器设计说明书一份（要求用A 4 1)封面 2)设计任务书 3)生物反应器设计化工计算 4)完成生物反应器设计热工计算 5)完成生物反应器设计数据一览表 纸打印） 2．完成生物反应器总装图一份（用CAD绘图A 4 设计主要参考书： 1．生物反应器课程设计指导书 2．化学工艺设计手册 3．机械设计手册 4．化工设备 5．化工制图 接受学生承诺： 本人承诺接受任务后，在规定的时间内，独立完成任务书中规定任务 接受学生签字：生物工程教研室 2010-11-15
啤酒露天发酵罐设计 第一节 发酵罐的化工设计计算 一、发酵罐的容积确定 在选用时V 全=50m 3的发酵罐 则V 有效=Ｖ全×?=50×75%= 37.5m 3（?为容积系数） 二、基础参数选择 1．D:H: 选用D:H=1:2 2．锥角： 取锥角为900 3．封头：选用标准椭圆形封头 4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A 3钢，冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶液 5．罐体所承受最大内压：2.5㎏/㎝3 外压：0.3㎏/㎝3 6．锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不锈钢 7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜ 8．内壁涂料：环氧树脂 三、D 、H 的确定 由D:H=1：2，则锥体高度H 1=D/2tan450=D/2(450为锥角的一半) 封头高度H 2=D/4=0.25D 圆柱部分高度H 3=（2-0.5-0.25）D=1.25D 又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱 =3π×D 2/4×H 1+24π×D 3+ 4 π ×D 2×H 3 =50 m 3 得D=3.43m 查JB-T4746-2002《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=3400mm 再由V 全=50m 3，D=3.4m
发酵罐安全操作规程 1．目的 通过建立发酵罐安全操作规程并严格执行，确保发酵罐安全运行。 2．适用范围 本规程用于机械搅拌（皮带轮减速装置）和无机械搅拌钢制发酵罐的维护、检修操作。 3．职责 3．1生产部负责本规程的组织制定。 3．2操作人员负责本规程的实施。 4．内容 4．1检修类别及间隔期 4．1．1 检修类别 发酵罐的检修类别分小修、中修和大修。 4．1．2 检修间隔期 A．小修：每2个月进行一次。 B．中修：每10个月进行一次。 C．大修：每30个月进行一次。 D．发酵罐在定期检修间隔期内，还应根据其实际运转情况，确定检修类别、内容和期限。 4．2检修内容 4．2．1小修 A．检查紧固各部件连接螺栓。 B．检查、调整机械密封端面的压力。 C．检查、消除人孔、视镜、接管口、阀门等处的泄漏点，更换老化的密封垫。 D．检查、检修转动部件的磨损件。 E．检查、调整传动皮带的松紧度。 F．检查附属的仪器仪表和电控装置。 G．检查润滑部位，并按规定加注或更换润滑油。
H．检查并局部修补保温层，对油漆脱落处涂漆。 4．2．2中修 A．包括小修内容； B．检查、清洗、修理机封装置，必要时更换磨损部件； C．检查、调整传动皮带轮的运转情况，必要时更换传动皮带、轴承等易损件； D．检查、修理、调整搅拌系统，更换损坏的联轴器、轴瓦、搅拌器轴承； E．按劳动部《在用压力容器检验规程》检测罐壁厚、裂纹、变形和焊缝质量，必要时进行局部修补，更换或修理损坏的人孔、视镜、接管、档板等附件； F．对降温盘管及空气管件进行试漏检查，并修补泄漏点； G．检查、修理各仪表及控制装置； H．整体修补保温层及涂漆。 4．2．3大修（包括中修内容） A．检查、修理减速装置，更换轴承； B．检查、修理或更换搅拌系统的主轴、联轴器轴瓦、拉杆、搅拌器、轴承等附件； C．调整罐体、减速装置、搅拌轴的位置偏差和间隔； D．换热系统和空气系统的管件试漏，更换腐蚀严重的管道、管件及阀门； E．检查、修理筒体、封头。 4．3检修前的准备 4．3．1技术准备 A．设备使用说明书，图纸、有关标准、检修记录； B．设备运行时间、缺陷、隐患、事故等状况记录。 4．3．2物资准备 A．检修用的材料、备件； B．检测仪器、拆装工具和起重设施； C．切断发酵罐电机总电源，并设有禁止启动的警示牌； D．清洗发酵罐，隔断与其它设备各连接管路，并悬挂标志牌； E．进罐前，应彻底将罐内气体排除，人员在罐内作业过程中，应不断换进新鲜空气，必要时检修人员应配带防毒呼吸器，罐外必须设人监护；
目录 前言 (1) 第一章、概述 (2) 1.1、柠檬酸 (2) 1.2、柠檬酸的生产工艺 (2) 1.3、机械搅拌通风发酵罐 (3) 1.3.1、通用型发酵罐的几何尺寸比例 (3) 1.3.2、罐体 (3) 1.3.3、搅拌器和挡板 (3) 1.3.4、消泡器 (4) 1.3.5、联轴器及轴承 (4) 1.2.6、变速装置 (4) 1.3.7、通气装置 (4) 1.3.8、轴封 (5) 1.3.9、附属设备 (5) 第二章、设备的设计计算与选型 (5) 2.1、发酵罐的主要尺寸计算 (5) 2.1.1、圆筒体的内径、高度与封头的高度 (5) 2.1.2、圆筒体的壁厚 (7) 2.1.3、封头的壁厚 (7) 2.2、搅拌装置设计 (8) 2.2.1、搅拌器 (8) 2.2.2、搅拌轴设计 (8) 2.2.3、电机功率 (10) 2.3、冷却装置设计 (10) 2.3.1、冷却方式 (10) 2.3.2、冷却水耗量 (10) 2.3.3、冷却管组数和管径 (12) 2.4零部件 (13) 2.4.1 人孔和视镜 (13) 2.4.2 接管口 (13) 2.4.3、梯子 (15) 2.5发酵罐体重 (15) 2.6支座的选型 (16) 第三章、计算结果的总结 (16) 设计总结 (17) 附录 (18) 符号的总结 (18) 参考文献 (19)
生物工程设备课程设计任务书 一、课程设计题目 “1000m3的机械搅拌发酵罐”的设计。 二、课程设计内容 1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。 2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。 3、动力消耗、设备结构的工艺设计。 三、课程设计的要求 课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下： 1、工艺设计和计算 根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。主要包括： （1）工艺设计 ①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，H L ，V，V L ，Di等） ②通风量的计算 ③搅拌功率计算及电机选择 ④传热面积及冷却水用量的计算 （2）设备设计 ①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套） ②搅拌器及搅拌轴的设计 ③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等） ④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等) 2、设计说明书的编制 设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。 3、绘制设备图一张 4、设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。
2010级发酵大实验（1） 实验报告 任课老师： 姓名： 专业：生物技术 班级： 学号： 日期：2013年6月
实验报告 一、目的要求： 了解筛菌的基本操作，包括：培养基配制，灭菌，接种，涂板，摇菌，紫外分光光度计的使用等。 二、实验材料 1、菌种来源：英语公园葡萄树下土壤和生物学院院楼门口土样。 2、培养基： （1）淀粉液体培养基：可溶性淀粉1%、蛋白胨1% 、葡萄糖0. 5%、NaCl 0. 5%、牛肉膏0. 5% （2）淀粉固体培养基: 可溶性淀粉1%、蛋白胨1% 、葡萄糖0. 5%、NaCl 0. 5%、牛肉膏0. 5%、琼脂粉1.5% 。 3、器皿：试管，量筒，烧杯，移液管，培养皿，洗耳球，玻璃棒，酒精灯，接菌环，三角瓶，玻璃棒等。 4、仪器：高压蒸汽灭菌锅，水浴锅，恒温培养箱，摇床，天平、紫外可见分光光度计等。 5、试剂：1%碘液、1M NaOH、DNS、pH 5.6 0.05M 乙酸/乙酸钠缓冲液、1%淀粉溶液、1mg/mL的麦芽糖，结晶紫溶液。 6、其他：封口膜、纱布，棉花，试管架等。 三、实验步骤： 1、初筛： （1）配制培养基：按照上述培养基成分及数量称取各物质，放入三角瓶中，加水到100ml，包扎。和包扎好的试管、移液管、涂布器、培养皿等一起放入灭菌锅中121℃高压灭菌20min。然后干燥后使用。 （2）倒平板：把培养基置于无菌工作台上，待冷却到55℃左右后，倒入灭菌后的平板中，每个平板中约15-20ml，之后待冷却凝固。 （3）菌悬液制备：我们组分别从英语公园的葡萄树下和生物学院院楼门口采集土样，各称取10g，放入装有90mL无菌水的三角瓶中，震荡20min后静置5min。（4）浓度稀释：在无菌试验台上进行浓度梯度稀释,把土样摇匀，从中吸取1ml 置于事先灭好菌的试管中，再加入9 ml无菌水，再从该试管中吸取1ml土样置
食品工厂机械与设备 课程设计 （装料量53m机械搅拌发酵罐设计） 设计小组：第19组 组长：林挺（20103302） 组员：高鑫培（20103296） 李瑞轩（20103299） 李亮（20103298） 专业：食品科学与工程 指导老师：黎先发 设计成绩： 日期： 2012年1月16日 西南科技大学生命科学与工程学院
目录 一、设计任务 (2) 二、设计要求 (3) 三、概述 (3) 四、总体结构设计 (4) 4.1罐头设计 (4) 4.2罐头及封头的几何尺寸的计算 (4) 4.3罐头压力测试 (6) 4.4确定夹套的几何尺寸的计算 (7) 4.5夹套压力试验 (8) 五、搅拌装置及附件设计 (8) 5.1搅拌轴计算 (8) 5.2搅拌器选型及分布 (12) 六、传动装置的设计 (14) 6.1电动机选型 (15) 6.2减速器选型 (16) 6.3联轴器选型 (20) 七、其他辅助设备的选型 (21) 7.1支座的选择 (21) 7.2人孔的选择 (23)
7.3视镜的选择 (23) 7.4无菌空气通风管设计 (23) 7.5消泡器 (24) 八、各自的设计任务 (24) 一、设计任务 装料量53m机械搅拌发酵罐设计 接管建议（推荐）
二、设计要求 1.机械搅拌发酵罐计算及整体结构设计，完成设计说明书。 （1）进行罐体及夹套（或内部蛇管）设计计算； （2）进行搅拌装置设计：搅拌器的选型设计；选择轴承、联轴器，罐内搅拌轴的结构设计，搅拌轴计算和校核； （3）传动系统的设计计算：尽可能采用V带传动，进行传动系统方案设计；进行带传动设计计算； （4）密封装置的选型设计； （5）选择支座形式并计算； （6）手孔或人孔选型； （7）选择接管、管法兰、设备法兰； （8）设计机架结构； （9）设计凸缘及安装底盖结构； （10）视镜的选型设计； （11）消泡装置设计； （12）无菌空气分布管设计。 2.绘制搅拌罐装配图(2号或3号图纸)。 三、概述 机械搅拌发酵罐是生物制药工厂常用类型之一，它是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需要的氧气。 机械搅拌发酵罐可用于生产药用酵母、饲料酵母、活性干酵母、液体曲、谷氨酸、柠檬酸、抗生素、维生素、酶制剂、食用醋、赖氨酸等。机械搅拌发酵罐其实就是一种生物反应器，生物反应器是指为活细胞或酶提供适宜的反应环境，让他们进行细胞增殖或生产的装置系统。生物反应器为细菌的生长和繁殖提供适宜的生长环境，促进菌体生产人们需要的产物。广泛应用于乳制品、饮料、生物
生物发酵罐安全操作规程 1.主要内容与适用范围 本规程规定了生物发酵罐的操作程序、安全要求和注意事项。2.操作程序 2.1操作前请认真检查冷水机、空压机、反应器、进出水管、气管情况。填好使用说明书。开机：先打开其他单元上的开关，再打开主机背后的开关。关机：先把控制器上所有单元的参数状态调到off，把进气开关打开后关机；关机时先关控制器后面的开关，再关其他单元上的开关。 2.2 从基座上取下发酵罐体，加入配好的培养基，盖好盖子，置高压灭菌锅中灭菌； 2.3 将灭好菌的发酵罐安装在基座上，连接好传感器接口，接通保温套的上下水； 2.4 设定好参数，开启电源、空气压缩机和记录仪，观察各设备是否正常运行，如有异如常要即时调整； 2.5 设备运行过程中要经常观察设备运转情况，如有异常要即时调整； 2.6 发酵结束后，关闭电源、水源，放出发酵液，从基座上取下发酵罐洗净后重新安装在基座上； 2.7 将设备擦拭干净，盖好防尘布罩，并做好设备使用登记。
生物发酵罐维护保养规程 1.主要内容与适用范围 本规程规定了生物发酵罐的维护要求、保养要求。 2.维护保养要求 2.1 保护本设备外壁，禁止用酸碱液清洗； 2.2 漆层、保护层脱落面积之和不得大于总面积的5%，否则应按《医用设备、管路涂色规定》的要求，重新涂刷（处理）； 2.3搅拌、轴封、空气和蒸汽管道、阀门的标志色标及保温层应保持完整； 2.4 本机外壁、蒸汽阀门应随时清除锈点。 2.5 应定期对疏水阀及蒸汽阀门进行检查，如有损坏应及时更换。2.6 每次开汽前、开汽后应将旁通阀门完全打开，将罐体夹层内冷凝水完全排尽后，方能正常操作。 2.7 对罐体进行检查，查有无裂纹、焊体脱落等。 2.8应定期对涡轮、涡杆进行润滑。 2.9每半年对转轴进行清洗，或更换轴承、添加润滑脂。 2.10禁止设备带病、带伤运行，应随时注意仪表精度量否合乎生产要求，并定期校验。 2.10 发现管路、静密封点、泄漏应立即处理； 2.11 禁止私拆、私改设备； 2.12 检修中应按本设备的检修规程的技术要求拆、洗、换、装；2.13 检修中禁止使用不当的工具，禁止用暴力拆装部件。 2.14 操作过程中发现异常或发生事故，应立即中止操作，切断水、电、气、汽源，并报主管人员处理，禁止隐慝不报，禁止私自拆修； 2.15 非本机持证操作人员不得操作本机；禁止在本机运行时脱岗； 2.16 注意控制蒸汽压力和温度。 2.17 仪器不用时，应切断电源，并用防尘罩罩好。 2.18 每月进行一次仪器的维护保养，并填写维护记录。
洛阳理工学院 计算机控制技术与应用课程设计 题目：发酵培养基温度控制系统设计 学生姓名： 学号： 班级： 专业：
摘要 本题要设计的是发酵培养基温度控制系统，发酵是放热反应的过程。随着反应的进行，罐内的温度会逐渐升高。而温度对发酵过程具有多方面的影响。因此，对发酵过程中的温度进行检测和控制就显得十分重要。 本课题设计了发酵罐温度控制系统，选择的传感器为Cu100，由于信号很小，所以就需要通过差动放大电路进行放大并且经过了滤波电路滤波，然后将处理后的电压信号经过V/I转换，输出4~20mA的电流信号，最后进行仿真分析以及参数的计算，以达到通过对冷水阀开度的控制对发酵罐温度控制的目的。 本系统应用温度控制系统，有助于提高发酵效率，有助于提高工厂产值，并且可以使资源得到更充分的作用。 关键词：温度控制,PID控制器,V/I转换,比较机构
目录 前言........................................................................................ 错误！未定义书签。 1.1.1 发酵培养基简介 3 1.1.2工艺背景：................................................................ 错误！未定义书签。 1．2温度对发酵的影响...................................................... 错误！未定义书签。 1.2.1温度影响微生物细胞生长................................. 错误！未定义书签。 1.2.2温度影响产物的生成量..................................... 错误！未定义书签。 1.2.3温度影响生物合成的方向................................. 错误！未定义书签。 1.2.4温度影响发酵液的物理性质............................. 错误！未定义书签。 1.3、影响发酵温度变化的因素：..................................... 错误！未定义书签。 1.4发酵热的测定................................................................ 错误！未定义书签。 1.5最适温度的选择与发酵温度的控制............................ 错误！未定义书签。 1.5.1温度的选择....................................................................................... VII 2 培养基温度控制系统的设计.................................................. 错误！未定义书签。 2.1总体设计方案.............................................................................................. VII 2.1.1 系统总框图...................................................................................... VII 2．2硬件设计................................................................................................... V III 2.2.1温度采集电路.................................................................................. V III 2.2.2 PLC与计算机的通信......................................................................... I X 2.3软件部分......................................................................................................... X 3总结........................................................................................................................ X III 参考文献：............................................................................................................... X III
安徽工程大学课程设计任务书 课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计） 姓名：吕超绍 指定参数： 1．全容：40m3 2．容积系数：75% 3．径高比：1：3 4．锥角：700 5．工作介质：啤酒 设计内容： 1．完成生物反应器设计说明书一份（要求用A4纸打印） 1)封面 2)设计任务书 3)生物反应器设计化工计算 4)完成生物反应器设计热工计算 5)完成生物反应器设计数据一览表 2．完成生物反应器总装图一份（用CAD绘图A4纸打印）设计主要参考书： 1．生物反应器课程设计指导书
2．化学工艺设计手册 3．机械设计手册 4．化工设备 5. 化工制图 露天发酵罐设计计算步骤 第一节发酵罐的化工设计计算 一、发酵罐的容积确定 在选用时V全=40m3的发酵罐 则V有效=Ｖ全×?=40×75%= 30m3（?为容积系数） 二、基础参数选择 1．D:H: 选用D:H=1:3 2．锥角：取锥角为700 3．封头：选用标准椭圆形封头 4．冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A3钢，冷却介质采用20%、-4℃的酒精溶液 5．罐体所承受最大内压：2.5㎏/㎝3 外压：0.3㎏/㎝3 6．锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不锈钢 7．保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200㎜ 8．内壁涂料：环氧树脂 三、D、H的确定 由D:H=1：3，则锥体高度H1=D/2tan350=0.714D(350为锥角
的一半) 封头高度H 2=D/4=0.25D 圆柱部分高度H 3=（3.0-0.714-0.25）D=2.04D 又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱 =3π×D 2 /4×H 1+24 π×D 3 + 4 π×D 2 ×H 3 =0.187D 3+0.13D 3 +1.60D 3 =40 得D=2.75m 查JB-T4746-2002《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2800mm 再由V 全=40m 3 ，D=2.8m 得径高比为： D: H=1:2.9 由D=2800mm 查表得 椭圆封头几何尺寸为： h 1=700mm h 0=40mm F=8.85m 2 V=3.12m 3 筒体几何尺寸为： H=5712mm F=50.24m 2 V=35.17m 3 锥体的几何尺寸为： h 0=40mm r=420mm H=2169mm F=()220.70.3cos 0.644 sin d a a ππ ?? -++? ??? =0.619m 2
一、电控箱面板上按钮和指示灯说明 电控柜面板图 在电控箱面板上有以下按钮和指示灯：进料阀开、进料阀关、排料阀开，排料阀关，系统运行和系统停止以及急停。具体的使用说明如下： 1、进料阀开/关：当按下进料阀开按钮时，进料电动阀打开，当阀门全部打开后， 进料阀开的按钮上的绿色指示灯亮，同时进料泵自动启动，当按下进料阀关时，进料阀关闭，同时进料泵停，当进料阀完全关闭后，进料阀关的按钮上的红色指示灯亮。 2、排料阀开/关：当按下排料阀开按钮时，排料电动阀打开，当阀门全部打开后， 排料阀开的按钮上的绿色指示灯亮；当按下排料阀关时，排料阀关闭，当排料阀完全关闭后，排料阀关的按钮上的红色指示灯亮。
3、排料阀开/关：当按下系统运行按钮后，整个系统按照设定的参数自动运行， 同时系统运行指示灯亮；当按系统停止按钮后，系统停止运行，同时系统停止运行指示灯亮。 4、急停按钮：出现紧急情况时可以按下急停按钮，使整个系统停机。 二、触摸屏上相应的参数设定说明 主画面 1、系统上电后，触摸屏自动进入主画面，此画面中显示发酵罐内 当前的温度，压力以及搅拌的转速和热水罐的温度以及液位状态；进出料状态也在此画面中显示。按下参数设定键进入参数设定画面。
参数设定一 2、在此画面中设定热水罐和发酵罐的工作参数，说明如下：（参数 都在系统运行时生效） 1）热水罐加热器启动/停止温度：当热水管内温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，电加热器自动启动，加热到设定的停止温度后，电加热器自动停止运行。注意：停 止温度应大于启动温度。 2）发酵罐加热泵启动/停止温度：当发酵罐内的温度低于启动温度时，并且热水罐内的水位超过了中液位时，加热泵启动循环， 给发酵罐加热，当温度到停止温度时，加热泵停止。注意：停 止温度应大于启动温度。 3）发酵罐排气阀开/关压力：当发酵罐内的压力大于开阀压力时，排气电磁阀自动打开，当发酵罐内压力降到关阀压力时，排气 电磁阀自动关闭。注意：开阀压力应大于关阀压力。 4）搅拌器转速设定：通过此参数来设定变频器的频率。从而设定发酵罐搅拌器的转速。 按下一页进入参数设定二画面，按返回，回到主画面。