生物工程与设备课程设计说明书
题目：年产6万吨味精厂谷氨酸生产机械搅
拌通风发酵罐设计
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专业班级
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计
前言
谷氨酸发酵是通气发酵，该生产工艺和设备具有很强的典型型，本设计对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气搅拌发酵工艺和主要设备的有关知识。 搅拌通风发酵罐：
1.发酵罐的径高比例适当
2.发酵罐能够承受一定的压力
3.合理有效的搅拌通风装置
4.快捷有效的冷却装置
5.罐体内表面高度抛光
6.搅拌轴轴封应严密，严防泄漏，以免造成染菌损失。
一．设计内容
1、物料衡算
2、发酵罐个数的确定
3、发酵罐结构设计 二．设计参数
1、糖酸转化率61%
2、发酵产酸水平11%
3、发酵周期32小时
4、发酵罐充满系数为0.7
5、味精分子式187.13（C5H8NO4Na ）.H2O
6、谷氨酸分子式147.13(C5H9NO4)
7、谷氨酸密度取1.553g/cm3
8、残还原糖0.8%，干菌体1.7% 9、谷氨酸提取率97.5%。
10、谷氨酸生产味精精制率为125% 11、空罐灭菌压力0.25MPa 12、年工作日安330天计算
13、取
1
L
P V =（kw ）
三．工艺计算 1、日产味精量
60000181.82(/)
330
G T d =
=
2、日产发酵液量
181.821356.233(/)
1.2597.5%11%G T d =
=??
3.发酵液密度
3
3
1
2511086586516.770.8952.5/1.5
1.553
1.050/m T
T m
ρ
ρ=+
+
=++==
4、日需发酵液体积 3
050
.1233.135664.1291m V ==
5、取发酵罐公称容积2003m ,充满系数取0.7，有效体积1403m
6、需发酵罐个数
个3.1224
1403264.1291==
??N
故取13个发酵罐 发酵罐工艺设计
四．发酵罐尺寸设计 1、罐体尺寸计算
取罐高径比为2，用标准椭圆封头，已知罐公称容积为2003m
2
3
3
1()200
4
6
1(2)2004
6
200
4.9()
0.785 2.16667
V D H D D D m ππ=
+
=+==
=?
2
3
525105015(100.055)213()
6
D m m m m m π==?=++
?=0取发酵罐直径发酵罐高H 封头直角边取发酵罐公称容积V=
4
发酵罐总高度H=10+2(0.05+5/4)=12.6（m ） 封头体积：
2
2
3
15()0.7855(0.05)17.34()
4
6
6
D V D h m π
=
+
=?+
=
发酵罐全容积：
V=213+17.34=230.34(m3) 2、需发酵罐个数
发酵罐公称容积2003m ，发酵全容积2133m ，取充满系数取0.7，有效体积即149.13m 发酵罐个数：
55
.1124
1.1493265.1291=??=
N
故取发酵罐12个 3、罐体壁厚计算 选用不锈钢0Cr19Ni9
其[]
130t
M Pa
σ=
[]
12
2t
P D C C P
δσ
??=
++-
P —设计压力，取最大工作压力的1.1倍，灭菌压力即最大工作压力。 D —发酵罐直径，500cm 。
[]t
σ—钢板许用应力，130MPa 。
?—焊缝系数，取?=1
C1—钢板厚度偏差，取0.6mm 。 C2—腐蚀余量，0mm 。
cm
1.16.01
.125.0113021.125.0500=+=
?-????δ
选用11mm 厚的 不锈钢0Cr19Ni9制作发酵罐及封头
五．搅拌器类型及尺寸设计 1、选六弯叶涡轮搅拌器，则 a 、搅拌器叶径m D D i 66.1353
==
=
取m D i 7.1=
b 、叶宽B=0.2×1.7=0.34m
c 、弧长l=0.375×1.7=0.64m
d 、底距C=1.7m
e 、盘径d=0.75×1.7=1.28m
f 、叶弦长L=0.25×1.7=0.43m
g 、叶距Y=D=5m 2、取两档搅拌 根据
)
/(13
m kw l
v p =，
3
1m
.1497.0213=?=有效v
kw m m kw p 1.1491.149/13
3
0=?=∴
按150kw 计算 5
3
02D n N p p ρ?=
1050
)7.1()(7.42101505
3
603
????=?n
得n=61.4r/min
3、通风时搅拌功率的计算
Q=150×0.22×6
10
=33min /3m
39
.0)
(
32.008
.03
2
0Q
D n P g P ???=
kw kw P g 1505.132)
(
32.039
.033
7
.14.6115008
.03
2<=?=∴??
根据搅拌器功率选择合适电机 4、搅拌器轴直径计算 采用45号钢 a 、轴强度计算 取τ=350
按实心轴计算： []
14.103
350
16716203
1671620==
=
?∏?∏?τA
mm cm A d n
N 1406.1314.103
4
.611503
≈=?=?
≥
故取轴直径为140mm b 、轴刚度计算 4
n
N B d ≥ 根据搅拌设备设计查询取B=10
mm cm d 1405.12104
4
.61150<=?≥
即刚度计算值小于强度计算值，故轴直径依强度计算为准 取轴直径为140mm 六、冷却面积计算
计算冷却面积使用牛顿传热定律公式，即: m
t ?=
K Q F 总
对谷氨酸发酵，每1立方米发酵液、每1小时传给冷却器的最大热量约为
)/(600018.43
h m kJ ??采用竖式列管换热器，取经验值 )/(50018.4c h m kJ k ????=
平均温差m t ?： 2
121ln
t t t t m t ???-?=
?
c
c c c ?→??→?27203232 代入c t m ?==
?-85
12
ln 512
对容量为200立方平均温差米的发酵罐，发酵周期为32小时，则实际每天装 12×（32/24）= 9罐，故每罐实际装液量为1291.64/9=1443m 2
850018.4144600018.4t 216m
m F K Q ==
=
∴?????总
七、冷却管布置
1、求进水总管直径
a 、最高热负荷下的耗水量W ）
（总1t -2t
p c Q W =
k J /h 1061.3144600018.46
?=??=总Q c 27t - t c 20t 2211?=?=-冷却水终温，
冷却水初温，t
s kg W /3.34)
1027(18.41061.36
==
∴-??
冷却水体积流量为s m /1043.332-?，取冷却水在竖直蛇管中的流速为1m/s ，则 b 、 2
-21
10
43.3v
m 1043.3-2
?==
=?W S 总
进水总管直径209m .0785
.01043.3785
.0-2
==
=
?总总S d
2、冷却管组数和管径：设冷却管总表面积为总S ，管径为0d ，组数为n ，则： 2
0785d .0n ?=总S 根据本罐情况，取n=8，求管径。由上式得： 073m .00.785
810
43.3785
.0n 0-2
==
=
???总S d
查金属材料表选取φ89×4mm 无缝管，0d 81mm d d >=内内，，热为可满足要求，
80mm
=平均d 。
取竖蛇管圈端部U 型弯管曲径300mm ，则两直管距离为600mm ，两端弯管总长度为0l ： mm D l 188460014.30=?=∏=
3、冷却管总长度L 计算，由前知冷却管总面积F=2162m ，现取φ89×4mm ，每米管长冷却面积为2025.0108.014.3m F =??=，则 m L F F 86425
.02160
==
=
冷却管占有体积324.5864089.0785.0m V =??= 4、每组管长0L 和管组高度： m L n
L
1088
8640==
=
另需连接管8m ，872m 8864=+=实L
可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头250mm 。设发酵罐内
附件占有体积为0.53m ，则：总占有体积为
3
1m .1485.06.3144=++=++=附件管液总V V V V
则筒体部分液深为
7m .62
5
0.78517.3-1.148==
?-截
封
总S V V
竖蛇管总高0m .725.07.6≈+=管H
又两端弯管总长m l 18840=，两端弯管总高为600mm ，则 直管部分高度：h=7000-600=6400mm
则一圈管长mm l h l 1468418846400220=+?=+= 5、每组管子圈数0n ： 87
.1410800≈=
=
l
L n 圈
取管间距为22m .0089.05.25.2=?=外D ，竖蛇管与罐壁的最小距离为0.15m ，则可计算出与搅拌器的距离在允许范围内（不小于200mm ） 6、校核布置后冷却管的实际传热面积：
2
219m 87208.014.3l d =??=?∏=实平均实F
而前有F=2162m ，F F >实，可满足要求 设计体会
通过这次课程设计，使我学到了很多东西。因为搅拌通风发酵罐画图的需要，我学会了CAD 的使用方法。通过课程中的工艺要求和计算，更加深入的了解了发酵罐的结构和工作原理。为了更好的完成课程设计，我查阅了很多图书资料，学到了很短相关的知识。最终把搅拌通风发酵罐的模型设计了出来，虽然这个模型在实践中并不一定是最好的，但它是我自己亲手制作出来的，对我来说有非常意义。
课程设计报告 题目： 学院 专业 班级 姓名 学号 指导老师 年月日
目录
第一章前言 青霉素是一类抗生素的总称。自从被发现以来，就被人们广泛应用于医疗行业。是用应得最多的一类抗生素，从此很多医学难题迎刃而解。也使人们致力于青霉素及其相关技术的研究。 青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。它的出现开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。通过数十年的完善，青霉素针剂和口服青霉素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽等病。继青霉素之后，链霉素、氯霉素、土霉素、四环素等抗生素不断产生，增强了人类治疗传染性疾病的能力。 青霉素发酵是通气发酵[2]，该生产工艺和设备具有很强的典型性，本设计对味青霉素发酵罐的选型及计算作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。 第二章绪论 2．1 青霉素的概述. 青霉素(Benzylpenicillin/Penicillin)又被称为青霉素G、peillin G、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。青霉素类抗生素是β-内酰胺类中一大类抗生素的总称。 2.2 青霉素的应用
青霉素类抗生素的毒性很小，由于β-内酰胺类作用于细菌的细胞壁，而人类只有细胞膜无细胞壁，故对人类的毒性较小，除能引起严重的过敏反应外，在一般用量下，其毒性不甚明显，是化疗指数最大的抗生素。 临床应用：主要控制敏感金黄色葡糖球菌、链球菌、肺炎双球菌、淋球菌、脑膜炎双球菌、螺旋体等引起感染，对大多数革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）和某些革兰氏阴性细菌及螺旋体有抗菌作用。青霉素针剂和口服青霉素能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心内膜炎、白喉、炭疽等病。 工业应用：可用于生产柠檬酸、延胡索酸、葡萄糖酸等有机酸和酶制剂。 2.3 青霉素的发酵工艺流程 （1）丝状菌三级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25°C，孢子培养，7天）——大米孢子（26°C，种子培养56h,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液 （2）球状菌二级发酵工艺流程 冷冻管（25°C，孢子培养，6~8天）——亲米（25°C，孢子培养，8~10天）——生产米（28°C，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液
年产1.5万吨味精生产工艺初步设计 摘要 我国味精生产虽然发展很快，但还有生产效率低、生产成本高、脱色效果不理想、污水处理不彻底等缺陷，与国际先进水平相比仍有很大差距，造成了很大的浪费。本设计在生产流程的各个方面加以完善，尤其在味精脱色、污水处理等方面摒弃了传统不十分理想的方法，采用了新技术，进一步消除了因脱色和污水处理不彻底造成的资源浪费。味精脱色采用XSX-8吸附树脂，具有脱色好、投资省、处理成本低的优势；污水处理采用两步生物处理法酵母反应器和活性污泥的连续系统处理味精废水，可以去除味精废水中95%的COD，达到节能环保的要求。 关键词：味精；新技术；脱色；污水处理
A PRELIMINARY DESIGN OF TECHNOLOGICAL PROCESS FOR MSG PRODUCTION 15,000 TONS PER YEAR Abstract Although the production of monosodium glutamate in China has developed rapidly, poor colour and lustre, low productivity, high production cost and bad treatment system of wastewater, which still have a big gap compared with the international advanced level, result in lots of waste. The design improve various aspects of production processes, especially in bleaching of MSG, treatment of wastewater and so on. Those rejecte traditional method which are not good and use new technology. Therefore it saves lots of money in bleaching and treatment of wastewater. XSX - 8 polymeric adsorbent is used in MSG decoloring,which has good decoloration efficiency. It can save investment and make low cost .Wastewater treatment by two-step method of biological treatment of activated sludge and yeast reactor system, can remove monosodium glutamate wastewater treatment in 95% of COD monosodium glutamate wastewater, energy conservation and environmental protection requirement. KEY WORDS：monosodium glutamate（MSG）; new technique ;decolor; treatment of wastewater
课程设计 75M3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计 课程名称生物工程设备 学生学院轻工化工学院 专业班级生物工程一班 学号 学生姓名*** 指导教师*** 2010 年 6 月20 日
广东工业大学课程设计任务书 题目名称75M3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计 学生学院轻工化工学院 专业班级生物工程一班 姓名*** 学号 一、课程设计的内容 1、通过查阅机械搅拌通风发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点。 2、进行工艺计算 3、主要设备工作部件尺寸的设计 4、绘制装配图 5、撰写课程设计说明书 二、课程设计的要求与数据 设计75M3机械通风发酵罐，应用TG866菌株发酵生产谷氨酸，产物是次级代谢产物，非牛顿型流体，三级发酵。发酵罐高径比为2.6，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初始水温：20℃ 三、课程设计应完成的工作 1．课程设计说明书（纸质版和电子版）各1份 2．设备装配图（A3号图纸）1张
四、课程设计进程安排 [1] 郑裕国. 生物工程设备[M]. 北京：化学工业出版社，2007. [2] 李功样，陈兰英，崔英德. 常用化工单元设备的设计[M]. 广州：华南理工大学出版 社，2006. [3] 陈英南，刘玉兰. 常用化工单元设备的设计[M]. 杭州：华东理工大学出版社，2005. [4] GB/T 14690-1993-1993，技术制图比例[S]．北京：中国标准出版社，1993． [5] 梁世中. 生物工程设备[M]. 北京: 中国轻工业出版社，2007. [6] 田洪涛. 现代发酵工艺原理[M]. 北京: 化学工业出版社，2007. [7] JBT4746-2002，钢制压力容器用封头[S]．北京：中国标准出版社，2002． 发出任务书日期：2012 年 6 月11 日指导教师签名： 计划完成日期：2012 年 6 月22 日基层教学单位责任人签章： 主管院长签章：
35000吨味精工厂发酵车间设计
武汉轻工大学 《发酵(制药)工厂设计》课程计 说明书 设计题目：年产35000吨味精工厂发酵车间工艺设计 姓名 学号 10021 院 (系) 生物与制药工程学院 专业生物工程 指导教师陶兴无 2014 年 1月 10 日 35000吨味精工厂发酵车间工艺设计 xxx (武汉轻工大学生物与制药工程学院武汉430023)
摘要: 味精，学名“谷氨酸钠（C5H8NO4Na）”。谷氨酸是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产物。我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精”。味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品。本设计为年产味精厂35000吨味精工艺设计；以玉米淀粉为原料水解生成葡萄糖、利用谷氨酸生产细菌进行碳代谢、生物合成谷氨酸、谷氨酸与碱作用生成谷氨酸钠即味精为主体工艺，进行物料衡算、热量衡算、水衡算和设备选型计算，并绘制了发酵车间连续消毒工序流程图以及设备布置图。 关键词:味精，发酵车间，连消工序，工艺设计
Abstract: The design is an annual output of 40000 tons of monosodium glutamate for material balance calculation ， heat balance calculation， water balance calculation and the selection calculation of fermentor， process design; To hydrolysis of corn starch as raw materials to generate glucose， glutamic acid producing bacteria to use carbon metabolism， biosynthesis of glutamic acid ， glutamic acid and alkali to form a sodium glutamate or MSG is the main process， for material balance calculation ， heat balance calculation， water balance calculation and the selection calculation of fermentor， and mapped the structure of fermentation tank，fermentation process with control point map， the factory floor plan ，saccharification process map and the process map of extraction and purification . Key words: MSG， fermentation workshop， continuous disinfection processes，process design
300L发酵自动机械搅拌发酵罐系统招标书 （JDBS 10-21） 根据工作需要，上海交通大学农业与生物技术学院需要购置300L发酵系统及相关公用工程系统改造壹套。 该套设备包括完整的300L的发酵罐，可进行小批量的目标产品中试研究和生产。发酵罐上除了常规的温度、搅拌转速、消泡、pH、溶解氧浓度（DO）等测量控制以外，需要在软件中预留多种关联控制：如DO与转速、pH与补料等。厂家要有深厚的发酵过程优化与放大研究的实力，能提供在重组细胞培养表达方面经验和真实案例，给予深层的技术支持，以便配合指导设备的顺利使用。 同时需要供应商有能力对现有的设备生产系统的公用工程进行适当的技术改造，具体包括公用工程管路、空气过滤系统、移种管道、龙门管架、操作踏步、屋顶面槽钢及检修吊装结构、系统重新整合等。 现将技术及商务要求列举如下。 1技术要求
2商务部分 1)报价方式：人民币 2)交货期要求签订合同后2个月内 3)交货地点：上海交通大学闵行校区 4)付款方式：合同签订后50%，到货后40%，验收合格并运行一个月后10%。 如果实质性响应招标文件的所有投标商的投标价格均超过上海交通大学本项目预算，上海交通大学将保留在发出中标通知书之前拒绝所有投标的权利，投标商应考虑高校的特殊性给予最大的优惠。 根据项目研究需要和系统配置的情况，评标方法将采取综合议标的方法，择优录取。标书内必须附有供应商的营业执照、经营范围等资质证明的复印件。 根据学校规定：中标单位需支付中标金额1%的中标服务费。 请各投标单位根据标书的要求，将投标书一式六份（一正五副）于2010年7月1日（星期四）下午15:00前交于闵行东川路800号上海交通大学实验室与设备处进口科（新行政楼B楼407室），邮编200240，联系人：朱斌雄（34205924*181）、张伟新（34205924*180），逾期未交者，被视为放弃投标。 技术联系人：陈捷教授 电话：021- 手机：13 Email: jiechen59 地址：[200240] 东川路800号上海交通大学农业与生物技术学院
年产一万吨味精发酵工厂设计 摘要：味精是一种家常调味品，它采用面筋或淀粉用微生物发酵的方法制成。别名又叫：味素、味粉、谷氨酸钠。味精又称味素，是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。 一．设计的任务及主要设计内容 1.生产工艺阶段 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）.原料的预处理及淀粉水解糖的制备（2）.种子扩大培养及谷氨酸发酵（3）.谷氨酸的提取（4）.谷氨酸制取味精及味精成品加工 2.设计内容 主要设计内容包括（1）.工艺流程设计（2）.物料衡算（3）.设备的设计与选型（4）.车间布置设计及物料管道设计 二．工艺流程设计
三．物料衡算 1.计算指标 主要技术指标见下表 （1）主要原材料质量指标 淀粉原料的淀粉含量为80%。含水14% （2）二级种子培养基（g/L ）：水解糖50m ，糖蜜20，磷酸二铵钾1.0，硫酸镁0.6，玉米浆8，泡敌0.6，生物素0.02mg ，硫酸锰2mg/L ，硫酸亚铁2mg/L 。 （3）发酵初始培养基（g/L ）：水解糖150，糖蜜4，硫酸镁0.6，氯化钾 0.8，磷酸0.2，生物素2μg ，泡敌1.0，接种量为8%。 2.物料衡算 首先计算生产1000Kg 纯度为100%的味精需耗用的原材料及其他物料量。 （1）设发酵初糖和流加高浓糖最终发酵液总糖浓度为220kg/m 3，则发酵液量为： 31 6.55m 122% 99.8%95%60%2201000 v =????= （2）发酵液配置需水解糖量 以纯糖计算：)(1441220m 11kg V == （3）二级种液量）（312m 0.5248%v v ==
（4）二级种子培养液所需水解糖总量）（kg 26.250v m 22== （5）生产1000kg 味精需水解糖总量）（kg 1467.2m m m 21=+= （6）耗用淀粉原料量 理论上，100kg 淀粉转化生成葡萄糖量为111kg ，故耗用淀粉量为： ） （淀粉kg 1529.9111% 108%80%1467.2 m =??= （7）液氨耗用量 发酵过程用液氨调pH 和补充氮源，耗用260-280kg ；此外，提取过程耗用160-170kg ，合计每吨味精消耗420-450kg 。 （8）甘蔗糖蜜耗用量 二级种液耗用糖蜜量为：）（kg 10.4820v 2= 发酵培养基耗糖蜜量为：）（kg 26.24v 1= 合计耗糖蜜36.68kg （9）氯化钾耗量)(24.58.0m 1k cl kg v == （10）磷酸镁用量）（kg 0.5241.0V m 23== （11）硫酸镁用量）（）（kg 4.24v v 0.621=+ （12）消泡剂（泡敌）耗用量）（kg 6.551.0V 1= （13）玉米浆耗用量（8g/L ））（kg 4.198V m 24== （14）生物素耗用量）（g 0.02360.002V 0.02V m 125=+= （15）硫酸锰耗用量）（g 1.0480.002V m 26== （16）硫酸亚铁耗用量）（g 1.0480.002V m 27==
课程设计 课程名称:生物工程设备课程设计 题目名称:100M3机械搅拌通风发酵罐班级: 学号: 姓名: 指导老师： 年月日
大学课程设计任务书 一、课程设计的内容 机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，或者产品分离设备等的设计（任选一）。 机械搅拌发酵罐： 25m3,50m3,75m3,100m3,125m3,150m3 气升式发酵罐: 50m3,75m3,100m3,125m3,150m3,200m3 气升式光生物反应器：15升，30升，50升。 该设备可以用于发酵生产以下产品：PHA，谷氨酸，柠檬酸，淀粉酶，糖化酶，抗生素，抗体及紫草细胞等（任选一）。也可以进行相应分离设备的设计。 根据设备所担负的工艺操作任务和工作性质，确定工作参数；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；动力消耗、设备结构的工艺设计。 二、课程设计的要求与数据 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）人员分组及分工 建议以4－6人一小组，每组题目略有不同，每组完成全部设备工艺设计，每人应当完成一个主体设备的工艺及结构设计，若干典型辅助设备选型设计。 2）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。 3）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。 绘制设备图一张。设备图采用工程制图或计算机AUTOCAD绘制。简装图应标明设备的主要结构与尺寸。 三、课程设计应完成的工作 1．课程设计说明书（纸质版和电子版）各1份 2．设备装配图（A2号图纸420*594mm）1张 四、课程设计进程安排 五、应收集的资料及主要参考文献 1、梁世中.生物工程设备.北京，中国轻工业出版社，2004
目录 第一章总论 第一节设计依据和围 第二节设计原则 第三节建设规模和产品方案 第四节项目进度建议 第五节厂址概述 第二章总平面布置及运输 第一节总平面布置 第二节工厂运输 第三章劳动定员第四章车间工艺第一节工艺流程及相关工艺参数 第二节物料衡算 第三节车间设备选型 第五章经济技术指标 参考文献
第一章总论 1.1 设计依据和围 1.1.1 设计依据 根据科技大学生命科学与工程学院2012届毕业任务书的要求，结合我国味精行业发展状况和市场行情，在老师的悉心指导下，本着理论联系实际的思想，认真参考了《氨基酸工艺学》《生物工程设备》《发酵工厂设计》《味精工业手册》等文献，提出了年产10万吨味精厂发酵车间的设计。 1.1.2 设计围 1.味精的生产工艺设计 2.物料衡算 3.设备选型 4.生产车间设计及布置 5.全厂人员编制及经济效益分析 1.2 设计原则 （a）生产规模要在盈亏平衡点之上； （b）产品方案符合国家产业政策，产品质量符合国家标准 （c）各项技术指标达到国中上水平； （d）工厂三废综合利用，并适当留有发展余地。 1．3建厂规模和产品方案 1．3．1 建厂规模 本设计为10万吨味精厂发酵车间设计，以淀粉乳为原料，采用三班倒制，每班八小时，年工作日为330天。 本设计全年11个月生产：每年的7月份进行机器检修； 日产量为100000／330=303吨； 班产量303／3=101吨； 1.3.2 生产方案 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取；（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。 与这四个工艺阶段相对应味精生产厂家一般都设置了糖化车间、发酵车间、提取车间和精制车间作为主要生产车间。另外，为保障生产过程中对蒸汽的需求，同时还设置了动力车间，利用锅炉燃烧产生蒸汽，并通过供气管路输送到各个生产需求部位。为保障全厂生产用水，还要设置供水站。所供的水经消毒、过滤系统处理，通过供水管路输送到各个生产需求部位。
年产3万吨谷氨酸发酵罐的设计 目录 前言 第一章年产3万吨谷氨酸的发酵罐 2.1 生产规模及计算 2.2通用发酵罐的系列尺寸 2.3发酵罐主要设计条件 2.4 发酵罐的型式 2.5发酵罐的用途 2.6冷却水及冷却装置 2.7设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa 第二章谷氨酸生产工艺流程 3.1谷氨酸发酵工艺技术参数 3.2谷氨酸生产原料及处理 3.3谷氨酸生产工艺流程图 第三章工艺计算 4.1主要工艺技术参数 4.2总物料衡算 第四章发酵罐选型及工艺计算 5.1 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量计算 5.1.1发酵罐体加热用蒸汽量 5.1.2 填充发酵罐空间所需蒸汽量 5.1.3 灭菌过程的热损失 5.1.4 灌壁附着洗涤水升温所需蒸汽量 5.2发酵罐的设计与选型 5.2.1发酵罐的选型 5.2.2生产能力，数量和容积的确定 5.2.3主要尺寸的计算 5.2.4冷却面积的确定 5.2.5 搅拌器的设计 5.2.6搅拌器功率的确定 5.2.7设备结构的工艺设计 5.2.8竖直蛇管冷却装置设计 5.2.9设备材料的选择 5.2.10发酵罐厚壁计算 5.2.11接管设计 第六章发酵罐设计图
第一章前言 谷氨酸是一种氨基酸, 其用途非常广泛,可用于食品、医学、化妆品等。谷氨酸生产，始于1910年日本的味之素公司用水解法生产谷氨酸。1956年日本协和发酵公司分离得到谷氨酸棒杆菌，使发酵法生产谷氨酸成为可能，由于发酵法生产氨基酸具有生产能力大、成本低、设备利用率高等特点，使氨基酸工业得到突飞猛进的发展[1]。我国1958年开始研究，1965年在上海天厨味精厂投产。目前我国谷氨酸的年产量已达170万吨，产销量占世界第一位[2]。经过几十年的发展，在该行业诸多工程人员的努力研究下，使我国谷氨酸生产四大收率指标（糖化收率、发酵糖酸转化率和产酸率、提取收率、精制收率）均达到历史最好水平。其质量已达国际领先水平。但是，在谷氨酸生产中仍然存在原料利用率低，生产成本高，自动化控制水平低，环境污染日趋严重等问题。因此，目前对谷氨酸行业的研究方向主要集中在提高自动化生产程度，改进生产工艺，处理三废，解决环境污染等方面。 第二章年产3万吨谷氨酸的发酵罐 2.1生产规模及计算 2.1.1生产规模：年产3万吨谷氨酸 2.1.2生产规格：纯谷氨酸 2.1.3生产制度：全年生产日320天；2~3班作业，连续生产。 2.1.4生产能力 日产量：30000t÷320d=93.75t／d 发酵周期：48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间) 发酵罐个数： 需要200 m3发酵罐25个 2.2 通用发酵罐的系列尺寸 表--通用发酵罐的系列尺寸
年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书 引言 味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。 谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。 设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。 整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。 由于我的水平有限，加之对先进设计的了解甚少，设计中有好多不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。 1 味精生产工艺 1.1 味精生产工艺概述 味精生产全过程可划分为四个工艺阶段:(1)原料的预处理及淀粉水
设计50M3机械通风发酵罐，应用基因工程菌株发酵生产柠檬酸，产物是初级代谢产物，牛顿型流体，二级发酵。发酵罐高径比为，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初始水温：18℃，出水温度26℃。 1.设计方案的拟定 我设计的是一台50M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产柠檬酸。经查阅资料[1]，得知生产链霉素的菌种有黑曲霉、温氏曲霉、梨形毛霉、淡黄青霉、二歧拟青霉、棒曲霉、泡盛曲霉、芬曲霉、丁二烯酸曲霉、斋藤曲霉及宇佐美曲霉、绿色目霉、黑粉霉等，综合生产能力、菌种稳定性、传统经验等因素选择黑曲霉，该菌种最适发酵温度为30℃，pH为2-3，培养基为蔗糖发酵培养基，主要由蔗糖、硝酸铵、盐酸和水合硫酸镁等所组成。 发酵罐主要由罐体、封头、冷却蛇管、搅拌装置、传动装置、轴封装置、人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对机械搅拌通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。 这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本视图和各种表达方式，有合理的选择比例，大小，和合理的安排幅面。说明书就是要写清楚设计的思路和步骤，把整个设计的运算过程和相应的表格列明。 表1-1 发酵罐主要设计条件 步骤项目及代号参数及结果备注 1发酵菌种黑曲霉 2工作压力 3设计压力 4发酵温度30C 5设计温度150C 6冷却方式蛇管冷却 7培养基蔗糖发酵培养基8工作pH 2—3 9设定pH 3 根据参考文献【1】选取由工艺条件确定 由工艺条件确定 根据参考文献【1】选取由工艺条件确定 由工艺条件确定 根据参考文献【1】选取由工艺条件确定 由工艺条件确定
第二章通气发酵设备 常用的通气发酵罐：机械搅拌式、气升环流式、鼓泡式和自吸式。 一、机械搅拌通气发酵罐 1.主要部件：罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管 （或夹套）、消泡剂、人孔、视镜等。 罐体：由圆柱体和椭圆形或蝶形封头焊接而成，为满足工艺要求，罐体必须能承受一定压力和温度，通常要求耐受130C和0.25MPa(绝压) 搅拌器：常用的由平叶式或弯叶式圆盘涡轮搅拌器。主要作用为混合和传质，同时强化传热过程。 挡板：防止液面中央形成旋涡流动，增强其湍动和溶氧传质。 轴封：防止染菌和泄漏。大型发酵罐常用的轴封为双端面机械轴封，由三部分构成，动环和静环、弹簧加荷装置、辅助密封元件。 空气分布器：主要分为环形管式和单管式，喷气孔向下以尽可能减少培养液在环形分布管上滞留。对机械搅拌通气发酵罐，分布管内空气流速取 20m/s左右。 消泡装置：在通气发酵生产中有两种消泡方法，一是加入化学消泡剂，二是使用机械消泡装置。通常，两种方法联合使用，最简单实用的消泡装 置为耙式消泡器。 2.传统的双模理论 （1）气泡中的氧通过气象边界层传递到气-液界面上 （2）氧分子由气相侧通过扩散穿过界面传递到液相侧 （3）氧分子在界面液相侧通过液相滞流层传递到液相主体 （4）在液相主体中进行对流传递到生物细胞表面液膜外面 （5）通过生物细胞表面的液相滞流层扩散进入生物细胞内 3.体积溶氧系数KLa 此值表示在曝气过程中氧的总传递性，当传递过程中阻力大，则KLa值低，反之KLa值高 4. 影响KLa的主要因素有： （1）操作条件，如搅拌转速、通气量等 （2）发酵罐的结构及几何参数，如体积、通气方法、搅拌叶轮结构和尺寸等
湘潭大学化工学院专业课程设计说明书 题目：年产5000吨味精工厂糖化车间设计 专业：生物工程 学号：2008651201 姓名：罗开花 指导教师：张小云 完成日期：2012.2.24
湘潭大学化工学院 专业课程设计任务书 设计题目：年产5000吨味精工厂糖化车间设计 学号：2008651201 姓名：罗开花专业：生物工程 指导教师：张小云系主任：陶能国 一、主要内容及基本要求 主要内容：拟设计年产5000吨味精工厂，以糖化工序为主体做初步设计，完成糖化车间工艺流程选择、物料衡算、设备选型的相关计算，绘制车间平面和立面布置图、车间设备布置图、带控制点的生产工艺流程图及主要单件设备图等；按相关要求编写设计说明书1份 基本要求：生产方案和平面布局合理，工艺流程设计和设备选择及生产技术经济指标具有先进性与合理性，工艺计算正确，绘图规范 二、进度安排 三、应收集的资料及主要参考文献 味精生产工艺和设备相关的文献；味精工厂设计相关文献；工厂设计所需各类工具书等。6参考文献 [1] 吴思方．发酵工厂工艺设计概论[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.7．
[2] 陈宁．氨基酸工艺学[M]．北京：中国轻工业出版社，2007.1． [3] 梁世中．生物工程设备[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.9． [4] 刘振宇．发酵工程技术与实践[M]．上海：华东理工大学出版社，2007.1 [5] 王志魁．化工原理[M] ．北京：化学工业出版社，2004.10． [6] 李功样，陈兰英，崔英德．常用化工单元设备设计[M]．广州：华南理工大学 出版社，2003.4． [7] 俞俊堂，唐孝宣．生物工艺学（上册）[M]．上海：华东理工大学出版社，2003.1． [8] 张克旭．氨基酸发酵工艺学[M]．北京：中国轻工业出版社，2006.2． [9] 蒋迪清, 唐伟强. 食品通用机械与设备[M]．广州：华南理工大学出版社,2003.7 [10]刘玉德. 食品加工设备选用手册[M]．北京：化学工业出版社，2006，8 [11] 于信令主编. 味精工业手册[M].北京：中国轻工业出版社，2005
年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计 说明书 1 2020年4月19日
年产1.5万吨味精工厂发酵车间设计说明书 引言 味精是人们熟悉的鲜味剂,是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20),具有旋光性,有D—型和L—型两种光学异构体。味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%),现已成为人们普遍采用的鲜味剂,其消费量在国内外均呈上升趋势。1987年3月,联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议,宣布取消对味精的食用限量,再次确认为一种安全可靠的食品添加剂［1］。早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的,自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后,发酵法生产迅速发展,当前世界各国均以此法进行生产。 谷氨酸发酵是通气发酵,也是中国当前通气发酵产业中,生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。该生产工艺和设备具有很强的典型性,本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简 2 2020年4月19日
要介绍,以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。 设计内容为,了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程,根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程,并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后,画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。 整个设计内容大致分成三部分,第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择;第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型;第三部分是工艺流程和平面布置图。 由于我的水平有限,加之对先进设计的了解甚少,设计中有好多不足的地方敬请各位老师和同学批评指正。 1 味精生产工艺 1.1 味精生产工艺概述 3 2020年4月19日
武汉轻工大学 《发酵（制药）工厂设计》课程设计 说明书 设计题目：年产32000吨味精工厂发酵车间工艺设计 姓名 学号10021 院（系）生物与制药工程学院 专业生物工程 指导教师陶兴无江贤君 2014 年1月10 日 1
32000吨味精工厂发酵车间工艺设计 （武汉轻工大学生物与制药工程学院武汉430023） 摘要： 味精，学名为谷氨酸钠（C5H8NO4Na）。谷氨酸是氨基酸的一种，也是蛋白质的最后分解产物。我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精”。 本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。 本设计为年产32000吨味精厂的生产工艺，设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。 整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺的物料衡算和热量衡算；第二部分设备的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。 关键词：谷氨酸钠，发酵车间，工厂设计
Process Design of 32，000 tons Monosodium Glutamate Factory Fermentation Workshop Abstract： Monosodium glutamate （MSG）is the sodium salt of the non-essential amino acid glutamic acid，which is the final resolve product from protein. If we dilute the salt with 400 times water，we can’t taste salty any more. If we dilute the sucrose with 200 times water，we can’t taste sweetness too. But even if 3000 times water，Monosodium glutamate still taste flavor. In this paper，MSG fermentation process and a brief introduction of major equipment ，in order to help understand the fermentation process and the main ventilation equipment knowledge . According to the actual situation to choose the appropriate section in the production process of fermentation designed annual production capacity of 32，000 tons of the monosodium glutamate factory production process，design content ，understanding raw material pretreatment MSG production ，fermentation，extraction production methods and production processes part ，and the raw material for the process to select the material balance ，heat balance and equipment. Finally ，draw the fermentation section of the flow chart and floorplan . The whole design content roughly divided into three parts，the first part is mainly MSG production technology and equipment selection ; second part consists of fermentation tanks，seed tank and air filter of the design and selection ; third part is the process and floorplan . Key words：Sodium glutamate，fermentation workshop，plant desig
味精工厂发酵车间设计 目录 前言 (3) 第一章全厂工艺论证 (7) 1.1 味精生产工艺 (7) 1.1.1味精生产工艺概述 (7) 1.1.2味精生产全厂工艺流程图 (8) 1.2原料预处理 (9) 1.3淀粉水解糖制备 (9) 1.4淀粉的液化 (9) 1.5淀粉的糖化 (10) 1.6种子扩大培养 (10) 1.7谷氨酸的发酵 (11) 1.8谷氨酸的提取 (12) 1.9谷氨酸制取味精 (12) 第二章物料衡算及热量衡算 (13) 2.1味精工厂发酵车间的物料衡算 (14) 2.1.1工艺技术指标及基础数据 (14) 2.1.2谷氨酸发酵车间的物料衡算 (15) 2.1.3 8000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 (16) 2.1.4谷氨酸提取车间的物料衡算 (16) 2.1.5 8000t/a味精厂提取车间物料衡算表 (17) 2.2 谷氨酸提取车间热量衡算 (18) 2.2.1提取车间热量衡算的意义和具体计算 (18) 2.2.2 提取车间热量衡算表 (19) 第三章设备的设计与选型 (20) 3.1 发酵罐 (20) 3.1.1发酵罐的选型 (20) 3.1.2生产能力、数量和容积的确定 (20) 3.1.3主要尺寸的计算 (21) 3.1.4冷却面积的计算 (21) 3.1.5搅拌器计算 (22) 3.1.6搅拌轴功率的计算 (23) 3.1.7设备结构的工艺计算 (24) 3.1.8设备材料的选择 (26) 3.1.9发酵罐壁厚的计算 (26) 3.1.10接管设计 (27) 3.1.11支座选择 (28) 3.2 种子罐 (28) 3.2.1二级种子罐容积和数量的确定 (28) 3.2.2一级种子罐 (34) 3.3 空气分过滤器 (34)
1 设计方案的拟定 我设计的是一台200M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产有机酸。设计基本依据 （1）、机械搅拌生物反应器的型式 通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下： ①高径比：H/D=1.7-4.0 ②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,D i :d i :L:B=20:15:5:4 ③搅拌器直径：D i =D/3 ④搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D ⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D ⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板（2）、反应器用途 用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐，有关设计参数如下： ①装料系数：种子罐0.50-0.65 发酵罐0.65-0.8 ②发酵液物性参数：密度1080kg/m3 粘度2.0×10-3N.s/m2 导热系数0.621W/m.℃ 比热4.174kJ/kg.℃ ③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3 ④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO 2 /ml.min.atm 发酵罐6-9×10-6molO 2 /ml.min.atm ⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm 发酵罐0.2-0.4vvm （3）、冷却水及冷却装置 冷却水：地下水18-20℃ 冷却水出口温度：23-26℃ 发酵温度：32-33℃ 冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。 （4）、设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa
发酵罐主要由罐体和冷却列管，以及搅拌装置，传动装置,轴封装置，人孔和其它的一些附件组成。这次设计就是要对200M 3 通风发酵罐的几何尺寸进行计算；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、罐体和封头的壁厚；根据发酵微生物产生的发酵热、发酵罐的装液量、冷却方式等进行冷却装置的设计、计算；根据上面的一系列计算选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定,完成整个装备图，完成这次设计。 这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，和各种表达方式，有合理的选择比例，大小，和合理的安排幅面。说明书就是要写清楚设计的思路和步骤 表-发酵罐主要设计条件 项目及代号 参数及结果 备注 发酵产品 有机酸 工作压力 0.4MPa 由任务书确定 设计压力 0.4MPa 由任务书确定 发酵温度（工作温度） 33℃ 根据任务书选取 设计温度 150℃ 由工艺条件确定 冷却方式 列管冷却 由工艺条件确定 发酵液密度 3/1080m Kg =ρ 由工艺条件确定 发酵液黏度 23/100.2m s N ??=-μ 由工艺条件确定 2 罐体几何尺寸的确定 2.1发酵反应釜的总体结构 发酵反应釜主要由搅拌容器，搅拌装置，传动装置，轴封装置，支座，人孔，工艺接管和一些附件组成。搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为为带动搅拌装置设置的，主要由电机，减速器，联轴器和传动轴等组成；轴封装置为动密封，一般采用机械密封或填料密封；它们与支座，人孔，工艺接管等附件一起，构成完整的发酵反应釜。