发酵罐设计
Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
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；夹套 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)
l和管组高度 (10)
iv 每组管长
n (10)
V 每组管子圈数
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)
附录及设计图
前言
生化工程设备课程设计是生物工程专业一个重要的、综合性的实践教学环节，要求我们综合运用所学知识如生化反应工程与生物工程设备课程来解决生化工程实际问题，对培养我们全面的理论知识与工程素养，健全合理的知识结构具有重要作用。在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，对我们进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练，使我们初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础。
设计方案的拟定
我们设计的是一台25M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产味精。
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=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=（）D
⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（）D
⑥挡板宽度：B=，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
用于味精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：种子罐发酵罐发酵液物性参数：密度1080kg/m3
粘度×m2
导热系数m.℃
比热kg.℃
③高峰期发酵热×104kJ/
④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO2
发酵罐6-9×10-6molO
2
⑤标准空气通风量：种子罐发酵罐（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；夹套 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25M3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。
表-发酵罐主要设计条件
项目及代号参数及结果备注
发酵产品味精
工作压力由任务书确定
设计压力由任务书确定
发酵温度
33℃根据任务书选取
（工作温度）
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
发酵液密度由工艺条件确定
发酵液黏度由工艺条件确定
25m3机械搅拌发酵罐的设计
工艺设计及计算：
（1）生产能力、数量和容积的确定
①发酵罐容积 V=25m3
②生产能力计算：现每天产99%纯度的味精2t ，谷氨酸发酵周期为48h（包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间），则每天需糖化液体积为V
。每
糖
天产纯度为99%的味精2t，每吨100%的味精需糖液15.66m3。
V
=×2×99%=31m3
糖
设发酵罐填充系数φ=70%，则每天需要发酵罐的总容积为V 0（发酵周期为48h ） V 0= V 糖/φ=31/=44.3m3
③发酵罐个数的确定：计算发酵罐容积时有几个名称需明确。
a 、 装液高度系数，指圆筒部分高度系数，封底则与冷却管、辅助设备体积相抵消。
b 、公称容积，指罐的圆柱部分和底封头容积之和，并圆整为整数。
c 、罐的全容积，指罐的圆柱部分和两封头容积之和。
本次设计所需发酵罐个数为：N=24
0总V V τ
=个 取圆整得：N=4个 实际产量验算：
3005
.152
7.025???=a
富裕量：%100600
600
42.677?-=% 能满足产量要求。
（2） 主要尺寸计算 发酵罐全体积为V 0=25m3 椭圆形封头体积：V 1=
a 2
b 2h D 6
h D 4π
π
+
式中：b h -椭圆封头的直边高度，m b h =
a h -椭圆封头短半轴长度，a h =D 4
1
而，V 0=
122V H D 4
+π
≈
)(0.26D H D 4
32b h 忽略+π
=25
将H/D=2代入上式得：D=，H=2D= V 1=b 2a 2h D 4h D 6
π
π
+
≈2m3
6
公称体积V N = V 0-V 封=25-2=23m3 验算全容积 V 全：
V ’全=V 筒+2 V 封
=)h D 6
h D 4(2H D 4a 2b 22π
ππ+?+
=）
（πππ2.0205.02.1D 2
++ ≈
（3） 冷却面积的计算：为了保证发酵罐在最旺盛、微生物消耗基质最多以及环
境气温最高时也能冷下来，必须按发酵生成热量高峰、一年中最热的半个月的气温下，冷却水可能达到最高温度的恶劣条件下，设计冷却面积。
计算冷却面积使用牛顿传热定律公式，即：F=m
k Q +?总
发酵过程的热量计算有许多方法，但在工程计算时更可靠的方法仍然是实际测
得的每1m3发酵液在每1h 传给冷却器的最大热量。对谷氨酸发酵：高峰期发酵热，3×104KJ/
采用竖式蛇管换热器，取经验值 K=×500KJ/（.℃） 平均温差△t m ：△t m =
2
12
1t t ln t t ???-? 32℃→32℃ 20℃→26℃ 12
6 代入 △t m =6
12ln 6
12-=8.656℃
对总容量为25m3的发酵罐，每罐实际装液量为V ，0=31/2=15.5m3 Q 总=Q ×=3×104KJ/×15.5m3 =×105KJ
换热面积：F=m t k Q ??总=656
.850018.41065.45
???=㎡
（4） 搅拌器设计
机械搅拌通风发酵管的搅拌涡轮有三种形式，可根据发酵特点、基质以及菌体特性
7
选用。本次设计，由于谷氨酸发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此选用六弯叶涡轮搅拌器。
该搅拌器的各部分尺寸与罐径D 有一定比例关系，现将主要尺寸列出： 搅拌器叶径D i =D/3=3= 取d=
叶宽 B= D i =×= 弧长 l==×= 底距 C==×= 盘径 d i =×D i =×= 叶弦长 L==×= 叶距 S=D= 弯叶板厚 δ=12mm
取两档搅拌，搅拌转速N 2可根据50m3罐，搅拌器直径，转速N 1=110r/min ，以等
P 0/V 为基准放大求得：N 2=3
2
32211
8
.005.1110D D N ）（）（?==132（r/min ） （5） 搅拌轴功率的计算
通风搅拌发酵罐，搅拌轴功率的计算有许多种方法，现用修正的迈凯尔式求搅拌轴功率，并由此选择电机。
淀粉水解糖液低浓度细菌醪，可视为牛顿流体，计算步骤如下：
① 计算R em R em =
μ
NP
D 2
式中 D —搅拌器直径，D=0.8m N---搅拌器转速，N=132r/h
ρ---醪液密度，ρ=1080Kg/m3 μ—醪液粘度，μ=×3-㎡ 将数代入上式：R em =3
2210
0.210801328.0NP
D -???=μ
=×107＞104 视为湍流 ② 计算不通气时的搅拌轴功率P 0：
7
式中 N p ——在湍流搅拌状态时其值为常数 N ——搅拌转速，N=132r/h D=0.8m ，ρ=1080Kg/m3
代入上式，得：,
0P ==???10808.02.27.453 两档搅拌：P 0=2,
0P =
③ 计算通风时的轴功率：g P
39
.008.0303
g )(1025.2P Q
ND p ??=-（Kw ）
式中， P 0——不通风时轴功率（Kw ），P 0= Q —— 通风量（ml/min ），取通风比为，则
Q=××106=×106ml/min
Q 08.0=
代入上式，得 39
.008.0303
g )(1025.2P Q
ND p ??=-
=39
.0323
)306
.38013242.25(
1025.2????- =
④ 求电机功率P 电：
P 电=
01.13
21?ηηηg
P
采用三角带传动η1=，滚动轴承η2=，滚动轴承η3=，端面密封增加的功率为1%，代入公式得
P 电=
01.13
21?ηηηg
P
=01.198
.099.092.08
.25???
= 查手册选取合适的电机。
（6）i 求最高热负荷下的耗水量W
8
W=
）（总
1
2p t t C -Q
式中：Q 总——每1m3醪液在发酵最旺盛时，1h 的发热量与醪液总体
积的乘积：Q 总=Q ×=3×104KJ/×㎡=×105KJ
p C ——冷却水的比热容，
2t ——冷却水终温，26℃
1t ——冷却水初温，20℃
将各值代入上式，
W=）（总1
2p t t C -Q =
s /kg 15.5202618.41065.45
=-??）（
冷却水体积流量为s ，取冷却水在竖直蛇管中流速1m/s ，根据流体力学方程式，冷却管总截面积总S 为：
式中，w ——冷却水体积流量，w=×103-m3/s V ——冷却水流速，v=1m/s 代入上式，总S =×103-㎡
ii 冷却管组数和管径：设管径为0d ，组数为n ，则 根据本罐情况，取n=3，求管径，由上式得：
查金属材料表选取不锈钢无缝钢管表，选取Ф51×无缝管，内d =47mm ，0d d >内，满足要求，平均d =49mm
现取竖蛇管圈端部u 型弯管曲径为250mm ，则两直管距离为500mm ，两端弯管总长度0l
9
iii 冷却管总长度L 计算：有前知冷却管总面积F=㎡
现取无缝钢管Ф51×，每米长冷却面积为20m 15.01049.014.3F =??= 则L=
15
.07.25F F 0==172m 冷却管占有体积V=×2×172=0.35m3 iv 每组管长0l 和管组高度： 另需连接管4m ：实际l =L+4=176m
可排竖直蛇管的高度，设为静液面高度，下部可伸入封头。 设发酵罐内附件占有体积为0.5m3，则： 竖直蛇管总高325.3125.02.3H =+=管≈3.4m 又两端弯管总长0l =1570mm ，两端弯管总高为500mm ， 则直管部分高度：h=H-500=3400-500=2900（mm ）
则一圈管长m m 7370157029002l 2h l 0=+?=+= V 每组管子圈数0n ：
现取管间距为m 12.0051.05.2D =?=外，竖直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 ）
Vi 校核布置后冷却管的实际传热面积： 而前有F=㎡，实F ＞F ，μ可满足要求。
（7） 设备材料的选择
设备结构的工艺设计，是将设备的主要辅助装置的工艺要求交代清楚，供制造加工和采购时取得资料依据。其内容包括：
① 空气分布器：对于好气发酵罐，分布器主要有两种形式，即：多孔式和单管式。对通风量较小的设备，应加环型或直管型空气分布器；而对通气量大的发酵罐，则使用单管通风，由于进风速度高，又有涡轮板阻挡，叶轮打碎、溶氧是没有问题的。本罐使用单管进风，风管直径计算见接管设计。
② 挡板：挡板的作用是加强搅拌强度，促进液体上下翻动和控制流型，防止产生涡旋而降低混合与溶氧效果。如管内有相当于挡板作用的竖式冷却蛇管，扶梯等也可不设挡板。为减少泡沫，可将挡板上沿略低于正常液面，利用搅拌在液面上形成的涡旋消泡。本罐因有扶梯和竖式冷却蛇管，故不设挡板。 ③ 密封方式：随着技术的进步，机械密封已在发酵行业普遍采用，本罐拟采用双面机械密封方式，处理轴与管的动静问题。
④ 冷却管布置：对于容积小于5m3的发酵罐，为了便于清洗，多使用夹套冷却装置。随着发酵罐容量的增加，比表面积变小，夹套形成的冷却面积已无法满足生产需求，于是使用管式冷却装置。蛇管因易沉积污垢且不易清洗而不采用；
列管式冷却装置虽然冷却效果好，但耗水量过多，因此广泛使用的是竖直蛇管冷却装置。在环境温度较高的地区，为了进一步增加冷却效果，也有利用罐皮冷却的。
⑤ 设一快开式人孔，Ф56cm ，O 形圈密封。 （8） 发酵罐壁厚的计算 ① 计算法确定发酵罐的壁厚S
式中，P ——设计压力，取最高工作压力的倍，P= D ——发酵罐内径，D=400cm
【σ】——A3钢的许用应力，【σ】=127Mpa φ焊缝系数，取φ=
C ——壁厚附加量，C=321C C C ++ 1C ——钢板负偏差，取m m 8.0C 1= 2C ——为腐蚀欲量，取2C =2mm
3C ——加工减薄量，取3C =0，代入上式得 C=321C C C ++=+2+0=2.8mm=0.28cm
选用8mm 厚A3钢板制作，查附录表17知，直径2.4m ，厚8mm ，筒高4.8m ，每米高重356Kg ，筒G =356×=
② 封头壁厚计算：标准椭圆封头的厚度计算公式如下：
11
式中，P=，D=240cm ，【σ】=127Mpa ，1C =0.08cm ，2C =0.2cm ，3C =0.1cm C=321C C C ++=0.38cm ，?= 代入上式，得 mm 2.9cm 92.038.04
.07.01272240
4.0S 2==+-???=
查钢材手册圆整为2S =9.5mm
（9） 接管设计
① 接管的长度h 设计：各接管的长度h 根据直径大小和有无保温层，一般取100~200mm
② 接管直径的确定：主要根据流体力学方程式计算。已知物料的体积流量，又知各种物料在不同情况下的流速，即可求出管道截面积，计算出直径。计算出的直径再休整到相近的钢管尺寸即可。
通风管的管径计算：该罐实装醪量3m ，设内排空，则物料体积流量
s /m 0086.05
.036005
.15Q 3=?=
发酵醪流速取V=1m/s 则排料管截面积为物F 2m 0086.01
0086
.0V Q F ===物 2
785.0F d =物，则管径m 10.0785
.00086
.0785
.0==
=物F d 取无缝钢管Ф108x4 适用
若按通风管计算，压缩空气在下，支气管气速为20m/s 通风比
20C 0s /m 052.0min /m 33= 计算到，30C 0状态下，
取风速v=20m/s ，则风管截面积f F 为：
2
f d 785.0F 气=，则气管直径气d 为：
因通风管也是排料管，故取两者的大值，取d=108x4无缝管，则满足工艺要求。
12
排料时间复核：物料流量Q=s /m 3，流速v=1m/s ， 管道截面积F=22m 00785.01.0785.0=?
在相同流速下，流过物料因管径较原来计算结果小，
则相应流速比为09.11
00785.00086.0FV Q P =?==
倍， （10）支座选择：发酵设备常用支座分为卧式支座和立式支座。其中卧式支座又分为支腿，圈型支座，鞍型支座三种。立式支座也分为三种即：悬挂支座，支撑式和裙式支座。
对于3m 75以上的发酵罐，由于设备总重量较大，应选用裙式支座。本设计选用裙式支座。
13 设计结果汇总
项目 结果 总体积V 25 公称体积n V 23 实际装液量，V
罐径D 罐身高H 封头高l H 罐压P
通气量Q
×106ml/min 通风时搅拌抽功率（g P ）/不通气时轴功率（0P ） 搅拌转速2N 132r/min 涡轮搅拌器直径D i 发酵罐壁厚S 1 8mm 封头壁厚S 2 接管直径d
108×4
冷却面积F ㎡
列管规格Ф51×（mm）
列管总长L 172m
列管布置3组，每组8圈
人孔直径56cm
冷却水用量W s
冷却介质温度20℃/26℃
【参考资料】
①《生物工程设备》…………………………………..梁世忠，2009年7月
②《化工设备设计手册》……………………………..曲文海，朱有庭，2005年6月
③《搅拌设备设计》…………………………………...陈乙崇等，1988年11月
发酵罐设计心得体会
搅拌通风发酵罐的设计需要综合各种参数，是有计划、有目的，由所
需设计的发酵罐的体积，一步一步计算而来。需要根据要求设计的年产量及罐的容积填充系数，发酵周期计算所需罐数。
有冷却介质的进出口温度及发酵过程中传热量得出传热面积。关于传热面积，最难确定的是传热系数，它的确定需要需要取决于发酵液的物性、蛇管的传热性能及管壁厚度。我们查了很多关于传热系数的计算的资料，很遗憾，由于各种物性参数的不足，我们只能取经验数值。由所得的传热面积便可根据公式根据已知的各种参数，求出蛇管的理论长度、蛇管的组数。由于我们这一组所要设计的是25立方米的发酵罐，
理论上说，可以用夹套冷却装置，由于担心传热不足，我们还是选择设
计比较复杂的蛇管冷却装置，这样就可以最大限度地解决传热问题。蛇管换热器的设计需要考虑各种因素，比如它同封头的距离是否满足工艺上的规定，它同搅拌器的距离是否能够保证搅拌器正常工作时不会与蛇管相碰撞等。所以在设计蛇管之前一定要将搅拌器的各种参数计算好，比如搅拌器的功率、叶径、转速、同挡板的距离等。这些参数相互之间都有联系，根据设计所规定的比例标准可以计算出。最后根据发酵罐的容积及压力，对壁厚进行设计，并圆整，然后根据罐的直径计算封头的直径及壁厚。
整个设计过程中，我们小组的成员们查了很多相关资料，力求我们的设计能满足工艺要求，对每一个数字的得出及圆整，我们都经过多次反复计算及资料核查。尽管如此，我想我们的设计中仍会不可避免地出项一些疏漏，限于所学知识及实践能力的缺乏，或许我们现在还无法觉察，所以相信老师在看了我们小组的设计之后，定会给我们一些建议，以便我们更加了解发酵罐的设计。很高兴能尽自己的微薄之力，同小组成员们一起完成这次设计，不仅巩固了设备设计方面的专业知识，还深刻感受到任何一个投入到生产中的设备的设计只靠所学的一点设计知识是远远不够的，我不仅需要扩展自己的视野，填充专业知识，还要好好利用学校组织的实践教学，尽量弥补实践方面的不足。
同时我也感受到集体力量在设计过程中的作用，当我对某个环节感到迷茫时，因为小组的讨论，茅塞顿开。这次设计，我真的从中领悟到“讨论”的重要性。
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)
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
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
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
建筑 1绪论 1-1何谓发酵？生物化学和工业上的发酵有何不同？ 生物化学意义上的发酵是指细胞在无氧条件下，分解葡萄糖或有机物产生能量的过程。 工业意义上的发酵是泛指利用培养细胞（包括动物、植物和微生物）获得产物的任何有氧或 无氧的过程。 1-2何谓发酵工程？其主要内容是什么？请简述其与生物技术的关系。 发酵工程是利用生物体为工业化生产服务的一门工程技术，即利用生物体的生命活动产生的酶，对无机或有机原料进行酶加工（生物反应过程），获得产品的工程化技术。 其主体包括生物反应工程和产品提取、精制的下它是研究生物技术产业化的一门学科， 游工程。主要研究内容： 1）优良菌种的选育； 2）合适的生物反应工程包括生物反应过程的优化、反应器的选择和下游工程 生物技术是应用自然科学和工程学的原理，依靠生物催化剂（酶或细胞）的作用将物料 进行加工以提供产品或为社会服务的技术。它包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程、生化工程等五大工程。生物技术的核心是基因工程，但又离不开发酵工程。发酵工程是基因 工程和酶工程的表达，即大部分生物工程的产品均要通过发酵工程来完成。所以说，发酵工 ，绝大多数生物程在生物工程中是最关键的过程。现代发酵工程处于生物技术的中心地位 技术的目标都是通过发酵工程来实现的。 因此生物技术的主要应用领域往往就是发酵工程的 研究对象。 1-3请简述发酵工程的发展史。 1）基因工程出现之前的时代（1982年前）； 1859年发现发酵原理、设计了便于灭菌的密闭式发酵罐； 1929,1940年发现和分离出青霉素，青霉素发酵、将通气搅拌引入发酵工业； 1956年谷氨酸等氨基酸、核苷酸等发酵成功、代谢控制育种理论的建立； 60年代采用烷烃、乙酸、天然气等为原料的石油发酵； 2）基因工程出现后的时代（1982年后）。 80年代随着基因工程技术的发展，人们可定向选育高产菌株； 1991年综述代谢工程，在对细胞内代谢网络系统分析的基础上开始运用基因工程技术改造 细胞代谢途径，以改进细胞性能或提高产物生产能力。 组学的发展?? 系统工程和合成生物学?? 1-4何谓初级代谢和次生代谢？举例说明初级代谢产物和次生代谢产物。 初级代谢：微生物从外界吸收各种营养物质，通过分解代谢和合成代谢，生成维持生命活动的物质和能量的过程称为初级代谢。常见的初级代谢产物有：乙醇、氨基酸、呈味核苷酸、 有机酸、多羟基化合物、多糖（黄原胶、结冷胶）、糖类和维生素。
啤酒发酵罐设计：一罐法发酵，即包括主、后发酵和贮酒成熟全部生产过程在一个罐内完成。 1）发酵罐容积的确定： 根据设计，每个锥形发酵罐装四锅麦汁， 则每个发酵罐装麦汁总量V＝59.35×4＝237.4 m3 锥形发酵罐的留空容积至少应为锥形罐中麦汁量的25%， 则发酵罐体积至少应为237.4(1＋25%)＝296.75 m3, 为300 m3。 取发酵罐体积V 全 2）发酵罐个数和结构尺寸的确定： 发酵罐个数N＝nt/Z＝8×17/4＝34 个 式中n—每日糖化次数 t—一次发酵周期所需时间 Z—在一个发酵罐内容纳一次糖化麦汁量的整数倍 锥形发酵罐为锥底圆柱形器身，顶上为椭圆形封头。 设H﹕D＝2.5﹕1，取锥角为70°，则锥高h＝0.714D V全＝лD2H/4＋лD2h/12＋лD3/24 得D＝5.1 m H＝2.5D＝12.8 m h＝3.6 m 查表知封头高h封＝h a＋h b＝1275＋50＝1325 mm 罐体总高H总= h封＋H＋h＝1325＋12800＋3600＝17725 mm 3）冷却面积和冷却装置主要结构尺寸确定： 因双乙酰还原后的降温耗冷量最大，故冷却面积应按其计算。 已知Q＝862913 kJ/h 发酵液温度14℃3℃ 冷却介质（稀酒精）-3℃2℃ △t1＝t1－t2′＝14－2＝12℃ △t2＝t2－t1′＝3－（-3）＝6℃ 平均温差△t m＝(△t1－△t2)/㏑(△t1/△t2) ＝(12－6)/ ㏑(12/6) ＝8.66℃ 其传热系数K取经验值为4.18×200 kJ/(m2﹒h﹒℃) 则冷却面积F＝Q1/K△t m ＝862913/（4.18×200×8.66） ＝119.2 m2 工艺要求冷却面积为0.45～0.72 m2/ m3发酵液 实际设计为119.2/237.4＝0.50 m2/ m3发酵液
任务书 设计（论文）题目：年产7万吨10°P啤酒厂发酵车间工艺设计 学院：专业：班级：学号： 学生：指导教师： 接受任务时间： 教研室主任：（签名）二级学院院长：（签名）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求 主要内容：1.发酵工艺、工艺参数的论证与设计。啤酒生产其他工艺及工艺参数的选择；2.发酵车间设备布置设计；3.全厂物料衡算、热量衡算及耗 水量、耗冷量计算；4.绘制发酵车间设备平面布置图、发酵车间带控 制点流程图和全厂工艺流程方块图； 基础参数：全年生产天数300天。生产旺季占全年产量的80%。大米原料含淀粉78%，水分12.0%。 基本要求：毕业环节中态度积极端正，严格遵守纪律，实事求是，不得弄虚作假和抄袭。学生应定期向指导教师汇报设计进展并就设计中出现的问题 及时交流沟通； 2．指定查阅的主要参考文献及说明 吴思方主编.发酵工厂工艺设计概论.北京.[M]中国轻工业出版社. 2005 梁世中主编.生物工程设备.北京.[M]中国轻工业出版社.2005 姚玉英主编.化工原理.上.天津.[M]天津大学出版社.1999 石光源编写.机械制图.北京.[M]高等教育出版社.1990 注：本表在学生接受任务时下达
开题报告 设计（论文）类型：A—理论研究；B—应用研究；C—软件设计；D-其它
目录 摘要 (1) ABSTRACT (2) 前言 (3) 第一章啤酒工艺选择与论证 (5) 1.1 啤酒原料 (5) 1.1.1 大麦 (5) 1.1.2 啤酒糖化的其他原料 (6) 1.1.3 啤酒花和酒花制品 (7) 1.1.4 啤酒酿造用水 (8) 1.2 麦芽制备 (9) 1.3 麦芽汁制备工艺 (9) 1.3.1 麦芽与大米的粉碎 (10) 1.3.2 糖化原理 (10) 1.3.3 糖化方法及设备 (10) 1.3.4 麦芽醪的过滤 (11) 1.3.5 麦汁的煮沸和酒花的添加 (11) 1.3.6 麦汁的处理 (12) 1.3.7 麦汁的充氧 (13) 1.4 啤酒发酵 (13) 1.4.1 啤酒酵母 (13) 1.4.2 啤酒发酵方法的选择 (14) 1.4.3 啤酒发酵工艺 (16) 1.4.4酵母的添加与回收 (14) 1.4.5发酵设备的降温控制 (19) 1.4.6啤酒生产副产物的利用 (20) 1.4.7 成品啤酒 (20) 第二章工艺计算 (22) 2.1 物料衡算 (22) 2.1.1 物料衡算的意义 (22) 2.1.2 物料衡算基础数据 (22) 2.1.3 100㎏原料生产10°P啤酒的物料衡算 (22) 2.1.4 生产100L 10°P啤酒的物料衡算 (23) 2.1.5 年产7万吨10°P啤酒糖化车间物料衡算 (25)
目录 第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征 (3) 一、概述 (3) 二、啤酒发酵罐的特点 (3) 三、露天圆锥发酵罐的结构 (4) 3.1罐体部分 (4) 3.2温度控制部分 (5) 3.3操作附件部分 (5) 3.4仪器与仪表部分 (5) 四、发酵罐发酵的动力学特征 (6) 第二章发酵罐的化工设计计算 (7) 一、发酵罐的容积确定 (7) 二、基础参数选择 (7) 三、D、H的确定 (7) 四、发酵罐的强度计算 (9) 4.1 罐体为内压容器的壁厚计算 (9) 五、锥体为外压容器的壁厚计算 (11) 六、锥形罐的强度校核 (13) 6.1内压校核 (13) 6.2外压实验 (14) 6.3刚度校核 (14)
第三章发酵罐热工设计计算 (14) 一、计算依据 (14) 二、总发酵热计算 (15) 第四章发酵罐附件的设计及选型 (19) 一、人孔 (19) 二、接管 (19) 三、支座 (20) 第五章发酵罐的技术特性和规范 (21) 一、技术特性 (21) 二、发酵罐规范表 (22) 参考文献 (24)
发酵罐设计实例 第一章啤酒发酵罐结构与动力学特征 一、概述 啤酒是以大麦喝水为主要原料，大米、酒花和其他谷物为辅料经制麦、糖化、发酵酿制而成的一种含有二氧化碳、酒精和多种营养成分的饮料酒。我国是世界上用谷物原料酿酒历史最悠久的国家之一，但我国的啤酒工业迄今只有100余年的历史。改革开放以来，我国啤酒工业得到了很大的发展，生产大幅度增长，发展到现在距世界第二位。由于啤酒工业的飞速发展，陈旧的技术，设备将受到严重的挑战。为了扩大生产，减少投资保证质量，满足消费等各方面的需要，国际上啤酒发酵技术子啊原有传统技术的基础上有很大进展。尤其是采用设计多种形式的大容量发酵和储酒容器。这些大容器，不依靠室温调节温度，而是通过自身冷却来控制温度，具有较完善的自控设施，可以做到产品的均一性，从而降低劳动强度，提高劳动生产率。 就发酵罐的外形来分，主要有圆柱锥形底罐、圆柱蝶形罐、圆柱加斜底的朝日罐和球形罐等。 二、啤酒发酵罐的特点 1、单位占地面积的啤酒产量大；而且可以节约土建费用； 2、可以方便地排放酵母及其他沉淀物（相对朝日罐、通用罐、贮就罐而言）；
目录 前言??????????????????????????????? 2 方案的 定 ................................................................................... (3) （1）、机械拌生物反器的型式?????????????????.3 （2）、反器用途????????????????????. ???? 3 （3）、冷却水及冷却装置?????????????. ??????? ..3 （4）、力罐内 0.4MPa；套 0.25 Mpa ????????????? 4 表- 酵罐主要? . ??????????????????????? 4 工及算??????????????????????.. ??? ..5 （1）生能力、数量和容的确定????????????????.. ?5 （2）主要尺寸算???????????????????????? 5 （3）冷却面的算??????????????????????? 6 （4）拌器??????????????????????.. ??? 6 （5）拌功率的算????????????????????.. ??7 （6）i 求最高荷下的耗水量 W?????????????? ... ??? .8 ii 冷却管数和管径?????????????????????9 iii 冷却管度 L 算??????????????????10 iv 每管 l0和管高度???????????????????10 V 每管子圈数n 0?????????????????????10 Vi 校核布置后冷却管的面?????????????10 （7）材料的???????????????????????10 （8）酵罐壁厚的算??????????????????????11 （9）接管??????????????????????????12 （10）支座??????????????????????????13 果???????????????????????????14 参考料 ... ???????????????????????????? .14 酵罐心得体会? .. ???????????????????? ..15 附及 前言 生化工程设备课程设计是生物工程专业一个重要的、综合性的实践教学环节，要求我们综合运用所学知识如生化反应工程与生物工程设备课程来解决生化工程实际问题，对培养我们全面的理论知识与工程素养，健全合理的知识结构具有重要作用。在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，
二、通风发酵罐的类型：机械通风搅拌发酵罐、气升式发酵罐、自吸式发酵罐、伍式发酵罐、文氏管发酵罐 1、机械搅拌通风发酵罐的基本要求：（大题） （1）发酵罐应具有适宜的径高比；发酵罐的高度与直径之比一般为1.7~4倍左右，罐身越长，氧的利用率较高。（2）发酵罐能承受一定压力；（3）发酵罐的搅拌通风装置能使气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧；（4）发酵罐应具有足够的冷却面积；（5）发酵罐内应尽量减少死角，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，尽量减少泄漏。 罐体：在发酵罐的灌顶上的接管有:进料管、补料管、排气管、接种管和压力表接管。 在罐身上的接管有冷却水进出管、进空气管、取样管、温度计管和测控仪表接口。 2、机械搅拌通风发酵罐是一种密封式受压设备，其主要部件包括：罐身、轴封、消泡器、搅拌器、联轴器、中间轴承、挡板、空气分布管、换热装置和人孔以及管路等 图也要看看 （1）搅拌器：搅拌器的作用是打碎气泡，使空气与溶液均匀接触，使氧溶解于发酵液中。搅拌器有轴向式（桨叶式、螺旋桨式）和径向式（涡轮式）两种。 （2）挡板：（简答题）挡板的作用是改变液流的方向，由径向流改为轴向流，促使液体剧烈翻动，增加溶解氧。通常，挡板宽度取(0.1~0.2)D，装设6~4块即可满足全挡板条件。 全挡板条件：是指在一定转数下再增加罐内附件而轴功率仍保持不变。要达到全挡板条件必须满足下式要求：
（3）消泡器常用的形式有锯齿形、梳状式及孔板式。消泡器的长度约为灌径的0.65倍。（3）轴封：轴封的作用是使罐顶或罐底与轴之间的缝隙加以密封，防止泄漏和污染杂菌。常用的轴封有填料函和端面轴封两种。 ①填料函式轴封（简答题）是由填料箱体，填料底衬套，填料压盖和压紧螺栓等零件构成，使旋转轴达到密封的效果。填料函式轴封的优点是结构简单。主要缺点是：死角多，很难彻底灭菌，容易渗漏及染菌；轴的磨损情况较严重；填料压紧后摩擦功率消耗大；寿命短，经常维修，耗工时多。 ②端面式轴封又称机械轴封。密封作用是靠弹性元件（弹簧、波纹管等）的压力使垂直于轴线的动环和静环光滑表面紧密地相互贴合，并作相对转动而达到密封。 端面式轴封的优点：清洁；密封可靠；无死角，可以防止杂菌污染；使用寿命长；摩擦功率耗损小；轴或轴套不受磨损；它对轴的精度和光洁度没有填料密封要求那么严格，对轴的震动敏感性小。端面式轴封的缺点：结构比填料密封复杂，装拆不便；对动环及静环的表面光洁度及平直度要求高。 三、固态发酵反应器类型：浅盘式固态发酵反应器；转鼓式固态发酵反应器；旋转圆盘式固态发酵反应器；柱式固态发酵反应器；通风曲池。 四、结构尺寸 1.发酵罐圆柱体的直径V1=1/4πH0D2 问：怎样提高发酵罐溶氧量？（在供需两方向） 答案：溶氧的控制：培养液中氧浓度的任何变化都是供需平衡的结果。调节发酵液中溶氧含量不外从供、需两个方面去考虑。
工程大学课程设计任务书 班级： 姓名： 课题名称：生物反应器设计（啤酒露天发酵罐设计） 指定参数： 1.全容：m3 2.容积系数： 3.径高比： 4.锥角： 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） ⑴封面 ⑵完成生物反应器设计化工计算 ⑶完成生物反应器设计热工计算 ⑷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1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 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的任务。 接受学生签字： 生物工程教研室 2010-11-15
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 由指定参数：V 全= 30m 3 ?=85% 则：V 有效=V 全*?= 25.5 m 3 二、 基础参数选择 1、D ：H ：由指定参数选用D ：H=1：4 2、锥角：由指定参数取锥角为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，槽钢材质为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：2.5KG/CM 3 外压：0.3KG/CM 3 6、锥形罐材质：A3钢外加涂料，接管均用不绣钢 7、保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200mm 8、内壁涂料：环氧树脂 三、D 、H 的确定 由D ：H=1：4，则锥体高度H 1 =D/2tg450 =0.5D 封头高度H 2=D/4=0.25D 圆柱部分高度H 3 =（4.0-0.5-0.25）D=3.25D 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
实验室建设规划方案 编制： 审核： 批准： 2015年4 月20日
一、实验室建设背景 由于近期，我公司在清华大学生物发酵系统及无线数码互动教学系统项目中中标，客户提出我方设备要能够为其培养出健康成熟的菌种，也就是我们需要在公司内为其培养菌种、测试菌种，就地使用为其生产的4套7.5L生物发酵系统设备。 所以，为完善公司部门建设，满足客户要求，决定拟建一个小型实验室。可用于满足以后其他客户的类似要求；也可完善设备设计，提高电气控制水平；用于外来领导客户参观，增强客户购买信心；另外也可以为以后自行研究发酵产品，奠定基础，同时提高企业竞争力。 二、实验室结构和布局 按照我们生产实际需要，应设置细菌与理化检验兼有的综合实验室，主要包括以下三大部分：细菌实验室、理化实验室、发酵办公室。 1. 办公室 2. 理化分析实验室：（或者和细菌检验操作室合并） ①理化分析室（兼作感观检验室）②仪器室（兼放细菌室显微镜等少量仪器） 3．细菌实验室：①细菌检验操作室；②无菌室；③培养基制作室；④洗涤消毒室； 一般布局要求如下： 1. 办公室： 办公室是化验人员进行原始记录等各项工作的场所，是与非化验室人员交往较多的场所，因此，应设在整体综合化验室的最外层，只需有桌、椅等简单设施即可。 2. 细菌检验操作室（常规操作） 细菌检验操作室是细菌培养与检验主要操作室，主要设施是实验台。 对试验台的要求： a.实验台面积一般不小于2.4×1.3m； b.实验台位置应在实验室中心位置，要有充足光线；也可以做边台。 c.实验台两侧安装小盆与水龙头； d.实验台中间设置试剂架，架上装有日光灯与插座； e.实验台材料要以耐热、耐酸碱为宜。 3. 无菌室： 无菌室通过空气的净化和空间的消毒为微生物实验提供一个相对无菌的工作环境，无菌室是处理样品和接种培养的主要工作间，应与细菌检验操作室紧密相连。 为满足无菌室无菌要求，无菌间应满足以下布局： a.入口避开走廊，设在细菌检验操作室内； b.与操作室用两道缓冲间隔开； c.无菌室与缓冲间均装有紫外灯，要求每3平米安装30ｗ紫外灯一盏； d.无菌室内设有实验台（中央实验台与边台皆可），紫外灯距实验台面要小于1.5m； e.无菌室与操作室之间设有双层窗构成小通道。 4. 培养基制作室： 培养基室是制作、配制微生物培养所需培养基及检验用试剂的场所，其主要设备应为边台与药品柜。 a.边台上要放置电炉，以满足熔化煮沸培养基时用； b.边台材料要耐高热、耐酸碱；