江西科技师范学院
生物工程专业《化工原理课程设计》说明书
题目名称22000L维生素A发酵罐的设计
专业班级2009级生物工程2班
学号
学生姓名
指导教师
2011 年10 月31 日
目录
一、设计方案的拟定 (1)
1.1设计条件 (1)
1.2发酵工艺 (1)
1.2.1主要生产工艺流程 (1)
1.2.2培养基 (2)
1.2.3发酵控制要点 (2)
1.3发酵罐尺寸及整体设计 (2)
1.3.1罐体几何尺寸的确定 (2)
1.3.2罐体 (3)
1.3.3罐体壁厚 (3)
1.3.4封头壁厚计算 (3)
1.4人孔及各管道接口的设计 (4)
1.4.1人孔和视镜的设计 (4)
1.4.2接口管 (4)
1.4.3管道接口 (4)
1.4.4仪表接口 (5)
二、计算 (7)
2.1通风量计算 (7)
2.2传热量的计算 (7)
三、设备选型 (9)
3.1搅拌器的选择 (9)
3.1.1不通气条件下的轴功率P0 (9)
3.1.2通气搅拌功率P g的计算 (9)
3.1.3电机及变速装置选用 (10)
3.2换热器的选择 (10)
3.2.1冷却方式 (10)
3.2.2装液量 (10)
3.2.3冷却水耗量 (10)
3.2.4冷却面积 (11)
四、附录 (12)
五、总结 (15)
六、参考文献 (16)
一、设计方案的拟定
维生素A 的化学名为视黄醇，是最早被发现的维生素。维生素A 有两种。一种是维生素A 醇（retionl ），是最初的维生素A 形态（只存在于动物性食物中）；另一种是胡萝卜素（carotene ），在体内转变为维生素A 的预成物质（provitaminA ，可从植物性及动物性食物中摄取）。本论文针对β-胡萝卜素的发酵生产进行工艺计算、主要设备工作部件（如罐体、罐体壁厚、封头壁厚计算、搅拌器、仪表接口、人孔和视镜、管道接口等）尺寸的设计。
1.1设计条件
22000L 机械搅拌通风式发酵罐发酵生产维生素A 。 1.2发酵工艺
许多种微生物都能合成β-胡萝卜素，如接合笄霉、三孢布拉氏霉菌、好食链孢霉、耐盐杜氏藻和绿藻等菌丝中形成的大量类胡萝卜素都可应用于工业生产。其中以三孢布拉氏霉菌的雄株（＋）和雌株（－）的混合培养产量最高。
1.2.1主要生产工艺流程
图1 维生素A 发酵工艺流程
贮存的孢子
种子培养基中28℃ 摇瓶培养48h
发酵罐装发酵培养基，接种 子液28℃通气搅拌培养185h
发酵罐发酵
种子罐混合培养
摇瓶培养 摇瓶培养 斜面培养
B.trispora NRRL 2456(+)
B.trispora NRRL 2456(-)
斜面培养
28℃培养168h
发酵罐装种子培养基，
28℃搅拌通气培养40h
1.2.2培养基
菌种培养基及发酵培养基成分参考文献[1]。 1.2.3发酵控制要点
发酵两天后加入前体β-紫罗兰酮，与此同时加入异烟肼和5%煤油以提高产量。继续发酵3~6天，通100℃蒸汽10min~15min ，进行温热杀死培养物以终止发酵，阻止β-胡萝卜素被酶分解。
发酵液滤去菌体，因为β-胡萝卜素是在菌丝体内形成的，所以过滤后取其菌丝在真空中干燥16h~20h （50℃~55℃），然后用石油醚提取，最后用层析柱法分离提纯得β-胡萝卜素成品（最高产量可达2870mg/L ）。
1.3发酵罐尺寸及整体设计
发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，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22m3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。
1.3.1罐体几何尺寸的确定
根据工艺参数和高径比确定几何尺寸；高径比H/D=2.5，则H=2.5D 初步设计：设计条件给出的是发酵罐的全体积（322m ） 全体积V 0－公称体积和上封头体积之和
公称体积V －罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和 由发酵罐的全容积公式20b π1V =
D H +2H +D 46???
? ??????
?可以计算出罐体直径 D =2289.43mm ；罐体总高度H =2.5D =5723.57mm ，取整为5720mm
查阅文献[3] ，当公称直径D =2300mm N 时，标准椭圆封头的曲面高
a h =575mm ，直边高度
b h =40mm ，总深度为f H =615mm ，内表面积2f A =6.0m ，容积3f V =1.76m 可得罐筒身高
0f H =H-2H =5680-2615mm =4450mm ?
则此时0H /D =4450/2300=1.934782609，与前面的假设相近， 故可认为D =2300mm 是合适的
发酵罐的全体积2330f V =π/4D H +2V =21.999m 22.0m ≈
搅拌叶直径取i D =700mm ，其中i D /D =700/23000.3,≈符合i D /D =(0.30.4) 搅拌叶间距i S =2D =2700mm =1400mm ?
底搅拌叶至底封头高度i C =D =700mm
表1 大中型发酵罐技术参数
公称容量3m
筒体高度H(mm) 筒体直径mm 换热面积2m
转速r/min 电机功率 kW 10 3200 1800 12 150 7.5 21 4700 2200 21 154 30 30 6600 2400 34 180 45 50 7000 2800-3000 38-60 160 55 60 8000 3000-3200 65 160 65 75 8000 3200 84 165 100 100 9400 3600 114 170 130 200 11500
4600
221
142
215
1.3.2罐体
考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料和封头材料，封头结构、与罐体连接方式。因β-胡萝卜素是偏酸性（pH 值为5.5），对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用16MnR 钢为材料，封头设计为标准椭圆封头，因D>500mm ，所以采用双面缝焊接的方式与罐体连接。
1.3.3罐体壁厚
[]1pD 0.32300
δ=
+C =+3 5.54(mm)2σφ-p 21700.8-0.3
?≈??，取6mm
D －罐体直径（mm ） p －耐受压强（取0.3MPa ） φ－焊缝系数，双面焊取0.8
[σ]－设计温度下的许用应力（kgf/c 2m ）（查阅文献[4]，16MnR 钢焊接压力容器许用应力为150℃，170MPa ）
C －腐蚀裕度，当δ－C<10mm 时，C ＝3mm
1.3.4封头壁厚计算
[]2pDy 0.32300 2.3
=
+C =+3=8.8mm 2σφ21370.8
δ????，取9mm 。 D －罐体直径（mm ） p －耐受压强（取0.3MPa ）
y －开孔系数，取2.3 φ－焊缝系数，双面焊取0.8
[σ]－设计温度下的许用应力（查阅文献[4]，16MnR 钢焊接压力容器许用应力为150℃，170MPa ）
表2 各温度下各钢材的许用应力
钢号 钢板标准 板厚
在下列温度（℃）下的许用应力
≤20
100 150 200 250 20R GB6654 6-16 133 133 132 123 110 17-25 133 132 126 116 104 16MnR GB6654 6-16 170 170 170 170 156 17-25 163 163 163 159 147 15MnVR
GB6654
6-16 177 177 177 177 171 17-25
170
170
170
170
163
1.4人孔及各管道接口的设计
人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。 1.4.1人孔和视镜的设计
本次设计只设置了1个人孔，标准号为：人孔RF Ⅱ（R·G ）450-0.6 HG21522-1995，公称直径450，开在顶封头上，位于左边轴线离中心轴750mm 处。
视镜用于观察发酵罐内部的情况。本次设计只设置了2视镜，直径为DN80，开在顶封头上，位于前后轴线离中心轴750mm 处，标记为视镜ⅡPN1.0 DN80 HGJ501-86-17。
1.4.2接口管 以进料口为例计算，
设发酵醪液流速为v =1m /s ，2h 排尽。发酵罐装料液体积：V 1 =15.43m 物料体积流量31Q =V /2h =15.4/(36002)=0.00213m /s ?， 则排料管截面积2F =Q /v =0.00213/1=0.00213m ，
又2F =0.785d ，得d=0.052m ，取无缝钢管，查阅资料，平焊钢管法兰HG20593-97，取公称直径50 mm ，57 3.5mm φ?。其他管道也是如此计算。
1.4.3 管道接口
进料口：直径57 3.5mm φ?，开在封头上； 排料口：直径57 3.5mm φ?，开在罐底； 进气口：直径57 3.5mm φ?，开在封头上； 排气口：直径57 3.5mm φ?，开在封头上； 冷却水进、出口：直径57 3.5mm φ?，开在罐身； 补料口：直径57 3.5mm φ?，开在封头上；
φ?，开在封头上；
取样口：直径57 3.5mm
以上接口都采用法兰接口。
1.4.4仪表接口
温度计；装配式热电阻温度传感器Pt100型，D＝100mm，开在罐身上；
压力表；弹簧管压力表（径向型），d1=20mm，精度2.5，型号：Y-250Z，开在封头上；
pH探头：PHS-2型；
二、计算
2.1通风量计算
通风量由工艺条件确定，一般取1－63
m /min ，取1.33
m /min 。
2.2传热量的计算
通常将发酵过程中产生的净热称为发酵热，其热平衡方程可如下表示： Q =Q +Q -Q
-Q
发酵生物搅拌空气
辐射
换热面积m F =Q V K Δt 发酵 发酵热效应：
1Q =Q V ?发
Q －发酵热效应，kJ/h ； Q 发－发酵热，16800kJ/m 3·h V 1－发酵液体积，15.4m 3。 单位时间传热量＝发酵热×装料量
即：1Q =Q V =1680015.4=258720kJ /h ??发
表3 各类发酵液的发酵热
发酵热 发酵热(kJ/3m ·h)
青霉素丝状菌 23000 青霉素球状菌
13800 链霉素 18800 四环素 25100 红霉素 26300 谷氨酸 29300 赖氨酸 33400 柠檬酸 11700 酶制剂
14700－18800
三、设备选型
3.1搅拌器的选择
采用涡轮式搅拌器，选择搅拌器种类和搅拌器层数，根据d 确定h 和b 的值尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大；查阅文献[3]可知322m 发酵罐采用6-6-6弯叶式搅拌叶叶径d =700mm ，则可以计算出盘径i d =0.75d =525mm ，叶高h =0.3d =210mm ，叶长b =175mm
3.1.1不通气条件下的轴功率P 0
取发酵液黏度-32μ=1.9610N s /m ??，密度3ρ=1020kg /m ，搅拌转速ω=200r /min 则雷诺准数
25
i L -3
ωD ρ(200/60)0.71020Re ===8.510μ 1.9610
???? 因为Re≥410，所以发酵系统充分湍流状态，即有效功率系数N P =4.7 鲁士顿(Rushton J. H.)公式：
353
50P L i
200P =N ωρD =4.7()10200.7=29.84(kW)60??? P 0－无通气搅拌输入的功率（W ）；
N P －功率准数，是搅拌雷诺数Re M 的函数；圆盘六弯叶涡轮 N P ≈4.7 ω－涡轮转速（r/min ）；
L ρ－液体密度（kg/m 3）因发酵液不同而不同，一般取800－1650 kg/m 3 ；
D i －涡轮直径（m ）；
对于多层搅拌器的轴功率可按下式估算：
m P =P(0.4+0.6m)=29.8(0.4+0.63)=65.648kW ??
m －搅拌器层数
3.1.2通气搅拌功率Pg 的计算
因为是非牛顿流体，所以用以下公式计算
2
3
0.45m i g 0.56P ωD P =C )Q
（
C －系数，/3i
D D = 时，取0.157 P m －多层搅拌输入的功率（kW ） ω－涡轮转速（r/min ），取200 r/min D i －涡轮直径（m ），0.7m Q －通气量（3m /min ）
计算2
3230.45
0.45m i g 0.560.56
P ωD 65.6482000.7P =C )=0.157()=42.563kW Q 1.3??（
3.1.3电机及变速装置选用
根据搅拌功率选用电动机时，应考虑传动装置的机械效率。
g T
P +P P =
η
P g －搅拌轴功率
P T －轴封摩擦损失功率，一般为1%P g η－传动机构效率
根据生产需要选择三角皮带电机。三角皮带的效率是0.92，滚动轴承的效率是 0.99，滑动轴承的效率是0.98，端面轴封摩擦损失功率为搅拌轴功率的1%，则电机的功率
g T
P +P 42.563
P =
=
1+1%=48.16kW η
0.920.990.98
???（）
搅拌轴直径1/3d =A (P /n)?，n 为转速（单位为转/分），系数A 可以取97-149,取
A =100,
已知P =48.16kW,n =200rpm ，则得1/3
48.16d =100(
)=62.21mm 200
? 根据文献选轴径为85mm 。查阅文献[5]，三角皮带型号和根数为D 6?根，小皮带轮直径为Φ300mm ，大皮带轮直径为Φ1100mm 。
3.2换热器的选择 3.2.1冷却方式
发酵罐容量大，罐体的比表面积小。夹套不能满足冷却要求；使用蛇管冷却传热系数高，水的用量少；列管传热系数低，水的用量大。综合比较蛇管的冷却效果好，在使用水作冷却介质时，选用竖式冷却蛇管。
3.2.2装液量
设计发酵罐装料系数：取70% 发酵罐装料液体积：
31V ==2270%=15.4m ??全体积装料系数 不计算下封头时的装液体积：1V =V -V 柱下封头
31V =V -V =215.4-1.76=13.64m 柱下封头
装液高度：221h =V /πD /4=13.64/(0.785 2.3)=3.284m ?柱（） 3.2.3冷却水耗量
由实际情况选用进出口水温为15℃ 、24℃，则
-52-83p C =4.21-0.00194t +2.7710t -7.1710t =4.1758?????kJ/(kg·
℃)
p 21Q 258720
W =
==6884.11(kg /h)C (t -t ) 4.1758(24-15)
?
Q －单位时间传热量； Cp －冷却水的平均比热；
21t -t －冷却水进出口温度差；
对数平均温度差 ，由工艺条件知道f t 28=℃，
o F 1F 2m F 1
F 2
(t -t )-(t -t )(28-15)-(28-24)
Δt =
==7.6355C t -t 28-15
ln ln 28-24t -t
t 1－冷却水进口温度 t 2－冷却水出口温度 t f －发酵温度 3.2.4冷却面积
23
m Q 258720
A =
==17.8383m K Δt 1.9107.6335
?? △t m －对数平均温度差
K －传热总系数，取1.9?310 kJ/(m 2 ·h·℃) A =πdL
冷却蛇管总长度(m)
0A 17.8383L ===113.6197m L =115m 4L =28.75m πd 3.140.05?，取整，分为组，每组长
d －蛇管内径，d ＝外径－壁厚 取57 3.5mm φ? （径取50－80mm ，壁厚取3.5－5mm ） 每圈蛇管长度
2222p p l =(πD )+h =(3.143)+0.15=9.42m ?
D －蛇管圈直径，3m
h p －蛇管圈之间的距离，取0.15m
每组蛇管圈数
0p L 28.75N ==4l 9.42≈圈，则总圈数为4416?=圈
蛇管总高度p p H =(N -1)h =(16-1)0.15=2.25m ?
四、附录
附录1 计算结果汇总表
项目结果单位全体积1（V0）22 m3
公称体积（V）20 m3
发酵罐总高（H）5680 mm 发酵罐筒体高度（H0）4450 mm 罐体直径（D）2300 mm
搅拌叶直径（D i）700 mm 椭圆封头直边高度（h a）40 mm 底搅拌叶至封头高度（h b）700 mm 搅拌叶间距（s）1400 mm 罐体材料2 16MnR钢
焊接方式2 双面缝焊接
罐体筒壁厚（V1） 6 mm
封头壁厚（V2）9 mm
搅拌器类型3六弯叶涡轮式
搅拌器
搅拌器层数2 3 层人孔3 1 个
视镜3 2 个
φ?
进、排料口直径3 57 3.5mm
φ?
进、出气口直径3 57 3.5mm
φ?
冷却水进、出口直径2 57 3.5mm
φ?
补料口直径3 57 3.5mm
φ?
取样口直径2 57 3.5mm
温度计直径3（D）100 mm 装料系数2 70%
装料体积（V3）15.4 m3
装料高度（h1） 3.284 m
总发酵热（Q）257820 J/h 冷却水耗量（W）6884.11 kg/h
冷却面积（A）17.8383 m2 冷却蛇管总长度（L）113.6197 m 冷却蛇管总高度（H） 2.25 m 蛇管组数2 4 组每组蛇管圈数（N P） 4 圈
搅拌器转速3（w）200 r/min 不通气条件下的轴功率（P0）29.84 kW 多层搅拌器轴率（P m）65.648 kW 通气量2（Q） 1.42 m3/s
蒸汽消耗量（D1） 2.23 吨灭菌保温时间内蒸汽用量（D2）0.558 吨蒸汽总用量（D） 2.788 吨
压缩空气需要量20.02 3
m/h 通气搅拌功率（P g）41.626 kW
电机的功率（P）47.1 kW
电机的选择3 功率55kW
转速740r/min
电机轴径3 85 mm
传动装置3 三角皮带
三角皮带型号和根数3 6
D 根
小皮带轮直径3 Φ300mm
大皮带轮直径3 Φ1100mm 1设计条件；2由工艺条件确定；3根据参考文献[5]选取
五、总结
通过不断的查阅文献资料，我们对装置的尺寸有了一定的认识，也能通过这些文献资料确定自己所需的数据值。例如，发酵罐钢体材料的许用应力确定，通过潘忠良老师的《包扎容器许用应力取值及安全性》就可以得知所用材料的许用应力。有些装置配件并不能找到确切的数据，只能选一个大致的值。例如发酵液的密度。而有些数据的计算公式在不同文献上又有不同。如：在《锅炉强度计算标准应用手册》（李之光编著）的第二章：锅壳锅炉受压件强度计算标准与解析和第三章：水管锅炉受压元件强度计算标准与解析中出现了两个不同的计算公式，分别为：()[]()min n t =PD Y /2σφ-0.5P +C ，
()[]()l n S =PD Y /2σφ-P 。
式中:l S 封头理论计算厚度，mm ；m t 最小需要壁厚，mm ；n D 内径，mm ；
Y 形状系数，()2
n n Y =2+D /2h /6????
；n h 封头内高度，mm ；
[]σ许用应力，MPa ；φ减弱系数；P 计算压力，MPa
在杨锦春老师的《椭圆封头计算公式的讨论》中又对这两个公式做了详细的评价解说，让我们能够更好的运用这两个公式。
我们采用的是连续发酵罐，由一套设备串联组成，原料先灭菌后，连续从进料口送入发酵罐，初期同时要送入菌种，发酵好的产品从发酵罐的出料口出来，因此可以“较长期”连续生产，大批量生产、生产成本低，污染率低，可以自动化、耗人工少，但一次性投入很大。
关于β-胡萝卜素，β-胡萝卜素是一种抗氧化剂，具有解毒作用，是维护人体健康不可缺少的营养素。在国外，β-胡萝卜素在维生素A 、B 、C 、E 等族中知名度最高，几乎是无人不晓，正如中国人都知道人参的滋补作用。国内外大量科研资料都证实β-胡萝卜素 防治癌症有确切疗效。机体内氧自由基泛滥不但会损害正常细胞，且常引起畸变而形成癌症，β-胡萝卜素恰恰是氧自由基最强的“克星”。科研证实，癌症病人血中β-胡萝卜素远远低于正常人，它在抗癌、预防心血管疾病、白内障及抗氧化上有显著的功能，并进而防止老化和衰老引起的多种退化性疾病。相信在未来β-胡萝卜素会有很好的发展前景。
六、参考文献
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[4]潘忠良.包扎容器许用应力取值及安全性.四川省自贡市高压容器厂研究所.
[5]吴思芳.发酵工厂工艺设计概论[M].北京:中国轻工业出版社,2006.
[6]郑裕国.生物工程设备[M].北京:化学工业出版社,2007.
[7]郑裕国,薛亚平,金利群等.生物加工过程与设备[M].北京:化学工业出版社,2004.
[8]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.
[9]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.
仅供参考[整理] 安全管理文书 发酵罐安全检修及维护操作规程 日期：__________________ 单位：__________________ 第1 页共8 页
发酵罐安全检修及维护操作规程 1．目的通过建立发酵罐安全检修及维护操作规程并严格执行，确保发酵罐安全检修及维护操作。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 第 2 页共 8 页
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
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，
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
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
发酵罐安全操作流程 Prepared on 24 November 2020
发酵罐安全操作流程 一、准备工作 1、检查蒸汽发生器，确保已开启； 2、检查空气源，保证供气压力在~之间，相对湿度应小于60%；再调节空 气减压阀，使其出口压力在~之间； 3、检查各管道、阀门是否有泄漏，进料口、补料口硅胶垫是否需要更换， 如有请及时修整； 4、检查各压力表是否归零，不能归零的予以更换； 5、检查罐内是否清洗干净； 6、查看控制系统、传动系统是否良好； 7、检查完毕进行打压试漏：压力保持30min，如果出现压力下降，请用肥 皂水查找泄漏点，并进行修复； 8、安装已标定的PH电极、溶氧电极等其他检测设备，确保已安装到位、螺母旋紧； 9、检查一切无问题，如实填写记录并签字； 二、空气过滤器消毒 1、首先关闭空气过滤器前的进蒸汽阀，缓慢卸掉空气过滤器内压力； 2、打开蒸汽过滤器下端的排污阀（排净冷凝水后微开），缓缓开启蒸汽 阀，排净管道内冷凝水后调整蒸汽阀大小，保证蒸汽压力以上； 3、打开空气过滤器下端的排污阀，慢慢打开过滤器前的蒸汽阀，待排尽冷 凝水后排污阀微开；
4、开启过滤器后的排气阀门，通过调整其与蒸汽阀的大小，维持压力~消毒 30min； 5、消毒结束调小排气阀与排污阀的开度，迅速关闭蒸汽阀同时打开进空气 阀（换气过程中保证压力不掉零），调整空气阀大小保持压力在~，以便吹干空气过滤器； 6、约20~30min过滤器吹干后（过滤器外壁温度降至常温，手试吹出的空气 干燥、细腻、滑润），关闭过滤器下端的排污阀及排气阀，保持正压； 三、罐空消 1、首先打开夹套下端的排水阀，排尽夹套中的水； 2、依次打开取样阀、蒸汽阀，排尽管道内冷凝水后将取样阀转为微开；稍 开罐排气阀，再缓慢开启罐底隔膜阀使蒸汽徐徐进入发酵罐； 3、在灭菌过程中时刻注意并控制罐压在~内，罐压的控制通过蒸汽阀和排气 阀来实现； 4、空消30~50min后，关闭蒸汽阀和罐底隔膜阀，关闭后压力会迅速下降， 为防止罐内产生负压，需将进空气阀打开，维持罐压~或者压力下降至零时将排气阀打开自然冷却；待温度降至80℃以下时排尽罐内冷凝水； 四、实消 1、将标定好的PH电极、溶氧电极等检测设备安装，检查确保安装到位，旋紧螺母； 2、关闭罐底隔膜阀，微通风、开低转速，按工艺要求将配制好的培养基加 入罐内，检查无漏加原料后将加料口螺母适度拧紧；
长春工业大学化学与生命科学学院生物工程专业 《发酵工程》课程设计说明书 一、总论 1.1概论 传统啤酒发酵工艺 （1）主发酵又称前发酵，是发酵的主要阶段，也是酵母活性期，麦汁中的可发酵性糖绝大部分在此期间发酵，酵母的一些主要代谢产物也是在此期内产生的。发酵方法分两类，即上面发酵法和下面发酵法。我国主要采用后种方法。下面重点介绍下面啤酒发酵法。 加酒花后的澄清汁冷却至6.5～8.0℃，接种酵母，主发酵正式开始。酵 ，这是发酵的主要生化反母对以麦芽糖为主的麦汁进行发酵，产生乙醇和CO 2 应。主要步骤如下： ①用直接添加法添加酵母在密闭酵母添加器内将回收的酵母按需要量与麦汁混匀（约1:1），用压缩空气或泵送入添加槽内，适当通风数分钟。 ②酵母添加量添加量常按泥状酵母对麦汁体积百分率计算，一般为 0.5％～0.65％，通常接种后细胞浓度为800万～1200万个/ml。接种量应根据酵母新鲜度，稀稠度，酵母使用代数、发酵温度、麦汁浓度以及添加方法等适当调节。若麦汁浓度高，酵母使用代数多，接种温度及酵母浓度低，则接种量应稍大，反之则少。 ③发酵第一阶段又称低泡期。接种后15～20小时，池的四周出现白沫，并向中间扩展，直至全液面，这是发酵的开始。而后泡沫逐渐培厚，此阶段维持2.5～3天，每天温度上升0.9～1℃，糖度平均每24小时降1°Bx。 ④发酵第二阶段又称高泡期。为发酵的最旺盛期，泡沫特别丰厚，可高达25～30cm。由于麦汁中酒花树脂等被氧化，泡沫逐渐变为棕黄色。此阶段2～3天，每天降糖1～1.5％。 ⑤发酵第三阶段又称落泡期。高泡期过后，酵母增殖停止、温度开始下降，降糖速度变慢，泡沫颜色加深并逐步形成由泡沫、蛋白质及多酚类氧化
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；
发酵罐的保养与维护示范 文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
发酵罐的保养与维护示范文本 使用指引：此操作规程资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 1.保养与维护 1.1精密过滤器，一般使用期限为半年。如果过滤阻力 太大或失去过滤能力致影响正常生产，则需清洗或更换 （建议直接更换，不作清洗，因清洗操作后不能可靠保证 过滤器的性能）。 1.2清洗发酵罐时，请用软毛刷进行刷洗，不要用硬器 刮擦，以免损伤发酵罐表面。 1.3配套仪表应每年校验一次，以确保正常使用。 1.4电器、仪表、传感器等电气设备严禁直接与水、汽 接触，防止受潮。 1.5设备停止使用时，应及时清洗干净，排尽发酵罐及
各管道中的余水；松开发酵罐罐盖及手孔螺丝，防止密封圈产生永久变形。 1.6操作平台、恒温水箱等碳钢设备应定期(一年一次)刷油漆，防止锈蚀。 1.7经常检查减速器油位，如润滑油不够，需及时增加。 1.8定期更换减速器润滑油，以延长其使用寿命。 1.9如果发酵罐暂时不用，则需对发酵罐进行空消，并排尽罐内及各管道内的余水。 2.注意事项 2.1必须确保所有单件设备能正常运行时使用本系统。 2.2在消毒过滤器时，流经空气过滤器的蒸汽压力不得超过0.17MPa，否则过滤器滤芯会被损坏，失去过滤能
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。
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。
内蒙古科技大学信息工程学院过程控制课程设计报告 题目：啤酒发酵罐的温度控制系统设计 学生姓名：赵晓红 学号：0967112235 专业：测控技术及仪器 班级：09测控2班 指导教师：左鸿飞
前言 啤酒生产是一个利用生物加工进行生产的过程，生产周期长，过程参数分散性大，传统操作方式难以保证产品的质量。近年来，国外的各大啤酒生产厂家纷纷进军中国市场，凭借技术优势与国内的啤酒生产厂家争夺市场份额。国内的啤酒行业迫切要求进行技术改造，提高生产率，保证产品质量，以确保在激烈的市场竞争中立于不败之地。 啤酒的发酵过程是一个微生物代谢过程。它通过多种酵母的多种酶解作用，将可发酵的糖类转化为酒精和CO2,以及其他一些影响质量和口味的代谢物。在发酵期间，工艺上主要控制的变量是温度、糖度和时间。 啤酒发酵对象的时变性、时滞性及其不确定性，决定了发酵罐控制必须采用特殊的控制算法。由于每个发酵罐都存在个体的差异，而且在不同的工艺条件下，不同的发酵菌种下，对象特性也不尽相同。因此很难找到或建立某一确切的数学模型来进行模拟和预测控制我国大部分啤酒生产厂家目前仍然采用常规仪表进行控制，人工监控各种参数，人为因素较多。这种人工控制方式很难保证生产工艺的正确执行，导致啤酒质量不稳定，波动性大且不利于扩大再生产规模。 在啤酒生产过程中，糖度的控制是由控制发酵的温度来完成的，而在一定麦芽汁浓度、酵母数量和活性的条件下时间的控制也取决于发酵的温度。因此控制好啤酒发酵过程的温度及其升降速率是解决啤酒质量和生产效率的关键。 在本次啤酒发酵温度控制系统设计过程中各种工艺参数的控制采用串级控制系统实现，主要控制锥形发酵罐的中部温度，采用常规自动化仪表及装置来实现温度及其他参数的检测与控制、显示。
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。
进口DO电极的使用、保养与维护[梅特勒-托利多] 1. 使用前的准备 1.1 本说明适用于梅特勒-托利多仪器（上海）有限公司过程检测部销售的在线溶氧探头（不包括InPro6900系列）。 1.2 打开包装前请检查包装是否有损坏。如果外包装已破损，请不要继续打开包装物，立即与运输部门和梅特勒-托利多公司联系，运输方代表到场后共同打开包装检验探头是否损坏，建议拍照取证。 1.3 如外包装完好但探头损坏请立即和梅特勒-托利多公司联系。并将探头连同质保卡、说明书以及原包装寄回梅特勒-托利多公司。 1.4 使用前请仔细阅读探头的使用说明书。由于溶氧探头可能已经储存了一段时间，建议在第一次使用前更换电解液（更换方法见4. 2.2）。 1.5 溶氧探头在使用前须通电极化6小时以上（极化方法见 2.1）。 1.6 安全警示：溶氧探头中的电解液为强碱性溶液（pH13），如果有少量电解液溅在皮肤上，应及时用水冲洗。电解液不可接触眼睛，如果电解液进入眼睛，立即用大量清水冲洗眼部。如眼睛出现异常（例如红肿、疼痛、视线模糊等），马上到医院就医。 2. 探头的极化 2.1 极化方法：将电缆线和变送器和探头连接，变送器通电后探头即开始极化。 2.2 下列情况探头需要进行极化： ◇ 探头第一次使用，极化6小时以上； ◇ 更换膜或电解液，极化6小时以上； ◇ 变送器断电，或探头与电缆线断开，极化时间见表1； 2.3 极化时间（表1） 探头/变送器断电时间t（min）最短极化时间t（min） t＞30 360 30≥t＞15 6×t 15≥t>54×t t≤52×t 2.4 极化电压 测量高浓度的介质（生化发酵、废水处理）时，极化电压为 -675mV。测量低浓度介质（<500ppb）时，极化电压为 -500mV。 3. 探头校准时的注意事项 3.1 校准介质可以是空气或饱和介质。 ◇ 如果以空气为校准介质，将探头放在空气中，擦干膜上的水迹，待读数稳定后即可开始校准。 ◇ 在生化发酵过程中，一般是以饱和介质为校准介质。在实消后、接种前、搅拌开至最大、通最大量饱和空气时进行校准。建议在统一的通气时间后进行校准，以统一不同罐批和不同发酵罐的饱和状态。 3.2 探头校准前必须充分极化。 4. 更换膜和电解液 4.1 一般来说，建议客户每三个月进行一次更换电解液的操作。但也可根据具体情况自行决定。 4.2 如果电极信号不正常（响应时间长，机械损坏，在无氧介质中电流增大等），就需要更换膜。 图1 溶氧探头的结构
1.1 啤酒的起源 啤酒的渊源可以追溯到人类文明的摇篮，东方世界的两河流域底格里斯河与幼发拉底河、尼罗河下游和九曲黄河之滨。最原始的啤酒可能出自居住于两河流域的苏美尔人之手，距今至少已有 9000 多年的历史。早在公元前 3000 年左右的埃及古王国时代，已经有作为饮料的麦酒（啤酒）和葡萄酒了。法老、贵族、祭司等人饮葡萄酒，一般平民消费价格低廉的麦酒。考古发掘证实，在古王国时代的墓葬中，不论是国王、贵族或平民，都将酒作为随葬品。自此之后，世界酒业彼此影响，飞速发展，经历了封建时代和工业社会，形成三大酒系（酿造酒、蒸馏酒和配制酒）,精品众多，各国都有名闻世界的独特产品。 1.2 我国啤酒工业发展简况 综观仅有百年历史的中国啤酒工业，可以发现在改革开放以后涌现出了一大批具有品牌、技术、装备、管理等综合优势的优秀企业，如“青啤”、“燕京”、“华润”、“哈啤”、“珠江”、“重啤”、“惠泉”、“金星”等国际和国内的知名企业。由于啤酒的运输、保鲜等行业特点，加之地方保护主义作崇，使中国啤酒工业形成了诸侯割据、各自为政的"春秋战国"局面。纵然中国啤酒产量已突破2500万吨，位居世界第一；纵然已有四家中国啤酒集团的年产量超过100万吨，但与国际啤酒大国及啤酒发达国家相比，在集团化、规模化、质量、效益、品牌等方面我们均还比较落后。虽然“青啤”、“华润”、“燕京”等已开始踏上集团化、规模化道路，但在质量、效益等方面与国际品牌尚有一定差距。 未来几年里，我国啤酒行业的发展趋势为： 1.我国啤酒市场竞争会更加激烈；市场竞争趋于规范化，市场竞争由价格竞争转向品牌竞争和服务竞争。效益成为企业最终的追求目标。 2.整个行业逐步进入成熟期，行业内的整合速度进一步加快，整合过程规范化。企业向集团化、规模化发展，股份制优势更加明显。 3.啤酒企业的品牌意识增强，更加注重品牌战略的实施，市场对名牌产品的需求增加。企业的市场竞争能力增强，重视企业内部核心能力的培养。 4.在市场营销中，广告的投入量加大，包装形式多样化，营销方式多样化。 5.产品特点：首先，啤酒品种更加多样化、功能更加齐全。新品趋向特色型、风味型、轻快型、保健型、清爽型等。
发酵罐的维护保养知识 1、发酵罐精密过滤器，一般使用期限为半年。如果过滤阻力太大或失去过滤能力致影响正常生产，则需清洗或更换（建议直接更换，不作清洗，因清洗操作后不能可靠保证过滤器的性能）。 2、清洗发酵罐时，请用软毛刷进行刷洗，不要用硬器刮擦，以免损伤发酵罐表面。 3、发酵罐配套仪表应每年校验一次，以确保正常使用。 4、发酵罐的电器、仪表、传感器等电气设备严禁直接与水、汽接触，防止受潮。 5、发酵罐停止使用时，应及时清洗干净，排尽发酵罐及各管道中的余水；松开发酵罐罐盖及手孔螺丝，防止密封圈产生永久变形。 6、发酵罐的操作平台、恒温水箱等碳钢设备应定期(一年一次)刷油漆，防止锈蚀。 7、经常检查减速器油位，如润滑油不够，需及时增加。 8、定期更换减速器润滑油，以延长其使用寿命。 9、如果发酵罐暂时不用，则需对发酵罐进行空消，并排尽罐内及各管道内的余水。 二、发酵罐使用注意事项 1、必须确保发酵罐的所有单件设备能正常运行时使用本系统。 2、在消毒过滤器时，流经空气过滤器的蒸汽压力不得超过 0.17MPa，否则过滤器滤芯会被损坏，失去过滤能力。 3、在发酵过程中，应确保罐压不超过0.17MPa。
4、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0.2MPa），否则会引起发酵罐的损坏。 5、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。 6、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。 7、在发酵过程中，发酵罐的罐压应维持在0.03～0.05MPa之间，以免引起污染。 8、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。 9、如果遇到自己解决不了的问题请直接与发酵罐的售后服务部门联系。请勿强行拆卸或维修发酵罐。
发酵罐基本操作流程 一.启动电脑 1.连接电源插座，打开电脑电源开关。 2.进入电脑操作界面，密码1155。 3.小罐为编号1,最大容积10L,装入液体最少5L,最多8L。 4.大罐为编号2,最大容积50L,装入液体最少20L,最多40L。 二.灭菌 1.使用前准备:必须对蒸汽发生器及空气压缩机进行排污,发酵罐所有阀门关闭,但最下面排水阀门打开（黑色直形搬到和管道平行）。 2.升温阶段:打开蒸汽发生器,等达到0.4MPa,打开进夹套蒸汽开关（红色园形）至最大，搅拌打开，温度到80度以后关闭搅拌，排水阀关小一点，打开进罐蒸汽阀门（红色园形），在灭菌过程中进气压力要始终高于罐后压力。在接近121度时把尾气排气阀（黑色园形）和排水阀（黑色直形）稍微开点，以振动低温蒸汽和夹套中的冷凝水，有利于升温。 3．保温阶段：若T>121度，先关进小夹套蒸汽开关和进罐蒸汽阀门（微调），若继续升温，打开排水阀（微调），确保温度维持在119-123度之间。 5.吹干过滤器: 关闭蒸汽发生器，关闭进夹套蒸汽阀门和进罐蒸汽阀门（红色园形），关闭气体进罐球阀（黑色园形）。打开过滤器后面的排水阀门（一黑一蓝两个圆形阀门）；找开空压机，打开进气阀（黑色直形）和气体流量计开关（黑色园形），等待两个白色胶管变凉（不
烫手，约5min）后，关闭一黑一蓝两个排水阀。 6. 降温阶段：打开空气进罐开关至最大，打开尾气阀至适当开度，使空气进罐。在控制面板上将加热开关关闭。打开总进水阀门（黑色直形）、出水阀和加热器进水阀（兰色直形），进行降温，温度低于90度时可适当开搅拌加速降温。 7．接种：温度降至需要温度时进行接种。关闭空气，点上火圈，在火焰保护下接种，接种完毕后将接种口盖灼烧灭菌后盖上。打开空气，将气体流量和罐压调至合适的值后开始发酵。 注意事项： 整个过程中防止烫伤！ 发酵过程中罐压不能掉零！ 操作过程比较复杂，生手一定要在有经验的人指导下进行操作！ 设置参数不能随便改动！ 空压机定期排水、蒸汽发生器每用完一批排污！
目录 一、总论 1.1概论 1.2设计依据 1.3设计指导思想 1.4设计范围 二、生产工艺 2.1生产方法的选择 2.2啤酒发酵流程CAD图纸（附） 三、设备选择 3.1主要工艺设备选型计算 3.2 啤酒罐CAD图纸（附） 四、设计结果的自我总结与评价 五、参考文献
合肥学院生物工程专业化工课程设计说明书 啤酒发酵罐课程设计 一总论 1.1概论 圆筒体锥底立式发酵罐 圆筒体锥底立式发酵罐（简称锥形罐），已广泛用于发酵啤酒后生产。锥形罐,可单独用于前发酵或后发酵，还可以将前，后发酵合并在该罐进行（一罐法）。这种设备的优点在于能缩短发酵时间,而且具有生产上的灵活性，帮能适合于生产各种类型啤酒的要求。目前，国内外啤酒工厂使用较多的是锥形发酵罐这种设备一般置于室外。冷媒多采用乙二醇或酒精溶液。也可使用氨作冷媒，优点心能耗低。采用的管径小，生产费用可以降低。最终沉积在锥底的酵母，可打开锥底阀门，把酵母排出罐外，部分酵母留作下次待用，安全阀和玻璃视镜。 影响发酵设备造价的因素 主要包括发酵设备大小，形式，操作压力及所需的新华通讯社却工作负荷，容光焕发器的形式主要指其单位容光焕发积所需的表面积，这是影响造价的主要因素。罐的高度与直径的比例为1.5-6:1.常用3:1或4:1.罐内真空主要是系列的发酵罐在密闭条件下转罐可进行内部清洗时造成成的,由于型发酵罐在工作完毕后放料的速度很快.有可能造成成一定期负压,另外即便函罐内留学生存一部分二氧化碳.在进行清洗时,二氧化碳有被子除去的可能所以也可能造成真空。由于清洗液中含有碱性物质能与二氧化碳起反应而除去罐内气体。 结构及特点 啤酒发酵罐是啤酒厂的主要设备之一，其发酵温度控制是依靠调节冷却系统的冷却流量来实现。目前国内外较多采用罐体外壁的夹套通入低温酒精水冷却罐内发酵液，而酒精水的降温是通过液氨蒸发来冷却的，其缺点是需要酒精水的中间换热循环。而本设计对目前现有的啤酒发酵罐，作了进一步发展和改进，其主要特点如下： ⑴把大罐的夹层当作蒸发器，液氨直接在夹套内蒸发，利用其气化潜热冷却罐内的啤酒液，从而省却了酒精水的中间换热循环，节省能耗12%以上。 ⑵把夹套当作蒸发器，由于夹套内的压力比酒精水系统的要高，为此，设置