华南理工大学发酵工厂设计第六章设备的设计与选型final

发酵工厂设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握发酵技术的概念、原理和应用范围。

2. 学生能了解发酵工厂的组成、工作流程及其在生产中的应用。

3. 学生能掌握发酵过程中影响菌种生长、代谢的主要因素。

技能目标：1. 学生具备设计简单发酵实验方案的能力，能运用所学生物技术解决实际问题。

2. 学生能运用发酵技术进行产品制备，具备初步的产品分离、提纯和鉴定能力。

3. 学生通过小组合作，能够进行发酵工厂设计，提高团队协作和沟通能力。

情感态度价值观目标：1. 学生对生物技术产生浓厚的兴趣，树立科学探究和创新意识。

2. 学生能够关注发酵技术在生产生活中的应用，认识到生物技术对人类社会发展的意义。

3. 学生在发酵工厂设计过程中，培养环保意识、责任感及工匠精神。

课程性质：本课程为生物技术领域的实践性课程，结合学生年级特点和教学要求，注重理论知识与实际操作的结合。

学生特点：学生具备一定的生物学基础，具有较强的求知欲和动手能力，喜欢通过实践探索未知。

教学要求：要求学生在掌握基本理论知识的基础上，通过发酵工厂设计，将所学知识应用于实际操作中，提高解决问题的能力。

同时，注重培养学生的科学素养、团队协作能力和创新精神。

通过本课程的学习，使学生达到上述具体、可衡量的学习成果。

二、教学内容1. 发酵技术基本概念与原理：包括发酵定义、菌种选育、培养基制备、发酵过程控制等，对应教材第3章内容。

2. 发酵工厂组成与工艺流程：介绍发酵罐、控制系统、产品分离提纯设备等，分析发酵工艺流程，对应教材第4章内容。

3. 影响发酵过程的主要因素：探讨温度、pH、溶氧、转速等对发酵过程的影响，对应教材第5章内容。

4. 发酵实验设计与实施：学习设计实验方案，进行发酵实验操作，观察记录发酵过程，对应教材第6章内容。

5. 发酵产品制备与鉴定：学习产品分离、提纯方法，对发酵产品进行鉴定，对应教材第7章内容。

6. 发酵工厂设计与实践：结合所学知识，分组设计发酵工厂，进行模拟实践，对应教材第8章内容。

发酵工厂设备的设计与选型随着生物工程和生物技术的不断发展，发酵工厂在食品、医药、化工等领域中扮演着越来越重要的角色。

发酵工厂的设备设计与选型直接影响着生产效率和产品质量，因此在建设发酵工厂时，需要认真考虑设备的设计与选型问题。

首先，发酵工厂的设备设计应考虑到生产工艺的特点。

不同的发酵工艺需要不同的设备，比如传统的罐式发酵工艺需要发酵罐、搅拌器、温度控制系统等设备，而固定床发酵工艺则需要发酵床、通风系统等设备。

因此，在设计发酵工厂设备时，需要根据具体的生产工艺来选择合适的设备。

其次，发酵工厂的设备选型应考虑到生产规模和产品种类。

不同规模的发酵工厂需要不同规格的设备，小型发酵工厂可以选择小型设备，而大型发酵工厂则需要大型设备。

此外，不同的产品种类也需要不同的设备，比如食品发酵工厂需要食品级的设备，医药发酵工厂需要医药级的设备。

因此，在选型时，需要根据生产规模和产品种类来选择合适的设备。

另外，发酵工厂的设备设计与选型还应考虑到生产环境和安全问题。

发酵工厂通常需要在一定的温度、湿度和通风条件下进行生产，因此设备的设计应考虑到生产环境的要求。

此外，发酵工厂涉及到微生物的培养和生长，因此设备的选型还应考虑到生产过程中可能产生的气体、液体和固体废物的处理和排放，以及设备的防爆、防腐、防污染等安全性能。

最后，发酵工厂的设备设计与选型还应考虑到生产成本和能源消耗问题。

在设计设备时，需要考虑到设备的生产成本、维护成本和能源消耗，选择性能优良、能效高、维护方便的设备。

此外，还可以考虑采用节能环保型设备，比如采用新型材料、新工艺和新技术，提高设备的能源利用率，降低生产成本。

综上所述，发酵工厂设备的设计与选型是一个复杂的工程，需要综合考虑生产工艺、生产规模、产品种类、生产环境、安全性能、生产成本和能源消耗等多个方面的因素。

只有在全面考虑这些因素的基础上，才能设计出合理、高效、安全、节能的发酵工厂设备，从而保障生产效率和产品质量。

课程名称：发酵工程(gōngchéng)设备与工厂设计英文名称：Fermentation engineering equipment and design of engineering plant课程(kèchéng)编码：学时(xuéshí)/学分：48/2适用专业与层次：生物工程、本科一、课程的教学目的和任务《发酵工程设备与工厂设计》包括两个部分，一是《发酵工程设备》课程，另一个是《生物工程工厂设计》，前者的任务主要是通过课堂教学和课外练习，使学生掌握生物工程的设备流程、设备结构及工作原理，主要设备的设计计算及选型，了解设备的安装与维修。

同时，了解国内外生物工程设备的新技术和发展趋势。

通过学习，提高学生独立分析和解决问题的能力，增强学生的动手能力，培养工程素养。

本课程既有有一定基础理论，又有较强的工程实际应用，使本专业学生成为能在生物技术与工程领域从事产业化设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才，为以后工作奠定基础。

《生物工程工厂设计》是生物工程专业一门专业选修课程，学位课。

该课程是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体，是一门实践性很强的学科。

课程主要介绍生物工程产业界常见的工业生产设备及生物工程研究领域的主要设备的基本原理、结构、特点、设计选用计算方法及发酵车间工艺设计。

本课程既有一定基础理论，又有较强的工程实际应用，使本专业学生成为能在生物技术与工程领域从事产业化设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。

通过本课程的学习，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现生产过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。

二、课程内容和基本(jīběn)要求1 原料(yuánliào)的预处理及输送设备1.1 固体物料(wù liào)的输送设备1.2 固体物料的预处理及粉碎设备1.3 液体物料的输送及均质设备基本要求：掌握固体物料的预处理及粉碎设备，理解液体物料的输送及均质设备。

年产15万吨木薯干酒精工厂的设计附：设计依据及设计范围（1）、设计依据原始数据如下：生产要求：年产150，000吨医药酒精，酒精含量%（V）生产原料：木薯干片年生产天数：300天厂址选择：南方某城市（符合建厂条件）气候条件：良好最高气温：38℃最低气温：4℃平均气温：20℃最高湿度：95% 平均湿度：78%主导风向：冬季东北风夏季东南风河水温度：最高30℃最低10℃深井水温度：最高25℃最低：20℃自来水温度：最高31℃最低：14℃（2）、设计范围：○1. 工艺流程的选取与论证○2. 全厂水、电、汽及原料耗用量的平衡计算○3. 设备的设计与计算○4. 安全防火、经济核算、三废处理途○5. 绘制重点车间设计施工图○6. 编写设计说明书设计说明书前有中、英文摘要各一份。

重点车间：原料蒸煮车间重点设备：糖化罐绘图内容：○1.重点车间工艺、设备流程图（带自动控制点）○2．重点车间设备平面布置图○3.重点设备装配图目录1 工艺流程的选取与论证2 物料及热量衡算3 酒母制造4 液化罐与糖化罐设计5 安全防火、三废处理1 工艺流程的选取与论证1.（1）原料预处理：木薯干片原料较大块，不易在一次粉碎达到要求，故采用二次粉碎以提高粉碎度[4]。

（2）调浆：采用一个冲量计进行粉水自动化调浆，实现了自动化生产过程，减轻了工人劳动强度。

（3）蒸煮工艺：采用带喷雾转盘的锅式低温常压连续蒸煮方法，生产条件温和，操作安全、简便，热利用率高，节省了蒸汽、能耗，提高了淀粉利用率和设备利用率。

（4）糖化酶的利用：该酶活性高，用量少，配制成溶液即可投入使用，不用进行高温蒸煮，节约了资金、能源，且快速、易操作。

（5）糖化工艺：采用真空前冷却的连续糖化法，使冷却用水用量大大减少，可将醪液在瞬间降低到相应的温度，冷却好的醪液连续进入糖化锅，锅内有搅拌器，冷却器，使糖化温度得以保证。

（6）发酵工艺：采用连续发酵，缩短了发酵周期，提高设备利用率，便于实现自动化、连续化，降低了生产成本。

发酵工厂设备的设计与选型发酵工厂设备的设计与选型一、引言随着人们对食品质量和营养需求的不断提升，酸奶、面包、啤酒、酱油等发酵食品越来越受到欢迎。

发酵工厂设备是制造这些食品的基本设施之一，对于保证产品的质量和生产效率具有重要意义。

因此，发酵工厂设备的设计与选型是一个复杂而关键的工作，本文将对其进行详细介绍。

二、发酵工厂设备的基本原理发酵工厂设备是利用微生物在合适的环境条件下进行生长和代谢的过程，从而使原料转化为所需的发酵产品。

发酵工厂设备的基本原理主要包括选择合适的微生物菌种，提供适宜的温度、湿度、通风等环境条件，以及控制发酵过程中的各项参数，如pH值、氧气浓度、营养物质浓度等。

三、发酵工厂设备的设计与选型1. 设备容量的确定设备容量是指发酵设备所能容纳的原料量或产出量。

在设计发酵工厂设备时，需要根据生产需求、销售预测和设备投资预算等因素来确定设备容量。

同时，还需考虑设备的可扩展性，以便在未来生产需求增长时能够方便地进行扩容。

2. 设备类型的选择常见的发酵工厂设备包括发酵罐、发酵室、发酵槽等。

设备的选择应根据产品特性、工艺要求和生产规模来确定。

例如，对于酸奶生产，可选用发酵罐或发酵室；对于啤酒生产，需选用能够进行自动搅拌和温度控制的发酵槽。

3. 环境控制设备的选型发酵过程中的环境条件对于微生物的生长和代谢具有重要影响。

通常需要通过恒温器、湿度控制设备、通风设备等来实现对环境条件的控制。

选型时应考虑设备的精度、稳定性、可靠性等因素，并根据制作工艺的要求进行调整。

4. 自动控制系统的设计发酵过程中的各项参数如温度、湿度、pH值等需要进行实时监测和调整。

因此，需要设计一个可靠、稳定的自动控制系统。

该系统可以通过传感器实时获取各项参数，并通过控制器进行处理和调节，以保证发酵过程的稳定进行。

5. 清洗消毒设备的选择发酵工厂设备的清洗和消毒非常重要，以确保产品的卫生安全。

清洗消毒设备的选型需要考虑设备的清洗效果、能源消耗、维护保养等因素。

7．6．设备设计与选型年产10000吨99%纯度的味精厂，发酵车间主要设备的设计与选型。

7.6 发酵罐7.6.1发酵罐的选型耗气发酵罐的研究从40年代开始，取得了一系列的成果，各种罐型纷纷出现。

当前，我国谷氨酸发酵占统治地位的发酵罐仍是机械涡轮搅拌通风发酵罐，即大家常说的通用罐。

本次设计选用涡轮搅拌通风发酵罐。

选用这种发酵罐的原因主要有：历史悠久，资料齐全，在比拟放大方面积累了较丰富的成功经验，成功率高。

7.6．2生产能力、数量和容积的确定㈠发酵罐容积的确定随着科技的发展，现有的发酵罐容量系列有：5，10，20，50，60，75，100，120，150，200，250，500m3等等。

一般说来单罐容量越大，经济性能越好，但风险也越大，要求技术管理水平也越高，根据生产的规模和实用性，可以先选择公称容积为100 m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐。

㈡生产能力的计算现每天产99%纯度的味精33.4吨，谷氨酸生产周期为48h（包括发酵、发酵罐清洗、灭菌进出物料等辅助操作时间）。

则每天需发酵液体积为V发酵。

每天产纯度为99%的味精33.4吨，每吨100%的味精需发酵糖液13.36m3：V发酵=13.36×33.4×99%=442（m3）发酵罐填充系数为ψ=75%，则每天需要发酵罐的总容积为V0（生产周期为48h）。

V0= V发酵/ψ=442/0.75=589.01568（m3）㈢发酵罐个数的确定以公称容积为100 m3的六弯叶机械搅拌通风发酵罐为基础，则需要发酵罐的个数为N。

查表知公称容积为100 m3的发酵罐的总容积为V总=118 m3，则有N= V发酵τ/（V总ψ.24）=442×48/（118×0.75×24）=9.98（个）则需要取公称容积为100 m3的发酵罐10个；实际产量为：）（t 33.10031300484424.33241075.0118=⨯⨯⨯⨯⨯⨯富裕量：（10031.33 -10000）/10000=0.31%，满足产量要求。

第一章基本建设程序设计阶段可划分为初步设计阶段和施工图设计阶段。

前期阶段工作内容——项目建议书、可行性研究报告、设计任务书、初步设计、总概算。

可行性研究是按照批准的项目建议书，由上级主管部门组织，也可委托咨询或设计单位进行。

它的任务是根据三级经济规划（包括国家、地区与行业的）要求，或根据市场经济的要求，对拟建（扩、改建）工程项目的技术性、经济性和工程实施性，进行全面调查、预测、分析和认证，作出是否合理可行的科学评价，最后，写出可行性研究报告，为国家主管部门对项目作出决策提供可靠依据。

设计任务书是一个指令性的文件，是确定基本建设项目，编制设计文件的主要依据。

设计任务书是在可行性研究的基础上进行编制的。

项目建议书是设计工作的前奏，其任务就是向国家省、市有关主管部门直接申请工程项目，以期批准立项，进行厂址选择调研工作及可行性研究工作。

初步设计的依据是批准的设计任务书及其附件可行性研究报告，以及可靠的设计基础资料。

第二章厂址选择地点选择就是对所建厂在某地区内的方位及其所处的自然环境状况，进行勘测调查、对比分析。

场地选择就是对成建厂在某地点处的面积大小、场地外形及其潜藏的技术经济性，进行周密的调查、预测、对比分析，作为确定厂址的依据。

厂址方案比较法以厂址自然条件为基础，以技术经济条件为主体，列出其中若干条件为主要影响因素，形成厂址方案。

然后对每一个方案的优缺点进行比较，最后结合以往的选择厂址经验，得出最佳厂号的选择结论。

等高线是地面上同高度的各点连接成的封闭理想曲线。

地形图用等高线表示地势变化幅度的图形。

风玫瑰图是风向频率图，它是在直角坐标上绘制的。

坐标原点表示厂址地点，坐标分成8个方位，表示有东、西、南、北、东南、东北、西南和西北的风吹向厂点。

厂址选择一般从哪两个方面考虑？答：一是自然条件，包括：①地理位置②地形、地势与地质③水文④气象⑤地震。

二是技术经济条件包括：①原料供应与产品销售②能源供应③给排水④所选厂址有足够的场地面积⑤节约用地⑥交通运输⑦企业协作与城市规划。

生产工业设计在总体设计中的重要性：生产设计是总体设计的主导设计，生产工业专业是主体专业，它起着贯穿全过程并组织协调各专业设计的作用，而其他配套专业是根据生产工艺设计提出的要求来进行设计的。

初步设计依据：批准的设计任务书及其附件和可行性研究报告，以及可靠的设计基础资料。

初步设计目的：保证工程项目投产后，收到预期的经济效益。

（多方案比较、积极采用选进技术设备）初步设计成果：设计说明书、设计图纸。

初步设计步骤：1、选定并确定生产流程，确定技术经济指标；2、进行生产工艺的各种计算；3、设备的选型和计算，确定生产设备的规格和台数；4、车间设备布置方案比较和设备配置的平面和空间关系的确定及设计制图；5、向配套专业提出设计要求和有关资料；6、正式绘制车间生产设备布置图，工艺流程图、编制设备表和主要材料估算表；7、编写初步设计有关生产工艺部分的文件。

初步设计深度应满足的要求：1、设计方案的比较选择和确定；2、主要设备和材料的订货；3、土地征用；4、建设投资的控制；5、提供材料给主管部门和有关单位进行设计审查；6、确定生产工人和生产管理人员的岗位、技术等级、人数并安排人员技术培训；7、施工图设计的主要依据；8、进行施工安装准备和生产准备工作。

工艺设计的主要内容：生产工艺流程设计和车间布置设计，其原因在于生产工艺流程设计在整个工艺设计中最先开始，但又几乎是最后才完成。

生产工艺流程设计的主要任务：确定由原料到成品的各个生产过程及顺序。

即说明生产过程中物料和能量发生的变化及流向，应用了哪些生物反应或化工过程及设备；绘制工艺流程图生产工艺流程设计三阶段：生产工艺流程示意图、生产工艺流程草图、生产工艺流程图决定设计成败的关键工作（步骤）：生产方法的选择和工艺流程的设计生产方法的选择：生产方法即工艺路线的选择，是发酵工厂设计的关键步骤；一般要对可选择的各种生产方法进行全面的比较，选出技术先进、经济合理的工艺路线。

生产工艺流程图：工艺流程图：全厂总工艺流程图或物料平衡图，物料流程图，带控制点工艺流程图物料衡算的意义：通过物料平衡计算，可以求出引入和离开设备的物料各组分的成分、重量和体积，进而计算出产品的原料消耗定额、每小时、每日或每年消耗量以及成品、副产品、废弃物等排出物的量。