发酵工厂设计 第六章 设备的设计

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。

发酵工厂工艺设计
一、工艺系统
发酵工厂工艺系统应满足生物工艺原理，建立投料、反应、分离、回收等系统，为提高活性物质生产效率，可利用蒸汽、光热、微波、电极等驱动形式，采用管壁研磨、高低温摩擦热放热等方式把活性成分转运入发酵细胞和菌种中，达到高效发酵的作用。

二、设备系统
1.投料系统：投料系统应根据发酵物料种类、分布以及质量浓度变化的情况，选择恰当的投料设备，如口罩式投料机、旋涡投料机等，以实现自动投料和量程控制。

2.反应系统：反应系统应根据发酵温度和压力，选择合适的发酵罐，可选择不锈钢发酵罐、不锈钢热机槽、叠加式发酵罐、可调式反应罐等；
3.分离系统：分离系统应采用合适的分离设备，如气流分离机、液相分离机、滤池等；
4.回收系统：回收系统应采用合适的回收设备，如抽滤机、滤器、蒸发冷凝机等。

三、仪器系统
1.流量计控制系统：确保投料系统、反应系统、分离系统、回收系统的流量控制精确、可靠；
2.温控系统：确保发酵系统温度和温度分布精确、可靠；。

第六章生物反应器结构与设计计算由生物细胞或生物体组成参与的生产过程可统称为生物反应过程，利用生物催化剂进行反应的生物反应器在生产过程中，具有重要的作用，是实现生物技术产品产业化的关键设备，是连接原料和产物的桥梁。

在生物反应过程中，若采用活细胞（包括微生物、动植物细胞）为生物催化剂，称为发酵过程或细胞培养过程。

采用游离或固定化酶，则称为酶反应过程。

按照生物反应过程所使用的生物催化剂不同，生物反应器可分为酶反应器和细胞生物反应器。

根据反应器所需的能量的输入方式，微生物细胞反应器可以分为：通过机械搅拌输入能量的机械式、利用气体喷射动能的气生式和利用泵对液体的喷射作用而使液体循环的生物反应器等。

自上一世纪四十年代，青霉素大规模生产以来，出现了结构多异，性能和用途不同的多类生物反应器。

为配合生物加工过程，工艺条件需要对生物反应器的结构进行设计和计算，以获得较高的产率和规模化生产。

一个良好的生物反应器应满足下列要求：1）结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，内壁光滑，耐腐蚀性能好，以利于灭菌彻底和减小金属离子对生物反应的影响；2）有良好的气-液-固接触和混合性能和高效的热量、质量、动量传递性能；3）在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；4）有良好的热量交换性能，以维持生物反应最适温度；5）有可行的管路比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化控制。

第一节机械搅拌式生物反应器机械搅拌式生物反应器是发酵工厂最常用的类型之一。

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、发酵和代谢产物所需要的氧气。

一、机械搅拌式生物反应器的结构机械搅拌通风发酵罐主要有罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管、消泡器、人孔、视镜等。

下面做简要的介绍。

1．罐体罐体由圆筒体和椭圆形或碟形封头焊接而成，材料以不锈钢为好。

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130℃和0.25MPa（绝压）。

《生物工厂设计》练习思考题第一章基本建设程序1、生物工厂有哪些主要特点？1、卫生要求严2、技术要求高3、发展速度快4、动力消耗大5、运输量大6、“三废”治理工作量大2、什么是总体设计和局部设计？凡是设计范围涉及到整个工业企业的，称总体设计。

凡是设计的范围不涉及整个工业企业的全部内容，而只是其中的某些部分，甚至于某一个部分或某一个设备，称局部设计。

总体设计与局部设计的审批程序不同。

3、为什么工艺设计是总体设计的主导设计？1）工艺设计贯穿整个工厂设计的全过程并且负责组织和协调其他各专业设计；2）其他专业必须根据工艺设计的合理要求来进行配套设计。

3）工艺设计的先进性、合理性、环境保护、安全性等直接影响到其他配套设计的先进性、合理性、环境保护与安全性。

如节能环保等。

4、工厂设计工作基本原则是什么？1. 设计工作要以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观为中心，贯彻落实节能减耗、节水、节地、节材和资源综合利用，积极采用清洁生产和循环利用，从源头减少资源消耗和污染物的产生。

2. 设计工作必须认真进行调查研究。

设计的经济技术指标达到或超过国内同类工厂的平均先进水平。

3. 解放思想、积极采用新技术，技术上做到适用性和先进性，经济上合理。

尽可能提高劳动生产率，尽量实现机械化、自动化。

4. 结合实际，因地制宜，体现通用性和独特性结合，不能千厂一貌；工厂规模、品种，要适应市场；考虑资金来源、建厂地点、时间、三废综合利用的条件，并留有发展余地。

5. 生物工厂设计应考虑微生物发酵的独特要求，注意周围环境的清洁卫生，和厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。

食品类发酵工厂，要符合食品卫生法的有关规定充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。

6. 设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度。

5、新建项目的建设程序有哪三个阶段？建设前期、建设期、交付使用期6、什么是新建项目、扩建项目、改建项目？新建项目是指从无到有，“平地起家”，新开始建设的项目。

课程设计——链霉素生产工艺设计课程名称：发酵工厂工艺设计概论学院：化学与生物工程学院班级： 105100102 学号：姓名：指导老师：杨艳红二零一零年六月目录前言.……………………………………............................................................ 1设计任务书….…………………………….…….................................................2 工艺流程图……………….………………………………..…………………. .3 物料衡算.……………………….……………………………………….…..….4 热量衡算………………………...…………………….………………...……...5耗水量的计算….……………………………………….………………..….….. 6发酵车间设备的选型计算.…………………………….………………..…….6.1发酵罐的选型…………………………………………………………….6.2生产能力、数量和容积的确定……………….……...……………..…….7设计评价..……………………………………………….......................………. 8设计体会…………………………………………………..……………………9参考文献………………………………………………………………………..前言链霉素（streptomycin）是一种氨基葡萄糖型抗生素，分子式C2 1H39N7O12。

1943年美国S.A.瓦克斯曼从链霉菌中析离得到，是继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。

它的抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。

从此，结核杆菌肆虐人类生命几千年的历史得以有了遏制的希望。

链霉素是一种从灰链霉菌的培养液中提取的抗菌素。

属于氨基糖甙碱性化合物，它与结核杆菌菌体核糖核酸蛋白体蛋白质结合，起到了干扰结核杆菌蛋白质合成的作用，从而杀灭或者抑制结核杆菌生长的作用。

《生物工程设备及工厂设计》课程教学大纲课程英文名称：Design of Biological Engineering Equipment and Factory课程编号:课程计划学时：48学分：3课程简介：《生物工程设备及工厂设计》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。

课程内容为：发酵设备计算及选型；无菌空气设备；分离设备；过滤、离心、萃取、吸附、离子交换、层析、蒸发、结晶、干燥等设备；发酵车间工艺设计。

通过本课程的学习，了解和掌握不同类型的生物工程设备工作原理，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。

一、课程教学内容及教学基本要求第一章设计概述本章重点是生产工艺设计，生物工厂设计的原则和特点，难点是生物工厂设计的特点。

第一节生物工程工厂设计的目的和要求本节要求了解生物工程工厂设计的目的和要求，工厂设计在国民经济中的地位和意义(考核概率1%)。

第二节设计工作的任务和内容本节要求了解设计工作的基本任务和内容(考核概率1%)，理解总体设计和局部设计(考核概率2%)。

第三节生产工艺设计本节要求了解生产工艺设计在总体设计中的地位，计算机在工艺设计中的应用(考核概率1%)，理解生产工艺设计的依据与内容(考核概率2%)。

第四节工厂设计工作原则本节要求理解解生物工厂设计的基本原则和特点(考核概率2%)。

第二章项目建议书与建厂报告本章重点是可行性研究报告内容及编制方法，难点是可行性研究报告编制方法。

年产十万吨啤酒厂设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】长江师范学院Array课程设计说明书课题名称：年产10万吨啤酒工厂设计设计人：王博学号： 201班级： 2013级生物工程 1 班指导教师：***设计时间：生命科学与技术学院本设计是年产10万吨啤酒厂生产流程的设计，以大麦、大米为主要原料，酒花为辅料，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。

设计内容主要包括工厂的布局设计，发酵的工艺流程，物料衡算，车间布置的设计，发酵罐的选型与设计。

本次设计所采用的发酵罐为圆筒体锥底发酵罐，糖化方法为双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。

设计的图纸主要包括发酵罐结构图，生产车间设备布置图，工厂总平面图，生产工艺流程图。

此次设计在保证啤酒生产的基本条件下，对生产技术与生产设备进行了优化选择，旨在提高啤酒质量、降低生产成本。

关键词：啤酒；糖化；发酵；发酵罐第一章总论设计的任务及要求本设计是年产量为10万吨的8度啤酒发酵车间工艺设计，重点是物料衡算、设备选型及论证、重点设备的详细设计、车间的布置、绘制图纸（发酵工艺流程图、发酵车间平面布置图、工厂平面设计图、发酵罐图）。

设计的依据和原则综合运用大学三年所学课程，参考《酿造酒工艺学》、《生物工程设备》、《化工原理》、《食品标准与法规》、《生物工程工厂设计概论》，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与各种计算。

设计出来的啤酒厂须符合相关规定和要求，以现代化建设为中心服务目标。

在工厂设备上，要求投资小、效率高、稳定性强、机械化程度高、环境污染小。

在工艺技术方面，解放思想，积极采用新技术，力求现实性和先进性。

在经济效益上，要求投资少，回报高，低成本，收益快，合理利用现有资源。

设计的目的与可行性设计的目的本设计将我们学到的知识应用到实践中来。

一方面，为即将到来的实习生活巩固专业技能。

一、项目简介：
年产40吨美伐他汀的发酵车间，菌种为桔青霉，按55m3共4台发酵罐计算，发酵周期10天，每月放罐12批，每批放罐44m3,8g/L,发酵352kg/批,提取总收率80%,产品281.6kg/批，每月放罐12批，3379.2kg/月，年产量40.55吨。

设计建筑总面积3192m2,大楼一共有四层，一、二和四层高4m,三楼高3m。

二、工艺流程示意图：
培养液
三、物料衡算：
四、主要设备一览表：
五、带控制点流程图:
接旋风分离器
通高温蒸汽灭菌
加水和甘油给补料
罐
加抱子、原料给种子
罐
n通无菌
空气
加原料
和水
通无菌空气的管道未画出，一、二楼高4m ,三楼高5m,地下深6.5m 。

六、车间各楼层平面布置图：
041
女更衣室
气
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辑落车间维修
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空处 一层
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配电室
楼梯间
二层
三层
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女厕
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无菌室
男休息室办公室办公室楼
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男
厕
所
一
14000400060006D0060006000
四层
此楼一、二、四层高4m,三楼高5m,配料罐贯穿地下和一层，补料罐、旋风分离器在楼外，种子罐在三层，发酵罐贯穿一到三层。

七、种子无菌室平面布置图：3000 洁具清洗。

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陈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。

在生物体内从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张、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范与标准；（3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。

1.3 设计范围（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；（6）重点设备的选型和计算；（7）对生产、环境保护提出可行方案。

1.4工厂设计原则[7]（1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。

首先要做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，回收期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。