下载文档原格式
南阳理工学院本科生毕业设计学院（系）：生物与化学工程学院专业：生物工程学生： *******指导教师：***完成日期 2010 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计年产5000吨糖化酶发酵车间设计The design of annual output of 5000 tons of glucoamylasefermentation factory workshop总计：毕业设计（论文）28页表格： 5 个插图： 1 幅南阳理工学院本科毕业设计年产5000吨糖化酶发酵车间设计The design of annual output of 5000 tons of glucoamylasefermentation factory workshop学院（系）：生物与化学工程学院专业：生物工程学生姓名：郭留洋学号：*****指导教师：******评阅教师：完成日期：2010年5月南阳理工学院Nanyang Institute of Technology年产5000吨糖化酶发酵车间的工艺设计生物工程专业郭留洋【摘要】糖化酶是工业生产的主要酶制剂之一，广泛用于酿酒、葡萄糖、果葡糖浆、抗菌素、乳酸、有机酸、味精、棉纺厂等各方面。
本设计以玉米淀粉为主要原料，利用黑曲霉，采用机械搅拌通风罐进行发酵生产，完成生产5000吨糖化酶发酵车间工艺设计，通过工艺流程设计、工艺衡算、设备选型和车间布置设计，设计出生产5000吨糖化酶发酵车间采用3个75m3发酵罐和3个6m3种子罐等，并依据生物工程工厂车间布置原则，对发酵罐车间进行合理布置，绘制了工艺流程图和车间布置图，工艺设计的结果为糖化酶的生产提供一定参考。
【关键字】糖化酶工厂设计深层发酵黑曲霉The Design of Annual Output of 5000 Tons ofGlucoamylase Fermentation FactoryWorkshopAbstract：Glucoamylase is the main enzyme of industrial production which is widely used in wine, glucose, fructose syrup, antibiotics, lactic acid, organic acid, monosodium glutamate, cotton and so on.The design use corn starch as main raw material, using Aspergillums Niger, and apply mechanical ventilation it that can be fermented production. This industrial workshop design can complete the process of industrial design, the accounting, equipment selection facility layout design. This workshop can make production of 5,000 tons of glucoamylase fermentation using three 75 m3 and 3 based fermentation tank 6m3 seed set and so on, The fermentation plant has a reasonable layout which according to thefactory workshop’s layout of bio-engineering principles, With drawing a flow chart and workshop’s layout, the result of industrial design provide a reference to the production of glucoamylase.Keywords：Glucoamylase Plant DesignFermentation Aspergillus Niger目录1前言 (1)1.1糖化酶的简介 (1)1.2糖化酶的应用现状 (1)1.3糖化酶在国内外的研究进展及前景 (1)1.4设计内容及意义 (3)2本论 (5)2.1糖化酶生产中所用黑曲霉的特性 (5)2.2菌种培养工艺 (5)2.2.1菌种活化 (6)2.2.2一级种子培养 (6)2.2.3二级种子培养 (6)2.3工艺计算 (6)2.3.1工艺技术指标及基础数据 (6)2.3.2发酵工艺流程图 (8)2.3.3物料衡算 (8)2.3.4热量衡算 (10)2.3.5水平衡的计算 (13)2.3.6无菌空气用量的计算 (14)2.4设备的设计与选型 (14)2.4.1发酵罐的设计与选型 (14)2.4.2种子罐的设计与选型 (17)2.5 车间布置设计 (18)2.5.1车间布置设计的目的和重要性 (18)2.5.2 车间布置的有关技术要求和参数 (19)2.5.3设备的安全距离 (19)2.5.4设备布置原则 (20)3结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)1前言1.1 糖化酶的简介糖化酶又称葡萄糖淀粉酶，糖化酶是一种习惯上的名称,学名为α-1,4-葡萄糖水解酶。
目录第一章绪论 (1)第二章罐体几何尺寸的确定 (2)2.1夹套反应釜的总体结构 (2)2.2 几何尺寸的确定 (2)第三章罐体主要部件尺寸的设计计算 (5)3.1 罐体 (5)3.2 罐体壁厚 (5)3.5人孔和视镜 (6)3.6接口管 (6)3.6.1 管道接口（采用法兰接口） (6)3.6.2 仪表接口 (7)第四章冷却装置设计 (8)4.1 冷却方式 (8)4.2 装液量 (8)4.3 冷却水耗量 (9)4.4 冷却面积 (9)第五章搅拌器轴功率的计算 (10)5.1不通气条件下的轴功率P0 (10)5.2通气搅拌功率Pg的计算 (11)5.3电机及变速装置选用 (11)第六章结论 (12)参考文献 (13)第一章绪论我设计的是一台30M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产糖化酶。
糖化酶，也称葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3），主要用途是作为淀粉糖化剂。
它与a-淀粉酶结合可将淀粉酶转化为葡萄糖，可供葡萄糖工业，酿酒工业和氨基酸工业等应用，是工业生产中最重要的酶类之一，也是我国产量最大的酶制剂产品。
黑曲霉A.S.3.4309是国内糖化酶活性最高的菌株之一。
糖化酶生产菌重要的有：雪白根霉，德氏根霉，河内根霉，爪哇根霉，台湾根霉，臭曲霉，黑曲霉，河枣曲霉，宇佐美曲霉，红曲霉，扣囊拟内孢霉，泡盛曲霉，头孢霉，甘薯曲霉，罗耳伏革菌。
综合温度、PH等因素选择黑曲霉A.S.3.4309菌株，该菌种最适发酵温度为32-34℃，pH为4.5，培养基为玉米粉2.5%,玉米浆2%，豆饼粉2%组成。
主要生产工艺过程为如下：菌种用蔡式蔗糖斜面于32℃培养6天后，移植在以玉米粉2.5%,玉米浆2%.组成的一级种子培养基中，与32℃摇瓶培养24-36h，再接入（接种量1%）种子罐（培养基成分与摇瓶发酵相同），并与32℃通气培养搅拌24-36h，然后再接入（接种量5%-7%）发酵罐。
发酵培养基由玉米粉2.5%,玉米浆2%，豆饼粉2%组成（先用a-淀粉酶液化），发酵温度为32℃，在合适的通气搅拌条件下发酵96小时酶活性可达6000u·ml-1 。
课程设计任务书一、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高径比为2.5，南方某地，蛇管冷却，初始水温18℃，出水温度26℃1．应用基因工程菌株发酵生产赖氨酸，此产物是初级代谢产物。
牛顿型流体，二级发酵。
学号末尾数为0 ： 15M3发酵罐；1号：50M3发酵罐；2号： 200 M3发酵罐2．应用基因工程菌株发酵生产柠檬酸，此产物是初级代谢产物。
牛顿型流体，二级发酵。
3号： 60M3发酵罐；4号 75M3发酵罐； 5号 100 M3发酵罐3．应用黑曲霉菌株发酵生产糖化酶，此产物是初级代谢产物。
非牛顿型流体，三级发酵。
6号： 15M3发酵罐； 7号: 20 M3发酵罐； 8号： 40 M3发酵罐； 9号：200 M3发酵罐(公称体积)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]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]王福源主编.现代发酵技术(第二版)［M］. 北京：中国轻工业出版社，2004[5]潘红良，郝俊文主编.过程设备机械设计. 杭州：华东理工大学出版社，2006[6]吴思方主编.发酵工厂工艺设计概论［M］. 北京：中国轻工业出版社，2005[7]郑裕国主编，薛亚平副主编.生物工程设备［M］.北京：化学工业出版社，2007[8] 黄福源主编，生物工艺技术[M] .北京：中国轻工业出版社，2006摘要本文对黑曲霉菌株为原料生产柠檬酸的生产流程和主要反应设备作了设计和计算。
发酵罐的设计范文发酵罐是用来进行微生物发酵过程的设备，广泛应用于食品、医药、饲料、酒精等行业。
它的设计对于保证发酵过程的顺利进行具有重要意义。
首先，在设计发酵罐时，需要考虑容器的材质选择。
常见的发酵容器材质有玻璃、不锈钢、塑料等。
其中，不锈钢是目前最常用的材料，因为它具有良好的耐腐蚀性能和机械强度，能够适应不同的发酵工艺和条件。
此外，不锈钢材质还易清洗，能够保证发酵过程的卫生安全。
其次，发酵罐的设计应考虑容器的形状和尺寸。
一般而言，发酵罐的形状可以是圆柱形、椭圆形或立方形，尺寸则根据实际需要而定。
圆柱形发酵罐具有较小的基底面积，体积利用率较高，适用于大规模的发酵过程；而椭圆形发酵罐能够减小搅拌时的死角和液流的旋转，有利于发酵物料的均匀混合；立方形发酵罐则容易进行工艺控制和操作。
根据实际需要选择合适的形状和尺寸，以满足发酵工艺的要求。
同时，发酵罐的设计还需要考虑气体供应和排出的设施。
发酵过程中，微生物需要氧气进行呼吸，因此罐体需要有合适的进气装置，以保证微生物的正常生长。
常见的进气装置有机械式搅拌、气体通道等。
同时，还需要考虑废气的排出，避免微生物产生过量气体而影响发酵过程。
此外，温度和酸碱度是影响发酵过程的关键因素，因此在设计发酵罐时需要考虑温度和酸碱度的控制设备。
发酵罐通常会设置恒温装置，以保持适宜的发酵温度。
常见的恒温设备有水浴、电热传导等。
对于酸碱度的控制，可以通过添加酸碱溶液等方式进行调节。
最后，发酵罐的设计还需要考虑搅拌和控制系统。
搅拌过程有助于增加氧气传递、混合反应物料和促进产物的分散。
搅拌系统通常包括电机、搅拌桨和传动装置等。
对于控制系统，需要设置相应的传感器和控制器，以对温度、酸碱度、溶解氧等过程参数进行监测和控制。
总之，发酵罐的设计是一项复杂而重要的任务，需要考虑容器材质选择、形状尺寸、气体供应排出、温度酸碱度控制以及搅拌控制系统等方面。
只有合理设计，才能满足发酵过程的要求，保证产品的质量和产量。
题目：黑曲霉AS3.4309产糖化酶培养条件的研究学院：生命科学院专业：生物技术姓名：学号：指导教师：毕业设计（论文）时间：2010年3月1 日～6月25日共17 周中文摘要对黑曲霉AS3.4309产糖化酶的培养条件进行了研究。
采用糖化力较强的黑曲霉进行液态培养，在单因素实验的基础上，采用4因素3水平正交实验对其产糖化酶的培养条件进行优化。
结果表明，该菌株产糖化酶的最优培养基组成为：玉米粉15%，玉米浆7%，麸皮5%，豆粕粉2%，(NH4)2SO40.15%；培养条件为：接种量10%，发酵液起始pH4.5，30℃，200r/min，摇瓶培养4d，最高酶活力达到382.734U/ml。
关键词：黑曲霉；糖化酶；发酵AbstractThe liquid fermentation conditions for the glucoamylase production by Aspergillus niger AS3.4309 were studied. Based on single factor test, the glucoamylase production conditions were optimized by L9(34)orthogonal test. The results indicated that the optimal medium contained 12% corn starch,1%corn steep liquor,3%bran,2%soybean flour and 0.15%(NH4)2SO4.The culture conditions were as follows: inoculum size 10%,initial pH 4.5,temperature 30℃,shaker speed 200 r/min and culture time 4d. Under above conditions ,the highest glucoamylase activity reached382.734U/ml.Key words: Aspergillus niger ;glucoamylase ; fermentation目录中文摘要 (2)ABSTRACT ...................................................................................................... 错误!未定义书签。
糖化酶的生产流程设计方案糖化酶的生产流程设计方案根据题意，某厂期望利用黑曲霉工程菌有氧发酵大量生产糖化酶，年产320吨，一个生产周期约40天，场地可容纳4个发酵罐及其附属设备。
所以，每个发酵罐的工程菌要在每年至少进行9次发酵且每次发酵要达到9吨才能满足题意。
可现有的工程菌TH5只能使每吨发酵液中提取0.04吨糖化酶不能满足生产要求，所以改进现有菌株开始到可销售的产品产出为止的生产流程如下：黑曲霉工程菌TH5改良黑曲霉工程菌TH5筛选优良种子扩大培养发酵罐发酵提炼产品第一步、诱变黑曲霉工程菌，并筛选出优良的、所需黑曲霉工程菌（一）同步培养将黑曲霉菌株接到适合的斜面培养基上，然后在培养基中进行培养。
再将斜面上的菌株进行下列处理。
(二) 黑曲霉菌株悬液制备菌悬液制备取出发菌株转接至缓冲液的三角瓶中(内装玻璃珠，装量以大致铺满瓶底为宜)，30℃～35℃振荡30min，用垫有脱脂棉的灭菌漏斗过滤，制成孢子悬液，在细胞计数板上计数并将其调浓度至106～108个/mL，冷冻保藏备用。
(三) 诱变处理用物理方法或化学方法，所用诱变剂种类及剂量的选择可视具体情况决定，有时还可采用复合处理，可获得更好的结果。
1．紫外线处理打开紫外灯(30W)预热20min。
取5mL 菌悬液放在无菌的培养皿(9cm)中，同时制作5 份。
逐一操作，将培养皿平放在离紫外灯30cm(垂直距离)处的磁力搅拌器上，照射l min 后打开培养皿盖，开始照射，与照射处理开始的同时打开磁力搅拌器进行搅拌，即时计算时间，照射时间分别为l min、3min、5 min。
照射后，诱变菌液在红灯下稀释涂菌进行初筛。
2．稀释菌悬液按10 倍稀释至10-6，从10-5 和10-6 中各取出0.lmL 加入到培养基平板中，然后涂菌并静置，待菌液渗入培养基后倒置，恒温培养2～3d。
记录H/C的数值并观察。
3．优良菌株的筛选选出优良的、所需的黑曲霉工程菌株。
第二步、把筛选好的优良的工程菌株进行扩大培养菌种扩大培养的目的就是为每次发酵罐的投料提供相当数量的、代谢旺盛的种子。
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250L生产低聚糖的发酵罐设计专业班级09生物工程2班学号20091559 20091547 20091534学生姓名严冬梅王文国洪灵敏指导教师常军博士2011年10月31日目录1 设计方案的拟定 (1)1.1设计条件 (1)1.2发酵的工艺 (2)1.3发酵的尺寸和整体设计 (2)1.3.1罐体直径和高度的确定 (2)1.3.2发酵罐圆筒壁厚的确定 (3)1.3.3封头壁厚的计算 (4)1.3.4管道接口的设计 (4)1.3.5 pH系统 (4)2计算 (5)2.1通风量的计算 (5)2.2传热量的计算 (5)2.2.1冷却水耗量 (5)2.2.2冷却面积的计算 (5)2.3搅拌器的计算 (6)2.3.1搅拌器和轴径的计算 (5)2.3.2不通气条件下搅拌轴功率的计算 (6)2.3.3通气条件下搅拌轴功率的计算 (7)3 设备选型 (8)3.1搅拌器的选择 (8)3.2搅拌轴和轴封 (8)3.3传热装置的选择 (8)3.4挡板 (8)3.5消泡器 (8)3.6空气分布器 (9)3.7手孔和视镜 (9)3.8仪表接口 (9)3.9管道联结 (9)3.10支座 (9)3.11电机选择 (10)4 附录及图纸 (11)5 设计小结 (13)6 参考文献 (14)一设计方案的拟定低聚糖又称寡糖，是含有20个糖苷键聚合而成的化合物。
常常与蛋白质或脂类共价结合，以糖蛋白或糖脂的形式存在。
低聚糖种类繁多，已达到1500多种, 目前在国际市场上比较引人注目的是新型功能性低聚糖，如低聚异麦芽糖、低聚半乳糖、低聚果糖、低聚木糖、大豆低聚糖等。
我们发酵的是低聚糖中的低聚果糖，低聚果糖存在于一些常见的蔬菜水果如洋葱、牛蒡、大蒜、香蕉、蜂蜜中,但其含量十分有限。
低聚果糖作为一种新型的保健食品，其需求越来越旺盛，目前工业上主要通过两种途径生产低聚果糖，一种是菊糖水解法, 另一种是利用微生物产生的果糖基转移酶来转化合成低聚果糖。
南阳理工学院本科生毕业设计学院（系）：生物与化学工程学院专业：生物工程学生： *******指导教师：李慧星完成日期2010年5月南阳理工学院本科生毕业设计年产 5000 吨糖化酶发酵车间设计The design of annual output of 5000 tons of glucoamylasefermentation factory workshop总计：毕业设计（论文）28 页表格：5个插图：1幅南阳理工学院本科毕业设计年产 5000 吨糖化酶发酵车间设计The design of annual output of 5000 tons of glucoamylasefermentation factory workshop学院（系）：生物与化学工程学院专业：生物工程学生姓名：郭留洋学号：*****指导教师：******评阅教师：完成日期：2010 年 5 月南阳理工学院Nanyang Institute of Technology年产 5000 吨糖化酶发酵车间的工艺设计生物工程专业郭留洋【摘要】糖化酶是工业生产的主要酶制剂之一，广泛用于酿酒、葡萄糖、果葡糖浆、抗菌素、乳酸、有机酸、味精、棉纺厂等各方面。
本设计以玉米淀粉为主要原料，利用黑曲霉，采用机械搅拌通风罐进行发酵生产，完成生产5000 吨糖化酶发酵车间工艺设计，通过工艺流程设计、工艺衡算、设备选型和车间布置设计，设计出生产 5000 吨糖化酶发酵车间采用 3 个 75 m3发酵罐和 3 个 6m3种子罐等，并依据生物工程工厂车间布置原则，对发酵罐车间进行合理布置，绘制了工艺流程图和车间布置图，工艺设计的结果为糖化酶的生产提供一定参考。
【关键字】糖化酶工厂设计深层发酵黑曲霉The Design of Annual Output of 5000 Tons ofGlucoamylase Fermentation FactoryWorkshopAbstract ：Glucoamylase is the main enzyme of industrial production which is widely used in wine, glucose, fructose syrup, antibiotics, lactic acid, organic acid, monosodium glutamate, cotton and so on. The design use corn starch as main raw material, using Aspergillums Niger, andapply mechanical ventilation it that can be fermented production. This industrial workshop designcan complete the process of industrial design, the accounting, equipment selection facility layoutdesign. This workshop can make production of 5,000 tons of glucoamylase fermentation using three 75 m3 and 3 based fermentation tank 6m3 seed set and so on, The fermentation plant has areasonable layout which according to thefactory workshop ’slayout of bio-engineering principles, With drawing a flow chart and workshop ’s layout, the result of industrial design provide a reference to the production of glucoamylase.Keywords ：Glucoamylase Plant DesignFermentation Aspergillus Niger目录1 前言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 ..1.1 糖化的介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (1)1.2 糖化的用状⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (1)1.3 糖化在国内外的研究展及前景⋯⋯⋯⋯ ..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.11.4 内容及意 .⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 32 本⋯..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 5..2.1 糖化生中所用黑曲霉的特性⋯⋯⋯⋯⋯ ..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.52.2 菌种培养工⋯⋯⋯ ...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 52.2.1 菌种活化⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62.2.2 一种子培养⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62.2.3 二种子培养⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62.3 工算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 6 ...2.3.1 工技指及基数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.62.3.2 酵工流程⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.82.3.3 物料衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.82.3.4 量衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .102.3.5 水平衡的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯132.3.6 无菌空气用量的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ..⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯142.4 的与型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯14...2.4.1 酵罐的与型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .142.4.2 种子罐的与型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯.172.5 布置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (18)2.5.1 布置的目的和重要性⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.182.5.2 布置的有关技要求和参数⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 192.5.3 的安全距离⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ .⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.192.5.4 布置原⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ ...⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (20)3⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯...⋯⋯⋯⋯⋯⋯ (21)参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.22 致⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.231 前言1.1 糖化酶的简介糖化酶又称葡萄糖淀粉酶，糖化酶是一种习惯上的名称,学名为α-1,4- 葡萄糖水解酶。
第1，2章通风搅拌反应器一、单项选择题1、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前___C___，以确保安全。
A.应该安装截止阀B.应该安装安全阀C.应该安装止回阀D.不应该安任何阀门2、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般___A___反应器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。
A.小于一个或等于一个B.大于一个小于两个 D.等于两个C.以上答案都不对3、塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用 B 与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。
A. 蒸气B. 酒精C. 冷凝水D. 热水4、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_____。
A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋浆式搅拌器C.无搅拌器D.锚式搅拌器5、气升式发酵罐的优点是无需 B 。
A. 空气过滤系统B. 搅拌器C. 空气喷嘴D. 罐外上升管6．机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后，搅拌器的输出功率应是：( A ) A．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降B．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升C．与有无空气无关，输出功率在通风前后保持不变D．通入无菌空气后与通入无菌空气前相比，有时上升，有时下降7．对于大通风比发酵过程来说，发酵罐内发酵液中的空气气泡直径：( C ) A．与通风量有关，与空气喷嘴直径有关B．与通风量无关，与空气喷嘴直径有关C．与通风量有关，与空气喷嘴直径无关D．与通风量无关，与空气喷嘴直径无关8. 外循环空气带升式发酵罐的优点是无需__________。
A.空气过滤系统B.搅拌器C.空气喷嘴D.罐外上升管二、多项选择题1、由于大生产中所使用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头选用__ABC_____封头。
A.锥形B.椭圆C.蝶形D.球形2、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是__ACD___。
A.提高醪液湍流程度，有利于传质B.增加发酵罐罐壁的机械强度C.改变液流方向，由径向流改变为轴向流D.防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率3、气升式发酵罐的特点有BDA. 高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐的小B. 无需机械搅拌C. 无需空气压缩机D. 溶氧速率较高4、圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用ABC 与啤酒发酵醪进行热交换。
目录第一章绪论我设计的是一台30M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产糖化酶。
糖化酶，也称葡萄糖淀粉酶（），主要用途是作为淀粉糖化剂。
它与a-淀粉酶结合可将淀粉酶转化为葡萄糖，可供葡萄糖工业，酿酒工业和氨基酸工业等应用，是工业生产中最重要的酶类之一，也是我国产量最大的酶制剂产品。
黑曲霉是国内糖化酶活性最高的菌株之一。
糖化酶生产菌重要的有：雪白根霉，德氏根霉，河内根霉，爪哇根霉，台湾根霉，臭曲霉，黑曲霉，河枣曲霉，宇佐美曲霉，红曲霉，扣囊拟内孢霉，泡盛曲霉，头孢霉，甘薯曲霉，罗耳伏革菌。
综合温度、PH等因素选择黑曲霉菌株，该菌种最适发酵温度为32-34℃，pH为，培养基为玉米粉%,玉米浆2%，豆饼粉2%组成。
主要生产工艺过程为如下：菌种用蔡式蔗糖斜面于32℃培养6天后，移植在以玉米粉%,玉米浆2%.组成的一级种子培养基中，与32℃摇瓶培养24-36h，再接入（接种量1%）种子罐（培养基成分与摇瓶发酵相同），并与32℃通气培养搅拌24-36h，然后再接入（接种量5%-7%）发酵罐。
发酵培养基由玉米粉%,玉米浆2%，豆饼粉2%组成（先用a-淀粉酶液化），发酵温度为32℃，在合适的通气搅拌条件下发酵96小时酶活性可达6000u·ml-1 。
发酵液滤去菌体，如有影响糖化效率的葡萄糖甘转移酶存在，则通过调节滤液PH 等方法使其除去，再通过浓缩将酶调整到一定单位，并加入防腐剂（如苯甲酸）。
如制备粉状糖化酶，则可通过盐析或加酒精使酶沉淀，沉淀经过压滤，滤泥再通过压条烘干，粉碎，即可制成商品酶粉。
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20M3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1-1? 发酵罐主要设计条件项目及代号 参数及结果 备注发酵菌种 黑曲霉菌株根据参考文献选取 工作压力由工艺条件确定 设计压力 由工艺条件确定 发酵温度（工作温度） 33℃ 根据参考文献[1]选取 冷却方式 蛇管冷却由工艺条件确定培养基玉米粉%,玉米浆2% 豆饼粉2%组成根据参考文献[1]选取发酵液密度 由工艺条件确定 发酵液黏度 由工艺条件确定第二章 罐体几何尺寸的确定夹套反应釜的总体结构夹套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，构成完整的夹套反应釜。
几何尺寸的确定根据工艺参数和高径比确定各部几何尺寸；高径比H/D=，则H= 初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公称体积（30M 3） 公称体积V －－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和 全体积V 0－－公称体积和上封头体积之和封头体积 )61(4642221D h D h D h D V b a b +=+=πππ31020/kg m ρ=321.9610/N s m μ-=⨯⋅⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=D h H D V b 612420π （近似公式） 假设2/=D H o ，根据设计条件发酵罐的公称体积为30M 3由公称体积的近似公式 ()23040.15V D H D π=+ 可以计算出 罐体直径，D=罐体总高度取整为6480查阅文献[2} ，当公称直径mm DN 2600=时，标准椭圆封头的曲面高度mm D h a 5754/1==，直边高度40b h mm =，总深度为mm H f 690=，内表面积m A f 65.72=，容积m V f 351.2=可得罐筒身高mm H H H f 51006902648020=⨯-=-=则此时961538462.12600/5100/0==D H ，与前面的假设2/=D H o 相近， 故可认为mm D 2600=是合适的 发酵罐的全体积m m V H V f 332020.30097.3251.22510026004/2D π/4≈=⨯+⨯⨯=+=π搅拌叶直径取mm D i 800=，其中31.02600/800/≈=D D i 符合3/1~2/1/=D D i 根据文献[3]搅拌叶间距mm D S i 160080022=⨯== 底搅拌叶至底封头高度mm D C i 800==mm D H 4216.64825.2.==表2-1大中型发酵罐技术参数表2-2 30m 3发酵罐的几何尺寸公称容量3m筒体高度 H(mm) 筒体直径 mm 换热面积转速 r/min 电机功率 kw 10 3200 1800 12 150 21 4700 2200 21 154 30 30 6600 240034180 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 200115004600221142215项目及代号 参数及结果备注 公称体积3m 30 设计条件 全体积m 罐体直径 2600 计算 发酵罐总高mm 6500 计算 发酵罐筒体高度mm 5100 计算 搅拌叶直径mm 800 计算 椭圆封头短半轴长mm 650 计算 椭圆封头直边高度mm 40 计算 底搅拌叶至封头高度mm 800 计算 搅拌叶间距mm1600 计算2m第三章 罐体主要部件尺寸的设计计算罐体考虑压力，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。
因糖化酶是偏酸性（pH 值为），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。
罐体壁厚[]()()mm mm C p pD 87.533.08.0170226003.021≈+-⨯⨯⨯=+-=ϕσδ，取mm 6D －罐体直径（mm ） p －耐受压强 (取φ － 焊缝系数，双面焊取[σ]－设计温度下的许用应力（kgf/c 2m ）（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封头壁厚计算[]()()mm mm C KPD t i d 6.938.017023.226003.02=+⨯⨯⨯⨯=+=ϕσ，取mm 10。
D i －罐体直径（mm ） P －耐受压强 (取 K －开孔系数，取 φ － 焊缝系数，双面焊取[σ ] －设计温度下的许用应力（16MnR 钢焊接压力容器许用应力为150℃，170MPa ）搅拌器采用涡轮式搅拌器，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[2]可知30M 3发酵罐采用6-6-6弯叶式搅拌叶,叶径mm d 800=，则可以计算出盘径mm d d i 60075.0==， 叶高mm d h 2403.0== 叶长mm d b 20025.0==人孔和视镜人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。
本次设计只设置了1个人孔，查阅文献，选取标准号为： HG21518-95、公称压力为、直径为500mm 、高度为393mm 的人孔， 开在顶封头上，位于左边轴线离中心轴500mm 处视镜用于观察发酵罐内部的情况。
本次设计只设置了1个视镜，标准号HG21505-1992，直径为DN=100mm ，高度为52mm ，开在顶封头上，位于右边轴线离中心轴500mm 处，与人孔位于同一水平线上接口管以进料口为例计算，设发酵醪液流速为1/v m s =，2h 排尽。
发酵罐装料液体积：3016.25328.0m V =⨯=⨯=νφ 物料体积流量()s m h V Q /00356.023600/6.252/21=⨯==， 则排料管截面积200356.01/00356.0/m v Q F ===，又20.785F d =，得d=，取无缝钢管，查阅资料[3]，平焊钢管法兰HG20593-97，取公称直径80mm ，mm 480⨯φ。
其他管道也是如此计算。
管道接口 （采用法兰接口）进料口：直径角度与水平线夹角45度，开在封头上，大约人孔与视镜中间，角度垂直； 排料口：mm 480⨯φ，开在罐底中间通风管旁；进气口：mm 480⨯φ，开在封头上，角度与水平线夹角45度；排气口：mm 480⨯φ，开在封头上进气口以封头跟人孔中心连线为对称轴的对称位置上，角度与水平线夹角45度；冷却水进、出口：mm 480⨯φ，开在罐身，角度与水平线夹角45度； 补料口：mm 480⨯φ，开在封头上，角度与水平线夹角45度； 取样口：mm 480⨯φ，开在封头上，角度与水平线夹角90度；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），d 1=20mm ，精度，型号：250Y Z -，开在封头上； 液位计：采用标准：51368HG - 型号：61R - 直径：550(26014)mm φ⨯，开在罐身上； 溶氧探头：SE N DO F ---；pH 探头：2PHS -型；表3-1? 发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果项目及代号 参数及结果 备注罐体材料 16MnR 钢 由工艺条件确定 焊接方式 双面缝焊接由工艺条件确定 罐体筒壁厚 6mm计算 封头壁厚 mm 10计算搅拌器类型 六弯叶涡轮式搅拌器根据参考文献选取 搅拌叶直径 mm 800计算搅拌器层数 3由工艺条件确定 人孔 1个，标准号HG21518-95 根据参考文献[3]选取 视镜1个，标准号HG21505-1992根据参考文献[3]选取 进、排料口直径 mm 480⨯φ 根据参考文献[3]选取 进、出气口直径 mm 480⨯φ 根据参考文献[3]选取 冷却水进、出口直径 mm 480⨯φ 由工艺条件确定 补料口直径 mm 480⨯φ 根据参考文献[3]选取 取样口直径 mm 480⨯φ由工艺条件确定 温度计装配式热电阻温度传感器Pt100 D ＝100mm液位计 61R - 溶氧探头 SE N DO F --- pH 探头2PHS -型第四章 冷却装置设计冷却方式发酵罐容量大，罐体的比表面积小。
