通用式发酵罐

通用式发酵罐的基本结构和作用原理
发酵罐是一种用于发酵过程的设备，主要用于制作酒精、乳酸、醋酸等各种发酵产品。

通用式发酵罐是一种常见的发酵设备，其基本结构和作用原理对于发酵工艺具有重要意义。

一、基本结构
通用式发酵罐通常由罐体、搅拌系统、控制系统、加料口、排气口等部分组成。

罐体一般采用不锈钢制造，具有一定的耐腐蚀性和耐高温性能，保证发酵过程的卫生和稳定性。

搅拌系统通过电机驱动搅拌桨或搅拌杆，确保发酵物料均匀混合，促进微生物的生长和代谢。

控制系统可以实现发酵罐的温度、压力、PH值等参数的自动控制，提高发酵的效率和质量。

加料口和排气口则用于方便向罐体内加入原料和排除发酵产生的气体。

二、作用原理
通用式发酵罐的作用原理主要是通过提供适宜的发酵条件，促进微生物的生长和代谢，实现发酵过程。

在发酵罐内，微生物通过吸收营养物质，产生酶类和代谢产物，完成发酵的过程。

发酵过程主要受到温度、PH值、氧气和营养物质等因素的影响，通过控制这些因素，可以调节发酵的速度和产物的质量。

搅拌系统的作用是保证发酵物料的均匀性和通气性，促进微生物的生长和代谢。

控制系统则可以监测和调节发酵罐内的各项参数，确保发酵过程的稳定性和高效性。

总的来说，通用式发酵罐的基本结构和作用原理是为了提供一个适宜的发酵环境，促进微生物的生长和代谢，实现发酵过程的控制和管理。

通过合理设计和操作，发酵罐可以有效提高发酵的效率和产物的质量，广泛应用于食品、医药、化工等行业，为人类生活和生产提供了重要支持。

目录目录 (I)摘要 (III)Abstract (IV)第一章前言 (1)1 引言 (1)2餐厨垃圾处理处置现状 (1)2.1 粉碎直排 (1)2.2 肥料化处理 (2)2.3 饲料化处理 (2)2.4 生物发酵制氢技术 (2)2.5 厌氧发酵技术 (3)3 厨余垃圾厌氧发酵技术详探 (4)第二章：工艺计算 (6)2.1初始设计参数 (6)2.2 设计计算参数 (6)2.3反应器的传热计算 (7)2.4确定夹套里水的质量流量 (8)第三章发酵罐的结构设计 (9)3.1 发酵罐尺寸的初选 (9)3.2 发酵罐搅拌器的选型 (10)3.3 发酵罐传热元件的设计 (11)3.3.1 传热元件的选取 (11)3.3.2 夹套的尺寸及连接型式 (12)3.4 发酵罐的具体尺寸的设计计算 (13)3.4.1 发酵罐筒体厚度设计计算 (13)3.4.2 封头厚度计算 (14)3.4.3夹套的壁厚计算 (16)3.5 发酵罐搅拌功率计算及电机的选型 (16)3.5.1搅拌功率计算 (16)3.5.2 电机的选型 (16)3.6 传动装置及选型 (17)3.6.1减速器的选取 (17)3.6.2 联轴器的选择 (17)3.6.3 搅拌轴的设计 (18)3.6.3.1 搅拌轴强度预算 (18)3.6.3.2 按扭矩和弯矩合成计算轴强度 (19)3.6.3.3 搅拌轴临界转速的校核 (21)3.6.4 凸缘法兰的选型 (23)3.6.5 安装底盖的选型 (24)3.6.6螺栓强度的校核 (25)3.7 水压试验 (26)3.8接管及管法兰的设计 (27)第四章发酵罐的附件的选取 (29)4.1 视镜的选取 (29)4.2 温度计测量元件 (29)4.3 挡板的选型 (30)4.4 支座的选型 (30)4.5 转轴的密封 (32)4.6焊接结构设计 (33)结论 (35)致谢 (36)参考文献 (37)附录 (39)50L通用式厌氧发酵罐的设计摘要本设计介绍了餐厨垃圾的成分、特点，综述了目前处理厨余垃圾的基本方法：饲料化技术、堆肥化处理技术、生物厌氧发酵技术。

第6章生物反应器生物反应器就是指提供适宜细胞生长和产物形成的各种条件，促进细胞的新陈代谢，在低消耗下获得高产量的一种反应设备。

一个优良的发酵罐应具备的条件：1)结构简单;2)不易染菌;3)良好的液体混合性能;4)较高的传质传热速率;5)单位时间单位体积的生产能力高;6)同时还应具有配套而又可靠的检测和控制仪表。

工业生产用的发酵罐趋向大型化和自动化。

6.1 通风发酵罐一、通用式发酵罐又称机械搅拌通气式发酵罐，使之既有机械搅拌装置，又有压缩空气分布装置的发酵罐。

1、工作原理是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，提高发酵液的溶解氧。

一个好的通用式发酵罐的基本条件：1)具有适宜的径高比；通常H/D = 2～4，罐身长有利于氧的溶解2)能承受一定压力；水压试验压力为工作压力的1.5倍，即0.38MPa3)搅拌通风装置要能使气泡分散细碎，气液充分混合，保证发酵液必须的溶解氧，提高氧的利用率4)具有足够的冷却面积；5)罐内应抛光，尽量减少死角，使灭菌彻底，避免染菌；6)搅拌器的轴封应严密，尽量减少泄漏。

2、结构特点发酵罐主要部件包括罐身、搅拌器、轴封、消泡器、联轴器、空气分布器、挡板、冷却装置、人孔及视镜等。

1) 罐体罐体由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成，材料为碳钢或不锈钢2) 搅拌器和搅拌轴其作用一是打碎空气气泡，增加气－液接触界面，以提高气－液间的传质速率；二是为了使发酵液充分混和，液体中的固形物料保持悬浮状态。

3) 挡板其作用是为防止发酵液随搅拌器运转而产生旋涡，以提高混合效果。

4) 空气分布器其作用是将无菌空气引入到发酵液中同时初步分散气泡。

5) 冷却装置在发酵过程中，细胞呼吸和机械搅拌都将产生一定热量，为了保证发酵在一定温度下进行，必须将这些热量及时移去，因此需要设置冷却装置。

6) 消泡器分耙式消泡器和半封闭涡轮消泡器二、机械搅拌自吸式发酵罐利用机械搅拌的高速旋转而吸入空气的一种发酵罐。

一、通用式发酵罐的尺寸及容积计算1. 发酵罐的尺寸比例不同容积大小的发酵罐，几何尺寸比例在设计时已经规范化，具体设计时可根据发酵种类、厂房等条件做适当调整。

通用式发酵罐的主要几何尺寸如下图。

（1）高径比：H0︰D ＝(1.7~4)︰1。

（2）搅拌器直径：D i ＝31D 。

（3）相邻两组搅拌器的间距：S ＝3D i 。

（4）下搅拌器与罐底距离：C ＝（0.8~1.0）D i 。

（5）挡板宽度：W ＝0.1 D i ，挡板与罐壁的距离：B ＝（81~51）W 。

（6）封头高度：h ＝h a ＋h b ，式中，对于标准椭圆形封头，h a ＝41D 。

当封头公称直径≤2 m 时，h b ＝25 mm ；当封头的公称直径＞2 m 时，h b ＝40 mm 。

（7）液柱高度：H L ＝H 0η＋h a ＋h b ，式中，η为装料系数，一般情况下，装料高度取罐圆柱部分高度的0.7倍，极少泡沫的物料可达0.9倍，对于易产生泡沫的物料可取0.6倍。

2. 发酵罐容积的计算圆柱部分容积V 1：0214H D V π=式中符号所代表含义见上图所示，下同。

椭圆形封头的容积V 2：)61(4642222D h D h D h D V b a b +=+=πππ公称容积是指罐圆柱部分和底封头容积之和，其值为整数，一般不计入上封头的容积。

其计算公式如下：)6140221D h H D V V V b ++=+=（公π 罐的全容积V 0： )]61(2[4202210D h H D V V V b ++=+=π如果填料高度为圆柱高度的η倍，那么液柱高度为：b a L h h H H ++=η0装料容积V ：)61(40221D h H D V V V b ++=+=ηπη 装料系数η：0V V =η二、通用式发酵罐的设计与计算 1. 设计内容和步骤通用式发酵罐的设计已逐渐标准化，其设计内容及构件见表6-6。

表6-6 发酵罐设计内容及构件设计内容构件的选取与计算 设备本体的设计筒体、封头、罐体压力、容积等 附件的设计与选取 接管尺寸、法兰、开孔及开孔补强、人孔、传热部件、挡板、中间轴承等搅拌装置的设计 传动装置、搅拌轴、联轴器、轴承、密封装置、搅拌器、搅拌轴的临界转速等设备强度及稳定性检验设备重量载荷、设备地震弯矩、偏心载荷、塔体强度及稳定性、裙座的强度、裙座与筒体对接焊缝验算等 2. 发酵罐的结构及容积的计算【例1】某厂间歇式发酵生产，每天需用发酵罐3个，发酵罐的发酵周期为80h ，问需配备多少个发酵罐？根据公式 N =11124803=+⨯（个）根据生产规模和发酵水平计算每日所需发酵液的量，再根据这一数据确定发酵罐的容积。

第一章发酵车间设备得选型一，酵罐得设计谷氨酸发酵属于好氧型发酵,因此均用机械搅拌通风发酵罐进行生产。

现在主要根据设计工厂得年产量以及工艺计算,考虑到生产管理操作占地面积以及后续工程得配套方面,并通过对功率消耗利用率得分析。

本设计采用公称容积200立方米带有机械通风式发酵罐。

⑴,发酵罐型得设计1, 罐直径D 选高径比1:2 即 D/H = 1/2由 2 H=2D 取D=5m 则 V=196、25m32,封头发酵罐得封头有碟型与椭圆型两种。

椭圆型封头中得曲率半径变化就是连续得,其中应力就是均匀得,因而在同样条件下,椭圆型封头产生得应力比碟型小,但制造困难。

综合考虑本设计采用碟型封头。

由《化工设备机械设计基础》,得:D=5000mm h1=1240mm h2=60mmM=1、0748D2=26、87m2 V=0、1227 D3 =15、34m3 ⑴,发酵罐得容积:①公称容积指圆柱部分与底料容积之与V公称= V+ V=196、25+15、34=211、59 m3②罐得总容积V总= V+2 V=226、93 m3③罐得容积装料系数0、773V= 0、773V总=175、42 m3⑵高度①罐体高度h= H+=10000+=12600 mm=12、6 m②圆筒高度 H=10 m⑶表面积①圆柱得内表面积 M1==3、14=157 m2②罐得总表面积M=210、74 m23,罐壁厚得设计发酵罐在使用过程中,其内部承受一定得压力,如灭菌蒸汽压力,运转时得保压,搅拌时得震动及装液负荷等,同时考虑到各接管口得影响罐体应有一定得强度。

现取在过程中承受得最大压力0、4Mpa(表压)作为设计压力。

⑴罐圆柱体部分壁厚,可有下式计算其中:Pc :罐压 Di :罐径 :许用应力 :焊缝系数、=16 mm⑵封头壁厚标准碟型封头,参考《化工设备机械设计基础》第201页4,支座大型发酵罐由于重量大以及要求运转稳定,故采用裙式支座直接装在基础上。

通用式发酵罐的基本结构和作用原理一、引言发酵是一种常见的生物过程，广泛应用于食品、制药、化工等领域。

而发酵罐作为发酵过程的核心设备，其基本结构和作用原理对于发酵过程的控制和优化至关重要。

本文将从基本结构和作用原理两个方面进行阐述。

二、通用式发酵罐的基本结构通用式发酵罐通常由罐体、搅拌装置、温度控制系统、通气系统等部分组成。

1. 罐体罐体是发酵罐的主体，通常采用不锈钢材料制成，具有良好的耐腐蚀性和密封性能。

罐体内部通常设置有搅拌装置，并具有一定的容积，以容纳发酵物料和发酵产物。

2. 搅拌装置搅拌装置是发酵罐中起到混合和均质化作用的关键部分。

常见的搅拌装置包括机械搅拌器和气体搅拌装置。

机械搅拌器通常由电机、转子、叶片等组成，通过转动叶片将发酵物料进行混合。

气体搅拌装置则通过通气系统引入气体，在罐体内部形成气流，从而实现混合效果。

3. 温度控制系统温度对于发酵过程的进行具有重要影响，因此发酵罐通常配备有温度控制系统。

该系统通常由传感器、控制器和加热装置组成。

传感器用于实时监测罐内温度，控制器根据设定的温度范围自动调节加热装置的工作状态，以保持罐内温度在适宜的范围内。

4. 通气系统通气系统是发酵罐中的重要组成部分，用于提供适量的氧气和排除产生的二氧化碳。

通气系统通常包括进气口、出气口和气体过滤器。

进气口用于引入氧气，出气口用于排除二氧化碳，而气体过滤器则起到过滤杂质的作用，确保进入罐内的气体纯净。

三、通用式发酵罐的作用原理通用式发酵罐的作用原理主要涉及发酵物料的供应、菌种的生长和代谢、发酵产物的产生和收集等过程。

1. 发酵物料的供应发酵罐通过进料口将发酵物料引入罐内。

发酵物料通常包括碳源、氮源、矿物盐等，这些物料为微生物的生长提供所需的营养物质。

2. 菌种的生长和代谢发酵罐内的菌种在适宜的温度、pH值和氧气供应条件下进行生长和代谢。

菌种通过代谢过程将发酵物料转化为所需的发酵产物，并产生能量和废物。

3. 发酵产物的产生和收集发酵罐中的菌种通过代谢过程产生的发酵产物通常是所需的目标物质，如酒精、乳酸等。