机械搅拌发酵罐的参数选型

1 第一节 发酵罐的化工设计计算

一、发酵罐的容积确定

需要选用V全=30m3的发酵罐

则V有效= V全*=30*80%=24m3

二、基础参数选择

1、D：H：选用D：H=1：4

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，冷却价质采用20%、-4℃的酒精溶液

5、罐体所承受最大压力：2.5kg/cm3

外压：0.3kg/cm3

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200mm

8、内壁涂料：环氧树脂

三、D、H的确定

由D：H=1：4，则锥体高度H1=D/2tg350=0.714D

封头高度H2=D/4=0.25D

圆柱部分高度H3=（4.0-0.714-0.25）D=3.04D

又因为V全=V锥+V封+V柱

=3342414232XHDDHD

=0.187 D3+0.13 D3+1.60 D3=30

得D=2.23m

查JB1154-74《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2400mm

再由V全=30m3，D=2.4m

得径高比为：

D：H=1：3.32

由D=2400mm查表:

椭圆形封头几何尺寸为：

h1=600mm

h0=40mm

F=6.52m2

V=2.00m3

筒体几何尺寸为：

H=5654mm

F=7.55*5.654=42.69m2

V=4.524*5.654=25,58m3

锥体封头几何尺寸为：

h0=40mm

v=360mm

H=2215mm 2 F=22204.1064.0sin)3.07.0(4/maCOSad

V=32375.372.0/)cos3.07.0(24/mtgaad

则：锥形罐体总高： H=600+5654+40+40+2215=8549mm

机械搅拌通风发酵罐设计

(1). 设计题目

50m3谷氨酸机械搅拌通风发酵罐系统的放大设计

(2). 设计任务

某厂在100L机械搅拌通风发酵罐中发酵生产谷氨酸生产试验，获得良好效果，拟放大到50m3生产罐，此发酵液为牛顿型流体，粘度m=2.0×10-3Pa·S，密度rL=1020kg/m3。试验罐的尺寸为：直径D=375mm，搅拌叶轮Di=125mm，高径比H/D=2.4，液深HL=1.5D，4块档板的W/D=0.1，装液量为70L，通气强度VVm=1.0，使用两组圆盘六平直叶涡轮搅拌器，转速w=350r/min。通过实验研究，表明此发酵为高耗氧的生物反应，现按体积溶氧系数相等之原则进行放大。

对生产罐的部份具体要求是：罐体材质为不锈钢，罐体上签证下封头为椭球体；用2组圆盘六平直叶涡轮搅拌器、搅拌转轴直径10cm；采用4组对称布置的竖式蛇管冷却器，蛇管材质为不锈钢管。

罐体表面加隔热层，故可不计罐体表面散热损失。

(3). 操作条件

1）生产时，装料系数70%，发酵温度为32°C，保压为0.1Mpa（表压），罐内气体相对湿度为100%；进气压力为0.15Mpa（表压）、温度为25°C，相对湿度为70%；蛇管总传热系数K=3000KJ/(m2·h·°C)，冷却水进口温度为-10°C，出口温度为25°C。主酵阶段最大耗糖速度每小时为发酵液量的0.7%，糖分消耗中发酵占80%，呼吸占20%，1kg糖发酵时产生的呼吸热为15660KJ（或产生的发酵热为4860KJ）。同实验罐。罐内灭菌时蒸汽压力为0.25Mpa（表压）。

2）培养基制备工艺流程采用水解设备流程（参见《发酵设备》P55）。以淀粉为原料，采用分批式操作，分两批在8小时内装完一个发酵罐。每一批操作中，调浆操作耗时30分钟，调浆后，粉浆密度为1084kg/m3，粉浆比热容为3.6KJ/(kg·k)，水解压力为0.25~0.26Mpa（表压），温度为95°C，水解维持时间约30min，水解液经过滤后用列管式冷却 加拿大投资移民 器（进水温度10°C，出水温度40°C）在60分钟内冷却到70°C后，送入一次中和罐，中和与脱色操作耗时30分钟。中和后的糖液温度为65°C，再用板框式压滤机在60分钟内完成压滤，再送入二次中和罐，二次中和耗时30分钟,中和后的糖液温度为60°C。然后用列管冷却装置（进水温度10°C，出水温度40°C）冷却到30°C后，送入发酵罐，列管冷却操作在60分钟内完成。

生物工程与设备课程设计说明书

年产6万吨味精厂谷氨酸生产机械搅拌通风发酵罐设计

专业班级：生物工程

作者学号：201106011158

作者姓名：张晓勇

指导老师：王君高 王兰芝

设计日期:2013年6月18日至2013年6月21日

山 东 轻 工 业 学 院

课 程 设 计 任 务 书

食品与生物工程 学院 11 级 生物工程 专业 学生 张晓勇

题目：年产6万吨味精厂谷氨酸生产机械搅拌通风发酵罐设计

一、主要内容：

1、物料恒算，计算发酵罐总容积；

2、求发酵罐个数，取单罐公称容积200m3；

3、公称容积200m3发酵罐设计（罐体尺寸、壁厚、搅拌器类型选择及尺寸设计、搅拌功率计算、搅拌轴直径计算、冷却面积计算与设计）

二、基本要求

1、编写计算设计说明书（有前言、设计参数、物料恒算、发酵罐工艺设计，设计体会）

2、用CAD绘出发酵罐结构图。

三、设计参数

1、 糖酸转化率61% 2、发酵产酸水平11%

3、 发酵周期32小时 4、发酵罐充满系数为0.7

5、 味精分子式187.13（C5H8NO4Na）.H2O 6、谷氨酸分子式147.13(C5H9NO4)

7、谷氨酸密度取1.553g/cm3 8、残还原糖0.8%，干菌体1.7%

9、谷氨酸提取率97.5%。 10、谷氨酸生产味精精制率为125%

11、空罐灭菌压力0.25MPa 12、年工作日安330天计算

四、主要参考资料

〔1〕郑裕国《生物工程设备》化学工业出版社2007

〔2〕高孔荣《发酵设备》 轻工业出版社1991.10

〔3〕梁世中《生物工程设备》轻工业出版社2002.2

50立方米发酵罐设计说明书

目录

1.设计条件(设计方案的分析)………………………………………………2 2.几何尺寸的确定………………………………………………………………4 3.主要部件尺寸的设计计算……………………………………………………5

3.1罐体………………………………………………………………………5

3.2罐体筒壁厚………………………………………………………………5

3.3封头壁厚…………………………………………………………………5

3.4挡板………………………………………………………………………5

3.5搅拌器……………………………………………………………………6

3.6人孔和视镜………………………………………………………………6

3.7管道接口…………………………………………………………………6

3.8仪表接口…………………………………………………………………7 4. 冷却装置设计…………………………………………………………………8

4.1冷却方式选择……………………………………………………………8

4.2冷却面积计算……………………………………………………………8

4.34.3蛇管参数计算………………………………………………………9 5.拌轴功率的计算………………………………………………………………10 5.1不通气条件下的轴功率P0计算…………………………………………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……………………………………………………12 6.设计小结………………………………………………………………………12 7.参考文献………………………………………………………………………13 1 .设计条件

我设计的是一台50立方米发酵罐,发酵生产红霉素。经查阅资料得知生产红霉素的菌种有红霉素链霉菌，灰平链霉菌和小单孢菌，综合……等因素选择红霉素链霉菌，该菌种最适发酵温度为31?，pH为6.9，培养基为酵母膏10g，买牙膏10g，葡萄糖4g，琼脂20g，蒸馏水1000ml.