生物工程与设备课程设计.doc
生物工程类课程设计题目
生物工程类课程设计题目一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握生物工程的基本概念、原理和技术，培养学生对生物工程的兴趣和热情，提高学生的科学素养和创新能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够准确理解生物工程的定义、分类、原理和应用，掌握基因工程、细胞工程、酶工程和蛋白质工程等核心技术和方法。
2.技能目标：学生能够运用生物工程的原理和技术解决实际问题，具备一定的实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到生物工程在人类社会发展中的重要作用，树立正确的科学观和创新意识，关注生物工程领域的伦理和社会问题。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括生物工程的基本概念、原理、技术和应用。
具体内容包括以下几个方面：1.生物工程的定义、分类和原理。
2.基因工程的基本技术及其应用。
3.细胞工程的基本技术及其应用。
4.酶工程的基本技术及其应用。
5.蛋白质工程的基本技术及其应用。
6.生物工程在医药、农业、环保等领域的应用。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解生物工程的基本概念、原理和技术，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：通过分组讨论，培养学生对生物工程问题的思考和分析能力。
3.案例分析法：通过分析生物工程领域的实际案例，使学生更好地理解生物工程的应用。
4.实验法：通过实验操作，培养学生动手能力和实验技能，加深对生物工程技术的理解。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的生物工程教材，为学生提供系统的知识体系。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备实验所需的仪器、设备、试剂等，确保实验教学的顺利进行。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，以全面、客观地评估学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等，评估学生的学习态度和表现。
生物工程课程设计教学大纲
生物工程课程设计教学大纲（生物工程专业本科适应）一、教学目的和基本要求生物工程课程设计是生物工程专业学生在毕业设计（论文）前进行的一次综合训练。
通过本课程设计培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，为毕业设计（论文）打好应有的理论基础。
通过生物工程课程设计的训练，学生要达到的基本要求如下：1、进一步巩固加深所学《生物工艺学》、《生物工程设备》、《生物工厂设计》、《生物反应工程》和《发酵工艺学》等专业课程的基本理论和知识，使之系统化、综合化。
2、培养学生综合运用基础理论和专业知识解决工程实际问题的能力。
3、掌握有关设计手册（如《化工设备设计手册》、《化学工程手册》等）的使用。
二、时间安排生物工程课程设计在学生结束所有基础课和专业课的学习后进行，时间共二周，一般安排在第七学期第十九周和第二十周进行三、指导教师1、指导教师资格：必须具有讲师以上职称的教师才能独立指导生物工程课程设计，助教可协助副教授和教授指导课程设计。
2、指导教师人数：一般情况下，每班安排指导教师两人。
四、选题生物工程课程设计的选题分两种基本类型：1．生物工程设备的设计（设备型）：如生物反应器（发酵罐）、空气过滤器、水解锅（糖化锅）、结晶罐、离子交换柱、干燥器、蒸馏塔等等。
2．生物工厂工段设计（工段型）：如原料气流输送、蒸煮、糖化、无菌空气制备、发酵、以及生物产品提取与精制的各种分离工序等。
3．具体选题由指导教师确定。
五、进行方式作为毕业设计（论文）的过渡，生物工程课程设计采用分组方式进行，每小组3~5人，每组一题，各组间选题可相同，但其规模（或产量）不得相同。
六、课程设计说明书要求学生在课程设计过程中可相互讨论，但要求各自独立完成并撰写设计说明书，设计说明书一般要求在5000字以上，具体内容如下：1．前言2．设计任务和设计基本依据3．工艺设计①对于设备型设计，主要包括设备结构及主要尺寸的确定、搅拌功率及通风量的计算、电机的选择、传热面积及冷却水用量的计算等。
生物工程设备设计任务书
生物工程设备课程设计任务书（一）机械搅拌生物反应器设计一、课程设计题目（前五组任选一）机械搅拌发酵罐：（1组）50m3, （2组）100m3, （3组）200m3, （4组）500m3, （5组）1000m3二、课程设计内容：1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
三、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：（1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，HL ，V，VL，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
3、绘制设备图一张设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。
四、设计基本依据1、机械搅拌生物反应器的型式通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下：①高径比：H/D=1.7-4.0②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di :di:L:B=20:15:5:4③搅拌器直径：Di=D/3④搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板2、反应器用途用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐，有关设计参数如下：①装料系数：种子罐0.50-0.65发酵罐0.65-0.8②发酵液物性参数：密度1080kg/m3粘度2.0×10-3N.s/m2导热系数0.621W/m.℃比热4.174kJ/kg.℃③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO2/ml.min.atm发酵罐6-9×10-6molO2/ml.min.atm⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm发酵罐0.2-0.4vvm3、冷却水及冷却装置冷却水：地下水18-20℃冷却水出口温度：23-26℃发酵温度：32-33℃冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。
年产200吨L丝氨酸发酵和无菌空气车间的工艺设计课程设计20275667
年产200吨L丝氨酸发酵和无菌空气车间的工艺设计课程设计20275667课程设计设计课程名称：生物工程设备与工艺设计题目：年产200吨L-丝氨酸发酵和无菌空气车间的工艺设计《生物工程设备与工艺设计》课程设计任务书制药与生命科学学院生物工程专业班同学：现下达给你们毕业设计任务如下，要求你们在预定时间内完成此项任务。
一、设计题目：年产200吨L-丝氨酸发酵和无菌空气车间的工艺设计二、设计主要内容：1、针对产品的要求进行工艺流程的设计（查阅资料，补充必要数据）；2、工艺计算（物料衡算、能量衡算）；3、设备的计算和选型；4、绘制带控制点工艺流程图（3号图纸）。
三、生产条件（包括年操作日、生产方式及其它限制性条件）已知发酵接种量为3%，发酵时间为14 h，发酵罐的搅拌转速为120 rpm，发酵液密度为1050 kg/m3，粘度为0.1 Pa·s。
每升发酵液可得到L-丝氨酸产品37 g。
发酵工艺规定发酵罐通气量为0.8 VVM（标准状态），种子罐通气量为1 VVM。
工厂所在位置空气的平均温度为20℃，平均相对湿度为85%。
年操作日300天，生产裕度为20%。
培养基配方(g/L)：葡萄糖29.5，硫酸铵18.1，玉米浆3.79，KH2PO4 1.0，K2HPO4·3H2O 1.0，MgSO4·7H2O 0.1，MnSO4·4H2O 0.001，FeSO4·7H2O 0.001，pH 7.0～7.2。
水蒸气138℃，冷却水进出口温度根据实际情况确定。
四、设计中主要参考资料（包括参考书、资料、规范、标准等）1．国家医药管理局上海医药设计院编. 化工工艺设计手册（第二版）(M).北京：化学工业出版社，19962．沈自法，唐孝宣编.发酵工厂工艺设计(M).上海：华东理工大学出版社，20043．陈国豪主编.生物工程设备（M）.北京：化学工业出版社，20074．梁世中主编.生物工程设备（M）.北京：化学工业出版社，20025．陈敏恒等编..化工原理（M）.北京：化学工业出版社，2004目录1. 概述 (6)1.1 L-丝氨酸的简介 (6)1.2 L-丝氨酸的主要功能 (6)1.3 L-丝氨酸应用 (6)1.4 国内外生产L-丝氨酸的方法 (6)2. 设计说明 (7)2.1设计依据 (7)2.2设计范围 (8)3. 发酵车间的工艺设计 (8)3.1原材料及产品的主要技术规格 (8)3.2生产流程简述 (9)3.3物料衡算 (9)3.3.1发酵罐的物料衡算 (9)3.3.2种子罐的物料衡算 (10)3.4能量衡算 (10)3.4.1发酵罐能量衡算 (10)3.4.2种子罐的能量衡算 (11)3.5主要设备计算 (12)3.5.1发酵罐尺寸的计算 (12)3.5.2搅拌器轴功率计算 (13)3.6种子罐的计算 (14)3.6.1种子罐的尺寸计算 (14)3.6.2种子罐轴功率计算 (15)3.7贮罐计算 (15)3.8配料罐的计算 (15)3.8.1发酵罐配料罐的计算 (15)3.8.2种子罐配料罐的计算 (15)4. 无菌空气的工艺设计 (15)4.1空气用量 (16)4.2压缩空气的温度 (16)4.3空气冷却器的传热量 (17)4.4空气加热器的传热量 (18)4.5空气预处理系统计算与设计 (19)4.5.1吸风塔 (19)4.5.2前置过滤器 (19)4.5.3空气压缩机 (20)4.5.4压缩空气贮罐 (20)4.5.5空气冷却器 (20)4.5.6水滴分离设备 (21)4.5.7空气加热器 (22)4.6 空气除菌设备计算与设计 (22)4.6.1空气总过滤器的计算及设计 (22)4.6.2 10m3发酵罐的空气分过滤系统设备的计算及设计 (22)4.6.3 0.3m3种子罐的空气分过滤系统设备的计算及设计 (23)5. 总结 (24)6．参考文献 (25)7．致谢 (25)年产200吨L-丝氨酸发酵和无菌空气车间的工艺设计1. 概述1.1 L-丝氨酸的简介丝氨酸是一种非必需氨基酸，它在脂肪和脂肪酸的新陈代谢及肌肉的生长中发挥着作用，并且它有助于免疫血球素和抗体的产生，所以丝氨酸在维持健康的免疫系统方面扮演者重要的角色。
生物工程设备课程设计-机械通风发酵搅拌器的设计2
3.2 搅拌器的强度计算
搅拌器的强度计算主要目的是计算（校核）桨
叶的厚度。它是在决定了搅拌器的直径，宽度、数
量、材料并决定了搅拌器的计算功率后，分析叶片
的受力情况，找出危险面，定出安全系数，用计算
或校核的方法决定叶片的厚度，并考虑腐蚀裕量。
3.2.1 搅拌器强度计算中的计算功率
当搅拌装置的电机功率P选定后，还需考虑起动时电 机的过载及传动系统的效率。 Pj=kηP-Pm Pj搅拌器强度计算中的计算功率，KW； k启动时电机的过载系数，可从电机特性表中查得；
η传动系统的效率；
Pm轴封处的摩叶最常用。在强度计算时 以各种叶片受力相等处理，每个叶片的危险断面为
叶片与圆盘连接的根部，其弯矩为：
抗弯断面系数：
W b 6
2
M
II
9551 z1
r0 r3 x0
N· Pm
j
n
最大弯曲应力应满足：
4.2 减速器类型、标准及其选用
• 减速器的类型主要有：两级齿轮传动减速器、三角皮带减速
器、摆线针齿行星减速器、蜗杆传动减速器和谐波减速器。
• （1）首先根据反应器搅拌传动所需要的电机功率、搅拌轴转 速（即减速器输出轴的转速）。然后根据其他具体条件综合
考虑，类比确定较适用的减速器。
• （2）考虑其他具体条件有：对减速器有无防爆要求；是单相 还是双向传动；是连续还是间隙传动等;同时还要考虑维修条
普通V带设计举例见下表。已知某搅拌反应器采用V 带传动，选用Y132S-8电机，额定功率P=2.2KW,转速
n1=710转/分,搅拌转速n2=180转/分,试设计V带传动。
4.4 联轴器
• 电机与减速器输出轴及传动轴与搅拌轴之间的连
20 立方米机械搅拌通风发酵罐设计
-6-
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。
表 1-1 发酵罐主要设计条件
项目及代号
参数及结果
备注
发酵产物 工作压力 设计压力
糖化酶 0.2MPa 0.3MPa
根据参考文献[4]选取 设计任务 设计任务
由公称体积的近似公式 罐体直径圆整后 D=2400mm
罐体总高度
可以计算 ，
经查阅资料，当公称直径 DN=2400mm 时，标准椭圆封头的曲面高度 =600，直边高度
，总深度为 可得罐筒身高
mm，内表面积
，容积
发酵罐的全体积
拌叶直径取
搅拌叶间距
mm
底搅拌叶至底封头高度
挡板宽度
表 2-1 大中型发酵罐技术参数
2.2 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=2.2，则 H=2.2D
初步设计：设计条件给出的是发酵罐的装料体积（
）
公称体积 V－－罐的筒身（圆柱）体积和底封头体积之和
全体积 V0－－公称体积和上封头体积之和
-7-
封头体积
（近似公式） 假设 /D=2.2，根据设计条件发酵罐的装料体积为 20M3
由 110KW 电动机驱动，轴封与罐体密封。冷却装置为
的冷却蛇管 160m，分 4
பைடு நூலகம்
组安装在罐内。最后绘制了该发酵罐的装配图。 关键词：机械搅拌发酵罐 封头 搅拌器 链霉素
1、设计方案的拟定
我们设计的是一台 20M3 机械搅拌通风发酵罐,发酵生产链霉素。 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 33℃，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、
生物工程设备课程设计
生物工程设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解生物工程设备的基本概念、分类及其在生物技术产业中的应用；2. 掌握生物工程设备的工作原理、操作流程及维护方法；3. 了解生物工程设备在生物制品生产中的关键作用及影响产品质量的因素。
技能目标：1. 能够分析生物工程设备在生物制品生产中的适用性，并进行合理选型；2. 学会使用生物工程设备进行实验操作，并能处理简单的设备故障；3. 能够根据生产需求，对生物工程设备进行优化配置，提高生产效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对生物工程设备的兴趣，激发他们探索生物技术领域的热情；2. 增强学生的环保意识，使他们认识到生物工程设备在生物制品生产中的环保责任；3. 培养学生的团队合作精神，让他们在合作学习中体验到生物工程设备研究的乐趣。
课程性质分析：本课程为高年级生物工程专业课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高他们在生物技术产业中的实践能力。
学生特点分析：高年级学生对生物工程有一定了解，具备一定的理论基础，但实践经验不足。
学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力和团队合作精神。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采取小组合作、讨论等形式，引导学生主动参与教学活动，培养学生的自主学习能力和团队合作精神；3. 强化实践环节，注重培养学生的动手能力，提高他们在生物技术产业中的竞争力。
二、教学内容1. 生物工程设备概述- 设备分类与原理- 生物工程设备在生物技术产业中的应用2. 常见生物工程设备及其操作- 发酵罐、生物反应器等设备的工作原理与操作流程- 设备的维护与故障处理3. 生物工程设备在生物制品生产中的应用- 生物制品生产过程中的关键设备选型与配置- 影响生物制品质量的设备因素及解决方法4. 生物工程设备优化与技术创新- 生物工程设备的优化方法与策略- 生物工程设备在生物技术领域的技术创新案例5. 教学实践与案例分析- 组织学生进行生物工程设备实验操作- 分析实际案例，探讨生物工程设备在生产中的应用及优化教学内容安排与进度：第一周：生物工程设备概述第二周：常见生物工程设备及其操作第三周：生物工程设备在生物制品生产中的应用第四周：生物工程设备优化与技术创新第五周：教学实践与案例分析教材章节关联：本教学内容与教材中“生物工程设备”章节相关内容紧密关联，涵盖了设备原理、操作、应用与优化等方面的知识，旨在帮助学生全面了解生物工程设备在生物技术产业中的重要作用。
生物工程与设备课程设计
山东xxx学院《生物工程与设备》课程设计说明书学院：食品与生物工程学院班级：xxx学号：xxx姓名：xxx指导老师：xxx xxx设计日期:2011年12月21日至2011年12月28日一、前言1、课程设计的性质通过本次设计使同学对《生物工程与设备》的理论知识有更深刻的理解，生物工程与设备课程设计为必修课。
同时也为将来走上设计岗位的同学打下良好的基础。
2、课程设计目的与任务任务：年产6万吨味精厂谷氨酸机械搅拌通风发酵罐设计。
目的：通过课程设计，使同学对工艺参数确定，物料恒算、发酵罐体积及尺寸确定、罐体机械强度、搅拌功率、搅拌轴及搅拌浆叶强度等计算能力得到锻炼。
掌握工程设计基本程序及内容，熟练掌握电脑绘图及绘图质量。
二、设计参数1、 糖酸转化率60%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0.75、 味精分子式187.13（C5H8NO4Na ）.H2O6、 谷氨酸分子式147.13(C5H9NO4)7、 谷氨酸密度取1.553g/cm38、 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、取01LP V （kw ） 12、空罐灭菌压力0.25MPa13、年工作日安330天计算三、物料衡算1、发酵罐总容积计算发酵罐总容积，决定于年工作日、每天生产谷氨酸量、发酵产酸水平、谷氨酸发酵周期、谷氨酸提取率、谷氨酸精制味精得率等。
（1）年谷氨酸的产量=年味精产量÷125%=60000/1.25=48000T（2）每天的谷氨酸产量=年谷氨酸的产量÷330=48000/330=145.45T（3）发酵液密度333/1050/050.15.9528.707.16865553.11105.1258561m Kg m T T m ===++=++=ρρ （4）每天生产发酵液体积谷氨酸提取率发酵产酸水平每天生产谷氨酸量⨯=V =145.45/1.050×(11%×97.5%)=1291.60m 3（5）发酵罐的总容积总V =〔每天生产发酵液体积×发酵周期（小时）〕/24=（1291.60×32）/24=1722.13m 32、求发酵罐个数，取单罐公称容积200m 3查表6-2（发酵工厂工艺设计概论P102）得公称容积是2003m 的发酵罐全容积为2303m 。
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山东xxx学院《生物工程与设备》课程设计说明书学院：食品与生物工程学院班级：xxx学号：xxx姓名：xxx指导老师：xxx xxx设计日期:2011年12月21日至2011年12月28日一、前言1、课程设计的性质通过本次设计使同学对《生物工程与设备》的理论知识有更深刻的理解，生物工程与设备课程设计为必修课。
同时也为将来走上设计岗位的同学打下良好的基础。
2、课程设计目的与任务任务：年产6万吨味精厂谷氨酸机械搅拌通风发酵罐设计。
目的：通过课程设计，使同学对工艺参数确定，物料恒算、发酵罐体积及尺寸确定、罐体机械强度、搅拌功率、搅拌轴及搅拌浆叶强度等计算能力得到锻炼。
掌握工程设计基本程序及内容，熟练掌握电脑绘图及绘图质量。
二、设计参数1、 糖酸转化率60%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0.75、 味精分子式187.13（C5H8NO4Na ）.H2O6、 谷氨酸分子式147.13(C5H9NO4)7、 谷氨酸密度取1.553g/cm38、 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、取01LP V （kw ） 12、空罐灭菌压力0.25MPa13、年工作日安330天计算三、物料衡算1、发酵罐总容积计算发酵罐总容积，决定于年工作日、每天生产谷氨酸量、发酵产酸水平、谷氨酸发酵周期、谷氨酸提取率、谷氨酸精制味精得率等。
（1）年谷氨酸的产量=年味精产量÷125%=60000/1.25=48000T（2）每天的谷氨酸产量=年谷氨酸的产量÷330=48000/330=145.45T（3）发酵液密度333/1050/050.15.9528.707.16865553.11105.1258561m Kg m T T m ===++=++=ρρ （4）每天生产发酵液体积谷氨酸提取率发酵产酸水平每天生产谷氨酸量⨯=V =145.45/1.050×(11%×97.5%)=1291.60m 3（5）发酵罐的总容积总V =〔每天生产发酵液体积×发酵周期（小时）〕/24=（1291.60×32）/24=1722.13m 32、求发酵罐个数，取单罐公称容积200m 3查表6-2（发酵工厂工艺设计概论P102）得公称容积是2003m 的发酵罐全容积为2303m 。
取充满系数为0.7.(1)单罐的有效容积计算有效V =单罐公称容积×罐的利用率=200×0.7=140m 3(2)发酵罐个数n 计算n=总V /有效V =1722.13/140=12.31故取13个发酵罐。
四、发酵罐工艺设计1、发酵罐直径及罐体高度计算根据发酵罐的公称容积，确定发酵罐的尺寸。
已知发酵罐直径D ，筒体部分高0H ，发酵罐总高H 。
常见的发酵罐的几何尺寸比例如下：H/D=1.7～3.5 Di/D=1/2～1/3B/D=1/8～1/12 C/Di=0.8～1.0S/Di=2～5 H0/D=2取H/D=2.0，采用标准椭圆形封头。
已知罐公称容积0V 为200m3通常，对一个发酵罐的大小用“公称体积”表示。
所谓“公称体积”， 是指罐的通身（圆柱）体积和底封头体积之和。
其中底封头体积可根据封头形状、直径及壁厚从有关化工设计手册中查得。
标准椭圆形封头体积为：⎪⎭⎫ ⎝⎛+=+=D h D h D h D V b a b 614642221πππ--------(1) 式中：b h —椭圆封头的直边高度，ｍa h —椭圆短半轴长度，标准椭圆D h a 41=。
故发酵罐全体积为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=D h H D V b 6124020π --------(2) 近似计算式为：32015.04D H D V +=π（m3） --------(3)发酵罐公称体积： ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=642D H D V π其中 ⎪⎭⎫ ⎝⎛=2D H231()200461(2)200464.9()V D H D D D m ππ=+=+=== 取发酵罐直径D=5 m 故发酵罐高0H =2D=10 m取封头直角边b h ，一般取值范围为50~55mm ，此处取封头直边为50mm.发酵罐公称容积0V =24D π(H+b h +D 61) =4π×5×5(10+0.05+61×5)=213.6 m 3 发酵罐总高度H =0H +2(b h +a h )=10+2(0.05+5÷4)=12.6m 封头体积：22315()0.7855(0.05)17.34()466D V D h m π=+=⨯+= 发酵罐全容积V=0V +1V =213.6+17.34=230.94 m 3与查表得公称体积一致。
2、发酵罐壁厚计算使用不锈钢0Cr19Ni9，其中钢板许用应力[]MPa 130=δ[]C pDp S +-=ϕσ2 P —设计压力，取最大工作压力的1.1倍，灭菌压力即最大工作压力；ϕ—焊缝系数，双面焊缝取ϕ=0.85（局部无损探伤）； C= 1C +2C 对不锈钢当介质的腐蚀性极微时，取2C =0，查表14-7（《生物工程设备》）取1C =0.6mm 。
[]σ—许用应力（kg/cm2）mm S 83.66.025.01.185.0130225.01.15000=+⨯-⨯⨯⨯⨯=取不锈钢板厚7mm 。
3、 搅拌器类型选择与设计搅拌器的设计应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向运动。
搅拌叶轮大多采用涡轮式，最常用的是六直叶圆盘涡轮搅拌器、六弯叶圆盘涡轮搅拌器、六箭叶圆盘涡轮搅拌器，圆盘作用是避免底部通入的空气从罐中心上升走短路。
为了强化轴向混合，可采用涡轮式和推进式叶轮共用的搅拌体系。
为了拆装方便，大型搅拌叶轮可做成两半型，用螺栓连成整体装配于搅拌轴上。
搅拌叶轮直径与罐径之比Di/D=1/2～1/3。
搅拌叶轮类型的选择主要考虑功率准数，混合特性以及叶轮所产生的液流作用力的大小与种类等等。
由Di/D=1/2～1/3，此时取D i /D=7/20，即：D i =7/20D=1.75m 。
由标准圆盘涡轮搅拌器尺寸D i ：d ：L ：B=20:15:5:4得：圆盘涡轮直径d= D i 15/20=1.75×15/20=1.3125m,桨叶长L= D i 5/20=1.75×5/20 =0.4375 m ，桨叶宽B= D i 4/20=1.75×4/20=0.35 m ，采用标准六弯叶圆盘涡轮搅拌器。
设转速为n 转/min 根据要求01LP V =KW ，即：KW P o 1401401=⨯=。
多只涡轮搅拌器不通风时的搅拌功率计算若是多档搅拌器，两档间距S ，非牛顿流体S 取2D ，牛顿流体S 取2.5-3D ；静液面至上档间距取0.5-2D, 下档搅拌器至罐底距离C 取0.5-1D 。
符合以上条件，两档搅拌器输出的功率就是单只涡轮搅拌器的2倍：95301063.42-⨯⨯=ρi P D n N P式中：o P ----通风时的搅拌功率，单位kW 。
n----搅拌转速（r/min ）i D ----搅拌器直径（m ）p N ----功率准数ρ-----发酵液密度⎪⎭⎫ ⎝⎛3m Kg 所以 140=2×4.63×4.7×3n ×575.1×1050×910-，所以n =57.15 r/min 。
选用功率为125kW 的电机。
通风时搅拌功率（g P ）计算39.008.03232.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=Q nD P P o g ..(kW) ------（a ）式中：.g P 、o P —通风与不通风时的搅拌功率，单位kW 。
n —搅拌转速（r/min ）D —搅拌器直径（m ）Q —通风量（m3/min ）设通风比vm=0.22 则Q=163⨯0.22⨯106=35.86⨯106ml/min=35.86 3m /min 代入上式得，通风时搅拌轴功率.g P =138.2kW<140kw4、 搅拌轴直径计算搅拌轴直径决定于搅拌轴的材料、转速、搅拌功率等。
轴的计算主要是确定轴的最小截面尺寸，进行强度、刚度计算，以便保证搅拌轴能安全平稳的运转。
（1）轴的强度计算对搅拌轴而言，承受扭转和弯曲联合作用，其中以扭转作用为主，所以在工程应用中常用近似的方法进行强度计算。
它假定轴只承受扭矩的作用，然后用增加安全系数以降低材料的许用应力来弥补由于忽略受弯曲作用所引起的误差。
轴受扭转时，其截面上产生剪应力。
采用45号钢，按表1取[]k τ=360，[]31671620k A τπ⨯==2305.103601671620cm =⨯⨯π d ≥3nN A =cm 67.1315.5714005.103=⨯，取d=140mm. （2）轴的刚度计算Q T =n P 9550=30.216348.611409550=N.m, 432D J P π= πϕ180100⨯⨯=P O Q J G T ο=04.01801001432101.830.2163445=⨯⨯⨯⨯⨯ππ≤[]οϕ 根据搅拌设备设计计算,取B=10, cm n N B d 51.1215.571401044==≥ 小于强度计算值，故轴径依强度计算为准。
5、冷却面积计算及设计（1）冷却面积按每立方米发酵液1m 2冷却面积计算，即：π⨯=L 1140 d 取规格为φ65×3的管子做冷却管所以，L= )(m 13.71903.0065.0140=-⨯π 大型发酵罐一般对称取8组冷却管，美组冷却管累积长度取7，每一排上下有2个冷却管。
故冷却管子根数N=719.13/(8×6×2)=7.49,取8根。
冷却管体积：()32256.25.770065.0785.04m l d V =⨯⨯=⨯⨯=π，取V=3 m 3五、设计体会通过此次课程设计，我对生物工程设备课上有关通风发酵设备的理论内容有了更好的掌握；通过一次次的摸索掌握了如何去设计出满足要求的发酵罐，懂得了如何去选择搅拌器、搅拌轴、联轴节、轴承，根据什么去选；并且在选材上也有了一定的基础；原来没有接触过AutoCAD 的内容，通过这次操作使我熟悉了AutoCAD 的操作，能较好的运用AutoCAD 来绘制图形，为我即将结束的大学生活又添了多彩的一笔。
更熟悉了Word 的某些操作和功能；提高了自己的计算机技能，锻炼了动手能力，提升了专业知识的掌握水平。
通过此次实际动手来做课程设计，使我加深了对一个道理的理解“学无止境”我相信这些道理将会对我未来的人生产生极大的影响，再次对各位老师深表感谢。