生工10-1 武雪龙 年产6万吨味精厂谷氨酸机械搅拌通风发酵罐设计
味精发酵罐课程设计
专业课程设计课程名称生物技术专业课程设计题目名称年产6000t味精发酵罐设计学生学院化学与生命科学学院专业班级生物专08-1班学号 *********** 学生姓名吴诗平指导教师马超2010 年12 月31 日广东石油化工学院大学课程设计任务书年产6000吨味精发酵罐设计DESIGN AND CHOICE OF 6000t MONOSODIUM GLUTAMATE FERMENTOR ABSTRACT 1、中英文摘要味精是烹饪中常用的一种鲜味调味品，主要以发酵法生产。
本论文以年产6000吨为规模，针对味精发酵生产过程中最主要的设备发酵罐进行了模拟设计和选型。
本论文进行工艺计算、主要设备工作部件（如罐体、罐体壁厚、封头壁厚计算、搅拌器、仪表接口、人孔和视镜、管道接口等）尺寸的设计。
【abstract】(英文摘要)Monosodium glutamate is cooking a common freshness condiment, mainly fermentation production. This thesis with annual output of 6,000 tons for scale, aiming at the monosodium glutamate fermentation process of the main equipment fermentation tank simulated in the design and selection. This thesis process calculation, the main equipment working parts (such as tanks, vessel wall thickness, sealing head wall thickness calculation, mixer, instrument interface, manhole and as a mirror, pipeline interfaces, etc.) design.of size【关键词】：味精发酵罐设计选型【key words】：Fermentor Monosodium glutamate Design Choice2、目录1、中文英摘要 (2)2、目录 (3)3、前言 (4)4、发酵生产工艺及流程（发酵菌株、生产条件、原料、工艺流程等） (4)4.1味精生产工艺 (4)4.1.1 发酵菌株 (4)4.1.2 生产原料【3】 (4)4.1.3 培养基制备[5] (4)4.1.4 味精发酵生产影响条件 (5)4.1.5 味精生产工艺概述[6] (5)5、发酵罐主要设计条件（发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果） (7)5、罐体几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸的设计计算 (7)5.1发酵罐主要设计条件及主要技术指标 (7)5.2罐体选型、几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸、生产能力的设计计算 (8)5.2.1发酵罐的选型 (8)5.2.2 发酵罐生产能力、数量和容积的确定 (8)5.2.3 罐体主要部件尺寸的设计计算 (10)6、冷却装置设计 (14)6.1 冷却方式 (14)6.2 装液量 (14)6.3冷却水耗量 (14)6.4 冷却面积的确定 (14)7、发酵罐设计总结及心得体会 (15)参考文献及资料 (16)3、前言我设计的是一台30M3的机械搅拌通风发酵罐,发酵生产谷氨酸，进而生产味精。
本科毕业论文-—年产6万吨11°p啤酒厂发酵车间工艺设计
四川理工学院毕业设计年产6万吨11°P啤酒厂发酵车间工艺设计四川理工学院生物工程学院二O一三年六月四川理工学院四川理工学院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目：年产6万吨11度淡色啤酒厂发酵车间设计系：生物工程系专业：生物工程班级：09.3 学号：09041010323学生：蒋薇指导教师：张静接受任务时间：2013.01.10教研室主任：（签名）系主任：（签名）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求产品：11ºP淡色啤酒生产原料：大麦麦芽、玉米淀粉生产天数：生产旺季（170天）占全年总产量的70％厂址: 四川某地⑴全厂工艺论证；⑵全厂物料衡算、重点车间热量衡算；⑶重点车间主要设备设计计算及附属设备选型。
⑷图纸要求: ①车间平面布置图、车间立面布置图②重点车间带控制点的工艺流程图③全厂工艺流程方块图；主体设备装配图2．指定查阅的主要参考文献及说明《发酵工厂工艺设计概论》《生物工程设备》《化工工艺设计手册》《化工机械基础》《材料与零部件》3．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 资料收集和查阅2013.01.10-2012.03.182 全厂工艺论证及工艺参数的确定2013.03.18-2013.03.313 物料衡算、热量、耗冷量及耗水量的计算2013.03.31-2013.04.164 发酵车间主体设备及附属设备的计算与选型2013.04.16-2013.05.065 发酵车间设计及绘制图纸2013.05.06-2013.05.246 撰写设计说明书2013.05.24-2013.06.04注：本表在学生接受任务时下达四川理工学院毕业设计开题报告设计名称年产6万吨11°P啤酒厂发酵车间工艺设计设计类型 D 指导教师张静学生姓名蒋薇学号09041010323系、专业、班级生物工程学院生物工程专业2009级3班一、选题依据：（简述研究现状或生产需求情况，说明该设计（论文）目的意义。
工厂研究设计年产XX万吨味精工厂发酵车间研究设计
武汉轻工大学《发酵(制药)工厂设计》课程设计说明书设计题目：年产35000吨味精工厂发酵车间工艺设计姓名学号院 (系) 生物与制药工程学院专业生物工程指导教师2014年1月10日前言课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时也是理论知识与实际应用相结合的重要环节。
本设计为年产3万吨味精厂的生产车间设计，通过双酶法谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。
谷氨酸单钠（monosodium glutamate）,呈强烈鲜味，商品名为味精。
因味精具有肉类鲜味，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。
随着人们对味精的认识不断深入提高，对它的营养价值、安全性及如何正确使用都有了普遍的了解。
味精具有很强的鲜味（值为0.03%），现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。
1987年3月，联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家联合委员会第十九次会议，宣布取消对味精的食用限量，再次确认为一种安全可靠的食品添加剂。
味精是一种强碱弱酸盐，它在水溶液中可以完全电离变成谷氨酸离子（GA ︱+︱）和钠离子。
味精进入胃后，受胃酸作用生成谷氨酸。
谷氨酸被人体吸收后，参与体内许多代谢反应，并于其他许多氨基酸一起共同构成人体组织的蛋白质。
味精可以增进人们的食欲，提高人体对其他各种食物的吸收能力，对人体有一定的滋补作用。
因为味精里含有大量的谷氨酸，是人体所需要的一种氨基酸，96％能被人体吸收，形成人体组织中的蛋白质。
它还能与血氨结合，形成对机体无害的谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨的毒性作用。
因此，谷氨酸能用来预防和治疗肝昏迷。
由于谷氨酸参与脑组织的蛋白质代谢和糖代谢，故而能促进中枢神经系统的正常活动，对治疗脑震荡和脑神经损伤有一定疗效。
从总体上说，味精行业的发展前景是比较广阔的，我国是世界上人口最多的国家，而我国的味精出口不足年产量的1%，绝大部分味精都在国内市场上消化了，随着人民生活水平的提高，人们对味精的需求会越来越大，况且国内外市场上对味精的消费不仅仅限于调味，而是广泛的作为一种原材料或香料表面活性剂应用于医药和化妆品生产行业。
年产6万吨味精生产工艺设计
年产6万吨味精生产工艺设计年产6万吨味精生产工艺设计摘要味精是调味料的一种，主要成分为谷氨酸钠。
味精的主要作用是增加食品的鲜味，在中国菜里用的最多，也可用于汤和调味汁。
味精，学名“谷氨酸钠（C5H8NO4Na）”。
谷氨酸是氨基酸的一种，成品为白色柱状结晶体或结晶性粉末，是目前国内外广泛使用的增鲜调味品之一。
其主要成分为谷氨酸和食盐。
我们每天吃的食盐用水冲淡400 倍，已感觉不出咸味，普通蔗糖用水冲淡200 倍，也感觉不出甜味了，但谷氨酸钠，用于水稀释3000倍，仍能感觉到鲜味，因而得名“味精”。
味精是采用微生物发酵的方法由粮食制成的现代调味品，在我们的生活中用量很大。
本设计为年产6万吨味精的生产工艺，通过双酶法、谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。
通过详细了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，并根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算及设备的选择。
最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。
本设计的工艺流程为发酵预处理（种子培养、原料预处理，制无菌空气）→发酵→等电点提取→中和制味精→浓缩结晶→精制分装。
该处理工艺具有工艺流程清晰、结构紧凑简洁、运行容易控制等优点。
为味精生产的理想途径，具有良好的经济效益、环境效益和社会效益，在实际的生产生活中得到了大量的推广应用。
关键词：味精，谷氨酸钠，糖发酵，双酶法，等电点提取productive technology designed for the monosodium glutamate factory which produce 60,000 tons per year AbstractMonosodium glutamate (MSG) is the sodium salt of the non-essential amino acid glutamic acid，which is the final resolve product from protein. If we dilute the salt with 400 times water, we can’t taste salty any more. If we dilut e the sucrose with 200 times water, we can’t taste sweetness too. But even if 3000 times water, Monosodium glutamate still taste flavor.Monosodium glutamate is a modern spice made of food by using microbial fermentation. This productive technology designed for the monosodiumglutamate factory which produces 60,000 tons per year by Double Enzyme、Sugar fermentation in glutamic acid and an isoelectric point of extraction to produce glutamic acid. We know through pretreatment of raw material、fermentation、extraction to learn Monosodium glutamate’s production methods and prod uction process. According to its situation, choose the way to fermentation which suit for production process. At the same time balance the material and choose the equipment . Finally draw out the fermentation process flow diagram and floor plan. The technological process of this design is:Fermentation pretreatment（Seed development；Pretreatment of raw materials；System sterile air）→fermentation→Isoelectric point of extraction→neutralization to Production of MSG→Concentration crystal→processing and repacking.this productive technology designed has many traits. Such as, well-knit structure, pithy quick control, lasting attacked, less sledge capacity,and its running and management is uncomplicated.Key words: MSG;Double Enzyme;Sugar fermentation; Isoelectric point of extraction1 前言1.1研究目的及意义通过运用专业知识和查阅相关资料，了解味精发酵的工艺流程，并掌握味精发酵过程中对发酵罐、种子罐、搅拌器和冷却管等材料的选取及物料平衡的计算，并运用到实际的生产生活中。
75M3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计
课程设计75M3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计课程名称生物工程设备 _______________学生学院轻工化工学院 _______________专业班级生物工程一班 _______________学号____________________学生姓名十_____________________指导教师__________________2010 年6 月20 日广东工业大学课程设计任务书75M 3机械搅拌通风谷氨酸发酵罐的设计轻工化工学院 生物工程一班 、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设计75M 3机械通风发酵罐，应用TG866菌株发酵生产谷氨酸，产物是次级代谢产物， 非牛顿型流体，三级发酵。
发酵罐高径比为 2.6，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初 始水温：20 C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（A3号图纸）1张题目名称学生学院 专业班级 姓 名 学 号四、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] GB/T 14690-1993-1993,技术制图比例[S].北京：中国标准出版社,1993.⑸梁世中.生物工程设备[M].北京：中国轻工业出版社，2007.[6] 田洪涛.现代发酵工艺原理[M].北京：化学工业出版社，2007.[7] JBT4746-2002，钢制压力容器用封头[S].北京：中国标准出版社，2002.发出任务书日期：2012年6月11日指导教师签名:计划完成日期：2012年6月22 日基层教学单位责任人签章:主管院长签章:课程设计考核表摘要本次设计的是一台75M3机械搅拌发酵罐，发酵生产谷氨酸。
6万吨11°淡色啤酒发酵罐的设计
6万吨11°淡色啤酒发酵罐的设计前言本设计为顺应近几年来啤酒工业飞速发展的需求，在啤酒工艺成熟的基础上，同时体现了啤酒酿造的新工艺，为企业的开源节流提供了新的依据。
设计题目为年产6万吨11度淡色啤酒厂发酵罐设计，此啤酒的酿造方法采用70%的麦芽，30%的大米，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。
发酵设备采用圆筒体锥底发酵罐，发酵周期是17天。
本设计内容主要包括物料衡算，热量衡算，冷耗衡算和设备选型的计算及重点设备选型及计算。
糖化方法采用双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。
本设计的图纸主要为发酵罐装配图。
本文对啤酒生产线工艺设计中的关键部分—原料的糊化、糖化、煮沸、麦汁过滤、啤酒过滤及其设备选型进行了粗略研究。
对发酵过程及其设备选型进行了较为详细的探讨。
关键词：啤酒工艺；设备选型；技术经济；发酵；糖化；发酵罐.目录第一章绪论 (6)1.1 设计选题的目的 (6)1.2 设计工作的意义 (6)1.3 课题研究内容及方法 (6)1.3.1 设计依据 (6)1.3.2 设计范围 (6)1.3.3 指导思想 (6)1.4 工艺选择 (6)1.5 设备的选择 (7)第二章啤酒工艺选择与论证 (8)2.1 啤酒原料 (8)2.1.1 酿造用水 (8)2.1.2 麦芽 (8)2.1.3 酒花 (8)2.1.4 辅料 (8)2.1.5 酵母 (8)2.2 麦汁制备 (8)2.2.1 麦芽及辅料的粉碎理论 (8)2.2.2 麦芽的粉碎 (9)2.2.3 辅料的粉碎 (9)2.2.4 糖化工艺的选择与论证 (9)2.3 麦汁过滤 (10)2.3.1 麦汁过滤的基本要求及技术指标 (10) 2.3.2 麦汁过滤方法及影响因素 (10)2.4 麦汁煮沸 (10)2.4.1 麦汁煮沸设备选择及优缺点 (10) 2.4.2 麦汁煮沸工艺 (10)2.5 麦汁后处理 (10)2.5.1 热凝固物及冷凝固物的分离 (11) 2.5.2 麦汁的冷却 (11)2.5.3 麦汁的充氧 (11)2.6 啤酒发酵的工艺论证 (11)2.6.1 啤酒酵母 (11)2.6.2 啤酒发酵工艺技术控制 (12)2.6.3啤酒发酵工艺 (13)2.6.4 啤酒发酵方法的选择 (16)2.6.5 酵母的添加与回收 (17)2.6.6 发酵设备的降温控制 (17)2.7 酵母的添加与回收 (18)2.8 发酵设备的降温控制 (18)2.9 啤酒过滤 (18)2.9.1 啤酒过滤理论 (18)2.9.2 啤酒过滤方式的选择与论证 (19)2.10 啤酒的包装 (19)第三章物料衡算 (20)3.1物料衡算的意义 (20)3.2物料衡算基础数据 (20)3.3 100㎏原料生产11°P啤酒的物料衡算 (20)3.4 生产100L 11°P啤酒的物料衡算 (21)3.5 年产6万吨11°P淡色啤酒糖化车间物料衡算 (23) 第四章耗冷量的计算 (26)4.1发酵车间工艺流程 (26)4.2工艺技术指标及基础数据 (26)4.3 麦汁冷却耗冷量Q1 (26)4.4 发酵耗冷量Q2 (26)4.4.1 发酵期间发酵放热Q2 (26)4.4.2 发酵后期发酵液降温耗冷Q2″ (27)4.4.3 发酵总耗冷量Q2 (27)4.4.4 每酵用冷媒耗量Q0 (27)4.4.5 发酵用冷媒耗量（循环量）M2 (27)4.5 非工艺耗冷量 (27)第五章发酵罐的设计与选型 (29)5.1 发酵罐体积的确定 (29)5.2 发酵罐数量的确定 (29)5.3 发酵罐材料的选择 (29)5.3.1发酵罐圆柱体部分壁厚确定 (29)5.3.2 标准椭圆封头壁厚算 (30)5.3.3 罐底锥形封头的设计型 (31)5.3.4 进料管及排酒管的直径与型 (31)5.3.5 冷媒进出管 (31)5.3.6 发酵罐夹套的选取 (32)5.3.7 CO2排出管及CIP清洗管 (33)5.3.8 其他选型 (34)总结 (36)参考文献 (37)第一章绪论1.1 设计选题的目的目前，世界上啤酒市场的竞争日益激烈，广大消费者对啤酒品种结构和产品质量的要求也越来越高，相应的新品种也层出不穷。
年产万吨味精工厂发酵车间设计说明书
安全与环保考虑：确保设备布局和流程优化符合安全和环保要求
设备选型依据：根据生产工艺要求，选择适合的设备型号和规格
设备安装与调试要求
设备安装前准备：检查设备规格、型号是否符合要求，准备安装工具和材料
设备安装过程：按照设备安装说明书进行安装，确保设备稳固、安全
设备调试要求：对设备进行调试，确保设备正常运行，达到设计要求
噪声控制：采用低噪声设备，并采取隔音措施
能源节约：优化工艺流程，降低能源消耗
应急预案与事故处理方案
应急预案：针对可能发生的事故，制定相应的应急措施和预案，包括疏散、救援、灭火等方面
事故处理方案：明确事故处理的流程和责任人，包括事故报告、调查、处理和预防等方面
安全生产与环境保护措施：加强安全生产管理，提高员工安全意识，确保生产过程符合环保要求
激励机制：根据考核结果给予相应的奖励或惩罚
培训计划：针对不同岗位制定相应的培训计划，提高员工技能水平
考核周期：按季度或年度进行考核
07
项目投资估算依据和方法
依据：设备购置费、安装工程费、建筑工程费、流动资金、其他费用等
方法：单位产品投资估算法、生产能力指数法、比例估算法等
经济效益分析指标体系建立
结论与建议：根据经济效益预测及敏感性分析结果，提出项目建设的可行性结论及建议。
感谢您的观看
成品检验与放行：对成品进行检验，确保符合质量标准后才能放行
04
主要设备选型依据
生产能力：满足年产万吨味精的生产需求
设备性能：稳定、高效、易于维护
设备材质：符合食品安全要求，耐腐蚀、耐磨损
设备布局：合理利用空间，提高生产效率
设备布局与流程优化
设备布局原则：合理规划设备布局，提高生产效率
年产6000吨植酸酶发酵工厂设计论文
本科生毕业设计说明书年产6000吨植酸酶发酵工厂设计摘要本次毕业设计的任务是年产6000吨植酸酶制剂生产工厂设计。
在现代食品工业中, 酶的应用几乎涉及到食品加工的各个领域。
随着酶制剂日益广泛的应用,经济效益显著。
植酸酶是一类催化植酸（肌醇六磷酸酯）及植酸盐水解成无机磷和肌醇的酶的总称。
植酸酶不但可以使单胃动物利用有机磷，还可减少磷的排出，减轻环境污染，所以植酸酶引起众多科研工作者的广泛关注，植酸酶生产的具体工艺流程，通过物料衡算确定需要----立方米发酵罐----台和----立方米种子罐----台，在此基础上得出发酵工段所需要的各种原料量，通过能量衡算确定水、无菌空气和蒸汽等的消耗量。
然后对主要设备进行计算和选型，得出发酵罐、种子罐及通用设备、非标准设备等的结构尺寸、冷却装置、传动装置，根据工艺要求确定罐的附属设备和辅助设备以及发酵过程中的优化控制，然后进行植酸酶制剂活性测定。
最后设计了发酵工厂的车间布局，提出了相应的公用工程、安全卫生与环境保护等辅助工艺。
根据计算结果，设计了六张图纸，分别为发酵罐装配图、种子罐装配图、工艺管道及仪表流程图、厂房车间布置图、物料流程图和设备一览表。
关键词：碱性蛋白酶；发酵；工艺设计The graduation project's mission is to make a production plant design, whose annual output is 6,000 tons of phytase preparation.AbstractIn modern food industry, enzymes are used involving almost all areas of food processing. With the increasingly widespread application of enzymes, it has significant economic benefits. Phytase is a class of enzyme that can catalyze phytate (inositol hexaphosphate) and phytic acid salt hydrolyzing into inorganic phosphorus and inositol. Phytase not only make monogastric animals can use of organic phosphorus, but also can reduce the discharge of phosphorus and the environmental pollution, so phytase caused widespread concern of many researchers. Specific phytase production process, by material balance determine demand ---- an m3 of fermenters ---- one---- and---- an m3 of seed tank----one, deriving all the required material of fermentation section based on that. Determined through the energy balance of water, sterile air and steam consumption. Then calculate and select the main device, obtaining the structure,the size, the cooling device and transmission device of the fermenter ,seed tank, general equipment and non-standard equipment. According to the technical requirements to determine tanks’ ancillary e quipment, auxiliary equipment and optimized control in the fermentation process, then make preparations phytase activity assay. Finally the fermentation factory floor layout is designed, putting forward the corresponding public works, health and safety and environmental protection and other auxiliary craft. According to the results of the calculation, six drawings are disigned, respectively fermenter assembly drawings, seed pots assembly drawings, process piping and instrumentation diagrams, factory workshop layout, material flow and equipment list.Keywords: alkaline protease; fermentation; process design第一章总论1.1设计依据：**科技大学化学与环境工程学院下达的毕业设计书。
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齐鲁工业大学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）作者姓名武雪龙作者学号 201006021041专业班级生物工程10-1指导教师王兰芝王君高目录设计任务书 (2)前言 (3)课程设计的目的与任务 (4)设计参数 (4)物料衡算 (4)(一)发酵罐总容积计算 (4)（二）发酵罐个数计算 (5)发酵罐工艺设计 (5)（一）发酵罐直径及罐体高度计算 (5)（二）发酵罐壁厚计算 (6)（三）搅拌器类型选择与设计 (7)（四）搅拌轴直径计算 (9)（五）冷却面积计算与设计 (11)发酵罐附件设计与选型 (13)发酵罐的技术要求与规范 (15)设计体会 (16)教材及主要参考资料 (17)相关数据表 (17)课程设计任务书食品与生物工程学院学院2010级生物工程专业学生武雪龙题目：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、设计参数糖酸转化率60% 2、发酵产酸水平12%发酵周期34小时 4、发酵罐充满系数为0.7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〔4〕化工设备设计全书编辑委员会编《搅拌设备设计》上海科学技术出版社1985 〔5〕吴思方《发酵工厂工艺设计概论》中国轻工业出版社2007（6）化工工艺设计手册（7）于令信《味精工业手册》（8）张克旭《氨基酸发酵工艺学》轻工业出版社完成期限：自2013年 10 月 21 日至 2013 年 10 月 27 日指导教师：王君高王兰芝教研室主任：前言通过发酵工业化生产的几十年实践，人们逐步认识到发酵工业过程是一个随着时间变化的（时变的）、非线性的、多变量输入和输出的动态的生物学过程，按照化学工程的模式来处理发酵工业生产（特别是大规模生产）的问题，往往难以收到预期的效果。
从化学工程的角度来看，发酵罐也就是生产原料发酵的反应器，发酵罐中培养的微生物细胞只是一种催化剂，按化学工程的正统思维，微生物当然难以发挥其生命特有的生产潜力。
于是，追溯到作坊式的发酵生产技术的生物学内核（微生物），返璞归真而对发酵工程的属性有了新的认识。
发酵工程的生物学属性的认定，使发酵工程的发展有了明确的方向，发酵工程进入了生物工程的范畴。
生物反应工程与设备课程设计是生物工程专业一个重要的、综合性的实践教学环节，要求我们综合运用所学知识如生化反应工程与生物工程设备课程来解决生化工程实际问题，对培养我们全面的理论知识与工程素养，健全合理的知识结构具有重要作用。
一个优良的生物反应器应具有良好的传质传热和混合的性能；结构严密，内壁光滑，易清洗，检修维护方便；有可靠的检测及控制仪表；搅拌及通气所消耗的动力要少；能获得最大的生产效率与最佳的经济效益。
通常将进行大规模悬浮培养微生物的反应统称为发酵罐。
一、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12%3、发酵周期34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/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、取01LPV（kw/m³） 12、空罐灭菌压力0.25MPa13、年工作日安330天计算三、物料衡算（一）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.每天谷氨酸生产量的确定（1）年谷氨酸的产量=年味精产量÷125% =60000÷125% =48000t(2)每天的谷氨酸产量=年谷氨酸的产量÷330 =48000÷330 =145.5t （3）发酵液密度33/054.19489.0077.0017.0855.0553.112.05.1025.0855.01m 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的量⨯=m=145.5/1.050×(12%×97.5%)=1243.6T V= m ／ρ=1243.6T ÷1.054T ／m ³=1179.9m 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=（1171.9×34）/24=1671.5m ³（二）求发酵罐个数，取单罐公称容积200m3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 =1671.5/140=11.9故取12个发酵罐。
四、发酵罐工艺设计（一）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： H0/D=1.7～3.5 Di/D=1/2～1/3 B/D=1/8～1/12 C/Di=0.8～1.0 S/Di=2～5 H0/D=2取H0/D=2.0，采用标准椭圆形封头。
已知罐公称容积V 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：bh —椭圆封头的直边高度，ｍah —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 612402π（1） 近似计算式为：30215.04D H D V +=π（m ³） （1）发酵罐公称体积0V ：（取H0/D=2，bh =40mm ）取D=5m 时 )61(4020D h H D V b ++=π )56104.010(254⨯++⨯⨯=π=213m ³⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=D h H D V b 612402π= ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯+⨯⨯56104.0210254π=230.5m ³查表知公称容积是200m ³的发酵罐全容积为230m ³，与查表的公称容积一致，故取发酵罐直径D=5m,故发酵罐高0H =2D=10mH=H +2（a h +bh ）=12.5m（二）发酵罐壁厚计算[]Cp Dp+-=ϕσδ2（2）式中：p —耐受压强，kg/cm2，表压；D —罐径，cm ；ϕ—焊缝系数，双面焊缝ϕ=0.8，无焊缝ϕ=1.0（采用双面焊缝）C —腐蚀裕度，当δ-C ＜1cm 时，C=3mm ；[]σ—许用应力（kg/cm2），使用不锈钢0Cr19Ni9，其中钢板许用应力[]σ=130MPa设计压力为0.28Mpa ，则： 表压=绝对压力-大气压力 =0.28-0.1=0.18Mpamm3.7318.08.0130218.05000=+-⨯⨯⨯=δ 取不锈钢板厚8mm 。
（三）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。
单只涡轮搅拌器不通风时的搅拌功率计算9531063.4-⨯=ρD n N P P o （3）式中 P0---不通风时搅拌器输入的功率（W ） n----涡轮转数（r/s ）D----搅拌器直径（m ） ρ ----醪液密度（kg/m3） Np-----功率准数若Po 单位为kW ，n 单位为r/min 。
则：9531063.4-⨯=ρD n N P P o （3）已知六直叶涡叶搅拌器叶轮直径Di ，盘径di,叶弦长L ，叶宽B ，Di ：di ：L ：B=20:15:5:4 搅拌器叶轮直径Di=)21~31( D由Di/D=1/2～1/3，此时取Di/D=1/3，即：Di=1/3 D=1.7m 。
由标准圆盘涡轮搅拌器尺寸Di ：di ：L ：B=20:15:5:4得： 圆盘涡轮直径di= 15/20 D =1.7×3/4=1.3m, 桨叶长L= 5/20 D =1.7×5/20 =0.4m ， 桨叶宽B= 4/20 D =1.7×4/20=0.3m ， 采用标准六直叶圆盘涡轮搅拌器。
2．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 （3）取01L P V =（kw/m3） 两档搅拌 P0=140kw所以140=2×4.63×6×3n ×57.1×1054×910-n =56.88r/min 。