机械搅拌通风发酵罐的设计说明
机械搅拌通风发酵罐设计
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。
机械搅拌通风发酵罐的设计
目录1 设计任务书： (1)2 设计概述与设计方案简介： (1)2.1味精生产工艺概述 (2)2.2 味精工厂发酵车间的物料衡算 (4)2.21 工艺技术指标及基础数据 (4)2.22 谷氨酸发酵车间的物料衡算 (3)2.3 机械搅拌通风发酵罐 (3)2.31 通用型发酵的几何尺寸比例 (4)2.32 罐体 (4)2.33 搅拌器和挡板 (4)2.34 消泡器 (4)2.35 联轴器及轴承 (5)2.36 变速装置 (5)2.37 空气分布装置 (5)2.38 轴封 (5)2.4 气升式发酵罐 (5)2.5 自吸式发酵罐 (5)2.6 高位塔式生物反应器 (6)3 工艺及主要设备、辅助设备的设计计算 (6)3.1发酵罐 (6)3.11发酵罐的选型 (6)3.12生产能力、数量和容积的确定 (6)3.13 主要尺寸的计算： (6)3.14冷却面积的计算 (7)3.2搅拌器计算 (7)3.21搅拌轴功率的计算 (8)3.3设备结构的工艺计算 (9)3.4 设备材料的选择[10] (11)3.5发酵罐壁厚的计算 (11)3.6接管设计 (12)3.7支座选择 (12)4设计结果汇总表 (13)5 设计评述 (13)6 参考资料 (13)致谢 (14)1 设计任务书：食品发酵工程课程设计任务书2 设计概述与设计方案简介：谷氨酸是一种氨基酸, 其用途非常广泛,可用于食品、医学、化妆品等。
谷氨酸生产，始于1910年日本的味之素公司用水解法生产谷氨酸。
1956年日本协和发酵公司分离得到谷氨酸棒杆菌，使发酵法生产谷氨酸成为可能，由于发酵法生产氨基酸具有生产能力大、成本低、设备利用率高等特点，使氨基酸工业得到突飞猛进的发展[1]。
我国1958年开始研究，1965年在上海天厨味精厂投产。
目前我国谷氨酸的年产量已达170万吨，产销量占世界第一位。
经过几十年的发展，在该行业诸多工程人员的努力研究下，使我国谷氨酸生产四大收率指标（糖化收率、发酵糖酸转化率和产酸率、提取收率、精制收率）均达到历史最好水平。
20 立方米机械搅拌通风发酵罐设计
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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
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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、
5立方米机械搅拌通气发酵罐设计
5立方米机械搅拌通气发酵罐设计一、选型原则与背景通气发酵技术是一种较为成熟的生化处理技术之一，适用于含有大量难以降解有机物质的各种有机废弃物的处理，可将有机物质转化为厌氧菌、需氧菌等微生物的生物质，同时产生沼气和有机肥等价值产品。
通气发酵装置中，通气发酵罐作为关键设备之一，对于发酵过程的实施和低成本运营起着至关重要的作用。
通气发酵罐的选型应考虑适用性、可靠性、耐久性和安全性等因素。
首先，通气发酵罐的体积应适当，以容纳发酵物质和发酵气体，并且方便操作维护；其次，罐体应具有良好的耐久性和韧性，以承受发酵过程中的厌氧、需氧微生物的反复冲击；第三，通气发酵罐应具有高度的密闭性和前瞻性，以保证稳定的发酵过程和产量的提高；最后，通气发酵罐应具有高效的能耗和运营成本的控制，以确保经济性和可持续性。
为了满足上述设计原则，我们选用5立方米的机械搅拌通气发酵罐作为设计对象。
下面就机械搅拌通气发酵罐的选型原则和设计特点进行详细介绍。
二、设计特点1、通气式发酵罐通气发酵装置中，通气式罐具有高效、节能的特点。
因为相较于密闭式罐，通气式罐具有更快的反应速度和更高的气体转化率。
在罐体底部设置通气孔，以不间断地向罐内通入外部空气；同时，罐体顶端采用编织式气体松弛带，将罐内产生的气体排放至大气中，以保证罐内气体压力稳定。
这种通气式设计可以最大限度地提高罐体内的通气效率，加速发酵过程，提高产物的产率和质量。
2、机械搅拌方式机械搅拌是现代化通气式发酵装置的核心功能之一。
机械搅拌能充分混合罐内物料，使得各种生化因素得到更好的充分发酵，促进了微生物的生长和代谢，并提高了发酵物质的接触效率。
同时，机械搅拌还提高了罐内反应的均匀性，减少了底部物料的淤积，减轻了对发酵物进行柔性控制的工作量。
3、独立切换操作面板机械搅拌发酵罐的独立操作面板设计，方便了罐内各种参数的实时检测和调节。
面板设有可变频率、分析仪和控制器等多个功能区，能够给发酵罐低频、中频及高频的信号控制和调整能力，保证了反应的可靠性和生产品质的稳定性。
机械搅拌通风发酵罐的设计
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。
50M3机械搅拌通风发酵罐的设计说明书
设计50M3机械通风发酵罐，应用基因工程菌株发酵生产柠檬酸，产物是初级代谢产物，牛顿型流体，二级发酵。
发酵罐高径比为2.8，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初始水温：18℃，出水温度26℃。
1.设计方案的拟定我设计的是一台50M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产柠檬酸。
经查阅资料[1]，得知生产链霉素的菌种有黑曲霉、温氏曲霉、梨形毛霉、淡黄青霉、二歧拟青霉、棒曲霉、泡盛曲霉、芬曲霉、丁二烯酸曲霉、斋藤曲霉及宇佐美曲霉、绿色目霉、黑粉霉等，综合生产能力、菌种稳定性、传统经验等因素选择黑曲霉，该菌种最适发酵温度为30℃，pH为2-3，培养基为蔗糖发酵培养基，主要由蔗糖、硝酸铵、盐酸和水合硫酸镁等所组成。
发酵罐主要由罐体、封头、冷却蛇管、搅拌装置、传动装置、轴封装置、人孔和其它的一些附件组成。
这次设计就是要对机械搅拌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，把整个设计的运算过程和相应的表格列明。
表1-1 发酵罐主要设计条件步骤项目及代号参数及结果备注1发酵菌种黑曲霉2工作压力0.20Mpa3设计压力0.25Mpa4发酵温度30C5设计温度150C6冷却方式蛇管冷却7培养基蔗糖发酵培养基8工作pH 2—39设定pH 3 根据参考文献【1】选取由工艺条件确定由工艺条件确定根据参考文献【1】选取由工艺条件确定由工艺条件确定根据参考文献【1】选取由工艺条件确定由工艺条件确定2 罐体几何尺寸的确定2.1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。
20立方米机械搅拌通风发酵罐设计
20立方米机械搅拌通风发酵罐设计设计20立方米机械搅拌通风发酵罐摘要：本文通过设计一个20立方米机械搅拌通风发酵罐，旨在提高发酵效率和产品质量。
设计主要包括罐体结构、机械搅拌装置、通风系统和温度控制等方面。
通过合理的设计和参数选取，可以实现发酵过程中的气体交换和温度控制，提高发酵罐的工作效率和产品质量。
关键词：机械搅拌、通风发酵、温度控制、罐体结构1.引言发酵技术在食品、化工、农业等领域有着广泛的应用和前景。
机械搅拌通风发酵罐作为一种常用的发酵设备，具有体积大、发酵效率高的特点。
本文旨在设计一个20立方米的机械搅拌通风发酵罐，以提高发酵效率和产品质量。
2.设计要求（1）罐体容积：20立方米；（2）机械搅拌工作效果好，能够均匀搅拌发酵物料；（3）通风系统能够满足发酵过程中气体交换的需要；（4）温度控制系统能够保持适宜的发酵温度。
3.罐体结构设计（1）罐体选材：选择耐腐蚀、食品级的不锈钢材料，以保证产品的卫生和安全。
（2）罐体结构：设计圆筒形罐体，通过计算得出合适的直径和高度，以满足20立方米的容积要求。
（3）支撑结构：罐体底部设计合适的支撑结构，确保整个罐体的稳定性和安全性。
4.机械搅拌装置设计（1）搅拌器选型：选择适用于发酵物料的机械搅拌器，要求能够均匀搅拌发酵物料，避免结块现象的发生。
（2）搅拌器位置：将搅拌器设置在罐体底部靠近中心位置，以实现更好的搅拌效果。
5.通风系统设计（1）气体进出口：设计合适的气体进出口，确保充分的气体交换和通风效果。
（2）通风装置：选取适当的风机和过滤装置，以保证通风系统的正常运行和清洁。
6.温度控制系统设计（1）温度传感器：在发酵罐中设置温度传感器，实时监测发酵过程中的温度变化。
（2）加热和降温装置：根据温度监测结果，通过加热和降温装置调节罐内温度，以保持适宜的发酵温度。
7.结论通过以上的设计和参数选取，可以实现20立方米机械搅拌通风发酵罐的设计。
该设计能够满足发酵过程中的气体交换和温度控制需求，提高发酵效率和产品质量。
5立方米机械搅拌通气发酵罐设计
5立方米机械搅拌通气发酵罐设计1. 简介本文档旨在介绍一种设计方案，用于制造带有机械搅拌和通气功能的5立方米发酵罐。
该发酵罐可用于生物工程、食品工业等领域的发酵过程。
我们将详细讨论发酵罐的结构、材料、机械搅拌装置、通气装置以及相关注意事项。
2. 发酵罐结构5立方米机械搅拌通气发酵罐的基本结构如下：•罐体：采用不锈钢材料制作，具有良好的耐腐蚀性和密封性。
罐体内部应进行表面处理，以确保发酵过程中不会发生不必要的化学反应。
•支撑结构：发酵罐需要具备良好的稳定性。
可以使用三脚架或更复杂的支撑结构来支撑罐体。
•排液装置：设计双层底部结构，以方便排除底部产生的液态废物。
•观察窗：设计透明的观察窗，以便操作人员观察发酵过程。
•杂质控制：设置进出口阀门和过滤器，以控制发酵罐中的杂质。
•控制系统：配备适当的控制系统，以实现对搅拌、通气过程的自动控制。
3. 机械搅拌装置机械搅拌装置对于发酵过程中的溶液混合至关重要。
以下为机械搅拌装置的设计要点：•搅拌器种类：推荐使用桨叶式搅拌器。
该种类型的搅拌器能够提供均匀的液体搅拌效果，避免局部过高的温度或浓度。
•运行速度：搅拌器的运行速度应根据具体的发酵工艺来确定。
通过调节搅拌器的转速，可以控制溶液的混合程度。
•安装位置：搅拌器应安装在发酵罐的底部，并与罐体平行，以确保搅拌的效果。
•搅拌器材质：搅拌器的材质应选择耐腐蚀、耐高温的材料，如不锈钢。
4. 通气装置通气装置对于发酵过程中的氧气供应和二氧化碳排放至关重要。
以下为通气装置的设计要点：•通气方式：采用气体进出口来实现通气的目的。
气体进口可以通过气体控制阀来调节进气量。
•进气过滤：通气装置应设置过滤器，以防止进入发酵罐的空气中含有杂质。
•二氧化碳排放：设计专门的排气管道，以排放掉发酵过程中产生的二氧化碳。
•氧气供应：注入适量的氧气至发酵罐中，以满足发酵过程中微生物的需求。
5. 注意事项在设计和使用5立方米机械搅拌通气发酵罐时，需要注意以下事项：•温度控制：通过适当的冷却装置和加热装置，及时控制发酵罐内的温度。
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课程设计报告
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第一章前言
青霉素是一类抗生素的总称。
自从被发现以来，就被人们广泛应用于医疗行业。
是用应得最多的一类抗生素，从此很多医学难题迎刃而解。
也使人们致力于青霉素及其相关技术的研究。
青霉素是一种高效、低毒、临床应用广泛的重要抗生素。
它的研制成功大大增强了人类抵抗细菌性感染的能力，带动了抗生素家族的诞生。
它的出现开创了用抗生素治疗疾病的新纪元。
通过数十年的完善，青霉素针剂和口服青霉素已能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心膜炎、白喉、炭疽等病。
继青霉素之后，链霉素、氯霉素、土霉素、四环素等抗生素不断产生，增强了人类治疗传染性疾病的能力。
青霉素发酵是通气发酵[2]，该生产工艺和设备具有很强的典型性，本设计对味青霉素发酵罐的选型及计算作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。
第二章绪论
2．1 青霉素的概述.
青霉素(Benzylpenicillin / Penicillin)又被称为青霉素G、peillin G、盘尼西林、配尼西林、青霉素钠、苄青霉素钠、青霉素钾、苄青霉素钾。
青霉素是抗菌素的一种，是指从青霉菌培养液中提制的分子中含有青霉烷、能破坏细菌的细胞壁并在细菌细胞的繁殖期起杀菌作用的一类抗生素，是第一种能够治疗人类疾病的抗生素。
青霉素类抗生素是β-酰胺类中一大类抗生素的总称。
2.2 青霉素的应用
青霉素类抗生素的毒性很小，由于β-酰胺类作用于细菌的细胞壁，而人类只有细胞膜无细胞壁，故对人类的毒性较小，除能引起严重的过敏反应外，在一般用量下，其毒性不甚明显，是化疗指数最大的抗生素。
临床应用：主要控制敏感金黄色葡糖球菌、链球菌、肺炎双球菌、淋球菌、脑膜炎双球菌、螺旋体等引起感染，对大多数革兰氏阳性菌（如金黄色葡萄球菌）和某些革兰氏阴性细菌及螺旋体有抗菌作用。
青霉素针剂和口服青霉素能分别治疗肺炎、肺结核、脑膜炎、心膜炎、白喉、炭疽等病。
工业应用：可用于生产柠檬酸、延胡索酸、葡萄糖酸等有机酸和酶制剂。
2.3 青霉素的发酵工艺流程
（1）丝状菌三级发酵工艺流程
冷冻管（25°C，孢子培养，7天）——斜面母瓶（25°C，孢子培养，7天）——大米孢子（26°C，种子培养56h,1:1.5vvm）——一级种子培养液（27°C，种子培养，24h,1:1.5vvm）——二级种子培养液（27~26°C,发酵,7天,1:0.95vvm）——发酵液
（2）球状菌二级发酵工艺流程
冷冻管（25°C，孢子培养，6~8天）——亲米（25°C，孢子培养，8~10天）——生产米（28°C，孢子培养，56~60h,1:1.5vvm）——种子培养液（26~25-24°C，发酵，7天，1：0.8vvm）——发酵液
第三章设计方案的分析、拟定
青霉素发酵是好氧发酵，而我设计的是一台高径比为2.5,50m3通风机械搅拌发酵罐。
经查阅资料[1]可知生产青霉素的菌种主要是产黄青霉菌，该菌种的最适发酵温度在20～27℃,最适pH6.5～6.9，培养基的主要成分包括碳源、氮源、无机盐（包括微量元素）和前体等。
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容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，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3-1 发酵罐主要设计条件
项目及代号参数及结果备注
发酵菌种产黄青霉菌根据参考文献[1]选取
工作压力0.3MPa 由工艺条件确定
设计压力0.4MPa 由工艺条件确定发酵温度（工作温度）20～30℃根据参考文献[1]选取设计温度150℃由工艺条件确定
冷却方式蛇管冷却由工艺条件确定
培养基根据参考文献[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
第四章机械通风发酵罐的设计
4.1机械搅拌发酵罐的总体结构
发酵罐主要由罐体、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。
罐体主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置有搅拌器和搅拌轴组成；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、工艺接管等一些附件，构成了完整的通风机械搅拌发酵罐。
4.2 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=2.5，则H=2.5D
初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公称体积（50m 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 ()2
1
4h )6
b V D D π=+封（
发酵罐全体积 V 0=（π/4）D 2H+0.15D 3
假设H 0/D=2，根据设计条件发酵罐的公称体积为50m 3 由公称体积的近似公式 V 1=(π/4) D 2H 0+015D 3
可以计算出 罐体直径D=3074.30㎜ 近似为3100mm 罐体总高度 H=2.5D=2.5×3074.30㎜=7685㎜ 取整为7685mm
查阅文献【2】 ，当公称直径DN=3100mm 时，标准椭圆封头的曲面高度h a =775mm ，直边高度40b h mm =，总深度为H f =815mm ，表面积A f =10.8m 2，容积V f =4.2m 3
可得罐筒身高 H0=H-2H f=7685-2×815=6055mm
则此时H0/D=6055/3100=1095322 ，与前面的假设相近，
故可认为D=3100mm是合适的
发酵罐的全体积 V1=(π/4) D2H0+2V f=55.195m3≈56 m3
搅拌叶直径取Di=1000mm，其中Di/D=1000/3100=0.32符合
/(0.30.4)
i
D D
搅拌叶间距S=2Di=1000×2=2000mm
底搅拌叶至底封头高度c=Di=1000mm
挡板高度B=0.1D=310mm
椭圆封头短半轴的长度ha=0.25D=775mm
表4-1大中型发酵罐技术参数
公称
容
量
3 m
筒体
高度
H(mm)
筒体直径
mm
换热
面积
2
m
转
速
r/min
电
机功率
kw
1
3200 1800 12 150 7.5
2
1
4700 2200 21 154 30
3
6600 2400 34 180 45
5 0 7000 2800-300
38-6
160 55
68000 3000-32065 160 65
0 0
7
5
8000 3200 84 165 100
1
00
9400 3600 114 170 130
2 00 1150
4600 221 142 215 表4-2 200m3发酵罐的几何尺寸
项目及代号参数及结果备注公称体积3
m50 设计条件全体积3
m56 计算罐体直径mm3100 计算
发酵罐总高mm7685 计算
发酵罐筒体高度mm6055 计算
搅拌叶直径mm1000 计算
椭圆封头短半轴长mm775 计算
椭圆封头直边高度mm40 计算
底搅拌叶至封头高度mm1000 计算
搅拌叶间距mm2000 计算
5 罐体主要部件尺寸设计与计算
5.1 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。
因为青霉素发酵是在弱酸性条件下进行的，对罐体
不会造成太腐蚀，所以罐体和封头都选择16Mn不锈钢作为材料，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。
5.2 罐体壁厚
5.3 封头壁厚
5.4 人孔和视镜
为了方便发酵罐部附件安装、修理及对部设备的检查、清洗，根据任务目标要求，选用回转盖式人孔。
查相关手册选用DN500mm人孔，密封面形式为突面，安装位置在上封头处。
考虑到增加开孔会降低罐体强度，因此将人孔也当手孔。
选择DN100试镜，其中之一为带灯试镜，分别安装在上封头对称的两侧。
5.5 接管口
以进料口为例计算，设发酵醪液流速v=1m/s，2h 排尽。
发酵罐料液体积： V1=56×0.75=42m³，
物料体积流量Q=42/（3600×2）=0.00583m³/s，
则排料管截面积F=Q/v=0.00583m2，又F=0.785d2，得d=m。
取无缝钢管，查GB/8163-87，。