黑曲霉菌株发酵生产糖化酶发酵罐设计解析
黑曲霉产糖化酶液态发酵条件研究
黑曲霉产糖化酶液态发酵条件研究孙继祥【摘要】The effects of additives,feeding time and feeding quantity on Saccharifying enzyme production by Aspergillus niger fermentation were investigated throug single factor test with the activity of Saccharifying enzyme as indicator.Then the effects of fermentation conditions on Saccharifying enzyme production were investigated by orthogonal experiments.The results suggested that the addition of（NH4） 2SO4 could enhance 17 % enzyme activity,the optimum feeding time was 48h,the best feeding quantity was 6 mL,feeding could prolong fermenting cycle from previous 96 h to 120 h,and the optimum fermentation conditions were 15 % inoculating quantity,50 mL liquid-filling in 250 mL triangle flask,and initial pH value as 4.5.%以糖化酶活力为指标,通过单因素实验,分别考察了添加物、补料时间和补料量对黑曲霉发酵产糖化酶的影响。
通过正交实验,考察了发酵条件对黑曲霉发酵产酶的影响。
(完整版)年产5000吨糖化酶发酵车间设计
南阳理工学院本科生毕业设计学院（系）：生物与化学工程学院专业：生物工程学生： *******指导教师：***完成日期 2010 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计年产5000吨糖化酶发酵车间设计The design of annual output of 5000 tons of glucoamylasefermentation factory workshop总计：毕业设计（论文）28页表格： 5 个插图： 1 幅南阳理工学院本科毕业设计年产5000吨糖化酶发酵车间设计The design of annual output of 5000 tons of glucoamylasefermentation factory workshop学院（系）：生物与化学工程学院专业：生物工程学生姓名：郭留洋学号：*****指导教师：******评阅教师：完成日期：2010年5月南阳理工学院Nanyang Institute of Technology年产5000吨糖化酶发酵车间的工艺设计生物工程专业郭留洋【摘要】糖化酶是工业生产的主要酶制剂之一，广泛用于酿酒、葡萄糖、果葡糖浆、抗菌素、乳酸、有机酸、味精、棉纺厂等各方面。
本设计以玉米淀粉为主要原料，利用黑曲霉，采用机械搅拌通风罐进行发酵生产，完成生产5000吨糖化酶发酵车间工艺设计，通过工艺流程设计、工艺衡算、设备选型和车间布置设计，设计出生产5000吨糖化酶发酵车间采用3个75m3发酵罐和3个6m3种子罐等，并依据生物工程工厂车间布置原则，对发酵罐车间进行合理布置，绘制了工艺流程图和车间布置图，工艺设计的结果为糖化酶的生产提供一定参考。
【关键字】糖化酶工厂设计深层发酵黑曲霉The Design of Annual Output of 5000 Tons ofGlucoamylase Fermentation FactoryWorkshopAbstract：Glucoamylase is the main enzyme of industrial production which is widely used in wine, glucose, fructose syrup, antibiotics, lactic acid, organic acid, monosodium glutamate, cotton and so on.The design use corn starch as main raw material, using Aspergillums Niger, and apply mechanical ventilation it that can be fermented production. This industrial workshop design can complete the process of industrial design, the accounting, equipment selection facility layout design. This workshop can make production of 5,000 tons of glucoamylase fermentation using three 75 m3 and 3 based fermentation tank 6m3 seed set and so on, The fermentation plant has a reasonable layout which according to thefactory workshop’s layout of bio-engineering principles, With drawing a flow chart and workshop’s layout, the result of industrial design provide a reference to the production of glucoamylase.Keywords：Glucoamylase Plant DesignFermentation Aspergillus Niger目录1前言 (1)1.1糖化酶的简介 (1)1.2糖化酶的应用现状 (1)1.3糖化酶在国内外的研究进展及前景 (1)1.4设计内容及意义 (3)2本论 (5)2.1糖化酶生产中所用黑曲霉的特性 (5)2.2菌种培养工艺 (5)2.2.1菌种活化 (6)2.2.2一级种子培养 (6)2.2.3二级种子培养 (6)2.3工艺计算 (6)2.3.1工艺技术指标及基础数据 (6)2.3.2发酵工艺流程图 (8)2.3.3物料衡算 (8)2.3.4热量衡算 (10)2.3.5水平衡的计算 (13)2.3.6无菌空气用量的计算 (14)2.4设备的设计与选型 (14)2.4.1发酵罐的设计与选型 (14)2.4.2种子罐的设计与选型 (17)2.5 车间布置设计 (18)2.5.1车间布置设计的目的和重要性 (18)2.5.2 车间布置的有关技术要求和参数 (19)2.5.3设备的安全距离 (19)2.5.4设备布置原则 (20)3结论 (21)参考文献 (22)致谢 (23)1前言1.1 糖化酶的简介糖化酶又称葡萄糖淀粉酶，糖化酶是一种习惯上的名称,学名为α-1,4-葡萄糖水解酶。
2012-黑曲霉发酵产淀粉酶-发酵罐的使用
4、保温期间，要求罐压：0.1—0.12MPa， 温度：118—121℃，时间：30分钟。 5、灭菌结束后，需要立即引入无菌空气， 保证罐内压力处于正压（0.0-0.05MPa） 后方可冷却，目的是防止培养基的冷却 使罐内形成负压，易染菌。 6、配制培养基时，应充分考虑培养基在灭 菌时的稀释（体积的增加），通常体积 可增加20%左右，灭菌时间越长，体积 增加的越多。
实验四 黑曲霉发酵产淀粉酶
一、目的要求
• • • 了解小型发酵罐的基本结构。 学习发酵罐的使用。 了解黑曲霉的发酵过程。
二、基本原理
• 小型发酵罐可分罐体和控制器两大部分。 发酵罐是进行液体发酵的特殊设备。供实验室 使用的小型发酵罐，其容积可从约1L至数百升 或稍大些。一般来说，5L以下是用耐压玻璃制 作罐体，10 L以上用不锈钢板或钢板制作罐体。 发酵罐配备有控制器和各种电极，可以自动地 调控试验所需要的培养条件，是微生物学、遗 传工程、医药工业等科学研究所必需的设备。
• •Βιβλιοθήκη 三、操作步骤• （一）上罐前的准备
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（1）配制发酵培养基 5000ml 配方：玉米淀粉3%、麸皮1%(过滤)、硫酸铵 0.5%，磷酸二氢钾0.4g，碳酸钙4g 。 （2）洗净发酵罐。 （3）检测发酵设备的气敏性及空气管路的消毒。 （4）发酵罐空消
（二）培养液上罐
• • • • （1）校正pH电极和DO电极 （2）安装好pH电极和DO电极 （3）加培养液5L，加入少量消泡剂 （4）实消
• （6）在搅拌转速 120r／min和空气流量 在 3 L／min下校正 DO至 100％。 • （7）在150 ml无菌水中加入氨水150 ml， 用无菌硅胶管连接至补料口，并通过pH 泵，用作调节发酵过程中培养液的pH。
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。
黑曲霉生产糖化酶及酶活测定
第19卷 第7期 牡丹江大学学报 Vol.19 No.7 2010年7月 Journal of Mudanjiang University Jul. 201092 文章编号：1008-8717（2010）07-0092-03黑曲霉生产糖化酶及酶活测定单 海 艳（牡丹江大学，黑龙江 牡丹江 157000）摘 要：本文对黑曲霉突变株Uv11－48生产糖化酶液体深层发酵进行了全程生产工艺的研究，证实了黑曲霉突变株是一种产孢力强、抗污染能力强、易培养的糖化酶生产菌，经液体深层通风发酵可得出：只要充分利用突变株的有利条件，掌握好菌种特性，合理配制营养，控制好发酵条件，便可获得高酶活力的高产糖化酶。
本实验还运用了几种酶活力测定方法，以资进行优劣探讨。
关键词：黑曲霉；液体通风发酵；糖化酶；酶活力 中图分类号：Q-331 文献标识码：B 一、前言（一）黑曲霉菌种特性 1．黑曲霉的分类地位黑曲霉在分类学上处于：真菌门、半知菌亚门、丝孢纲、丝孢目、丛梗孢科、曲霉属、黑曲霉群，拉丁学名：Aspergillus niger 。
2．黑曲霉形态、生理、生态特性孢子头呈暗黑色，菌丝体由具横隔的分枝菌丝构成，菌丝黑褐色，顶囊球形，小梗双层，分生孢子球形，平滑或粗糙。
一般进行无性生殖，其可育细胞称足细胞。
3．黑曲霉突变株的形态、生理、生态、特征 在查氏培养基上菌落曲型为炭黑色，有辐射沟纹，从菌落边缘向中心，分化为伸长部位，活性部位，成熟部位，老化部位几个区域即孢子萌发最早出现于中心部位是伸展部位，并逐渐形成密生部位，分生孢子部位，最后在中心出现的是成熟部位，菌落背面无色或稍黄。
（二）糖化酶的分类、地位、性质及用途 1．糖化酶在国际酶学委员会，在系统命名法中的地位糖化酶是淀粉酶，在系统命名法中属水解酶类。
2．糖化酶的性质糖化酶（glucamylase ）又名糖化型淀粉酶（glueoamylase ）或淀粉葡萄糖苷酶。
其系统名称为淀粉α1.4-葡萄聚糖水解酶。
黑曲霉AS3.4309产糖化酶培养条件的研究
题目：黑曲霉AS3.4309产糖化酶培养条件的研究学院：生命科学院专业：生物技术姓名：学号：指导教师：毕业设计（论文）时间：2010年3月1 日～6月25日共17 周中文摘要对黑曲霉AS3.4309产糖化酶的培养条件进行了研究。
采用糖化力较强的黑曲霉进行液态培养，在单因素实验的基础上，采用4因素3水平正交实验对其产糖化酶的培养条件进行优化。
结果表明，该菌株产糖化酶的最优培养基组成为：玉米粉15%，玉米浆7%，麸皮5%，豆粕粉2%，(NH4)2SO40.15%；培养条件为：接种量10%，发酵液起始pH4.5，30℃，200r/min，摇瓶培养4d，最高酶活力达到382.734U/ml。
关键词：黑曲霉；糖化酶；发酵AbstractThe liquid fermentation conditions for the glucoamylase production by Aspergillus niger AS3.4309 were studied. Based on single factor test, the glucoamylase production conditions were optimized by L9(34)orthogonal test. The results indicated that the optimal medium contained 12% corn starch,1%corn steep liquor,3%bran,2%soybean flour and 0.15%(NH4)2SO4.The culture conditions were as follows: inoculum size 10%,initial pH 4.5,temperature 30℃,shaker speed 200 r/min and culture time 4d. Under above conditions ,the highest glucoamylase activity reached382.734U/ml.Key words: Aspergillus niger ;glucoamylase ; fermentation目录中文摘要 (2)ABSTRACT ...................................................................................................... 错误!未定义书签。
黑曲霉诱变产糖化酶
诱变黑曲霉提高糖化酶的生物合成摘要现今，筛选黑曲霉主要通过物理和化学突变。
用溴化乙錠和甲基磺酸乙脂（EMS）轮流处理亲代菌株。
这株突变菌株M4能产生更多的糖化酶。
简介糖化酶时淀粉工业中最重要的一种酶。
它能将淀粉水解成葡萄糖。
葡萄糖在各种食品行业中是一种必要的合成原料。
糖化酶广泛地应用于酿造，造纸，食品，制药，纺织行业中。
黑曲霉通过液态或固态发酵生产糖化酶中，食物残渣也能被利用到。
同时，食物残渣也能用于葡萄糖和啤酒行业中。
糖化酶是一种微生物的胞外酶，并且，它典型的性质是水解a-1，4和a-1，6糖苷键，通过其他酶作用于淀粉合成糖类。
糖化酶能水解非还原端的a-1，4葡萄糖苷键。
糖化酶能被成倍的生成，通过引起野生菌株突变。
据报道，黑曲霉的突变菌株能更好地生产糖化酶。
这种黑曲霉菌株能被紫外线照射或者化学的方法诸如N-甲基，N-硝基，N-亚硝基胍，硫酸二甲脂，甲基磺酸乙脂，溴化乙錠和亚硝酸来引诱突变，提高糖化酶产量。
突变菌株产糖化酶的特性能更好地影响对生淀粉的处理。
生产糖化酶的突变菌株在r-射线的处理下，亲代菌株的特性被改善并且产物乙醇的产量也被提高了。
这个突变黑曲霉是用联合诱变处理的，它产的糖化酶能将麦芽糊精转变为葡萄糖。
多重的轮流突变对葡萄糖的生成有着很好的影响。
糖化酶的比活度和它的热稳定性被提高。
并且，结果通常是提高葡萄糖产量。
对比几种黑曲霉突变株的酶产量和它们的特性，相比于野生株，突变株能更高水平地生产糖化酶。
但是，不管使用怎样的菌株，对所有糖化酶来说，酶的组成和特性都是类似的。
Britly进行本研究的目的是为了证明以小颗粒的形式增长有利于糖化酶生产，而大颗粒的形式则降低了糖化酶的生产量，导致结果不匹配。
现今研究这些的目的是为了激发菌株的潜能，通过化学或者无力突变来增加糖化酶的产量。
原料和方法改善菌株：黑曲霉能通过紫外线和诱变剂得以改善。
用溴化乙錠和甲基磺酸乙脂轮流处理亲代菌株。
两种诱变剂同时使用。
黑曲霉 糖化酶的生产流程设计方案
糖化酶的生产流程设计方案糖化酶的生产流程设计方案根据题意，某厂期望利用黑曲霉工程菌有氧发酵大量生产糖化酶，年产320吨，一个生产周期约40天，场地可容纳4个发酵罐及其附属设备。
所以，每个发酵罐的工程菌要在每年至少进行9次发酵且每次发酵要达到9吨才能满足题意。
可现有的工程菌TH5只能使每吨发酵液中提取0.04吨糖化酶不能满足生产要求，所以改进现有菌株开始到可销售的产品产出为止的生产流程如下：黑曲霉工程菌TH5改良黑曲霉工程菌TH5筛选优良种子扩大培养发酵罐发酵提炼产品第一步、诱变黑曲霉工程菌，并筛选出优良的、所需黑曲霉工程菌（一）同步培养将黑曲霉菌株接到适合的斜面培养基上，然后在培养基中进行培养。
再将斜面上的菌株进行下列处理。
(二) 黑曲霉菌株悬液制备菌悬液制备取出发菌株转接至缓冲液的三角瓶中(内装玻璃珠，装量以大致铺满瓶底为宜)，30℃～35℃振荡30min，用垫有脱脂棉的灭菌漏斗过滤，制成孢子悬液，在细胞计数板上计数并将其调浓度至106～108个/mL，冷冻保藏备用。
(三) 诱变处理用物理方法或化学方法，所用诱变剂种类及剂量的选择可视具体情况决定，有时还可采用复合处理，可获得更好的结果。
1．紫外线处理打开紫外灯(30W)预热20min。
取5mL 菌悬液放在无菌的培养皿(9cm)中，同时制作5 份。
逐一操作，将培养皿平放在离紫外灯30cm(垂直距离)处的磁力搅拌器上，照射l min 后打开培养皿盖，开始照射，与照射处理开始的同时打开磁力搅拌器进行搅拌，即时计算时间，照射时间分别为l min、3min、5 min。
照射后，诱变菌液在红灯下稀释涂菌进行初筛。
2．稀释菌悬液按10 倍稀释至10-6，从10-5 和10-6 中各取出0.lmL 加入到培养基平板中，然后涂菌并静置，待菌液渗入培养基后倒置，恒温培养2～3d。
记录H/C的数值并观察。
3．优良菌株的筛选选出优良的、所需的黑曲霉工程菌株。
第二步、把筛选好的优良的工程菌株进行扩大培养菌种扩大培养的目的就是为每次发酵罐的投料提供相当数量的、代谢旺盛的种子。
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目录第一章绪论 (1)第二章罐体几何尺寸的确定 (2)2.1夹套反应釜的总体结构 (2)2.2 几何尺寸的确定 (2)第三章罐体主要部件尺寸的设计计算 (5)3.1 罐体 (5)3.2 罐体壁厚 (5)3.5人孔和视镜 (6)3.6接口管 (6)3.6.1 管道接口（采用法兰接口） (6)3.6.2 仪表接口 (7)第四章冷却装置设计 (8)4.1 冷却方式 (8)4.2 装液量 (8)4.3 冷却水耗量 (9)4.4 冷却面积 (9)第五章搅拌器轴功率的计算 (10)5.1不通气条件下的轴功率P0 (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 (11)第六章结论 (12)参考文献 (13)第一章绪论我设计的是一台30M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产糖化酶。
糖化酶，也称葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3），主要用途是作为淀粉糖化剂。
它与a-淀粉酶结合可将淀粉酶转化为葡萄糖，可供葡萄糖工业，酿酒工业和氨基酸工业等应用，是工业生产中最重要的酶类之一，也是我国产量最大的酶制剂产品。
黑曲霉A.S.3.4309是国内糖化酶活性最高的菌株之一。
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32℃，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、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菌种黑曲霉A.S.3.4309菌株根据参考文献[1]选取工作压力0.3MPa 由工艺条件确定设计压力0.3MPa 由工艺条件确定发酵温度（工作温度）33℃根据参考文献[1]选取冷却方式蛇管冷却由工艺条件确定培养基玉米粉2.5%,玉米浆2%豆饼粉2%组成根据参考文献[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二章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。
搅拌容器分罐体和夹套两部分，主要由封头和筒体组成，多为中、低压压力容器；搅拌装置由搅拌器和搅拌轴组成，其形式通常由工艺设计而定；传动装置是为为带动搅拌装置设置的，主要由电机，减速器，联轴器和传动轴等组成；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，工艺接管等附件一起，构成完整的夹套反应釜。
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=2.5，则H=2.5D初步设计：设计条件给出的是发酵罐的公称体积（30M3）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1020/kg mρ=321.9610/N s mμ-=⨯⋅封头体积 )61(4642221D h D h D h D V b a b +=+=πππ ⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛++=D h H D V b 612420π （近似公式） 假设2/=D H o ，根据设计条件发酵罐的公称体积为30M 3由公称体积的近似公式 ()23040.15V D H D π=+ 可以计算出 罐体直径，D=2592.96862mm罐体总高度取整为6480查阅文献[2} ，当公称直径mm DN 2600=时，标准椭圆封头的曲面高度mm D h a 5754/1==，直边高度40b h mm =，总深度为mm H f 690=，内表面积m A f 65.72=，容积m V f 351.2=可得罐筒身高mm H H H f 51006902648020=⨯-=-=则此时961538462.12600/5100/0==D H ，与前面的假设2/=D H o 相近， 故可认为mm D 2600=是合适的 发酵罐的全体积m m V H V f 332020.30097.3251.22510026004/2D π/4≈=⨯+⨯⨯=+=π搅拌叶直径取mm D i 800=，其中31.02600/800/≈=D D i 符合3/1~2/1/=D D i 根据文献[3]搅拌叶间距mm D S i 160080022=⨯== 底搅拌叶至底封头高度mm D C i 800==mm D H 4216.64825.2.==表2-1大中型发酵罐技术参数表2-2 30m 3发酵罐的几何尺寸公称容量3m筒体高度 H(mm) 筒体直径 mm 换热面积转速 r/min 电机功率 kw 10 3200 1800 12 150 7.5 21 4700 2200 21 154 30 30 6600 240034180 45 50 7000 2800-3000 38-60 160 55 60 8000 3000-3200 65 160 65 75 8000 3200 84 165 100 100 9400 3600 114 170 130 200115004600221142215项目及代号 参数及结果备注 公称体积3m 30 设计条件 全体积3m 32 计算 发酵罐总高mm 6500 计算 发酵罐筒体高度mm 5100 计算 搅拌叶直径 800 计算 椭圆封头短半轴长mm 650 计算 椭圆封头直边高度mm 40 计算 底搅拌叶至封头高度mm 800 计算 搅拌叶间距mm1600 计算2m第三章 罐体主要部件尺寸的设计计算3.1 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。
因糖化酶是偏酸性（pH 值为4.5），对罐体不会有太大腐蚀，所以罐体和封头都使用16MnR 钢为材料，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。
3.2 罐体壁厚[]()()mm mm C p pD 87.533.08.0170226003.021≈+-⨯⨯⨯=+-=ϕσδ，取mm 6D －罐体直径（mm ） p －耐受压强 (取0.3MPa) φ － 焊缝系数，双面焊取0.8[σ]－设计温度下的许用应力（kgf/c 2m ）（16MnR 钢焊接压力容器许用应力为150℃，170MPa ） C －腐蚀裕度，当δ －C<10mm 时，C ＝3mm3.3 封头壁厚计算[]()()mm mm C KPD t i d 6.938.017023.226003.02=+⨯⨯⨯⨯=+=ϕσ，取mm 10。
D i －罐体直径（mm ） P －耐受压强 (取0.3MPa) K －开孔系数，取2.3 φ － 焊缝系数，双面焊取0.8[σ ] －设计温度下的许用应力（16MnR 钢焊接压力容器许用应力为150℃，170MPa ）3.4 搅拌器采用涡轮式搅拌器，选择搅拌器种类和搅拌器层数，根据d 确定h 和b 的值尺寸：六平叶涡轮式搅拌器已标准化，称为标准型搅拌器；搅动液体的循环量大，搅拌功率消耗也大；查阅文献[2]可知30M 3发酵罐采用6-6-6弯叶式搅拌叶,叶径mm d 800=，则可以计算出盘径mm d d i 60075.0==， 叶高mm d h 2403.0==叶长mm d b 20025.0==3.5人孔和视镜人孔的设置是为了安装、拆卸、清洗和检修设备内部的装置。
本次设计只设置了1个人孔，查阅文献，选取标准号为： HG21518-95、公称压力为2.5MPa 、直径为500mm 、高度为393mm 的人孔， 开在顶封头上，位于左边轴线离中心轴500mm 处视镜用于观察发酵罐内部的情况。
本次设计只设置了1个视镜，标准号HG21505-1992，直径为DN=100mm ，高度为52mm ，开在顶封头上，位于右边轴线离中心轴500mm 处，与人孔位于同一水平线上3.6接口管以进料口为例计算，设发酵醪液流速为1/v m s =，2h 排尽。
发酵罐装料液体积：3016.25328.0m V =⨯=⨯=νφ 物料体积流量()s m h V Q /00356.023600/6.252/21=⨯==， 则排料管截面积200356.01/00356.0/m v Q F ===，又20.785F d =，得d=0.076m ，取无缝钢管，查阅资料[3]，平焊钢管法兰HG20593-97，取公称直径80mm ，mm 480⨯φ。
其他管道也是如此计算。
3.6.1 管道接口 （采用法兰接口）进料口：直径角度与水平线夹角45度，开在封头上，大约人孔与视镜中间，角度垂直；排料口：mm 480⨯φ，开在罐底中间通风管旁；进气口：mm 480⨯φ，开在封头上，角度与水平线夹角45度；排气口：mm 480⨯φ，开在封头上进气口以封头跟人孔中心连线为对称轴的对称位置上，角度与水平线夹角45度；冷却水进、出口：mm 480⨯φ，开在罐身，角度与水平线夹角45度； 补料口：mm 480⨯φ，开在封头上，角度与水平线夹角45度； 取样口：mm 480⨯φ，开在封头上，角度与水平线夹角90度；3.6.2 仪表接口温度计；装配式热电阻温度传感器Pt100型，D ＝100mm ，开在罐身上；压力表；弹簧管压力表（径向型），d 1=20mm ，精度2.5，型号：250Y Z -，开在封头上； 液位计：采用标准：51368HG - 型号：61R - 直径：550(26014)mm φ⨯，开在罐身上； 溶氧探头：SE N DO F ---；pH 探头：2PHS -型；表3-1 发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果项目及代号 参数及结果 备注罐体材料 16MnR 钢 由工艺条件确定 焊接方式 双面缝焊接由工艺条件确定 罐体筒壁厚 6mm 计算 搅拌器类型 六弯叶涡轮式搅拌器根据参考文献[3]选取 搅拌叶直径 mm 800计算搅拌器层数 3由工艺条件确定 人孔 1个，标准号HG21518-95 根据参考文献[3]选取 视镜1个，标准号HG21505-1992根据参考文献[3]选取 进、排料口直径 mm 480⨯ 根据参考文献选取 进、出气口直径 mm 480⨯φ 根据参考文献[3]选取 冷却水进、出口直径 mm 480⨯φ 由工艺条件确定 补料口直径 mm 480⨯φ 根据参考文献[3]选取 取样口直径 mm 480⨯φ由工艺条件确定 温度计装配式热电阻温度传感器Pt100 D ＝100mm压力表 250Y Z - 液位计 61R -溶氧探头 SE N DO F ---pH 探头2PHS -型第四章 冷却装置设计4.1 冷却方式发酵罐容量大，罐体的比表面积小。