大型发酵罐的改进设计
通用发酵罐结构的改进
通用发酵罐结构的改进Structure improvement of stirred 2tank bioreactors□裘晖 吴振强 梁世中Qiu huiWu ZhenqiangLiang Shizhong 华南理工大学食品与生物工程学院,510640 广州收稿日期 2003-06-12摘要 针对通用型发酵罐普遍存在的问题,对通用发酵罐的搅拌装置、传热装置、通气装置、传动装置、轴封装置、稳流装置等方面结构进行了改进。
改进后的发酵罐结构更为简单、合理,具有降低能耗,减少染菌率,提高产量和经济效益。
关键词 通用发酵罐 结构 改进Abstract Based on the drawbacks of stirred 2tank bioreactors at large ,im provement measures of the normal fermentation vessels in the stirring appara 2tus ,introduction heat setting ,ventilation installa 2tion ,gearing ,shaft seal and stabilizer are briefly reviewed .The im proved bioreactors are sim pler and m ore reas onable with the advantages of reduc 2ing energy consum ption ,lessening bacteria 2in fected rate ,enhancing output and economic benefit in the fermentation processing.K eyw ords S tirred 2tank bioreactor S tructure Im 2provement发酵罐是生化、食品、医药、农药、化工等生产领域的常用设备。
10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计
10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计淡色啤酒是一种受欢迎的酒类产品，而发酵罐是酿造啤酒过程中至关重要的设备。
本文将对10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计进行详细阐述。
首先，10万吨12°淡色啤酒是一种大规模生产的产品，因此发酵罐的设计应考虑生产效率和质量稳定性。
用于生产大规模啤酒的发酵罐通常采用圆筒形状，并具有较大的容量。
在本设计中，我们将采用直径为15米，高度为30米的圆筒形发酵罐，以满足10万吨12°淡色啤酒的生产需求。
在设计过程中，我们还要考虑发酵罐内的温度和压力控制。
淡色啤酒的酿造过程中，酵母菌在发酵罐中完成发酵过程，其中温度和压力的控制非常重要。
为了确保发酵进程顺利进行，我们将在发酵罐上安装温度和压力传感器，并连接到一个智能控制系统上，以监控和调节发酵罐内的温度和压力。
此外，发酵罐内的清洁和灭菌也是一项重要的考虑因素。
为了确保酿造过程的卫生和产品质量，我们将在发酵罐内设置喷淋系统，并使用恰当的清洁剂进行定期清洗。
此外，发酵罐还将配备灭菌设备，以确保酵母菌的活性和产品的稳定性。
关于材料选择，发酵罐的主体部分可以采用不锈钢材料。
不锈钢具有良好的耐腐蚀性和耐高温性能，非常适合用于酿造过程中的发酵罐。
与此同时，不锈钢材料也易于清洁和维护。
最后，发酵罐的维护和保养也是一项重要的工作。
为了延长发酵罐的使用寿命并保持其正常运行，我们将建议定期对发酵罐进行检修和保养工作。
这包括定期清洁、润滑、管道检查和主体结构的安全评估等。
总结起来，10万吨12°淡色啤酒的发酵罐设计应考虑生产效率、质量稳定性以及温度和压力控制等因素。
它应采用圆筒形状，并具有较大的容量。
发酵罐内应配备温度和压力传感器，以及智能控制系统来监控和调节发酵罐内的温度和压力。
此外，定期的清洁、灭菌和维护工作也是必不可少的。
通过合理的设计和维护，我们可以确保10万吨12°淡色啤酒的生产顺利进行，并保证产品的质量稳定性。
对发酵罐内换热管的研究改进
蛇管进行了改造，但是由于有以下缺点，没有达 到预期的效果。 缺点:但加工难度较蛇形管大，连续爆园， 对管子的质量要求高，焊口处也有外力将其弯 曲，焊口质量也要求高，需管内充氢气双面自动
是一直陪着她走那阴暗的岁月，她曾经想要追随父亲而去天堂的念想
焊接，自动氨弧焊接效果最好，造价高；由于螺 旋管为螺旋上升，径向流动不顺畅，挡板作用较 小，溶氧等各方面不如管子上下排列的效果好。
是一直陪着她走那阴暗的岁月，她曾经想要追随父亲而去天堂的念想
3.传统列管式:列管式(蛇管)为老式玻璃发 酵罐冷却结构，其特点为“U”型上下迁回，故 又俗称蛇管式，其特点为冷却水连续流动，其结
构优点可起到折流作用，加工简单，造价低，缺
点是底部存水，消毒时靠蒸汽加热烘干，消耗能
源大，而且焊口易拉裂，目前已属淘汰型式。 综上所述:三种发酵罐内换热管型式中倒 U 型管优点较多。但倒 U 型式换热组成、试压、试 漏较麻烦，不像蛇管及螺旋管型式组成后直接可 进行试压、试漏。目前的试压、试漏方法只能是
发酵罐是制药厂的核心设备，发酵罐的好坏 直接影响到发酵的单位的高低，溶氧的高低，染 菌率的高低，故在制药厂的设备中占着举足轻重
的地位。各制药厂及制药设备厂都在积极的寻找
新的设备制作工艺，以提高发酵单位，提高溶氧，
降低染菌率，此种方案既吸取发酵罐各种内蛇管 的优点，又尽可能的对各种缺点进行避免，最大 程度的对发酵罐的内蛇管进行优化。下面对各种
优点 2:其主要优点还在于全套无螺栓结构， 中部和上部为浮头式固定支板，可消除因温度变 化而引起的变形，消毒清洗简单，易操作，不需
维护。 优点 3:其排管为上下排列，起到挡板的作
用，使液体能够在轴向和径向方向顺畅流动，具 有传统式蛇管的优点。 优点 4:制作工艺先进，质量有可靠保证。首 先，整根管子无接头，由一根管子煌制完成。
10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计毕业设计
10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计毕业设计淡色啤酒是一种十分受欢迎的啤酒类型之一，其色泽浅、味道清爽，备受消费者青睐。
为了生产更好的淡色啤酒，发酵罐的设计变得尤为重要。
本文将对10万吨12°淡色啤酒发酵罐的设计进行讨论，并给出一些关键的设计要点。
首先，设计一个容量为10万吨的发酵罐需要充分考虑氧气和二氧化碳的控制。
呼吸过程中释放出的二氧化碳必须得到充分的排出，同时空气中的氧气也不能进入发酵罐内部。
为此，可以在发酵罐上设置合适的气体交换设备，确保发酵过程中气体的正常流通。
此外，还可以通过控制发酵罐的密封性来降低氧气的进入。
其次，设计中需要考虑提高发酵效率和操作的方便性。
发酵过程中，温度和pH值的控制非常重要。
可以在发酵罐内设置恒温装置和自动控制系统，通过监测和调节发酵液的温度和pH值，提高发酵效率和控制发酵过程的稳定性。
另外，发酵罐的操作也需要方便。
可以设置一个操作平台，使操作人员可以方便地接触到发酵罐内部，清洗和维护。
此外，发酵罐的材质和结构设计也需要仔细考虑。
一般来说，发酵罐可以采用不锈钢材质，其具有良好的耐腐蚀性和易清洗性。
发酵罐的结构应该合理，以便于操作和维护。
同时，为了避免发酵液的污染，可以在发酵罐上设置过滤装置，过滤掉杂质和微生物。
另外，设计中需要考虑发酵过程的能耗和环保性。
可以考虑采用节能技术，比如利用余热回收系统来降低发酵过程中的能耗。
同时，还可以设置一个废气处理系统，将发酵过程中产生的污染物进行处理，保护环境。
最后，设计一个10万吨12°淡色啤酒发酵罐还需要考虑安全性。
发酵液中的酵母菌会产生较高的压力，因此，发酵罐必须具备足够的强度和稳定性。
可以考虑在发酵罐上设置传感器和报警系统，一旦发生异常情况，能够及时发出警报。
综上所述，设计一个10万吨12°淡色啤酒发酵罐需要充分考虑氧气和二氧化碳的控制、提高发酵效率和操作方便性、材质和结构设计、能耗和环保性，以及安全性等方面。
大型发酵罐的改进设计
大型发酵罐的设计及改进101452410魏文华摘要：随着生化技术的提高和生化产品的需求量不断增加,对发酵罐的大型化、节能和高效提出了越来越高的要求。
对新的发酵罐的改进措施也变得日益迫切，如何设计大型发酵罐和发酵罐的效率提高是我们将要面对的问题关键词：发酵罐的扩大设计型式几何尺寸通气搅拌叶轮传热改进措施1 国内发酵罐现况众所周知发酵是一个无菌的通气(或厌氧) 的复杂生化过程,需要无菌的空气和培养基的纯种浸没培养,因而发酵罐的设计,不仅仅是单体设备的设计而且涉及培养基灭菌、无菌空气的制备、发酵过程的控制和工艺管道配制的系统工程。
改革开放后,国内发酵罐的装备得到了显著改善,具体表现在:容积:抗生素发酵扩大至100～150m3 。
赖氨酸发酵已达200m3 。
材质:逐步由碳钢改为不锈钢。
传热:由单一的罐内多组立式蛇管改为罐壁半圆形外盘管为主,辅之罐内冷却管。
减速机:由皮带减速改为齿轮减速机。
搅拌机:由单一径向叶轮改为轴向和径向组合型叶轮。
但由于发酵罐的系统设计没有受到人们普遍重视,有许多抗生素生产员往往仅重视发酵工艺和菌种,或限于资金和发酵厂房现状,对发酵罐的大型化和优化缺乏足够重视。
就发酵罐而言,目前头国内基本上在原有50m3 基础上进行改革, 罐径为3100 毫米,罐筒体略有变化,形成57m3 、60m3 等罐体,电机相应作些变化有75 、95 和115kW 不等,传热为立式蛇管和搅拌叶轮基本不变为六叶蜗轮,减速采用皮带轮。
因而同国际上存在不少的差距,有必要通过对发酵罐系统设计的认识提高,将我国抗生素发酵装备水平向前推进。
2 发酵罐的设计2.1 发酵罐的型式发酵过程可以通过固体培养和深层浸没培养来完成,从生产工艺来说可分为间隙分批、半连续和连续发酵等,但是工业化大规模的发酵过程,则以通气纯种培养为主。
通过纯种培养的发酵罐有自吸式发酵罐、标准式发酵罐、气升式发酵罐、喷射式叶轮发酵罐、外循环发酵罐和多孔板塔式发酵罐等。
发酵罐设计技术探讨
一：发酵罐设计技术探讨随着我国发酵工业的蓬勃发展, 发酵罐日趋大型化。
当前, 发酵罐形式仍以带有涡轮搅拌的机械式最为普遍。
据数据统计表明, 用于机械式搅拌所消耗的能源占发酵全过程的一半左右。
如何保证在有良好的气液接触和液固混和性能等发酵要求的前提下, 尽量减少机械搅拌及通气过程所消耗的动力, 更有效、更合理地设计发酵罐, 无疑对改造老发酵罐, 设计新发酵罐具有重大的意义。
本文着重就发酵罐设计中最为重要的两个技术问题—搅拌器转速及通气管设计理论分析和工程应用对比研究, 证明据此观点设计的发酵罐是成功和合理的。
2搅拌器转速在发酵罐内设置机械搅拌器的目的是, 有利于液体本身的混和, 气液及液固间的混和以及质量和热量的传递, 特别对氧的溶解具有重要的意义。
其机理是因为机械式搅拌器可以加强气液间的湍动, 增加气液接触的面积及延长气液接触的时间。
研究指出, 氧由气相扩散至细胞内部的途径大致可分为三步: (1) 气泡中的氧分子经过气膜到达气液界面, 再依次通过气液界面、液膜,然后进入液体主流; (2) 氧分子从液体主流向细胞周围的液膜扩散而到达液体与细胞的界面;(3) 氧分子从液体与细胞的界面向细胞内部扩散。
一般认为在整个传递过程中, 氧在菌丝团内的传递是控制因素, 但实验证明, 呼吸强度随着机械搅拌转速的增加和培养液中溶解氧浓度的增加而增大。
在发酵过程中, 总是希望气泡直径d B 尽量小一些, 单位培养液V 中的气泡数n 尽量多些, 这样气液比表面积a 就会更大一些, 并在相同的通气比情况下, 发酵液的溶解氧就会高一些。
因单位培养液V 中的气泡总体积v= n ×π/4d, 总面积A = 若设, 则由式(1) 可看出, 欲增加气液比表面积a,有两个方法, 即加大通气量和减小气泡的直径。
但在加大通气量时, 气泡的直径往往也同时增大, 从而压缩空气的耗能很大; 若在通气比一定的情况下, 减小气泡的直径d B , 就能增加气液比表面积a。
发酵罐改进放大设计
２００６年８月收稿日期：２００６－０４－１２作者简介：门芳（１９７２－），山东青州人，学士学位，机械工程师，主要从事机械制造专业。
农业装备与车辆工程ＡＧＲＩＣＵＬＴＵＲＡＬＥＱＵＩＰＭＥＮＴ＆ＶＥＨＩＣＬＥＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ２００６年第８期（总第１８１期）Ｎｏ．８２００６（Ｔｏｔａｌｌｙ１８１）发酵罐改进放大设计门芳，谢蕾（鲁信高新技术产业股份有限公司，山东淄博２５５０５５）摘要：针对２５ｍ３氢化可的松发酵罐存在的几个问题的改进，并进行容量扩大至５０ｍ３设计，从而提高了罐的性能和产品的产量及质量。
关键词：发酵罐；搅拌轴；传动结构；传热结构；轴封；中间轴承中图分类号：ＴＱ９２０．５文献标识码：Ｂ文章编号：１６７３－３１４２（２００６）０８－００５３－０２１２５ｍ３发酵罐存在问题我公司的氢化可的松发酵罐体积为２５ｍ３，技术水平远远落后国内外先进水平，其原因很多，主要有以下几方面：（１）搅拌轴的传动问题２５ｍ３发酵罐的传动采用三角皮带传动装置，已使用了３０余年。
这种传动方式非常落后，大皮带轮直径为１５００ｍｍ，传动装置体积庞大，占据了罐顶的大部分空间，对罐顶上的开孔接管及操作都带来了不便。
因工作需要，将罐设计放大到５０ｍ３，皮带轮直径与电动机的尺寸和功率也相应增大，这样单个皮带轮的质量将有几吨，使得罐顶更显庞大。
皮带传动效率低，只有７０％￣８０％，而且容易打滑，在检修时拆卸笨重的零件也不是轻而易举的事情。
新的发酵工艺要求开始时转速高，以后随着发酵菌丝增加转速要逐渐下降，这样可提高发酵单位，提高产量，同时节约能耗，具有较大的经济效益。
因此，在５０ｍ３发酵罐设计中急需改进传动装置，达到紧凑高效且能变速。
（２）传热结构２５ｍ３发酵罐的传热方式为罐内盘管装置，共有６组，占据了罐内部分位置，由此带来了许多问题：ａ．罐内布置了大量的盘管组，结构复杂，制造和检修麻烦；同时相对减少了设备的有效容积。
ｂ．由于结构复杂，增加了许多缝隙，不易消毒，容易污染。
20000吨啤酒发酵罐的设计
1前言1.1 设计目的目前，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。
因而，很有必要将这方面的技术加以科学地总结和分析，以推动啤酒产品多样化在广度和深度上的健康发展，随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户。
但是我国人均啤酒的消费还没有达到世界平均水平。
所以建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，就可以满足人们将来物质生活的需求。
所以，设计啤酒厂是有意义有必要的。
1.2 技术背景啤酒发酵过程是啤酒酵母在一定的条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动，其代谢的产物就是所要的产品--啤酒。
由于酵母类型的不同，发酵的条件和产品要求、风味不同，发酵的方式也不相同。
根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。
一般可以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。
现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式，目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵。
传统发酵技术的生产工艺流程：充氧冷麦汁→发酵→前发酵→主发酵→后发酵→贮酒→鲜啤酒。
现代发酵技术主要包括大容量发酵罐发酵法（其中主要是圆柱露天锥形发酵罐发酵法）、高浓糖化后稀释发酵法、连续发酵法等。
传统啤酒是在正方形或长方形的发酵槽（或池）中进行的，设备体积仅在5～30m3，啤酒生产规模小，生产周期长。
20世纪50年代以后，由于世界经济的快速发展，啤酒生产规模大幅度提高，传统的发酵设备已满足不了生产的需要，大容量发酵设备受到重视。
所谓大容量发酵罐是指发酵罐的容积与传统发酵设备相比而言。
大容量发酵罐有圆柱锥形发酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。
圆柱锥形发酵罐是目前世界通用的发酵罐，该罐主体呈圆柱形，罐顶为圆弧状，底部为圆锥形，具有相当的高度（高度大于直径），罐体设有冷却和保温装置，为全封闭发酵罐。
圆柱锥形发酵罐既适用于下面发酵，也适用于上面发酵，加工十分方便。
年产20吨硫酸庆大霉素发酵罐设计
1 前言生物反应工程与设备课程设计是生物工程专业一个重要地、综合性地实践教案环节，要求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，对培养我们全面地理论知识与工程素养，健全合理地知识结构具有重要作用.发酵罐是发酵设备中最重要、应用最广地设备，是发酵工业地心脏，是连接原料和产物地桥梁.随着工业技术地发展，市面上出现了种类繁多、功能更加完备地新型发酵罐.如何选择或者设计一种合适地发酵罐将会成为一个研究热点.本文旨在通过相应地参数计算和设备计算完成年产20吨庆大霉素地机械通风发酵罐初步设计.2 常见地发酵罐2.1机械搅拌通风发酵罐机械搅拌发酵罐是利用机械搅拌器地作用，使空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需地氧气,又称通用式发酵罐.可用于啤酒发酵、白酒发酵、柠檬酸发酵、生物发酵等.图1 机械通风发酵罐2.2气升式发酵罐气升式发酵罐把无菌空气通过喷嘴喷射进发酵液中，通过气液混合物地湍流作用而使空气泡打碎，同时由于形成地气液混合物密度降低故向上运动，而含气率小地发酵液下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质.其结构简单、不易染菌、溶氧效率高和耗能低，主要类型有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等.图2 气升式发酵罐原理图2.3自吸式发酵罐自吸式发酵罐是一种不需要空气压缩机，而在搅拌过程中自吸入空气地发酵罐.叶轮旋转时叶片不断排开周围地液体使其背侧形成真空，由导气管吸入罐外空气.吸入地空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布.与机械发酵罐相比，有一个特殊地搅拌器，但没有通气管.罐为负压，易染菌，当转速较大时，会打碎丝状菌.图3 自吸式发酵罐3 已知工艺条件（1）年产量：G=20 t（庆大霉素）（2）年工作日：M=300天（3）发酵周期：t=6天（4）发酵平均单位：μm=1400单位/毫升（5）成品效价：μp=580单位/毫克 （6）提炼总效率：ηp=87%（7）每年按300天计算，每天24小时连续运行.（8）装料系数：Φ=75% 4 工艺计算4.1 由年产量决定每天放罐发酵液体积d Vημμpmp dM GV1000=%871400300580201000⨯⨯⨯⨯=75.31=d m 34.2 发酵罐公称容积0V 和台数地确定φ⋅=d d n V V 0=75.0175.31⨯=42.43m 按照国内发酵罐系列取3050m V =d n ：每天放罐系数，取d n =1罐；φ：发酵罐装料系数，φ=75%；发酵罐总台数n=d n ⨯发酵周期n=1⨯6=6(台）发酵周期=每罐批发酵时间+辅助时间辅助时间=进料时间+灭菌操作时间+移种时间+放罐压料时间+清洗检修时间 4.3 发酵罐实际产量吨58.23204.4250=⨯ 年，台千克6.78300100058.23=⨯4.4 每吨产品需要地发酵液量 10.4770786.075.050=⨯t m /34.5 机械通风发酵罐地高度和直径322.1275.12.1—时，—时，一般使用==D H D D H D确定发酵罐地高度和直径：设发酵罐地圆筒体积为筒V ，封底体积为底V0V =筒V +底V 0V =322424D H D ππ+取H=1.95D即5024214.395.1414.333=⨯+⨯D D m D=3.1m H=6.0m其中，D 为发酵罐公称直径，H 是发酵罐圆筒高. 4.6机械发酵罐壁厚地计算 4.6.1计算法确定发酵罐地壁厚1S ）（】【cm C P2PDS 1+-=ϕσ式中，P —设计压力，取最高工作压力地1.05倍，P=0.4MpaD —发酵罐内径，D=310cm【σ】—A3钢地许用应力，【σ】=127Mpa φ焊缝系数，取φ=0.7C —壁厚附加量321C C C C ++=1C —钢板负偏差，取m m 8.0C 1= 2C —为腐蚀欲量，取2C =2mm3C —加工减薄量，取3C =0，代入上式得mm 28.0028.0C C C C 321=++=++=cm98.028.04.07.012723104.0S 1=+-⨯⨯⨯=4.6.2封头壁厚计算b h -椭圆封头地直边高度m ，取b h =0.05ma h -椭圆封头短半轴长度，a h =77.041=D标准椭圆封头地厚度计算公式如下：）（】【cm C P2PDS 2+-=ϕσ式中，P=0.4Mpa ，D=310cm ，【σ】=127Mpa1C =0.08cm ，2C =0.2cm ，3C =0.1cm38.0C C C C 321=++=cm ，ϕ=0.7代入上式，得 :cm 07.138.04.07.012723104.0S 2=+-⨯⨯⨯=查钢材手册圆整为2S =12mm. 4.7 发酵罐搅拌装置计算和轴功率计算 4.7.1 搅拌装置发酵罐地搅拌器一般都采用圆盘地涡轮搅拌器，搅拌叶地形式有平叶、弯叶、箭叶三种，其外形见下图：图4 三种常用涡轮搅拌器搅拌叶形式地选择是发酵罐设计中地一个关键.本次设计，由于庆大霉素发酵过程有中间补料操作，对混合要求较高，因此选用六弯叶涡轮搅拌器.该搅拌器地各部分尺寸与罐径D 有一定比例关系，现将主要尺寸列出： 搅拌器叶径d i =D/3=3.1/3=1.03m 取d i =1.m挡板宽 B=0.1 d i =0.1×1=0.1m底距 C=d i =1.0m 搅拌叶间距 S=D=3.1m弯叶板厚 δ=12mm4.7.2 搅拌轴功率地计算 4.7.2.1 不通风情况地搅拌轴功率 不通风情况地搅拌轴功率随着液体地性质、搅拌器地形式、罐地结构尺寸地不同而不同.经过大量实验可得功率准数（p N ）和搅拌雷诺指数（e R ）之间地函数关系：p N =)(e R f =53iD n pρ -------------① P=53i p D n N ρ其中：p ：搅拌功率（公斤⋅米）（1千瓦=102公斤⋅秒米） n ：搅拌器转速（秒转）i D ：搅拌器直径（M ）ρ：液体密度（公斤/3m ）由化工原理可知：e R 410≥ 湍流e R 10≤ 滞流101010≤≤e R 过渡流图5 曲线e p R N -上式公式①只适用于湍流和滞留，过渡流时p N 不是一个常数，必须从e p R N ∝曲线查询.当e R 410 ，属于湍流区.此时地流体（见图5）称为牛顿型流体，由上图实验得出地曲线来看，该区p N 不随e R 地增加而增加，基本上趋于水平线，也就是说p N 为一常数.六平叶涡轮浆 p N =6.0 六弯叶涡轮浆 p N =4.7六箭叶涡轮浆 p N =3.7工作状态时，通常发酵罐内发酵液都需要处于湍流状态，因此使用e p R N -曲线图，线图计算无通气时地搅拌率比较方便，算出e R ，并查地p N 值，则搅拌功率即可由下式计算（生物工厂设计）1,1.03,353====⋅⋅⋅=i i i p D B D W D D D H D N N p 上式是根据ρ 若不符合上述条件，可用下面公式校正：P D H D D P i ⋅⨯=33))(i （实功率计算：已知n=170转/分 （工厂提供数据）3131-21/,03.1i ，本设计取一般米==D D D i 42/10781.91050米秒公斤⋅===g r ρ（305.1米吨=r ，工厂测定数据）p N =4.7由公式kWskgm P 5.110/52.1326003.1601701077.4533==⨯⨯⨯= 校正得：kW P 3.1545.11033)03.16(03.11.3=⨯⨯=）（实 根据一般搅拌器之间地距离S=1.5-2.5i D 搅拌器个数=搅拌器间距发酵罐筒体高度=03.126⨯=2.9个 取3个一般，三个搅拌器为单个搅拌器地2倍： 6.30823.154=⨯=实P kW 4.7.2 通风条件下地搅拌功率①由风速估计通风情况下地搅拌功率将下降，当风速大于30M/小时，通风功率仅为不通风地40-50% 则实P =kW 9.138%456.308=⨯. ②由经验公式估计密氏公式（生物工厂设计）45.056.032)(QnD P K P i g = 其中K=0.156=45.056.032))2.175.050(03.11706.308(156.0⨯⨯⨯⨯ =109.1kW设机械传动效率为0.8 则 kW P g 4.1368.02.109==从上面可以看出，基本功率约为137kW. 4.8 发酵罐冷却水量和冷却面积计算 4.8.1 发酵热效应1V Q Q P ⋅=热其中热Q ：发酵热效应 KJ/hp Q ：发酵热3500kCal/h m 3=14700KJ/h m 31V :发酵液体积 323mh J Q /k 4704003214700=⨯=热各种发酵液发酵热见下表： v 4.8.2 冷却水量地计算发酵过程，冷却水系统按季节气温地不同，采用冷却水系统也不同，为了保证发酵液生产，夏季必须使用冰水.冬季：气温oC 17 时采用循环水进口17o C ，出口20oC .夏季：气温oC 17 时采用循环水进口10oC ，出口20oC . 冬季冷却水循环水用量计算：h t t C Q W /t 452.117-2018.4470400-2.1)(12=⨯=⨯=-=）（冷却水入口温度）比热（冷却水出口温度发酵热效应冷夏季冷却水用量计算：ht t C Q W /t 5.132.101-2018.4470400-2.1)(12=⨯=⨯=-=）（冷却水入口温度）比热（冷却水出口温度发酵热效应冷取14吨/时.4.8.3 冷却器面积计算Ch m C K h J Q tk Q F o 2/al k 450-200:/k 470400:传热系数发酵热效应∆=取K=300C h m kCal o2/2)t -t t -t 出罐进罐（）（平均温差+==∆t 22.245.1518.43004704005.152)2034()1734(m t K Q F =⨯⨯=∆==-+-=取252m4.9 蒸汽消耗量计算发酵罐蒸汽消毒有三种方法：实消、连消、空消.庆大霉素常常采用实消方法.实消蒸汽用量最大，蒸汽直接通入罐内与发酵液等一起加热，使罐温从80-90C o迅速升温至120C o以达到灭菌地效果.保温时间内蒸汽用量按升温用汽量地30-50%进行计算.4.9.1 直接蒸汽混合加热蒸汽消耗量地计算：)1()()(2121η+⋅⋅--=Ct i t t GC D1D ：蒸汽消耗量 kgG ：被加热料液量 kg ，已知为323m2t ：加热结束时地料液温度120C o 1t ：加热开始时地料液温度35C oI ：蒸汽焓KJ/kg ，0.4MPa 焓为650kCal/kg η：热损失5-10%，取5%()kg D 1.5658)05.01(18.412018.46503512018.433600=+⨯-⨯-⨯⨯=4.9.2 灭菌保温时间内地蒸汽用量2D2D =0.51D 05.28291.56585.0=⨯=kg4.10 发酵罐发酵过程中需要压缩地空气量 4.10.1 通风比计算法发酵工厂压缩空气量一般都是根据实际生产经验以通风比来决定，如庆大霉素工厂提供地通风比1:1.2--1.5已知发酵罐503m 6台，装料系数75%，取通风比为1:1.2，则压缩空气需要量：m in /2702.175.06503m Q =⨯⨯⨯=4.10.2 耗氧率地计算方法各种微生物地耗氧率因种类地不同而不同，其范围大致为25-100mgmol/l.h(庆大霉素生产取38mg-mol/l.h)，根据抗生素生产工艺学）P103(7-30)公式：耗氧率=单位时间内进口空气中氧地含量—单位时间内出口空气中氧地含量发酵液的体积1⨯VC C G 1-(104.221603⨯⨯⨯⨯=）出进γ γ：耗氧速率mg-mol/l.hG ：空气流量min /3m进G ：进口空气含量 21%出G ：出后空气含量 19.8%（工厂数据）min/266)198.021.0(10604.22675.05038)198.021.0(10604.22333m V r G =-⨯⨯⨯⨯⨯⨯=-⨯⨯⨯=计算结果和通风比计算结果非常接近，进一按通风比计算切合实际. 5 管道设计 5.1 接管设计①接管地长度h 设计各接管地长度h 根据直径大小和有无保温层，一般取100~200mm②接管直径地确定主要根据流体力学方程式计算.已知物料地体积流量，又知各种物料在不同情况下地流速，即可求出管道截面积，计算出地直径再休整到相近地钢管尺寸即可.③ 通风管地管径计算该罐实装醪量323m④设1h 内排空，则物料体积流量s /m 0088.01360032Q 3=⨯=发酵醪流速取V=1m/s 则排料管截面积为物F 2m 0088.010088.0V Q F ===物2785.0F d =物则管径m 11.0785.00088.0785.0===物F d 取无缝钢管Ф121x4适用.若按通风管计算，压缩空气在0.4Mpa 下，支气管气速为20m/s ，通风比 1:1.2.20C 0，0.1Mpa 下：Q=32x1/1.2=25.8s /m 43.0min /m 33=计算到0.4Mpa ，30C 0状态下：s /m 11.020273302734.01.043.0Q 3f =++⨯⨯=取风速v=20m/s ，则风管截面积f F 为：2f f m 0055.02011.0v Q F ===2f d 785.0F 气=，则气管直径气d 为： m 083.0785.00055.0d ==气取d=Ф95x4无缝管，则满足工艺要求. 由此可知：则进料口： d=Ф121x4 封头 排料口： d=Ф121x4 罐底 进气口： d=Ф95x4 封头 排气口： d=Ф95x4 罐底椭圆人孔： 300x400mm 封头 5.2 蛇管地计算 ①冷却管总面积冬季最高峰时w=45t/h=12.5Kg/s ，冷却水体积流量为12.5Kg/s ，取冷却水在竖直蛇管中流速1m/s ，根据流体力学方程式，冷却管总截面积总S 为：v w=总S 式中： W ：冷却水体积流量，w=12.5×103-m³/sV ：冷却水流速，v=1m/s 代入上式，总S =12.5×103-㎡②冷却管组数和管径 设管径为0d ，组数为n ，则总S =n.0.785.d 2根据本罐情况，取n=3，求管径，由上式得：m0728.0785.03105.12n 785.0S d 30=⨯⨯==-总查金属材料表选取不锈钢无缝钢管表，选取Ф83×4无缝管，内d =75mm ，0d d >内，满足要求，平均平d =77mm.现取竖蛇管圈端部u 型弯管曲径为250mm ，则两直管距离为500mm ，两端弯管总长度0l ）（m m 157050014.3D l 0=⨯==π ③冷却管总长度L 计算有前知冷却管总面积F=25㎡现取无缝钢管Ф83×4，每M 长冷却面积为20m 24.01077.014.3F =⨯⨯=则m L 2.10424.025F F 0===4+=L L 实际=104.2+4=108.2m冷却管占有体积V=0.785×0.0732×104.2=0.44m³ ④每组管长0L 和管组高度m 8.3433.104n L L 0===两端弯管总长0L =1570mm ，两端弯管总高为500mm ，则直管部分高度：h=H-500=3400-500=2900（mm ），则一圈管长m m 7370157029002l 2h l 0=+⨯=+=⑤每组管子圈数0n圈537.78.34L L n 00===现取管间距m 19.0077.05.22.5D =⨯=外，竖直蛇管与罐壁地最小距离为0.15m ，则可计算出与搅拌器地距离在允许范围内（不小于200mm ）.⑥校核布置后冷却管地实际传热面积 2m 272.108079.0L nd F =⨯⨯=⨯=π实平均实而前有F=25.7㎡，实F ＞F ，μ可满足要求.5.3支座选择发酵设备常用支座分为卧式支座和立式支座.其中卧式支座又分为支腿，圈型支座，鞍型支座三种.立式支座也分为三种即：悬挂支座，支撑式和裙式支座. 对于3m 75以上地发酵罐，由于设备总重量较大，应选用裙式支座.本设计V=350m 选用支撑式支座.6 参考文献【1】郑裕国.生物工厂设备[M]北京.化学工业出版社，2007 【2】吴思芳.发酵工厂工艺设计概论[M]北京.轻工业出版社，2006 【3】梁世忠.生物工程设备2009,7【4】曲文海，朱有庭化工设备设计手册[M].2005,6【5】陈乙崇等搅拌设备设[M].1988,1设计结果汇总10.7mm夏季冷却水用量W45t/h 封头壁厚S2人孔300X400mm冬季冷却水用量W14t/h 冷却管总长1082000mm冷却器面积F252m 蛇管直管高度2900mm蛇管弯管高度500mm进/出料口Ф121x4mm进/出气口Ф95x4mm蛇管直径Ф83×4mm搅拌器挡板宽100mm搅拌器挡板长200mm。
发酵罐改造施工方案
发酵罐改造施工方案1. 引言发酵罐是一种用于食品加工、制药和化学工业中的重要设备。
在长时间的使用和无法满足新的工艺要求的情况下，发酵罐需要进行改造以提升其性能和功能。
本文将介绍发酵罐改造施工方案，包括改造的目的、具体方案和施工步骤。
2. 改造目的改造发酵罐的目的是提升其性能和功能，以满足新的工艺要求。
具体目的包括：提高发酵罐的发酵效率、改善温度控制系统、增加搅拌功能和提高清洁度。
3. 改造方案基于改造目的，我们提出以下具体改造方案：为了提高发酵罐的发酵效率，我们需要改进发酵罐的通风系统和控温系统。
具体方案包括： - 更换高效的通风设备，提供更好的通风效果，增加氧气供应。
- 更新控温系统，使用先进的温度控制器和传感器，提高温度控制的精确性。
3.2 改善温度控制系统为了改善温度控制系统，我们需要进行以下改造： - 更新温度传感器，提高传感器的灵敏度和准确性。
- 安装更强大的加热系统，以快速调整罐内温度。
- 添加冷却系统，以降低罐内温度。
3.3 增加搅拌功能为了增加搅拌功能，改造方案包括：- 安装更强大的搅拌装置，提高搅拌效果。
- 添加搅拌速度控制器，实现搅拌速度的调节。
为了提高发酵罐的清洁度，我们需要改进清洁系统。
具体方案包括： - 安装喷淋系统，提高清洁液的喷洒效果。
- 引入自动清洗程序，自动清洗发酵罐的内部和外部。
4. 施工步骤根据改造方案，我们提出以下施工步骤：4.1 施工准备•撤离发酵罐周围的物品，确保施工区域整洁。
•确定施工所需的材料和工具，并妥善安放。
4.2 拆除原部件•将原发酵罐上的旧设备和部件进行拆除，包括通风设备、温度控制器和搅拌装置。
4.3 安装新设备和部件•根据改造方案，按照安装要求，安装新的通风设备、温度控制器和搅拌装置。
4.4 测试和调试•对新设备和部件进行测试，确保其正常工作。
•调试温度控制系统，确保温度控制的精确性和稳定性。
•测试清洁系统，确保清洁液的喷洒效果和清洁程序的自动化。
大型发酵罐的改进设计_彭守兴
单元设备设计大型发酵罐的改进设计上海医药工业设计院(200040) 彭守兴摘要 本文介绍大型发酵罐设备设计的9点改进。
发酵罐作为制药工厂的关键设备,使之在设计上更合理,操作上更可靠、方便,更严格的杜绝染菌,更能满足发酵工艺的要求。
关键词 卧式电机输入式减速机 卫生级人孔 光视组合带冲洗视镜 染菌 轴向流 部分径向流的旋浆式浆叶 随着生化技术和生化产品的不断发展,制药设备越来越严格的GMP 要求,对发酵罐的大型化,结构设计、搅拌通气效率以及防止发酵罐的染菌也提出了越来越高的要求。
在发酵罐的设备设计中,不但要严格按照发酵工艺的需要,严格的不染菌,而且还要提高发酵水平,降低能耗。
本人在某工程的大型发酵罐的设计中,从过去长期设计的基础上,对此作了较大的改进,使之和传统发酵罐有很大的不同,下面就改进部分作一介绍。
1 减速机过去大型发酵罐设计选用的减速机,大多为皮带减速机;这是由于皮带减速机造价比较低廉、噪声小,尤其是操作和维修比较方便,运转一段时间后,易损的零件只有皮带,更换十分方便,对机修人员要求不高。
因此许多制药厂乐意使用。
但皮带减速机外形尺寸较大,传动效率相对较低,速比也不能严格控制。
所以,近年来有些工程设计人员采用立式齿轮减速机,但带来的新问题是大功率的立式齿轮减速机组装后高度很高,几乎绝大多数发酵工厂在厂房高度上很难接受。
同时,大功率齿轮减速机目前国产的噪声较大,操作人员长期在高噪声的环境下操作,带来环保上的问题,所以也不受用户的欢迎。
因此,本人在该大型发酵罐设计中,选用了釜用卧式电机输入式减速机,即发酵罐专用的型圆柱、圆锥齿轮减速机。
目前,国外引进的大型搅拌设备,采用这种型式的减速机较多。
由于电机卧式安置,使整个减速系统的高度大幅下降(详见“釜用卧式电机输入式减速机及稳定器的使用”一文,医药工程设计杂志1998年第1期),满足发酵工厂厂房高度的要求。
同时,该种型式减速机的搅拌轴的挠曲和减速机的传动,这二部分互不干涉,即搅拌轴的挠曲(这是不可避免的)不会影响减速机的传动。
20000吨啤酒发酵罐的设计
1前言1.1 设计目的目前，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。
因而，很有必要将这方面的技术加以科学地总结和分析，以推动啤酒产品多样化在广度和深度上的健康发展，随着人们生活水平的提高，饮食消费结构的不断改变，啤酒已进入了千家万户。
但是我国人均啤酒的消费还没有达到世界平均水平。
所以建设新的、大型的啤酒厂，增加产量，就可以满足人们将来物质生活的需求。
所以，设计啤酒厂是有意义有必要的。
1.2 技术背景啤酒发酵过程是啤酒酵母在一定的条件下，利用麦汁中的可发酵性物质而进行的正常生命活动，其代谢的产物就是所要的产品--啤酒。
由于酵母类型的不同，发酵的条件和产品要求、风味不同，发酵的方式也不相同。
根据酵母发酵类型不同可把啤酒分成上面发酵啤酒和下面发酵啤酒。
一般可以把啤酒发酵技术分为传统发酵技术和现代发酵技术。
现代发酵主要有圆柱露天锥形发酵罐发酵、连续发酵和高浓稀释发酵等方式，目前主要采用圆柱露天锥形发酵罐发酵。
传统发酵技术的生产工艺流程：充氧冷麦汁→发酵→前发酵→主发酵→后发酵→贮酒→鲜啤酒。
现代发酵技术主要包括大容量发酵罐发酵法（其中主要是圆柱露天锥形发酵罐发酵法）、高浓糖化后稀释发酵法、连续发酵法等。
传统啤酒是在正方形或长方形的发酵槽（或池）中进行的，设备体积仅在5～30m3，啤酒生产规模小，生产周期长。
20世纪50年代以后，由于世界经济的快速发展，啤酒生产规模大幅度提高，传统的发酵设备已满足不了生产的需要，大容量发酵设备受到重视。
所谓大容量发酵罐是指发酵罐的容积与传统发酵设备相比而言。
大容量发酵罐有圆柱锥形发酵罐、朝日罐、通用罐和球形罐。
圆柱锥形发酵罐是目前世界通用的发酵罐，该罐主体呈圆柱形，罐顶为圆弧状，底部为圆锥形，具有相当的高度（高度大于直径），罐体设有冷却和保温装置，为全封闭发酵罐。
圆柱锥形发酵罐既适用于下面发酵，也适用于上面发酵，加工十分方便。
特大型非标发酵罐设计与应用
⑤筒体 由 １ ０ ０ ０ ０ ＊ １ ２ ０ ０ ０ ， 上部 ｌ ３ ０ ０ ０ ＊ ３ ４ ０ ２ Ｖ 总＝１ ８ ３ ３ ｍ ⑥介质 ： 发 酵 液Ｖ ＝ｌ ０ ０ ０ ｋ ｇ ／ ｍ
ＣＺ １ ５ Ｏ 一３ １ ５ 出２ ０ ０ ０ × ８ ０ Ｏ ０ Ｃｚ ５ ０ —３ ｌ ５
图２ 罐体装 配图
２ 设 计 难 点 分析
管 支架 ， 采 用 自行设 计 和 制 造 。 对 于贮 罐 、 发 酵罐 等 耗 材 量 巨大 ， 且 投 资 比例 较 高 的大 型 非 标 设 备， 白行 设 计 节约 了设 计费 用且 加 快 的 建设速度， 项 目投 产后 取 得了很 好的 经 济 效 益 。 发酵 部 分 设 计 包 括 发 酵 部 分工艺 流 程 简捷 ， 对于非标设备、 钢结构、 公用 工 程 的 ３ 发 酵 罐 的设 计 （ １ ） 设 计 条件
接 到 自身 罐 壁 上 的 ｌ ０ ０ ０ 、 ５ ０ ０ 等管线， 还有在ｌ ８ ． ６ ｍ高度 的操
生 产 出 的 无水 酒 精 加 入 变性 剂后 ， 称为燃料用酒精， 是 目前 世 界上 作 平台下 采 用 吊架 拎 起 的发 酵 液 审４ ０ ０ 管道， 设 计 时 需 考 虑各 管 道
出 产品投入生产运营， 设备运行效果良好， 此外， 设计有效节约了 原材料和经费 支出。
关键词 ： 特大型 非标 发酵罐 设计
中图分类号 ： Ｔ Ｑ Ｏ ５ ２
文献标 识码 ： Ａ
大规模罐型发酵装置的设计与运行管理
大规模罐型发酵装置的设计与运行管理大规模罐型发酵装置在生物制药、食品工业、农业及环境保护等领域中广泛应用。
其设计与运行管理的科学性和合理性对于提高生产效率、保障产品质量和确保设备安全至关重要。
本文将围绕大规模罐型发酵装置的设计原则、运行流程和管理方法展开论述。
一、设计原则1.罐型选择：在设计大规模罐型发酵装置时，应结合产品要求、发酵工艺特点和装置规模选择罐型。
常见的罐型有批式罐、连续罐和循环罐。
对于高附着的微生物，如酿酒工业中的酵母，可选择高度附壁的罐型，如滚筒罐；对于大规模生产和连续生产的需求，可选择连续罐或循环罐。
2.容积设计：根据生产规模和工艺要求，合理确定罐型的容积。
过小的容积可能导致产量不足，过大的容积则可能造成设备能耗过高，难以维持稳定发酵条件。
容积的选择应充分考虑生产成本、用地面积和能源消耗等因素，做到最优化。
3.材料选择：大规模罐型发酵装置的选择应考虑到发酵产物对材料的腐蚀性、耐高温性、机械强度要求等。
常见的罐体材料有不锈钢、玻璃钢和碳钢等。
合理的材料选择能够延长发酵装置的使用寿命，减少设备维修成本。
4.通风与控制系统设计：大规模罐型发酵装置除了要满足基本发酵条件外，还需要考虑通风与控制系统的设计。
通风系统能够有效控制罐内湿度和温度，保持较好的发酵环境；控制系统能够实时监测关键指标，通过自动化控制形成闭环控制，提升发酵工艺稳定性和可靠性。
二、运行流程1.洁净化：在大规模罐型发酵装置开始运行前进行洁净化是至关重要的。
可以通过冲洗、蒸汽灭菌等方法彻底清除罐体内的杂质和微生物。
确保发酵产物的纯净度，减少污染风险。
2.接种工艺：根据生产工艺和接种菌种的特点，选择合适的接种方式。
一般可采用单级或多级接种法，确保菌种在罐内迅速适应环境和繁殖。
3.发酵控制：大规模罐型发酵装置的发酵过程通常需要严格控制发酵温度、pH 值、通气量、搅拌速度等参数。
通过合理配置传感器和自动控制系统，实现对发酵过程的实时监测和自动调节，确保发酵过程的稳定性和产物质量。
啤酒厂发酵罐内壁防腐大修方案及流程
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大型工业发酵生产的优化与控制
大型工业发酵生产的优化与控制随着科技的不断进步和人类对生物技术的认识不断深入，发酵技术被广泛应用于工业生产中。
发酵技术可以用于生产各种生物制品、食品、饮料以及药品等多个领域，是实现生物大规模工业化生产的重要技术手段。
本文将从营养需求、发酵罐设计、发酵过程参数调控、微生物菌株优化等方面，探讨大型工业发酵生产的优化与控制。
一、营养需求的优化微生物的生长和代谢需要多种营养物质，包括碳源、氮源、磷源等等。
为了获得较高的生产效率，必须合理地选择营养物质，并掌握其最佳添加量，以满足产物合成所需的代谢能量和原料。
此外，在不同的发酵过程中，随着时间的推进，微生物可能需要的营养物质的种类、含量也会发生变化。
因此，在进行大型工业发酵生产之前，必须对所选用的微生物菌株进行详尽的研究，掌握较为准确的营养需求，设计合理的原料添加方案，以提高发酵生产效率。
二、发酵罐设计的优化发酵罐作为微生物静态培养的主要装置，在工业生产中扮演着至关重要的角色。
一个优秀的发酵罐不仅可以根据不同微生物的生长和产物合成要求，调整其气体含量、气体成分、搅拌速度、温度、pH值、氧气输送方式等参数，同时还必须考虑到工业化生产过程中的降低成本、提高生产效率、缩短生产周期等要求。
因此，科学合理地设计发酵罐至关重要，其大小、形状、材料、结构的选择将直接影响到微生物的生长和产物的生产。
三、发酵过程参数的调控发酵过程中，微生物的生长和代谢活动受到各种环境因素的影响，如温度、pH值、氧气含量、营养物质的能量和原料的质量等。
所有这些因素都必须控制在一个适宜的范围内，以利于微生物的不断繁殖和合成产物，提高生产效率。
特别是对于难培养的微生物，对各种环境因素的调控更加关键。
在工业生产中，根据不同的微生物和产物合成的要求，合理调控发酵过程参数显得极为重要。
四、微生物菌株优化优化微生物菌株，选择较为适应于工业生产需要的菌株，不仅可以提高发酵生产的效率，还可以降低生产成本和风险。
新型大容积酒精发酵罐的设计(1)
文章编号:1002-8110(2001)02-0078-02收稿日期:2001-02-132作者简介:李盛贤,1950年生,男,汉族,辽宁人,副教授,主要从事生物工程,生物化学方向的研究。
新型大容积酒精发酵罐的设计李盛贤1,杨宝庭2,艾 冬3,贾树彪1(1 黑龙江大学,哈尔滨150080;2 大庆石油学院,黑龙江安达161400;3 黑龙江省农恳总局环保局齐齐哈尔分局,齐齐哈尔161005)摘 要 设计了一种适于现代酒精发酵工艺的连续发酵大型斜底自循环冷却发酵罐,提出了设计要点并对新型发酵进行了适用性分折。
关键词 酒精;发酵罐;连续发酵;滞留中图分类号:TS262.2;TS261.3 文献标识码:A发酵罐是一切发酵过程的心脏,这是因为发酵周期和发酵成熟醪液的质量均决定于发酵罐设计水平及相应工艺过程。
厌氧、短发酵周期的酒精发酵罐虽不象需氧量极大、发酵周期较长的青霉素发酵罐那样复杂,但酒精发酵罐也越来越体现其独特性,现在运行的酒精发酵罐其容积已达1500m3或更大,远比青霉素发酵罐容积大几倍。
大型生物反应器的研究是生物化学工程中四大问题之一[1],是生物工程技术中的一个重要组成部分。
1 决定酒精发酵罐大小和功能的因素1.1 企业生产能力目前先进国家用大型酒精发酵罐生产酒精的工艺已经充分成熟,大型酒精发酵罐发酵失败(严重杂菌污染、出酒率极低等)的现象已很少见。
这是因为生物化学工程技术已经能很充分控制发酵全过程。
大型酒精生产企业均采用容积500m3以上的发酵罐。
这是因为大规模生产企业经济效益明显提高(投资相对可降低20%-30%,占地面积少)。
1.2 制造大型酒精发酵罐的能力过去酒精发酵罐容积小,在设备工厂制造完毕才能运到酒精工厂,这样就受到车辆运载能力、运输沿途道路和桥梁承受能力、装卸能力等方面的限制。
随着对发酵罐功能的深入理解和工艺生产实践增加,现在大型酒精发酵罐都已到酒精厂现场制做,制做的质量也明显提高,不仅罐容已突破2000m3,发酵罐布局的合理性也容易做到。
发酵罐设计修改-2
103m³气升循环式发酵罐设计书院系：生命工程与食品工程学院班级：生工10级4班组别：第10组小组成员：熊君燕、蔡陈、裴昊宁、徐安全、罗伟2013.5目录一、绪论..................................................................................................................................................... - 1 -1．气升式发酵罐概况......................................................................................................................... - 1 -2.气升式发酵罐的类型及原理............................................................................................................ - 1 -3.气升式发酵罐特点............................................................................................................................ - 3 -4.气升式发酵罐的应用........................................................................................................................ - 4 -二、设计概况............................................................................................................................................ - 5 -1. 发酵设备课程设计的目的.............................................................................................................. - 5 -2.发酵设备课程设计步骤.................................................................................................................... - 5 -3.带控制点的工艺流程图的绘制........................................................................................................ - 5 -4.主体设备工艺条件图........................................................................................................................ - 6 -三、气升循环式发酵罐设计任务及要求 ......................................................................................... - 6 -1.课程设计题目.................................................................................................................................... - 6 -2. 气升循环式发酵罐设计要求.......................................................................................................... - 6 -3.设计基本依据.................................................................................................................................... - 7 -4.课程设计的基本环节........................................................................................................................ - 7 -四、反应器基本设计参数设计............................................................................................................ - 7 -1.液体喷射循环反应器基本设计参数................................................................................................ - 7 -2.液体喷射循环反应器的循环阻力.................................................................................................. - 10 -3. 驱动循环的功率和效率............................................................................................................... - 10 -五、设备工艺结构计算 ....................................................................................................................... - 10 -1.发酵罐直径...................................................................................................................................... - 10 -2．发酵罐总高................................................................................................................................... - 11 - 3．发酵罐的材料............................................................................................................................... - 11 - 4．椭圆封头的设计........................................................................................................................... - 11 - 5．圆柱筒体的设计........................................................................................................................... - 14 -六、辅助设备设计选型 ....................................................................................................................... - 16 -1.正压保护阀...................................................................................................................................... - 16 -2.真空阀.............................................................................................................................................. - 16 -3.CIP清洗装置 .................................................................................................................................. - 16 -4.温度传感器...................................................................................................................................... - 16 -5.液位高度传感器.............................................................................................................................. - 16 -6.压力传感器...................................................................................................................................... - 16 -7.最低液位和最高液位探头.............................................................................................................. - 16 -8.人孔.................................................................................................................................................. - 17 -9.视镜.................................................................................................................................................. - 17 -10.洗涤液接管.................................................................................................................................... - 17 -11.CO2回收压缩空气接管 ................................................................................................................ - 17 -12.冷却剂进出接管............................................................................................................................ - 17 -13.出料管............................................................................................................................................ - 17 -14.支座............................................................................................................................................... - 17 -H及提升高度'h.................................................................................................... - 18 -15.上升管高度e16.喷嘴直径....................................................................................................................................... - 18 -七、热量衡算.......................................................................................................................................... - 18 -1.冷却面积的确定............................................................................................................................. - 19 -2.冷却水耗量的计算......................................................................................................................... - 19 -八、设计数据.......................................................................................................................................... - 20 -九、设计总结.......................................................................................................................................... - 20 - 参考文献............................................................................................................................... - 21 -一、绪论：1．气升式发酵罐概况生化反应过程大都是需氧过程，通风发酵设备是需氧生化反应设备的核心和基础。
100L发酵罐设计方案
6
泡沫
7 8
压力 流量
现场压力表显示 空气玻璃转子流量计
0~0.25MPa 1:2VVm，自动控制
南京天汇生物技术装备有限公司
四．关键部件材质和品牌
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 主要部件 罐体 触摸屏 调速电机 调速器 流量计 控温角座阀 循环泵 pH 电极 pH 电缆 pH 变送器 DO 电极 DO 电缆 空气过滤器 呼吸过滤器 蠕动泵 消泡电极 调压稳压阀 水路减压阀 手动隔膜阀 现场控制 监控软件 型号及材质 SUS316L/SUS304 10 英寸触摸屏 SEW 富士 质量流量计 连接 1/2”内螺纹 304 不锈钢 防水锤 UPA90/120 InPro3030/120 梅特勒 AK9/3m 梅特勒 光学溶氧电极带变松输出 梅特勒 VP6-ST/3m 0.01μm 2.5 英寸 Sartorius Ø37 保定兰格 XP-2015 SMC ITAP 双膜片，316L 不锈钢 德国西门子 PLC 控制系统 10/寸昆仑通 态触摸屏为核心控制系统 南京天汇生物发酵控制软件 V2018 （以后可免费升级到最新版本） 数量/件 1 1 1 1 1 4 1 1 1 1 1 1 2 8 5 1 1 1 若干 1 1
2 3
转速 pH
4
DO
转速曲线记录和分析数据保 存，并可传输到上位计算机 pH 值曲线记录和分析酸加 入量累计显示记录碱加入量 累计显示记录数据保存，并 可传输到上位计算机 DO 值曲线记录和分析数据 保存，并传输到上位计算机
5
补料
补料量曲线记录和分析加入 量累计显示记录数据保存， 并可传输到上位计算机 泡沫（或液位）异常状况记 录消泡剂（或补料）加入量 累计显示记录数据保存，并 可传输到上位计算机
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单元设备设计大型发酵罐的改进设计上海医药工业设计院(200040) 彭守兴摘要 本文介绍大型发酵罐设备设计的9点改进。
发酵罐作为制药工厂的关键设备,使之在设计上更合理,操作上更可靠、方便,更严格的杜绝染菌,更能满足发酵工艺的要求。
关键词 卧式电机输入式减速机 卫生级人孔 光视组合带冲洗视镜 染菌 轴向流 部分径向流的旋浆式浆叶 随着生化技术和生化产品的不断发展,制药设备越来越严格的G MP要求,对发酵罐的大型化,结构设计、搅拌通气效率以及防止发酵罐的染菌也提出了越来越高的要求。
在发酵罐的设备设计中,不但要严格按照发酵工艺的需要,严格的不染菌,而且还要提高发酵水平,降低能耗。
本人在某工程的大型发酵罐的设计中,从过去长期设计的基础上,对此作了较大的改进,使之和传统发酵罐有很大的不同,下面就改进部分作一介绍。
1 减速机过去大型发酵罐设计选用的减速机,大多为皮带减速机;这是由于皮带减速机造价比较低廉、噪声小,尤其是操作和维修比较方便,运转一段时间后,易损的零件只有皮带,更换十分方便,对机修人员要求不高。
因此许多制药厂乐意使用。
但皮带减速机外形尺寸较大,传动效率相对较低,速比也不能严格控制。
所以,近年来有些工程设计人员采用立式齿轮减速机,但带来的新问题是大功率的立式齿轮减速机组装后高度很高,几乎绝大多数发酵工厂在厂房高度上很难接受。
同时,大功率齿轮减速机目前国产的噪声较大,操作人员长期在高噪声的环境下操作,带来环保上的问题,所以也不受用户的欢迎。
因此,本人在该大型发酵罐设计中,选用了釜用卧式电机输入式减速机,即发酵罐专用的型圆柱、圆锥齿轮减速机。
目前,国外引进的大型搅拌设备,采用这种型式的减速机较多。
由于电机卧式安置,使整个减速系统的高度大幅下降(详见“釜用卧式电机输入式减速机及稳定器的使用”一文,医药工程设计杂志1998年第1期),满足发酵工厂厂房高度的要求。
同时,该种型式减速机的搅拌轴的挠曲和减速机的传动,这二部分互不干涉,即搅拌轴的挠曲(这是不可避免的)不会影响减速机的传动。
因此,获得了用户的欢迎。
本人已在苏州某化工厂、上海某味精厂、诛海某制药厂等许多设计项目中选用,效果显著,值得推广。
浙江长城减速机有限公司已有系列产品,并有丰富的实际使用经验。
图1为这种减速机标准型的外形图。
2 三分式联轴节三分式联轴节上半部分凸缘式联轴节,下半部为夹壳式联轴节,中间留有装拆密封环座的间隙。
保留凸缘式联轴节容易对中,夹壳式联轴节装卸方便的特点。
更换密封环时,只须拆掉下半部的夹壳式联轴节,将传动轴下移一段小距离,而方便地更换密封环,可不必起吊减速机。
目前,这种型式联轴节已广泛采用。
3 机械密封以往大型发酵罐的设计,搅拌轴的密封常采用单端面非平衡型的机械密封,这种密封能基本上满足发酵罐的要求,但密封液会不可避免地漏入罐内,造成对发酵液的污染。
本人这次设计的大型发酵罐,在所选用的机械密封时,在结构上作了改进,即增加一只收集器,并对其高度有一定要求,以至确保密封液不漏入发酵罐内,而被引至罐外,改进前后的结构图如图2所示。
4 浆叶以往大型发酵罐的搅拌浆叶,几乎全采用圆盘蜗轮式直叶或弯叶浆叶。
通过数个(一般为3个浆叶)径向流的蜗轮式浆叶,达到循环培养介质,分布气泡、传热等方面的目的。
本人设计的发酵罐,下部采用半圆弧对开圆盘涡轮式浆叶,上部二档采用四叶旋浆式浆叶,分别如图3(a、b)所示。
这种浆叶的选择及组合更能保持整个发酵液的均匀,将下端的径向流和上端的轴向流、少量径向流结合起来,使气体分散更平稳、均匀。
该种组合型式浆叶在发酵罐中使用的趋势日益增多。
四叶旋浆式浆叶能提高传质效率、降低剪切速率,增进混合,降低能耗。
据有关资料报道,旋浆式浆叶要比径向流的蜗轮式浆叶提高30%以上的传质效率,而降低能耗约45%,同时可提高产量约10～15%。
据国外资料报道,它特别适用于发酵罐。
目前浙江长城减速机 有限公司已有系列产品,可供设计工程师选用。
5 釜内联轴节由于检修如厂房高度等方面的原因。
考虑到轴吊装的可能性,在大型发酵罐内一般增设联轴节。
以往常规的发酵罐设计,大多数采用夹壳式联轴节,该型式联轴节装卸方便,但表面易积料,死角很多,易染菌,不适宜发酵罐内使用。
本人在该发酵罐设计中,采用了锻造的法兰盘式联轴节,外表面经抛光后无死角,不积料,适用于发酵罐内使用。
6 作冷却盘管的挡板为了及时地带走发酵热,以往在大型发酵罐的设计,罐内常设4～8组冷却盘管。
罐内冷却盘管及其支撑架,必定占据罐内体积,减少发酵容量,并会产生许多死角,造成积料,大大增加染菌的可能性,本人设计的发酵罐将挡板设计成冷却盘管的直排结构,如图4所示。
诸管子之间用扁钢支撑,采用全焊透结构,焊缝磨圆。
即作全挡板,又可作冷却盘管。
7 半圆夹套近年来,半圆夹套代替整体夹套,在大型发酵罐中已经十分普遍。
这是由于大型发酵罐,直径较大,H D 较长,采用整体夹套使得发酵罐体的壁厚增加,工程造价较高。
采用半圆夹套,即可减薄罐体厚度,又可强化传热。
目前大型发酵罐采用半圆夹套的居多。
而且,对于半圆夹套的设计计算已有规定,可以按规范进行设计,因此会获得越来越广泛的应用。
8 卫生级快开人孔以往大型发酵罐的人孔,均选用水平吊杆式不锈钢人孔,一只DN600的人孔,重量为260kg ,螺栓数为16只M20。
本人设计的发酵罐,选用了卫生级全不锈钢制快开人孔,该人孔充分考虑到医药工业设备的持点:压力不高;温度不高;而卫生洁净要求较高,内外壁光滑、易清洗。
选用的人孔同样是一只DN600,重量为51kg ,螺柱数为10只M16。
垫片采用卫生级橡胶,人孔结构充分考虑到不染菌的要求,内外壁均抛光,达到卫生容器的要求。
有关卫生级人孔的详细介绍请见“卫生级人、手孔”一文(医药工程设计杂志,2001年第1期)。
该卫生级人、手孔自试生产以来,深受用户欢迎。
已经在许多设计项目中采用,其价格约为进口的一半。
卫生级人、手孔作为专业化生产的产品,越来越受到用户的采纳。
9 带灯视镜以往大型发酵罐的设计,均采用二只DN100～150的视镜,其中一只视镜配白炽灯,以观察罐内发酵情况。
自化工部标准HG /T 21575-94实施以来,带灯视镜获得了普遍的采用。
受到用户的肯定。
本人设计的发酵罐采用了光视组合带冲洗的带灯视镜,由于发酵罐体直径较大,高度较高。
因此特意设计了一台DN225视镜,配以上海威勒机电设备有限公司进口的US L 视镜灯,组成光视组合,如图5所示。
DN225视镜配以100W US L 视镜射灯,亮度大,光束集中,能十分清晰地窥视到整个发酵罐,新设计的视镜带有冲洗口,可省去罐体内部附设的冲洗管,也减少了染菌原,无疑是一种改进设计。
有关带灯视镜的详情,可参阅“带灯视镜”一文(医药工程设计杂志,2000年第4期)。
带灯视镜自化工部标准HG /T 21575-94实施至今,已经在国内推广使用,但由于视镜灯制造的局限性,尤其是防爆型视镜灯由于内装变压器的缘故,体积较大,所以小直径的视镜往往还不能实现光视视镜灯和视镜的组合表灯代号配用视镜规格防腐型防爆型单独光孔光视组合所配视镜型式电压(V)功率(W)国产灯F2125,150法兰盘式视镜220/1250B JD100,125,150法兰盘式视镜220/1220德国进口灯鲁米星射灯80,100,125150,225法兰盘式视镜24(120)20,50100 S LM射灯65,80100,125螺纹式视镜24(120)20,5075,100 US L-036580,100,125150,225法兰盘式视镜螺纹式视镜2420,50 -05US L-06 -0780,100125,150,225同上2420,5075,100 US L-EX0580,100125,150,225同上12245,20 US L-EX06100,125150,225同上122420,50组合。
上海威勒机电设备有限公司从德国引进的视镜灯基本上均能实现光视组合。
目前许多用户来电询问视镜规格与光视组合的条件,现借此文汇总如下,以供用户参考。
并解决设计中遇到的实际问题。
上述大型发酵罐的改进设计,是将原先的发酵罐作了较大程度的改进。
随着发酵工业的发展,发酵罐的设计必将受到人们高度的重视。
收稿日期:2002-04-01为中药生产现代化开发节能低温高效率的中药生产线上海三明干燥研究所(200232) 沈善明摘要 论述目前中药生产流程设备不足,介绍一种节能低温高收率的中药生产线。
关键词 低温 综合经济性 收率1 前言中国是中药的发源地,也是中药生产的大国,中药生产厂不计其数,中药品种繁多,产量巨大。
可是我国中药生产几乎千篇一律采用多能提取罐、外循环升膜蒸发器生产浸膏,浸膏干燥设备类型较多,有热风循环烘箱、喷雾干燥和流化喷雾干燥制粒。
许多年来都沿用这样的流程和设备不变,是不是这样的流程和设备已尽善尽美而形成极雷同格局,若稍加分析研究就会觉得并不如此。
总会感觉到与中药原材料物性、药品质量要求,以及药品收率之间缺少了些有机联系,在整体综合经济性方面也欠妥善考虑。
例如中药浸出是中药生产过程中对药品收率、质量和综合能耗影响最大的关键环节,甚至还很大地影响装置造价。
中药浸出实质是通过液固相之间扩散作用使药材中有效成分扩散到溶剂中去,其主要推动力为药材和溶剂中有效成分的浓度差,故浸出设备关键作用是为扩散提供和建立浓度差条件,高效率促进扩散持续进行。
而多能提取罐简单地靠增加溶剂投入量和分批操作,其后果是溶剂量大浸出液浓度低,大提取罐容积效率很低,有效成分收率也较低。
更大的问题是成倍增加浸出液蒸发浓缩器。