生物工程设备课程设计样本3

课程设计

课程名称: 生物工程设备设计课程设计

设计题目: 乳酸发酵车间工艺设计

学院(直属系) : 生物工程学院

年级、专业: 09级生物二班

学生姓名: 杨帆

学号: 312009081801204

指导教师: 张良

开始时间: 2012 年 6 月 26 日完成时间:年月日

目录

摘要 (1)

设计任务书 (2)

1.1概述 (3)

1.1.1产品概述 (3)

1.1.2 乳酸的命名与分子结构 (3)

1.1.3乳酸的性质 (3)

1.1.4乳酸的用途 (4)

1.1.5乳酸的生产方法 (5)

1.1.6乳酸生产方法的比较 (6)

1.1.7国内外生产情况 (7)

1.2设计概述 (7)

1.2.1技术条件 (7)

1.2.2设计内容 (7)

1.3乳酸发酵常用菌种及选择 (8)

1.4发酵原料的选择 (8)

1.4.1根霉三角瓶孢子的制备 (8)

1.4.2发酵培养基 (8)

1.5生产流程简述 (8)

1.6物料衡算 (9)

1.6.1发酵设备选择及各部件尺寸 (9)

1.6.2发酵罐总容积计算 (9)

1.6.3发酵罐个数的确定 (9)

1.6.4发酵罐的直径及罐体高度计算 (9)

1.6.5发酵罐壁厚计算 (11)

1.6.6搅拌器类型选择及设计 (11)

1.6.7搅拌器参数计算 (11)

1.6.8多只涡轮搅拌器不通风时的搅拌功率计算 (12)

1.7 搅拌轴直径计算 (12)

1.7.1轴的刚度计算 (12)

1.7.2轴的刚度计算 (13)

1.8冷却面积计算 (13)

致谢 (13)

参考文献 (13)

摘要

乳酸是一种极具发展潜力的精细化学品。目前全世界的产量为10 万吨。我国占世界产量的10 %。由于聚乳酸产品的研究和开发,乳酸将有可能代替目前困扰世界各国的白色热塑污染产品,成为名副其实的“绿色”环保制品。乳酸可通过生物发酵法和化学合成法生产制造。采用生物发酵法制得的L - 乳酸是目前乳酸生产的重点,但要同热塑产品在价格上形成竞争,乳酸发酵生产的成本必须大幅度下降,生产规模要扩大。本设计说明书拟就设计乳酸发酵车间工艺设备设计。

关键词: 乳酸发酵; 聚乳酸；机械搅拌发酵罐

生物工程设备课程设计任务书

学院名称：生物工程专业：生物工程年纪：2009

一、设计题目

乳酸发酵车间工艺设备设计

二、设计任务

本课程是生物技术专业的一门实用性和技术性很强的专业课程。学习本课程的日的是使学生在完成相关专业课程后，尤其是在完成《生物工程设备》这门课程后，综合运用3年所学的知识，进行工厂的初步设计。通过专业课程设计使学生掌握应具备的基本设计技能。使学生走上工作岗位后既能担负起工厂技术改造的任务，又能进行车间或全厂的工艺设计。本课程任务是:

1.撰写简要设计说明书，内容包括前言、工艺选择及论证、关键设备计算等

2.绘制产品工艺方案流程图一张和关键设备及车间平面布置图一张。

三、原始资料

1.技术条件：

生产规模: 30000吨/年; 产品规格:92%聚合级乳酸; 产酸水平:18%(g/ml)

糖酸转化率:92%; 发酵周期:72h; 发酵罐接种量:10%(V);

提取总收率:90%; 发酵罐装料系数:85%;

全年生产天数:300天

2.设计内容和要求

(1)根据设计任务，查阅有关资料、文献,搜集必要的技术资料及工艺参数，进行生产方法的选择与比较，工艺流程与工艺条件的确定和论证，确定工艺过程的重要参数。

(2)工艺流程图，按工艺流程图绘制要求完成有一定控制工点的流程详图，包括设备、物料管线、主要管件、控制仪表等内容。

(3)发酵罐主要结构尺寸、搅拌装置及冷却装置计算，根据工艺要求选取相应发酵罐类型，进行发酵罐种子罐数量计算，发酵罐几何结构尺寸计算，同时完成发酵罐搅拌装置及冷却装置的选型和计算。

(4)根据计算结果按相应比例尺寸绘制发酵罐及冷却装置示意图,并在同一张图纸上完成发酵车间平面布置图。

四、完成后应该上交的材料

1、设计说明书1份

2、画出产品生产的带控制点工艺流程图1张（要求用AUTOCAD绘图）

3、画出蒸煮糖化车间的设备布置图1张（要求用AUTOCAD绘图）

五、参考资料：

1、生物工程工厂设计概论

2、酒精与蒸馏酒工艺学

3、发酵设备

1.1概述

1.1.1产品概述

产品为92%聚合级乳酸，其中含有8%左右的杂志，成分为菌体碎片、蛋白质、淀粉以及少量的有机酸副产物（醋酸、丁二酸、酒石酸和柠檬酸）等。

1.1.2乳酸的命名与分子结构

乳酸因存在于酸牛奶中而得名，它广泛存在于人体、动物、植物和微生物中，其产、消量仅次于柠檬酸。

乳酸，英文名为(Lactic acid)，学名为 -羟基丙酸( -hydrxy-propionic acid)，结构式为CH3CHOHCOOH ，相对分子质量为90.08，是一种天然存在的有机酸。

由于分子内含有一个不对称碳源子，因此具有旋光异构现象。乳酸按其旋光性可分为D(-)-乳酸、L(+)-乳酸和DL-乳酸三种。

由于人体只能代谢利用其中的L(+)-乳酸，因此世界卫生组织(WHO)明确规定，成人每天摄入D(-)-乳酸的量不得超过100 mg/kg 体重，对于三个月以下的婴儿食品中不应加入D(-)-乳酸，而对于L(+)-乳酸则不加限制。

尤其是利用L 一乳酸生产的聚合物生

物塑料不但具有较好的机械强度及耐腐、抗菌性，而

且在一定时期内可以在正常环境中降解成为H 0、

COz ，因而成为最有前途的取代塑料的绿色环保产

品。

D(-)-乳酸 L(+)-乳酸 图1

1.1.3乳酸的性质

L-乳酸是一种有机强酸，能与水、酒精和乙醚以任意比互溶。60%以上浓度的乳酸具有很强的吸湿性。

乳酸通常为无色或微黄色粘稠状液体，在67～133Pa 的真空条件下反复分馏，可以得到纯品的乳酸结晶。纯净的无水乳酸是白色的晶体，熔点为16.8℃，沸点为122℃(2kPa)，相对密度为1.24g 。 O

OH

H 3H O HO H 3C