200立方米谷氨酸发酵罐设计
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生物工程设备课程设计200m3谷氨酸发酵罐设计院系：生物与化学工程学院专业：生物工程班级：学号：姓名：指导老师：日期：20XX年5月11日生物反应工程与设备课程设计任务书—机械搅拌生物反应器设计一、课程教学目标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，要求学生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，对培养学生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。
在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，对学生进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练，使学生初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础。
二、课程设计题目设计200m3谷氨酸机械搅拌通风反应器三、课程设计内容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
四、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：（1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，HL ，V，VL，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
m3谷氨酸发酵罐设计
江西科技师范学院生物工程专业《化工原理课程设计》说明书题目名称 2m3 产谷氨酸发酵罐的设计专业班级 2009 级生物工程（1）班学号学生姓名唐盼阙素云周婷指导教师常军博士2011 年 10 月 31 日目录一、设计方案的确定 (1)谷氨酸的生产工艺流程 (1)生产原料 (1)发酵菌株 (2)培养基的制备 (2)二、发酵罐主体设计计算 (2)发酵罐主要条件及主要技术指标 (2)罐体选型、几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸的设计计算 (3)发酵罐的选型 (3)发酵罐容积的确定 (3)发酵罐装液量的确定 (4)冷却装置的设计 (4)罐体选料 (5)罐体壁厚 (5)封头壁厚计算 (5)夹套直径 (6)挡板的设计 (6)搅拌器的设计 (6)搅拌器的计算 (6)搅拌轴功率的计算 (7)管道设计 (9)通风管管径计算 (9)进出物料管 (9)冷却水进出口管径 (10)管道接口 (10)仪表接口 (10)三、其他附件选型 (10)四、附录及图纸 (11)附录1计算结果汇总表 (11)附录2计算结果汇总表 (12)五、总结 (13)六、参考文献及资料 (14)一、设计方案的确定谷氨酸的生产工艺流程谷氨酸的生产主要包括以下工作：谷氨酸发酵的原料处理和培养基的配制；子培养；发酵工艺条件的控制；谷氨酸提取；谷氨酸的精制。
发酵法生产谷氨酸的工艺流程如下：图1 谷氨酸生产工艺流程图生产原料谷氨酸生产时发酵原料的选择原则：首先考虑菌体生长繁殖的营养；考虑到有利于谷氨酸的大量积累；还要考虑原料丰富，价格便宜；发酵周期短，产品易提取等因素。
目前谷氨酸生产上多采用尿素为氮源，采用分批流加，以生物素为生长因子。
国内大多数厂家用淀粉为发酵原料，主要有玉米、小麦、甘薯、大米等，其中甘薯的淀粉最为常用。
少数厂家用糖蜜为发酵原料，主要有甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜。
发酵菌株现有谷氨酸生产菌分属于棒状杆菌属、短杆菌属、小杆菌属及节杆菌属。
目前工业上应用的谷氨酸产生菌有谷氨酸棒状杆菌、乳糖发酵短杆菌、散枝短杆菌、黄色短杆菌、噬氨短杆菌等。
发酵罐的设计范文
发酵罐的设计范文发酵罐是用来进行微生物发酵过程的设备，广泛应用于食品、医药、饲料、酒精等行业。
它的设计对于保证发酵过程的顺利进行具有重要意义。
首先，在设计发酵罐时，需要考虑容器的材质选择。
常见的发酵容器材质有玻璃、不锈钢、塑料等。
其中，不锈钢是目前最常用的材料，因为它具有良好的耐腐蚀性能和机械强度，能够适应不同的发酵工艺和条件。
此外，不锈钢材质还易清洗，能够保证发酵过程的卫生安全。
其次，发酵罐的设计应考虑容器的形状和尺寸。
一般而言，发酵罐的形状可以是圆柱形、椭圆形或立方形，尺寸则根据实际需要而定。
圆柱形发酵罐具有较小的基底面积，体积利用率较高，适用于大规模的发酵过程；而椭圆形发酵罐能够减小搅拌时的死角和液流的旋转，有利于发酵物料的均匀混合；立方形发酵罐则容易进行工艺控制和操作。
根据实际需要选择合适的形状和尺寸，以满足发酵工艺的要求。
同时，发酵罐的设计还需要考虑气体供应和排出的设施。
发酵过程中，微生物需要氧气进行呼吸，因此罐体需要有合适的进气装置，以保证微生物的正常生长。
常见的进气装置有机械式搅拌、气体通道等。
同时，还需要考虑废气的排出，避免微生物产生过量气体而影响发酵过程。
此外，温度和酸碱度是影响发酵过程的关键因素，因此在设计发酵罐时需要考虑温度和酸碱度的控制设备。
发酵罐通常会设置恒温装置，以保持适宜的发酵温度。
常见的恒温设备有水浴、电热传导等。
对于酸碱度的控制，可以通过添加酸碱溶液等方式进行调节。
最后，发酵罐的设计还需要考虑搅拌和控制系统。
搅拌过程有助于增加氧气传递、混合反应物料和促进产物的分散。
搅拌系统通常包括电机、搅拌桨和传动装置等。
对于控制系统，需要设置相应的传感器和控制器，以对温度、酸碱度、溶解氧等过程参数进行监测和控制。
总之，发酵罐的设计是一项复杂而重要的任务，需要考虑容器材质选择、形状尺寸、气体供应排出、温度酸碱度控制以及搅拌控制系统等方面。
只有合理设计，才能满足发酵过程的要求，保证产品的质量和产量。
年产三万吨谷氨酸的发酵罐设计与选型
年产3万吨谷氨酸发酵罐设计目录第一章前言第二章谷氨酸发酵罐的主要技术指标第三章谷氨酸生产工艺流程及计算3.1谷氨酸生产原料及处理3.2谷氨酸生产工艺流程图第四章谷氨酸发酵罐的总物料衡算4.1谷氨酸生产的工艺技术指标4.2谷氨酸发酵车间的物料衡算4.3三万吨谷氨酸发酵车间的物料衡算结果表第五章谷氨酸发酵罐的设计与选型5.1谷氨酸发酵罐空管灭菌蒸汽用量5.2发酵罐的选型5.3生产能力、数量和容积的确定5.4主要尺寸的计算5.5冷却面积的计算5.6搅拌器计算5.7搅拌轴功率的计算5.8设备结构的工艺计算5.9设备材料的选择5.10发酵罐壁厚的计算5.11接管设计5.12支座选择选用裙式支座第六章发酵罐的设计图第一章前言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，它是非人体所必需氨基酸，但它参与许多代过程，因而具有较高的营养价值，在人体，谷氨酸能与血氨结合生成谷氨酰胺，解除组织代过程中所产生的氨毒害作用，可作为治疗肝病的辅助药物，谷氨酸还参与脑蛋白代和糖代，对改进和维持脑功能有益。
另外，众所周知的谷氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味，是重要的调味品。
第二章谷氨酸发酵罐的主要技术指标根据常识，一个良好的发酵罐应满足下列要求：①结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，壁光滑，耐腐性好，以利于灭菌彻底和减小金属离子对生物反应的影响；②有良好的气-液-固接触和混合性能以及高效的热量、质量、动量传递性能；③在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；④有良好的热量交换性能，以维持生物反应最是温度；⑤有可行的管道比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化控制。
本论文设计原理是基于强化传质、传热等操作，将生物体活性控制在最佳状态，降低总的操作费用。
另外，发酵罐部状态也是不可忽视的影响因素。
初步确定主要技术指标如表1所示。
表1主要技术指标第三章谷氨酸的生产工艺流程3.1谷氨酸原料的处理3.1.1谷氨酸生产糖蜜预处理的目的是为了降低生物素的含量。
200立方米机械搅拌通风发酵罐设计方案(可编辑)24页
200立方米机械搅拌通风发酵罐设计方案200M3机械搅拌通风发酵罐设计方案1 设计方案的拟定我设计的是一台200M3机械搅拌通风发酵罐发酵生产有机酸设计基本依据1机械搅拌生物反应器的型式通用式机械搅拌生物反应器其主要结构标准如下①高径比HD 17-40②搅拌器六弯叶涡轮搅拌器DidiLB 201954③搅拌器直径Di D3④搅拌器间距S 095-105D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离C 08-10D⑥挡板宽度B 01D当采用列管式冷却时可用列管冷却代替挡板2反应器用途用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐有关设计参数如下①装料系数种子罐050-065发酵罐065-08②发酵液物性参数密度1080kgm3粘度20×10-3Nsm2导热系数0621Wm℃比热4174kJkg℃③高峰期发酵热3-35×104kJhm3④溶氧系数种子罐5-7×10-6molO2com发酵罐6-9×10-6molO2com⑤标准空气通风量种子罐04-06vvm发酵罐02-04vvm3冷却水及冷却装置冷却水地下水18-20℃冷却水出口温度23-26℃发酵温度32-33℃冷却装置种子罐用夹套式冷却发酵罐用列管冷却4设计压力罐内04MPa夹套025 MPa发酵罐主要由罐体和冷却列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200M3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表-发酵罐主要设计条件项目及代号参数及结果备注有机酸工作压力04MPa 由任务书确定设计压力 04MPa 由任务书确定发酵温度工作温度33℃根据任务书选取设计温度150℃由工艺条件确定冷却方式列管冷却由工艺条件确定发酵液密度由工艺条件确定发酵液黏度由工艺条件确定2 罐体几何尺寸的确定21发酵反应釜的总体结构发酵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发酵反应釜22 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HD 4则H 4D 初步设计设计条件给出的是发酵罐的公称体积200M3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封头体积近似公式假设HLD 39根据设计条件发酵罐的公称体积为200M3由公称体积的近似公式可以计算出罐体直径D 3964mm罐体总高度H 4D 4×3964 15855mm查阅文献2 当公称直径Dn 4000mm时标准椭圆封头的曲面高度ha 1000mm直边高度hb 50mm总深度为Hf hahb内表面积Af 179㎡容积Vf 902m3可得罐筒身高HL H-2Hf 15855-2×1050 13755mm则此时与前面的假设不相近又设HLD 34所以则可知D 4306mm圆整取D 4140mmH 4D 4×4140 16560mmHL H-2Hf 16560-2×1050 14460mm与前面的假设相近故可认为D 4140mm是合适的发酵罐的全体积由V π4 D2HL2Vf得V 2074m3≈210 m3搅拌叶直径DiD 13Di 41403 1380mm搅拌叶间距S Di 1380mm底搅拌叶至底封头高度C Di 1380mm3 罐体主要部件尺寸的设计计算31 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有机酸是偏酸性pH值为45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32 罐体壁厚其中C为壁厚附加量C C1C2C3C1-钢板负偏差其范围为013-13取C1 1mmC2-为腐蚀裕量单面腐蚀取1mm双面腐蚀取2mmC3-加工减薄量对冷加工C3 0热加工封头C3 S0×10取C3 0代入上式C 120 3mmD－罐体直径mmp－耐受压强取04MPaφ－焊缝系数双面焊取08[σ ]－设计温度下的许用应力kgfc16MnR钢焊接压力容器许用应力为150℃170MPaC －腐蚀裕度选用10mm的16MnR钢板制作查附表17知D 414mS1 10mmH 1656m 每米筒重988㎏M筒 988×1656 1636128㎏33 封头壁厚计算圆整取S2 18mmD－罐体直径mmp－耐受压强取04MPay－开孔系数取23φ－焊缝系数双面焊取08[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选取18mm的16MnR钢板制作34 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200m3发酵罐采用6-6-6弯叶式搅拌叶搅拌叶轮直径Di 1380mm盘径di 075Di 075×1380 1035mmDiL 4则叶长L Di4 13804 345mm叶宽B Di5 13805 276mm35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个人孔标准号为人孔RFⅡR·G450-06 HG21522-1995公称直径450开在顶封头上位于左边轴线离中心轴750mm处视镜用于观察发酵罐内部的情况本次设计只设置了2视镜直径为DN80开在顶封头上位于前后轴线离中心轴750mm处标记为视镜ⅡPN10 DN80 HGJ501-86-1736接口管以进料口为例计算设发酵醪液流速为2h 排尽发酵罐装料液体积V1 210×075 1575物料体积流量Q V12 15752×3600 0022m3s则进料管截面积F QV 00221 0022㎡又得取无缝钢管查阅资料平焊钢管法兰GB8163-87取公称直径170mm φ180×5mm以排气管为例计算如下若压缩空气在04MPa以下支管气速为2025ms标准通风比为0204vvm为常温下20℃01Mpa下的情况要这算为04Mpa33℃下通风量Q1取大值Q1 V1×04 1575×04 63m3min 105 m3s利用气态方程式计算工作状态下的通风量Qf取风速风管截面积又则气管直径d气为因通风管也是进料管故取两者的大值取d 185×5mm无缝钢管可满足工艺要求复核物料流量管道截面积在相同流速下流过物料因管径较原来的计算结果大则相应的流速低则排料时间t 2×096 192h其他管道也是如此计算com 管道接口采用法兰接口进料口直径Φ180×5mm开在封头上排料口Φ180×5mm开在罐底进气口Φ180×5mm开在封头上排气口Φ180×5mm开在封头上冷却水进出口Φ127×3mm开在罐身补料口Φ180×5mm开在封头上取样口Φ180×5mm开在封头上com 仪表接口温度计装配式热电阻温度传感器Pt100型开在封头上液位计采用标准型号直径开在罐身上溶氧探头pH探头型4 冷却装置设计41 冷却方式发酵罐容量大罐体的比表面积小夹套不能满足冷却要求综合比较列管的冷却效果好在使用水作冷却介质时选用列管式冷却装置42 装液量设计发酵罐装料系数取75发酵罐装料液体积V1 210×75 1575m3不计算下封头时的装液体积1575-902 14848m3装液高度单位时间传热量＝发酵热×装料量即Q Q发×V1 35×104 ×1575 5512500KJh 43 冷却水耗量由实际情况选用进出口水温为℃℃则Q－单位时间传热量Cp－冷却水的平均比热取4186 kJ kg ·℃t2-t1－冷却水进出口温度差对数平均温度差由工艺条件知道℃t1－冷却水进口温度t2－冷却水出口温度－发酵温度44 冷却面积－对数平均温度差K－传热总系数取2090 kJ m2 ·h·℃冷却面积 A πdL冷却列管总长度 m冷却水的流量W 164611204㎏h则取冷却水在列管中的流速 1ms根据流体力学方程冷却管总截面积设冷却管管径为组数为n又取n 4则取Φ127×3mm无缝钢管d内 0121m 121mm取冷却管总高度为L取每组15根则每根长度冷却管的排列方式取管间距25d外 25×0121 03025m列管与罐内壁的最小间距为03m罐外径D 414m叶轮直径Di 138m叶轮外边沿到罐壁的距离为每组列管采用转角正三角形排列每边排则5根管复核正三角形的边长为4×03025×0127 01537 叶轮外边沿到罐壁的距离故采用转角正三角形符合要求且每组管管间距为03025m列管与罐壁的最小间距为03m四组管间采用转角正方形排列由于采用列管式冷却故无需挡板5 搅拌器轴功率的计算51不通气条件下的轴功率P0取发酵醪液黏度密度搅拌转速取两档搅拌搅拌转速N可根据50m3罐搅拌器直径105转速N1 110rmin以等P0V为基准放大则雷诺准数为湍流则搅拌功率准数Np 47 鲁士顿 Rushton J H 公式P0－无通气搅拌输入的功率W－功率准数是搅拌雷诺数ReM的函数圆盘六弯叶涡轮 NP≈47 －涡轮转速rmin－液体密度kgm3因发酵液不同而不同一般取800－1650 kgm3 本设计取－涡轮直径m52通气搅拌功率Pg的计算因为是非牛顿流体所以用以下公式计算－两层搅拌输入的功率kW－涡轮转速rmin－涡轮直径m138mQ－通气量已知标准通风比为0204vvm取低极限如果通风量变大变小为安全起见现取02vvm则计算53电机及变速装置选用根据搅拌功率选用电动机时应考虑传动装置的机械效率－搅拌轴功率－轴封摩擦损失功率一般为η－传动机构效率根据生产需要选择三角皮带电机三角皮带的效率是 092滚动轴承的效率是 099滑动轴承的效率是098端面轴封摩擦损失功率为搅拌轴功率的 1则电机的功率6 附属设备1空气分布器对于好气发酵罐分布器主要有两种形式即多孔管和单孔管对通风量较小的如Q 0205mls的设备应加环形或直管型空气分布器而对通气量大的发酵罐则使用单管进风由于进风速度高又有涡轮板阻挡叶轮打碎溶氧是没有问题的本罐使用单管进风风管直径计算见接口管设计2密封方式本罐采用双端面机械密封方式处理轴与罐的动静问题3支座选择发酵工厂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立式支座也分为三种即悬挂支座支撑支座和裙式支座对于75m3以上的发酵罐由于设备总重量较大应选用裙式支座本设计选用裙式支座7 自我评价在此次课程设计中我设计了机械通风发酵罐该反应器用于有机酸的生产发酵温度为33C反应器的材料为16MnR钢采用涡轮六弯叶式三层搅拌器利用160kw电动机通过120mm的轴驱动冷却方式为列管冷却冷却列管总长为660m分为4组这次生物工程设备课程设计是以小组为单位然后组员进行分工合作来查取资料进行过程和设备的计算并要对自己的选择做出论证和核算经过反复的分析比较择优选定最理想的设计通过本次设计我学会了根据工艺过程的条件查找相关资料并从各种资料中筛选出较适合的资料根据资料确定主要设备以及如何计算出主要设备及辅助设备的各项参数及数据学会怎么设计机械通风反应器并学会一些基本的设计的步骤以及认真的态度通过课程设计可以巩固对主体设备图的了解以及学习如何用CAD画设备图并对CAD 有一定的了解和简单的运用对生物工程设备设计的有关步骤及相关内容有一定的了解通过本次设计熟悉了生物工程设备课程设计的流程加深了对发酵设备的了解在设计的过程培养了大胆假设小心求证的学习态度通过本次课程设计我还认识到组员之间一定要多沟通多交流意见要不然一个人的能力再怎么强在团体工作中也是不能够出色完成设计任务但由于本课程设计时间比较仓促查阅文献有限本课程设计还不够完善不能够进行有效可靠的计算这次我的设计是由最开始的计算到数据的整理在到画图以及在后来的说明书的的拟订虽然是困难重重但终于完成了总的感觉就的好累啊可是深切体会到书到用时方恨少真的不能临时抱佛脚在这里要感谢的指导老师同学的帮助非常感谢我的同组人员正是有他们在一起讨论有了他们的帮助才使我更快更顺利地在较短时间内完成本设计参考文献齐香君现代生物制药工艺学[M] 北京化学工业出版社20199 潘红良赫俊文过程设备机械设计[M] 杭州华东理工大学出版社20194吴思芳发酵工厂工艺设计概论[M] 北京中国轻工业出版社20197郑裕国生物工程设备[M] 北京化学工业出版社2019郑裕国薛亚平金利群等生物加工过程与设备[M] 北京化学工业出版社20197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2019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2019附录Ⅰ符号说明P压力KPa Q通风量m3sK总传热系数kJ m2 ·h·℃ Re雷诺准数A传热面积㎡ t冷却水进出口温度℃D罐内径mm 流速ms搅拌叶轮直径m V1装液体积m3 公称直径mm S壁厚㎡粘度密度㎏m3PgP0功率KW 搅拌功率准数H罐身高 m HL罐高mS搅拌叶间距m W质量流速㎏h平均温差℃ V S体积流量m3sC底搅拌叶轮至底封头高度mⅡ设计结果汇总表1 200m3发酵罐的几何尺寸项目及代号参数及结果备注200 设计条件全体积210 计算罐体直径 4140 计算发酵罐总高16560 计算发酵罐筒体高度 14460 计算搅拌叶直径1380 计算椭圆封头短半轴长1000 计算椭圆封头直边高度 50 计算底搅拌叶至封头高度1380 计算搅拌叶间距 1380 计算表2 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10mm 计算封头壁厚 18mm 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1380mm 计算搅拌器层数 2 由工艺条件确定人孔1个标准号HG21522-1995 根据参考文献[3]选取视镜2个标准号HGJ501-86-17 根据参考文献[3]选取进排料口直径Φ180×5mm 根据参考文献[3]选取进出气口直径Φ180×5mm 根据参考文献[3]选取冷却水进出口直径Φ127×3mm 由工艺条件确定补料口直径Φ180×5mm 根据参考文献[3]选取取样口直径Φ180×5mm 由工艺条件确定温度计装配式热电阻温度传感器Pt100型压力表液位计溶氧探头pH探头型表3 200发酵罐冷却装置设计计算结果项目及代号参数及结果备注75 由工艺条件确定装料体积 1575m3 计算装料高度 1104m3 计算总发酵热5512500㎏h 计算冷却水耗量164611204㎏h 计算冷却面积 25048㎡计算冷却列管总长度 660m 计算冷却列管总高度 11m 计算列管组数 4组由工艺条件确定每组列管数15根计算组内列管排列方式转角正三角形组间排列方式转正正方形表4 发酵罐搅拌功率的设计计算结果项目及代号参数及结果备注92 rmin 根据参考文献[3]选取不通气条件下的轴功率 9086 kW 计算两层搅拌器轴率18172 kW 通气量315×107mlmin 由工艺条件确定通气搅拌功率14108 kW 计算电机的功率15964 kW 计算电机的选择型号Y315L1-2功率160 kW转速2980 rmin 根据参考文献[3]选取轴径120mm 根据参考文献[3]选取传动装置三角皮带根据参考文献[3]选取三角皮带型号和根数D×6根根据参考文献[3]选取小皮带轮直径Φ300mm 根据参考文献[3]选取大皮带轮直径Φ1100mm 根据参考文献[3]选取Ⅲ设计任务书生物反应工程与设备课程设计任务书机械搅拌生物反应器设计一课程教学目标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学生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学生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在本课程设计中通过生化过程中应用最为广泛的设备如机械搅拌发酵罐气升式发酵罐动植物细胞培养反应器蒸发结晶设备蒸馏设备等的设计实践对学生进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练使学生初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法树立正确的设计思想和实事求是严肃负责的工作作风为今后从事实际设计工作打下基础二课程设计题目任选一机械搅拌发酵罐 25m350m375m3100m3150m3200m3500m3三课程设计内容1设备所担负的工艺操作任务和工作性质工作参数的确定2容积的计算主要尺寸的确定传热方式的选择及传热面积的确定3动力消耗设备结构的工艺设计四课程设计的要求课程设计的规模不同其具体的设计项目也有所差别但其基本内容是大体相同主要基本内容及要求如下1工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算热量衡算主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算汇总工艺计算结果主要包括1工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定DHHLVVLDi等②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算2设备设计①壁厚设计包括筒体封头和夹套②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定包括挡板人孔及进出口接管等④冷却装置的设计包括冷却面积列管规格总长及布置等2设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书目录前言设计方案论述工艺设计和计算设计结果汇总符号说明设计结果的自我总结评价和参考资料等3绘制设备图一张设备图绘制应标明设备的主要结构与尺寸五设计基本依据1机械搅拌生物反应器的型式通用式机械搅拌生物反应器其主要结构标准如下①高径比HD 17-40②搅拌器六弯叶涡轮搅拌器DidiLB 201954③搅拌器直径Di D3④搅拌器间距S 095-105D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离C 08-10D⑥挡板宽度B 01D当采用列管式冷却时可用列管冷却代替挡板2反应器用途用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐有关设计参数如下①装料系数种子罐050-065发酵罐065-08②发酵液物性参数密度1080kgm3粘度20×10-3Nsm2导热系数0621Wm℃比热4174kJkg℃③高峰期发酵热3-35×104kJhm3④溶氧系数种子罐5-7×10-6molO2com发酵罐6-9×10-6molO2com⑤标准空气通风量种子罐04-06vvm发酵罐02-04vvm3冷却水及冷却装置冷却水地下水18-20℃冷却水出口温度23-26℃发酵温度32-33℃冷却装置种子罐用夹套式冷却发酵罐用列管冷却4设计压力罐内04MPa夹套025 MPa五课程设计的基本环节1设计动员发题介绍设计题目的实际工业背景2阅读设计指导书查阅资料拟定设计程序和进度计划3调查收集有关数据了解设备制造安装和操作的有关知识奠定设计感性基础4设计计算绘图和编制设计说明书Ⅳ附图见后页10。
谷氨酸发酵罐的设计(1)
,
以 下均 以 我 厂
发酵
远 远超 出 了环 境 保 护 法 的 规 定
度 不够 精确
然 噪音 低
,
且 因 加 工精
,
根据 压 力 容 器 受 内压 容 器 的 设
。 ‘
,
因 此 维 修频 繁
,
。
进 口 减 速机 虽
,
但价 格 昂 贵
且备 件 购 买 不 便
,
二 声一 二 井石 一 一一 云 十 乙 」 甲一
从 而 使 罐 内能 保持 一 定 的适 合微
。
若 下 档 用 六 弯叶
断 地 向下 压
,
,
用 以打 碎 空 气 泡
,
,
而上 档
改成 螺旋 浆 推 进 式搅拌 器 发 挥 出来
,
将上 而 的 液 体 不
生 物 生 长 的 温度
谷 氨 酸 发 酵 罐 通 常采 用 罐
,
从 而使搅 拌 叶 的 搅 拌 效果充分
长 所消 耗 的 氧
的 时间越 长
,
筒 体越 长
氧在 筒 体 中 停 留
,
则 不仅增 加 了 冷 却 面 积
,
。
满 足 了 谷氨 酸
溶氧 就越充 分
,
但 筒 体长
,
,
压
,
发 酵 的 工艺要 求
的 作用
同 时 对 筒体 也 起 到 了 加 强
。
缩 空 气 的 压 力 要 求 就越 高
均 匀混合
,
顶料 与 底 料 不 易 操作 不 便
以满 足 微 生 物 发 酵 过 程 甲 对 氧 的
内装 冷 却 列 管 的 方 担
在 南 方 由于 夏 季 温 度
通用式发酵罐的设计与计算
一、通用式发酵罐的尺寸及容积计算1. 发酵罐的尺寸比例不同容积大小的发酵罐，几何尺寸比例在设计时已经规范化，具体设计时可根据发酵种类、厂房等条件做适当调整。
通用式发酵罐的主要几何尺寸如下图。
（1）高径比：H0︰D ＝(1.7~4)︰1。
（2）搅拌器直径：D i ＝31D 。
（3）相邻两组搅拌器的间距：S ＝3D i 。
（4）下搅拌器与罐底距离：C ＝（0.8~1.0）D i 。
（5）挡板宽度：W ＝0.1 D i ，挡板与罐壁的距离：B ＝（81~51）W 。
（6）封头高度：h ＝h a ＋h b ，式中，对于标准椭圆形封头，h a ＝41D 。
当封头公称直径≤2 m 时，h b ＝25 mm ；当封头的公称直径＞2 m 时，h b ＝40 mm 。
（7）液柱高度：H L ＝H 0η＋h a ＋h b ，式中，η为装料系数，一般情况下，装料高度取罐圆柱部分高度的0.7倍，极少泡沫的物料可达0.9倍，对于易产生泡沫的物料可取0.6倍。
2. 发酵罐容积的计算圆柱部分容积V 1：0214H D V π=式中符号所代表含义见上图所示，下同。
椭圆形封头的容积V 2：)61(4642222D h D h D h D V b a b +=+=πππ公称容积是指罐圆柱部分和底封头容积之和，其值为整数，一般不计入上封头的容积。
其计算公式如下：)6140221D h H D V V V b ++=+=（公π 罐的全容积V 0： )]61(2[4202210D h H D V V V b ++=+=π如果填料高度为圆柱高度的η倍，那么液柱高度为：b a L h h H H ++=η0装料容积V ：)61(40221D h H D V V V b ++=+=ηπη 装料系数η：0V V =η二、通用式发酵罐的设计与计算 1. 设计内容和步骤通用式发酵罐的设计已逐渐标准化，其设计内容及构件见表6-6。
表6-6 发酵罐设计内容及构件设计内容构件的选取与计算 设备本体的设计筒体、封头、罐体压力、容积等 附件的设计与选取 接管尺寸、法兰、开孔及开孔补强、人孔、传热部件、挡板、中间轴承等搅拌装置的设计 传动装置、搅拌轴、联轴器、轴承、密封装置、搅拌器、搅拌轴的临界转速等设备强度及稳定性检验设备重量载荷、设备地震弯矩、偏心载荷、塔体强度及稳定性、裙座的强度、裙座与筒体对接焊缝验算等 2. 发酵罐的结构及容积的计算【例1】某厂间歇式发酵生产，每天需用发酵罐3个，发酵罐的发酵周期为80h ，问需配备多少个发酵罐？根据公式 N =11124803=+⨯（个）根据生产规模和发酵水平计算每日所需发酵液的量，再根据这一数据确定发酵罐的容积。
年产万吨味精厂谷氨酸机械搅拌通风发酵罐设计
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专业班级：生物技术及应用作者学号：201006062060作者姓名：王友真指导老师：王君高王兰芝设计日期:2013年3月4日至2013年3月15日山东轻工业学院课程设计任务书食品与生物工程学院10 级生物技术及应用专业学生题目：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1、糖酸转化率61%2、发酵产酸水平11%3、发酵周期32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、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 3 月4 日至2012 年 3 月15 日指导教师：王君高王兰芝教研室主任：一、前言1、课程设计的性质通过本次设计使同学对《生物工程与设备》的理论知识有更深刻的理解，生物工程与设备课程设计为必修课。
200M3机械搅拌通风发酵罐设计方案
1 设计方案的拟定我设计的是一台200M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产有机酸。
设计基本依据（1）、机械搅拌生物反应器的型式通用式机械搅拌生物反应器，其主要结构标准如下：①高径比：H/D=1.7-4.0②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di :di:L:B=20:15:5:4③搅拌器直径：Di=D/3④搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板（2）、反应器用途用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐，有关设计参数如下：①装料系数：种子罐0.50-0.65发酵罐0.65-0.8②发酵液物性参数：密度1080kg/m3粘度2.0×10-3N.s/m2导热系数0.621W/m.℃比热4.174kJ/kg.℃③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO2/ml.min.atm发酵罐6-9×10-6molO2/ml.min.atm⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm发酵罐0.2-0.4vvm（3）、冷却水及冷却装置冷却水：地下水18-20℃冷却水出口温度：23-26℃发酵温度：32-33℃冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。
（4）、设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa发酵罐主要由罐体和冷却列管，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200M 3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。
发酵车间布置 第二组
2.2 设备设计与选型2.2.1 发酵罐谷氨酸发酵属于好气性，因此采用机械涡轮搅拌通风发酵罐进行生产。
利用机械搅拌，主要能使空气和发酵液充分混合，提高发酵液的溶解氧，供微生物生长、繁殖和代谢的需求。
（1）发酵罐的选型选用机械涡轮搅拌通风发酵罐（2）生产能力、数量和容积的确定①发酵罐容积的确定：选用200m3罐②生产能力的计算：现每天生产99%纯度的味精50t，谷氨酸的发酵周期为48h(包括发酵罐清洗、灭菌、进出物料等辅助操作时间)。
则每天需糖液体积为V糖。
每天产纯度为99%的味精50t，每吨100%的味精需糖液15.66m3设发酵罐的填充系数φ=70%；则每天需要发酵需要发酵罐的总体积为V0（发酵周期为48h）。
③发酵罐个数的确定：公称体积为200m3的发酵罐，总体积为230 m3取公称体积200 m3 发酵罐11个，其中一个留作备用。
实际产量验算：230×0.7×10×24÷48×300÷13.92÷99%=17524.38（t/a）富裕量:150001500038.17524 =16.8%能满足产量要求2.2.2 种子罐发酵所需的种子从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养，扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。
种子罐冷却方式采用夹套冷却。
（1）一级种子罐①一级种子罐的选型选用机械搅拌通风发酵罐②一级种子罐容积和数量的确定种子罐容积的确定：接种量按2%计算，则种子罐容积V种1为故选用公称体积为100L的发酵罐，发酵罐的主要尺寸为：罐内径400mm，圆柱高800mm，封头高125mm，罐体总高1050mm，封头容积11.5L，圆柱部分容积100L，不计上封头的容积112L，全容积123L，搅拌桨直径135mm。
冷却选用夹套冷却。
一级种子罐个数的确定：一级种子罐与二级种子罐对应上料。
二级种子罐平均每天上5罐，需一级种子罐6个。
通用式发酵罐
第一章发酵车间设备得选型一，酵罐得设计谷氨酸发酵属于好氧型发酵,因此均用机械搅拌通风发酵罐进行生产。
现在主要根据设计工厂得年产量以及工艺计算,考虑到生产管理操作占地面积以及后续工程得配套方面,并通过对功率消耗利用率得分析。
本设计采用公称容积200立方米带有机械通风式发酵罐。
⑴,发酵罐型得设计1, 罐直径D 选高径比1:2 即 D/H = 1/2由 2 H=2D 取D=5m 则 V=196、25m32,封头发酵罐得封头有碟型与椭圆型两种。
椭圆型封头中得曲率半径变化就是连续得,其中应力就是均匀得,因而在同样条件下,椭圆型封头产生得应力比碟型小,但制造困难。
综合考虑本设计采用碟型封头。
由《化工设备机械设计基础》,得:D=5000mm h1=1240mm h2=60mmM=1、0748D2=26、87m2 V=0、1227 D3 =15、34m3 ⑴,发酵罐得容积:①公称容积指圆柱部分与底料容积之与V公称= V+ V=196、25+15、34=211、59 m3②罐得总容积V总= V+2 V=226、93 m3③罐得容积装料系数0、773V= 0、773V总=175、42 m3⑵高度①罐体高度h= H+=10000+=12600 mm=12、6 m②圆筒高度 H=10 m⑶表面积①圆柱得内表面积 M1==3、14=157 m2②罐得总表面积M=210、74 m23,罐壁厚得设计发酵罐在使用过程中,其内部承受一定得压力,如灭菌蒸汽压力,运转时得保压,搅拌时得震动及装液负荷等,同时考虑到各接管口得影响罐体应有一定得强度。
现取在过程中承受得最大压力0、4Mpa(表压)作为设计压力。
⑴罐圆柱体部分壁厚,可有下式计算其中:Pc :罐压 Di :罐径 :许用应力 :焊缝系数、=16 mm⑵封头壁厚标准碟型封头,参考《化工设备机械设计基础》第201页4,支座大型发酵罐由于重量大以及要求运转稳定,故采用裙式支座直接装在基础上。
立方米谷氨酸发酵罐方案
生物工程设备课程设计200m3谷氨酸发酵罐设计院系：生物与化学工程学院专业：生物工程班级：学号：姓名：指导老师：日期：2018年5月11日生物反应工程与设备课程设计任务书—机械搅拌生物反应器设计一、课程教案目标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、综合性的实践教案环节，要求学生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，对培养学生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。
在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，对学生进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练，使学生初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础。
二、课程设计题目设计200m3谷氨酸机械搅拌通风反应器三、课程设计内容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
四、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计工程也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：<1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定<D，H，HL ，V，VL，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算<2）设备设计①壁厚设计<包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定<包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等>2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
200立方米机械搅拌通风发酵罐设计方案
200立方米机械搅拌通风发酵罐设计方案设计方案：200立方米机械搅拌通风发酵罐一、设计目标1.发酵罐容积为200立方米，确保能够达到大规模发酵的要求；2.设计可实现机械搅拌和通风两个功能，保证发酵过程中充分混合和氧气供应；3.确保发酵过程的操作简便、稳定可靠，并且具备良好的节能性能；4.满足卫生标准，保证发酵罐内部的洁净环境；5.设计具备可持续发展特点，符合环保要求。
二、设计内容1.发酵罐结构设计：a.发酵罐采用圆柱体结构，罐体材料选用不锈钢，具有良好的耐腐蚀性能；b.罐体壁厚度符合设计要求，保证罐体的强度和稳定性；c.设计合理的进出料口和观察窗口，方便操作和监测发酵过程；d.安装适当数量的温度传感器和pH传感器，实时监测发酵过程中的温度和酸碱度；e.罐顶设计可拆卸，方便维护和清洁。
2.机械搅拌设计：a.选择适当尺寸和功率的搅拌器，确保能够充分搅拌发酵物料；b.搅拌器安装在罐体底部，支持搅拌叶片可调节的设计，以适应不同的搅拌要求；c.搅拌器动力源采用电动机，具备可调速功能，以符合不同阶段的搅拌需求；d.搅拌器与罐壁的间隙适当，以减少搅拌时的能量损失。
3.通风设计：a.罐体设计适当数量和位置的通风口，以保证发酵物料在发酵过程中的氧气供应；b.通风设备采用低噪音、高效率的通风机，确保能够提供充足的氧气；c.设计合理的通风系统，保证发酵罐内对流的循环，并且可以适应不同阶段的通风需求。
4.温控系统设计：a.安装温度传感器和控制器，监测和调节发酵过程中的温度；b.配备加热装置和制冷设备，以实现对发酵物料温度的控制；c.控制系统具备自动控制和报警功能，以确保发酵过程的稳定性。
5.卫生设计：a.罐内表面设计光滑，易于清洗；b. 安装CIP(Cleaning In Place)系统，方便对罐内进行高效清洗和消毒；c.安装合适数量和位置的排污口，便于清除废液和残渣。
6.节能设计：a.选择高效的搅拌器和通风设备，以减少能量消耗；b.利用余热回收系统，将发酵产生的热能用于加热或其他用途。
谷氨酸发酵罐设计CAD图纸
谷氨酸发酵罐设计+CAD图纸摘要：发酵技术大规模用于工业生产，源于上世纪对青霉素等药物的发明，之后扩展到化工、食品、制药、能源等工业领域，已经成为当今世界工业生产最为重要的生物技术之一。
参照有关标准和参考资料对50m3发酵罐的筒体壁厚、封头壁厚等进行了设计，采用传热学理论对发酵罐的传热面积进行了计算；对传动装置进行了设计计算和选型之后，进行了搅拌装置的设计；采用等面积法对按照标准无法免于补强的开孔接管进行了补强面积的计算；最后完成对支座的校核和选型等。
发酵罐是发酵工艺中关键设备，本文对发酵罐的设计理论进行研究，具有一定的工程意义。
30579 毕业论文关键词：发酵罐；结构设计；搅拌轴；开孔补强Abstract：Fermentation technology became population from the invention of medicines such as penicillin, and then has been widely used in many industry fields which are chemical industry,food,pharmacy,energy et al.Now,fermentation is the most important technology in the biological industry. .According to the standards and other reference,thicknesses of the cylinder and thespherical heads have been calculated for a fermentation tank whose capacity is 50m3.Theoretical and experiment formulas have been used to analyze the heat transfer areas for the fermentation tank;after calculating and choosing transmission,then finishing the design of agitation equipment;area replacement method has been used for calculating the reinforcement area of the five openings which do not agree with the principles of exemption for reinforcement.Fermentation tank is the key equipment in the fermentation process,and studies of the design theory and strength for the fermentation tank in this paper is of a significant sense for biological engineering源自Key words:Fermentation tank;Structure design;Stirring shaft;Reinforcement目录1 绪论 11.1 课题背景及研究现状 11.1.1 发酵罐概述 11.1.3 发酵罐的结构设计与密封 21.1.4 谷氨酸发酵罐现状 31.1.5 搅拌桨的设计 31.1.6 新型发酵罐的研制 32谷氨酸发酵罐结构设计 42.1 主要设计参数 42.2 发酵罐及封头设计 52.2.1 发酵罐内径设计 52.2.3 发酵罐筒体设计 62.2.4 封头的设计 72.2.5 发酵罐的稳定性校核 82.3 冷却面积确定 82.3.1 冷却方式 92.3.2 冷却面积 92.3.3 冷却蛇管总长度 103发酵罐传动装置的选型与尺寸设计 10 3.1 电机的选型 103.2 减速机的选型 123.3 凸缘法兰的选型 133.4 安装底盖的选择 133.5 机架的选型 143.6 轴封装置设计 153.6.1 轴封装置的选型 154 发酵罐搅拌装置的选型与尺寸设计 174.1 搅拌轴的直径计算 184.1.1 搅拌轴直径的初步计算 184.1.2 轴的强度校核 184.2 联轴器的计算 194.3 搅拌装置的设计 205 发酵罐其它附件的选型及尺寸 21 5.1 罐体法兰联接结构的设计 215.1.1 法兰的选型 215.1.2 垫片的选型 225.2开孔和接管设计 225.2.1人孔和视镜 225.2.2接口管 24 :5.3 管法兰 335.3.1 管法兰的类型与密封面形式 33 5.3.2 管法兰的密封垫片 345.4支座 356结论 39致谢 40参考文献 411 绪论1.1 课题背景及研究现状1.1.1 发酵罐概述发酵罐，指工业上用来进行微生物发酵的装置。
200立方米谷氨酸发酵罐设计
生物工程设备课程设计200m3谷氨酸发酵罐设计院系：生物与化学工程学院专业：生物工程班级：学号：姓名：指导老师：日期：2012年5月11日生物反应工程与设备课程设计任务书—机械搅拌生物反应器设计一、课程教学目标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，要求学生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，对培养学生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。
在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，对学生进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练，使学生初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础。
二、课程设计题目设计200m3谷氨酸机械搅拌通风反应器三、课程设计内容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
四、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：（1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，HL ，V，VL，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
年产6万吨味精厂谷氨酸生产机械搅拌通风发酵罐设计
生物工程与设备课程设计说明书题目：年产6万吨味精厂谷氨酸生产机械搅拌通风发酵罐设计作者姓名专业班级指导教师计算设计说明书 前言谷氨酸发酵是通气发酵，该生产工艺和设备具有很强的典型型，本设计对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气搅拌发酵工艺和主要设备的有关知识。
搅拌通风发酵罐： 1.发酵罐的径高比例适当2.发酵罐能够承受一定的压力3.合理有效的搅拌通风装置4.快捷有效的冷却装置5.罐体内表面高度抛光6.搅拌轴轴封应严密，严防泄漏，以免造成染菌损失。
一．设计内容 1、物料衡算2、发酵罐个数的确定3、发酵罐结构设计二．设计参数1、糖酸转化率61%2、发酵产酸水平11%3、发酵周期32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/cm38、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0.25MPa12、年工作日安330天计算13、取01L P V =（kw ）三．工艺计算1、日产味精量60000181.82(/)330G T d == 2、日产发酵液量181.821356.233(/)1.2597.5%11%G T d ==⨯⨯ 3.发酵液密度3312511086586516.770.8952.5/1.5 1.5531.050/m T T m ρρ=++=++== 4、日需发酵液体积3050.1233.135664.1291m V ==5、取发酵罐公称容积2003m ,充满系数取0.7，有效体积1403m6、需发酵罐个数个3.12241403264.1291==⨯⨯N故取13个发酵罐发酵罐工艺设计四．发酵罐尺寸设计1、罐体尺寸计算取罐高径比为2，用标准椭圆封头，已知罐公称容积为2003m231()200461(2)200464.9()V D H D D D m ππ=+=+=== 23525105015(100.055)213()6D mmmmm π==⨯=++⨯=0取发酵罐直径发酵罐高H 封头直角边取发酵罐公称容积V=4发酵罐总高度H=10+2(0.05+5/4)=12.6（m ）封头体积：22315()0.7855(0.05)17.34()466D V D h m π=+=⨯+= 发酵罐全容积：V=213+17.34=230.34(m3)2、需发酵罐个数 发酵罐公称容积2003m ，发酵全容积2133m ，取充满系数取0.7，有效体积即149.13m发酵罐个数：55.11241.1493265.1291=⨯⨯=N 故取发酵罐12个3、罐体壁厚计算选用不锈钢0Cr19Ni9 其[]130t MPa σ=[]122t P DC C P δσϕ⨯=++-P —设计压力，取最大工作压力的1.1倍，灭菌压力即最大工作压力。
谷氨酸发酵生产工艺设计
摘要味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。
味精具有很强的鲜味(阈值为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［1］。
早期味精是由酸法水解蛋白质进行制造的，自从1956年日本协和发酵公司用发酵法生产以后，发酵法生产迅速发展，目前世界各国均以此法进行生产。
谷氨酸发酵是通气发酵，也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业［2］。
该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。
设计内容为，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，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、热量衡算及设备的选择。
最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。
整个设计内容大体分成三部分，第一部分主要是味精生产的工艺和设备选择；第二部分包括发酵罐、种子罐及空气分过滤器的设计与选型；第三部分是工艺流程和平面布置图。
关键词：味精发酵；工艺计算；设备选型；CADAbstractmonosodium glutamate production process can be divided into fourprocessstages: (1) pretreatment of raw materials and the preparation of starch hydrolysis sugar;(2) seeds to expand cultivation and glutamic acid fermentation; (3) glutamic acidextraction andglutamate single preparation of sodium; (4) MSG refined.Corresponding to the four process stages saccharification workshop, set in the MSGplant fermentation workshop, extraction workshop and refining plant as the mainproduction plant. In addition, the steam requirements for the protection of the production process, set the boiler room, boiler combustion to produce steam, and gas pipelinetransportation to the various production needs parts. For the protection of the water of the entire factory production, the need to set the pump house, water for sterile filtration system processing, transportation and water supply pipes to the various productionneeds parts Kerword： Pretreatment Hydrolysis FermentationKey word:Monosodium glutamate fermentation; Process calculation; Equipment selection; CAD目录摘要 (I)Abstract (I)一前言.................................................................... - 5 -二味精生产工艺........................................................... - 6 -2.1 味精生产工艺概述.................................................. - 6 -2.2味精生产总工艺流程图............................................... - 7 -2.3 原料预处理及淀粉水解糖制备 ....................................... - 8 -2.3.1 原料的预处理................................................ - 8 -2.4 种子扩大培养及谷氨酸发酵 ......................................... - 9 -2.5 谷氨酸的提取...................................................... - 9 -2.6 谷氨酸制取味精及味精成品加工 .................................... - 10 -三工艺计算............................................................... - 10 -3.1 发酵工艺技术指标及基本数据 ....................................... - 10 -3.2 谷氨酸发酵车间的物料衡算 ......................................... - 11 -3.2.1 物料衡算结果............................................... - 13 -3.3.2培养液冷却水用量............................................ - 14 -3.3.3 发酵过程空气基本数据 ....................................... - 14 -3.3.4发酵过程无菌空气用量计算.................................... - 15 -四设备设计与选型........................................................ - 17 -4.1 发酵罐............................................................ - 17 -4.1.1 发酵罐的选型及容积 ........................................ - 17 -4.1.2发酵罐个数的确定............................................ - 17 -4.1.3主要尺寸设计................................................ - 18 -4.1.4冷却面积.................................................... - 19 -4.1.5搅拌器及搅拌轴功率.......................................... - 19 -4.1.6设备结构的设计.............................................. - 21 -4.1.7支座选择.................................................... - 25 -4.2 种子罐............................................................ - 26 -4.2.1种子罐容积和数量的确定...................................... - 26 -4.2.2冷却面积的计算.............................................. - 27 -4.2.3壁厚计算.................................................... - 27 -4.2.4设备结构的工艺设计.......................................... - 28 -4.2.5支座选型.................................................... - 31 -4.3空气分过滤器...................................................... - 31 -4.3.1种子罐分过滤器.............................................. - 31 -4.3.2发酵罐分过滤器.............................................. - 32 -4.4 味精厂发酵车间设备一览表 ........................................ - 32 -五设计总结与体会......................................................... - 33 -六参考文献.............................................................. - 34 -一前言味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa•H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。
200立方米机械搅拌通风发酵罐设计方案(可编辑)资料
－液体密度kgm3因发酵液不同而不同一般取800－1650 kgm3 本设计取
－涡轮直径m
52通气搅拌功率Pg的计算
因为是非牛顿流体所以用以下公式计算
－两层搅拌输入的功率kW
－涡轮转速rmin
－涡轮直径m138m
Q－通气量已知标准通风比为0204vvm取低极限如果通风量变大
变小为安全起见现取02vvm
③搅拌器直径Di D3
④搅拌器间距S 095-105D
⑤最下一组搅拌器与罐底的距离C 08-10D
⑥挡板宽度B 01D当采用列管式冷却时可用列管冷却代替挡板
2反应器用途
用于有机酸生产的各级种子罐或发酵罐有关设计参数如下
①装料系数种子罐050-065
发酵罐065-08
②发酵液物性参数密度1080kgm3
搅拌叶直径DiD 13
Di 41பைடு நூலகம்03 1380mm
搅拌叶间距S Di 1380mm
底搅拌叶至底封头高度C Di 1380mm
3 罐体主要部件尺寸的设计计算
31 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有机酸是偏酸性pH值为45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
这次生物工程设备课程设计是以小组为单位然后组员进行分工合作来查取资料进行过程和设备的计算并要对自己的选择做出论证和核算经过反复的分析比较择优选定最理想的设计
通过本次设计我学会了根据工艺过程的条件查找相关资料并从各种资料中筛选出较适合的资料根据资料确定主要设备以及如何计算出主要设备及辅助设备的各项参数及数据学会怎么设计机械通风反应器并学会一些基本的设计的步骤以及认真的态度通过课程设计可以巩固对主体设备图的了解以及学习如何用CAD画设备图并对CAD有一定的了解和简单的运用对生物工程设备设计的有关步骤及相关内容有一定的了解通过本次设计熟悉了生物工程设备课程设计的流程加深了对发酵设备的了解在设计的过程培养了大胆假设小心求证的学习态度通过本次课程设计我还认识到组员之间一定要多沟通多交流意见要不然一个人的能力再怎么强在团体工作中也是不能够出色完成设计任务但由于本课程设计时间比较仓促查阅文献有限本课程设计还不够完善不能够进行有效可靠的计算这次我的设计是由最开始的计算到数据的整理在到画图以及在后来的说明书的的拟订虽然是困难重重但终于完成了总的感觉就的好累啊可是深切体会到书到用时方恨少真的不能临时抱佛脚在这里要感谢的指导老师同学的帮助非常感谢我的同组人员正是有他们在一起讨论有了他们的帮助才使我更快更顺利地在较短时间内完成本设计
年产三万吨谷氨酸的发酵罐设计与选型
年产3万吨谷氨酸发酵罐设计目录第一章前言第二章谷氨酸发酵罐的主要技术指标第三章谷氨酸生产工艺流程及计算3.1谷氨酸生产原料及处理3.2谷氨酸生产工艺流程图第四章谷氨酸发酵罐的总物料衡算4.1谷氨酸生产的工艺技术指标4.2谷氨酸发酵车间的物料衡算4.3三万吨谷氨酸发酵车间的物料衡算结果表第五章谷氨酸发酵罐的设计与选型5.1谷氨酸发酵罐空管灭菌蒸汽用量5.2发酵罐的选型5.3生产能力、数量和容积的确定5.4主要尺寸的计算5.5冷却面积的计算5.6搅拌器计算5.7搅拌轴功率的计算5.8设备结构的工艺计算5.9设备材料的选择5.10发酵罐壁厚的计算5.11接管设计5.12支座选择选用裙式支座第六章发酵罐的设计图第一章前言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，它是非人体所必需氨基酸，但它参与许多代谢过程，因而具有较高的营养价值，在人体内，谷氨酸能与血氨结合生成谷氨酰胺，解除组织代谢过程中所产生的氨毒害作用，可作为治疗肝病的辅助药物，谷氨酸还参与脑蛋白代谢和糖代谢，对改进和维持脑功能有益。
另外，众所周知的谷氨酸钠盐即味精有很强烈的鲜味，是重要的调味品。
第二章谷氨酸发酵罐的主要技术指标根据常识，一个良好的发酵罐应满足下列要求：①结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，内壁光滑，耐腐性好，以利于灭菌彻底和减小金属离子对生物反应的影响；②有良好的气-液-固接触和混合性能以及高效的热量、质量、动量传递性能；③在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；④有良好的热量交换性能，以维持生物反应最是温度；⑤有可行的管道比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化控制。
本论文设计原理是基于强化传质、传热等操作，将生物体活性控制在最佳状态，降低总的操作费用。
另外，发酵罐内部状态也是不可忽视的影响因素。
初步确定主要技术指标如表1所示。
表1主要技术指标第三章谷氨酸的生产工艺流程3.1谷氨酸原料的处理3.1.1谷氨酸生产糖蜜预处理的目的是为了降低生物素的含量。
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生物工程设备课程设计200m3谷氨酸发酵罐设计院系：生物与化学工程学院专业：生物工程班级：学号：姓名：指导老师：日期：2012年5月11日生物反应工程与设备课程设计任务书—机械搅拌生物反应器设计一、课程教学目标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，要求学生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，对培养学生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。
在本课程设计中，通过生化过程中应用最为广泛的设备，如机械搅拌发酵罐、气升式发酵罐、动植物细胞培养反应器，蒸发结晶设备、蒸馏设备等的设计实践，对学生进行一次生化过程发酵设备设计的基本训练，使学生初步掌握发酵设备设计的基本步骤和主要方法，树立正确的设计思想和实事求是，严肃负责的工作作风，为今后从事实际设计工作打下基础。
二、课程设计题目设计200m3谷氨酸机械搅拌通风反应器三、课程设计内容1、设备所担负的工艺操作任务和工作性质，工作参数的确定。
2、容积的计算，主要尺寸的确定，传热方式的选择及传热面积的确定。
3、动力消耗、设备结构的工艺设计。
四、课程设计的要求课程设计的规模不同，其具体的设计项目也有所差别，但其基本内容是大体相同，主要基本内容及要求如下：1、工艺设计和计算根据选定的方案和规定的任务进行物料衡算，热量衡算，主体设备工艺尺寸计算和简单的机械设计计算，汇总工艺计算结果。
主要包括：（1）工艺设计①设备结构及主要尺寸的确定（D，H，HL ，V，VL，Di等）②通风量的计算③搅拌功率计算及电机选择④传热面积及冷却水用量的计算（2）设备设计①壁厚设计（包括筒体、封头和夹套）②搅拌器及搅拌轴的设计③局部尺寸的确定（包括挡板、人孔及进出口接管等）④冷却装置的设计(包括冷却面积、列管规格、总长及布置等)2、设计说明书的编制设计说明书应包括设计任务书，目录、前言、设计方案论述，工艺设计和计算，设计结果汇总、符号说明，设计结果的自我总结评价和参考资料等。
3、绘制设备图一张设备图绘制，应标明设备的主要结构与尺寸。
目录第1章概述 (1)1.1发酵罐设计前景 (1)1.2微生物生物反应器的研究与应用概述 (1)1.3微生物反应器的研究和应用进展 (2)第2章设计依据 (3)2.1、本次设计内容 (3)2.2、基本参数 (3)2.2.1 发酵罐的型式 (3)2.2.2 发酵罐的用途 (3)2.2.3冷却水及冷却装置 (4)2.2.4设计压力 (4)第3章通用发酵罐的系列参考尺寸 (5)3.1.通用发酵罐的系列尺寸 (5)3.2 发酵罐主要设计条件 (6)第4章谷氨酸生产工艺流程简介 (7)4.1谷氨酸发酵工艺技术参数 (7)4.2谷氨酸生产原料及处理 (7)4.3谷氨酸生产工艺流程图 (10)第5章发酵罐选型及工艺计算 (11)5.1 发酵罐的设计与选型 (11)5.1.1 发酵罐的选型 (11)5.1.2 生产容积的确定 (11)5.2主要尺寸的计算 (11)5.3 冷却面积的确定 (12)5.4 搅拌器设计 (13)5.5 、搅拌轴功率的确定 (15) (15)2.5.1 计算Rem5.5.2不通气条件下的轴功率计算 (16)5.5.3 通气发酵轴功率计算 (16)P (17)5.5.4 求电机功率电5.6设备结构的工艺设计 (17)5.7 竖直蛇管冷却装置设计 (18)5.8备材料的选择 (21)5.9 发酵罐壁厚的计算 (21)5.10 接管设计 (23)第6章设计结果与讨论 (25)6.1发酵罐参数设计汇总 (25)6.2 辅助设备有关参数 (26)6.3 搅拌器有关参数 (27)6.4主要符号说明 (27)第7章发酵罐设计心得体会 (29)参考文献 (30)设计图 (31)第1章概述1.1发酵罐设计前景生物反应器是多学科交叉的生物技术领域，是21世纪生物工程发展的重要前沿之一。
近年来，国内外利用动物、植物和微生物生物反应器生产蛋白药物与其它重要产品的研究取得了令人瞩目的进展，特别是功能基因的高效表达技术与方法研究有了许多新的突破，不少产品已进入研究开发和产业化阶段。
生物反应器（bioreactor）是利用酶或生物体（如微生物）所具有的生物功能，在体外进行生化反应的装置系统，其设计、放大是生化反应工程的中心内容。
从反应过程上看，生物反应器根据培养对象的不同可分为以下几种。
①微生物反应器和酶反应器。
微生物反应器是生产中最基本也是最主要的设备，其作用就是按照发酵过程的工艺要求，保证和控制各种生化反应条件，如温度、压力、供氧量、密封防漏、防止染菌等，促进微生物的新陈代谢，使之能在低消耗下获得较高的产量。
酶反应器可分游离酶及固定化酶反应器两大类。
②细胞生物反应器。
动物细胞或植物愈伤组织培养条件苛刻，培养周期长，杂菌污染的危害性大，因此动植物细胞反应器的设计远较微生物反应器复杂。
③转基因动植物生物反应器。
目前，动物生物反应器中研究与应用较多的是乳腺生物反应器，该类反应器基于转基因技术平台，使源基因导入动物基因组中并定位表达于动物乳腺，利用动物乳腺天然、高效合成并分泌蛋白质的能力，在动物的乳汁中生产一些具有重要价值的产品。
植物生物反应器主要是指利用转基因植物来生产蛋白质和次生代谢产物等工程产品。
1.2 微生物生物反应器的研究与应用概述微生物反应器和酶反应器发展至今，已经形成了多种类型：在操作方式上，间歇式、连续式和半间歇式均已得到研究和应用；在反应器结构特征上，目前已发展了釜 / 罐式、管式、塔式、膜式等类型；在能量的输入方式上，目前已发展了通过机械搅拌输入能量的机械搅拌式、利用气体喷射动能的气升式和利用泵对液体的喷射作用而使液体循环的生物反应器等；在生物催化剂在反应器中的分布方式上，目前已发展了生物团块反应器和生物膜反应器，其中生物团块反应器根据催化剂相态的不同又发展了填充床、流化床、生物转盘等多种型式的生物反应器；在反应器内的流动和混合状态上，目前生物反应器已发展至全混流型生物反应器和活塞流型生物反应器。
微生物反应器的研究和开发需要经历三个阶段：①实验室阶段——微生物的筛选和培养基的研究，在摇瓶培养或1 ～ 3L 反应器中进行；②中试阶段——5 ～ 500L 规模小型反应器，环境因素最佳操作条件研究；③工厂化规模生产——实验生产至商业化生产，提供产品并获得经济效益。
酶反应器和下述的细胞生物反应器研究也同样需要经历实验室阶段、中试阶段和规模生产阶段。
在三个阶段中，尽管生物反应过程相同，但规模的不同使反应溶液的混合状态、传质与传热速率等不尽相同，如何让微生物、酶、细胞充分与外界接触并完成生化过程，达到足够高的反应效率，在工艺上都会有许多新的困难。
反应器类型的多样性和工艺的复杂性一方面提高了反应器研究和应用的难度，另一方面也给生物反应器的研究和发展带来了巨大的空间。
例如，近年来，膜生物反应器在污水处理中的研究和应用不断发展。
1.3 微生物反应器的研究和应用进展膜生物反应器在污染处理中的应用是近年来微生物反应器的研究和应用进展的代表性技术之一。
除此之外，结合数学、动力学、化工工程原理、计算机等技术研究微生物反应器和酶反应器中的生化过程，使其过程控制的工艺更为合理，而固液分离技术（离心分离、过滤分离、沉淀分离等工艺）、细胞破壁技术（超声、高压剪切、渗透压、表面活性剂和溶壁酶等）、蛋白质纯化技术（沉淀法、色谱分离法和超滤法等）等下游技术的发展促进了生物反应器设计水平的提高。
另一方面，近年来基因工程技术等的发展推动了微生物反应器研究的快速进步。
例如，乙酸氧化脱硫单胞菌（Geobacter sulfurreducens）、泥土杆菌科（Geobacteraceae）的电极还原微生物等细菌的发现和改造与质子交换膜（PEM）的技术进步，共同推动了微生物燃料电池（MFC）技术的发展和应用。
第2章设计依据2.1 本次设计内容设计200m3谷氨酸机械搅拌通风反应器2.2 基本参数2.2.1 发酵罐的型式机械搅拌通风发酵罐①高径比：H/D=1.7-4.0②搅拌器：六弯叶涡轮搅拌器,Di :di:L:B=20:15:5:4③搅拌器直径：Di=D/3④搅拌器间距：S=（0.95-1.05）D⑤最下一组搅拌器与罐底的距离：C=（0.8-1.0）D⑥挡板宽度：B=0.1D，当采用列管式冷却时，可用列管冷却代替挡板2.2.2 发酵罐的用途用于谷氨酸生产的发酵罐，有关设计参数如下：①装料系数：种子罐0.50-0.65发酵罐0.65-0.8②发酵液物性参数：密度1080kg/m3粘度2.0×10-3N.s/m2导热系数0.621W/m.℃比热4.174kJ/kg.℃③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3④溶氧系数：种子罐5-7×10-6molO/ml.min.atm2/ml.min.atm发酵罐6-9×10-6molO2⑤标准空气通风量：种子罐0.4-0.6vvm发酵罐0.2-0.4vvm2.2.3 冷却水及冷却装置冷却水：地下水18-20℃冷却水出口温度：23-26℃发酵温度：32-33℃冷却装置：种子罐用夹套式冷却，发酵罐用列管冷却。
2.2.4 设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa发酵罐主要由罐体和冷却列管，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200M3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。
第3章通用发酵罐的系列参考尺寸3.1 通用发酵罐的系列尺寸表1 发酵罐系列尺寸公称容积罐内径圆柱高封头高罐体总高封头容积圆柱部分容积50L 320mm 640mm 105mm 850mm 6.3L 52L100L 400mm 800mm 125mm 1050mm 11.5L 100L200L 500mm 1000mm 150mm 1300mm 21.3L 197L500L 700mm 1400mm 200mm 1800mm 54.5L 540L1.0m3900mm 1800mm 250mm 2300mm 0.112m3 1.14m35.0m31500mm 3000mm 400mm 3800mm 0.487m3 5.3m310m31800mm 3600mm 475mm 4550mm 0.826m39.15m320m32300mm 4600mm 615mm 5830mm 1.76m319.1m350m33100mm 6200mm 815mm 7830mm 4.2m346.8m3100m34000mm 8000mm 1040mm 10080mm 9.02m3100m3200m35000mm 10000mm 1300mm 12600mm 16.4m3197m3表2 发酵罐相关参数不计上封头全容积搅拌桨直径搅拌转数电动机功率搅拌轴直径冷却方式的容积58.3L 64.6L 112mm 470r/min 0.4kW 25mm 夹套112L 123L 135mm 400r/min 0.4kW 25mm 夹套218L 239L 168mm 360r/min 0.6kW 25mm 夹套595L 649L 245mm 265r/min 1.1kW 35mm 夹套1.25m3 1.36m3315mm 220r/min 1.5kW 35mm 夹套5.79m36.27m3525mm 160r/min 5.5kW 50mm 夹套9.98m310.8m3630mm 145r/min 13kW 65mm 夹套20.86m322.6m3770mm 125r/min 23kW 80mm 列管51m355.2m31050mm 110r/min 55kW 110mm 列管109m3118m31350mm 列管213m3230m31700mm 列管3.2 发酵罐主要设计条件表3 设计参数项目及代号参数及结果备注发酵产品谷氨酸工作压力0.4MPa 由任务书确定设计压力0.4MPa 由任务书确定发酵温度33℃根据任务书选取（工作温度）设计温度150℃由工艺条件确定冷却方式列管冷却由工艺条件确定发酵液密度3ρ由工艺条件确定/=Kg1080m发酵液黏度23/μ由工艺条件确定⨯=-N•100.2ms根据常识，一个良好的发酵罐应满足下列要求：①结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，内壁光滑，耐腐性好，以利于灭菌彻底和减小金属离子对生物反应的影响；②有良好的气-液-固接触和混合性能以及高效的热量、质量、动量传递性能；③在保持生物反应要求的前提下，降低能耗；④有良好的热量交换性能，以维持生物反应最是温度；⑤有可行的管道比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化控制第4章谷氨酸生产工艺流程简介4.1 谷氨酸发酵工艺技术参数表4 主要工艺技术参数生产工序参数名称指标淀粉质原料糖蜜原料1 制糖（双酶法）淀粉糖化转化率% ≥982 发酵产酸率g/dl ≥8.0 ≥8.03 发酵糖酸转化率% ≥50 ≥554 谷氨酸提取提取收率% ≥86 ≥80 4.2 谷氨酸生产原料及处理表5 原料及动力单耗表序号物料名称规格单耗(t/t)淀粉原料大米原料糖蜜原料1 玉米淀粉含淀粉86% 2.122 大米含淀粉70% 3.03 糖蜜含糖50% 3.974 硫酸98% 0.45 0.45 0.455 液氨99% 0.35 0.35 0.356 纯碱98% 0.34 0.34 0.347 活性炭0.03 0.02 0.108 水309 309 3099 电2000Kwh/t 2000Kwh/t 2000Kwh/t10 蒸汽11.4 11.4 11.4谷氨酸发酵的主要原料有淀粉、甘蔗糖蜜、甜菜糖蜜、醋酸、乙醇、正烷烃(液体石蜡)等。