生物工程设备课程设计
生物工程类课程设计题目
生物工程类课程设计题目一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握生物工程的基本概念、原理和技术，培养学生对生物工程的兴趣和热情，提高学生的科学素养和创新能力。
具体目标如下：1.知识目标：学生能够准确理解生物工程的定义、分类、原理和应用，掌握基因工程、细胞工程、酶工程和蛋白质工程等核心技术和方法。
2.技能目标：学生能够运用生物工程的原理和技术解决实际问题，具备一定的实验操作能力和数据分析能力。
3.情感态度价值观目标：学生能够认识到生物工程在人类社会发展中的重要作用，树立正确的科学观和创新意识，关注生物工程领域的伦理和社会问题。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括生物工程的基本概念、原理、技术和应用。
具体内容包括以下几个方面：1.生物工程的定义、分类和原理。
2.基因工程的基本技术及其应用。
3.细胞工程的基本技术及其应用。
4.酶工程的基本技术及其应用。
5.蛋白质工程的基本技术及其应用。
6.生物工程在医药、农业、环保等领域的应用。
三、教学方法为了实现本课程的教学目标，我们将采用以下教学方法：1.讲授法：通过讲解生物工程的基本概念、原理和技术，使学生掌握相关知识。
2.讨论法：通过分组讨论，培养学生对生物工程问题的思考和分析能力。
3.案例分析法：通过分析生物工程领域的实际案例，使学生更好地理解生物工程的应用。
4.实验法：通过实验操作，培养学生动手能力和实验技能，加深对生物工程技术的理解。
四、教学资源为了支持本课程的教学内容和教学方法，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的生物工程教材，为学生提供系统的知识体系。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识储备。
3.多媒体资料：制作精美的PPT、视频等多媒体资料，提高学生的学习兴趣。
4.实验设备：准备实验所需的仪器、设备、试剂等，确保实验教学的顺利进行。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评价方式，以全面、客观地评估学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过观察学生在课堂上的参与度、提问回答、小组讨论等，评估学生的学习态度和表现。
生物工程课程设计教学大纲
生物工程课程设计教学大纲（生物工程专业本科适应）一、教学目的和基本要求生物工程课程设计是生物工程专业学生在毕业设计（论文）前进行的一次综合训练。
通过本课程设计培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，为毕业设计（论文）打好应有的理论基础。
通过生物工程课程设计的训练，学生要达到的基本要求如下：1、进一步巩固加深所学《生物工艺学》、《生物工程设备》、《生物工厂设计》、《生物反应工程》和《发酵工艺学》等专业课程的基本理论和知识，使之系统化、综合化。
2、培养学生综合运用基础理论和专业知识解决工程实际问题的能力。
3、掌握有关设计手册（如《化工设备设计手册》、《化学工程手册》等）的使用。
二、时间安排生物工程课程设计在学生结束所有基础课和专业课的学习后进行，时间共二周，一般安排在第七学期第十九周和第二十周进行三、指导教师1、指导教师资格：必须具有讲师以上职称的教师才能独立指导生物工程课程设计，助教可协助副教授和教授指导课程设计。
2、指导教师人数：一般情况下，每班安排指导教师两人。
四、选题生物工程课程设计的选题分两种基本类型：1．生物工程设备的设计（设备型）：如生物反应器（发酵罐）、空气过滤器、水解锅（糖化锅）、结晶罐、离子交换柱、干燥器、蒸馏塔等等。
2．生物工厂工段设计（工段型）：如原料气流输送、蒸煮、糖化、无菌空气制备、发酵、以及生物产品提取与精制的各种分离工序等。
3．具体选题由指导教师确定。
五、进行方式作为毕业设计（论文）的过渡，生物工程课程设计采用分组方式进行，每小组3~5人，每组一题，各组间选题可相同，但其规模（或产量）不得相同。
六、课程设计说明书要求学生在课程设计过程中可相互讨论，但要求各自独立完成并撰写设计说明书，设计说明书一般要求在5000字以上，具体内容如下：1．前言2．设计任务和设计基本依据3．工艺设计①对于设备型设计，主要包括设备结构及主要尺寸的确定、搅拌功率及通风量的计算、电机的选择、传热面积及冷却水用量的计算等。
生物工程工厂设计-课程设计市公开课获奖课件省名师示范课获奖课件
六、设计阐明书封面格式
七、阐明书目录
第一章 总论 • 第一节 设计根据和范围 • 第二节 设计原则 • 第三节 建设规模和产品方案 • 第四节 项目进度提议 • 第五节 主要原辅料供给情况 • 第六节 厂址概述 • 第七节 公用工程和辅助工程 第二章 总平面布置及运送 • 第一节 总平面布置 • 第二节 工厂运送 第三章 劳动定员
二、设计环节
• 1、分配设计任务
拟定设计题目，题目应涉及生产规模及其 主要产品 2、查找有关资料：选题旳目旳、意义，选 题背景及有关文件资料 3、进行配方和工艺计算（涉及物料衡算）， 选择有关旳参数 4、进行设备选型。 5、绘制图纸。 6、书写设计阐明书（不少于5000字）。
三、设计要点：
•
1、拟定题目 2、生产工艺流程确实定与工艺条件旳论证。 3、生产车间设备选型与配套。 4、工艺流程图旳绘制。
THANK YOU
桔汁生产流程如下：
其他有关品种，现简示如下： 1.甲级：汽水配方表
原料 砂糖
糖精 柠檬酸 香料 含气
单位 g g g mL
倍(容积)
数量 20.8 0.052
0.23～0.35 0.35
3.5以上
2.乙级：汽水配方表
原料 砂糖
糖精 柠檬酸 香料 含气
单位 g g g mL
倍(容积)
数量 14
0.047 0.18 0.25 3.5以上
（以上4种图纸任选一张） 5、设计阐明书。
十、成绩计算
• 总成绩100分 • 其中：设计阐明书占55%，生产车间设备
布置图占40%，签到及平时体现占5%。
设计实例 一、题目：年产1500t汽水生产车间改(扩)建工艺设计 二、设计范围
生物工程发酵实验课程设计
生物工程发酵实验课程设计（仅供参考）生物工程发酵实验是一门非常重要的课程，涉及到的知识面广、内容丰富，是培养学生综合能力的一项重要手段。
本文将从实验目的、实验设计、实验器材、实验步骤、实验结果、实验分析和结论等方面，详细介绍生物工程发酵实验课程的设计及其重要性。
一、实验目的生物工程发酵实验旨在通过实验操作及数据分析，使学生深入理解发酵反应的基本原理和方法，掌握基本的实验技能和操作技巧，了解发酵过程中微生物生长和代谢特点，展示工程发酵技术在生产中的应用。
二、实验设计1.实验内容本次实验所做的是生产味噌这一传统发酵食品的工艺流程。
主要包括发酵菌种的筛选、培养，发酵原料的选择和处理，以及生产过程中的监测和控制。
实验以组为单位，每组人数控制在3-5人，分别实验培养菌种，添加不同浓度和不同比例的发酵原料，进行发酵过程的监测和调整。
实验周期为2周。
2.实验器材发酵罐、恒温水浴槽、pH计、磷酸盐缓冲液、菌落计数器、电子天平、无菌培养皿、无菌吸管、移液器、无菌操作台等。
3.实验步骤①发酵菌种培养：根据实验要求，选取合适的菌株，进行微生物的培养。
具体步骤如下：菌种接种：从冰箱里取出菌种，接种到无菌培养皿中，用无菌吸管吸取菌液。
预培养：接种后，严格按照菌株的特点分别在适当的环境下进行预培养。
转移菌种：取出菌株，进行无菌移液到新的培养基中。
②发酵原料的处理：选取合适的发酵原料，进行处理。
主要工作是对原料进行清洗、切割、匀质等处理。
具体步骤如下：材料清洁：将原料放入清水中清洗干净，去掉不良的坏点。
材料处理：将清洗后的原料放在无菌操作台上进行切割、匀质等工作。
③发酵过程的监测：对发酵过程中的PH值、温度、微生物数进行监测和调整。
具体步骤如下：PH测量：将发酵液取出来，加入恒温水浴槽中进行pH值的测量。
温度调节：随时根据温度的要求，调节恒温水浴槽的温度。
微生物数统计：通过菌落计数器等方法，对微生物的数目进行统计和调整。
三、实验结果通过对实验数据的统计和分析，可以得到一些比较有意义的结果。
生物工程设备课程设计-机械通风发酵搅拌器的设计2
3.2 搅拌器的强度计算
搅拌器的强度计算主要目的是计算（校核）桨
叶的厚度。它是在决定了搅拌器的直径，宽度、数
量、材料并决定了搅拌器的计算功率后，分析叶片
的受力情况，找出危险面，定出安全系数，用计算
或校核的方法决定叶片的厚度，并考虑腐蚀裕量。
3.2.1 搅拌器强度计算中的计算功率
当搅拌装置的电机功率P选定后，还需考虑起动时电 机的过载及传动系统的效率。 Pj=kηP-Pm Pj搅拌器强度计算中的计算功率，KW； k启动时电机的过载系数，可从电机特性表中查得；
η传动系统的效率；
Pm轴封处的摩叶最常用。在强度计算时 以各种叶片受力相等处理，每个叶片的危险断面为
叶片与圆盘连接的根部，其弯矩为：
抗弯断面系数：
W b 6
2
M
II
9551 z1
r0 r3 x0
N· Pm
j
n
最大弯曲应力应满足：
4.2 减速器类型、标准及其选用
• 减速器的类型主要有：两级齿轮传动减速器、三角皮带减速
器、摆线针齿行星减速器、蜗杆传动减速器和谐波减速器。
• （1）首先根据反应器搅拌传动所需要的电机功率、搅拌轴转 速（即减速器输出轴的转速）。然后根据其他具体条件综合
考虑，类比确定较适用的减速器。
• （2）考虑其他具体条件有：对减速器有无防爆要求；是单相 还是双向传动；是连续还是间隙传动等;同时还要考虑维修条
普通V带设计举例见下表。已知某搅拌反应器采用V 带传动，选用Y132S-8电机，额定功率P=2.2KW,转速
n1=710转/分,搅拌转速n2=180转/分,试设计V带传动。
4.4 联轴器
• 电机与减速器输出轴及传动轴与搅拌轴之间的连
100M3机械搅拌通风式发酵罐
=86.87(Nm) 抗弯断面模数W1： W1=
=1633(mm3)
式中, 表示搅拌桨叶的有效厚度； =7mm 弯曲应力 =
=53.2MPa< =170MPa 满足设计 2.2.3搅拌轴的设计： 搅拌轴的材料选择45 号钢，其力学性能如下表： 技术 条件 JB75585 界面 尺寸 mm ≤100 ＞ 100 δb MPa 588 588 δn MPa 294 284 δs % 15 15 αk J/cm2 39 HB [τ] MPa 30～ 40 A
H=H0+2ha=9.0+2×0.95=10.9m 忽略搅拌器的体积，假设发酵液最高不超过筒体上端，则发酵罐内溶 液体积满足： V‘h= Va +
式h中为筒体部分发酵液的高度，h取0.75
则有h=7.07m< H0= 9 m
说明假设成立。
发酵液高度 Hf=h+ha=7.07+0.95=8.02m 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。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。 2.1.2 壁厚计算 （1）筒体设计厚度δd 计算厚度计算式: δd =
=
=2.1（MPa） [ ] 因此，设计符合要求。 2.2.4 轴承的设计 轴承的安装选用推力滑动轴承。取d1=130mm，因此选用代号为81226 的8000 型轴承，基本参数如下：
轴颈采用未淬火钢，轴承采用轴承合金。查机械设计手册知：
[p]=4～5（MPa），[pv]=1～2.5（MPa·m/s）。 P=
常温下做水压试验，δe=5.0mm，查机械化工手册上常温下 16MnR 的许 用应力为170MPa，屈服极限
生物工程设备第二版课程设计
生物工程设备第二版课程设计
一、课程介绍
本课程为生物工程专业的必修课程，旨在介绍生物工程设备的设计、选择、操
作和维护等方面的知识。
本门课程已经进入第二版，并在课程设置、授课教师、教材选择和实验设计等方面进行了改进和优化。
二、课程目标
通过本门课程的学习，学生应该达到以下目标：
1.了解生物工程设备的基本原理和工作原理。
2.掌握生物工程设备的选择、设计和操作技能。
3.能够进行生物工程实验的设计、操作和数据分析。
4.具备良好的团队合作能力和独立思考能力。
三、课程内容
第一节设备选择与设计
•生物反应器、分离纯化设备等基本设备的选择和设计。
•设备的流体力学和传质知识。
第二节生物反应器的设计与操作
•反应器的类型和结构，及其在发酵过程中的应用。
•反应器操作过程中的关键参数，如温度、pH值、氧气浓度等的调控。
•反应器发酵产物的分离和纯化。
1。
生物工程课程设计链霉素生产工艺设计
课程设计题目：链霉素生产工艺设计课程名称：发酵工厂工艺设计概论学院：化学与生物工程学院班级学号：姓名：指导老师：小组成员：二零年月目录1前言 (3)2设计任务书 (4)2.1项目背景和开发意向 (4)2.2生产菌种及发酵基本原理 (4)2.3基础数据 (5)2..4参考数据 (6)2.5设计内容 (6)2.6设计要求 (6)3工艺流程 (7)3.1发酵工艺 (7)3.2链霉素发酵条件及中间控制 (7)3.3提取工艺 (9)3.4工艺流程简图 (11)4工艺计算 (12)4.1物料衡算 (12)4.2热量衡算 (13)4.3水用量的计算 (15)5发酵车间设备(发酵罐)的选型计算 (16)5.1发酵罐的设计 (16)5.1.1发酵罐的选型及尺寸 (16)5.2设备结构的工艺设计 (17)5.2.1 空气分布器 (17)5.2.2 挡板............................................................. . (17)5.2.3电机设计及轴功率的计算 (17)5.2.4搅拌器设计 (19)5.2.5冷却面积的计算与冷却管的设计 (19)5.2.6 PH测定 (22)5.2.7消泡 (22)6对本设计的评述 (23)7参考文献 (24)8附表二、发酵罐总装置图..………………………………………………......................1前言链霉素（Streptomycin）是瓦克斯曼〔Waksman S.A.)于 1944 年从灰色链霉菌（Streptomyces,griseus）培养液中分离出来的一种碱性抗生素。
链霉素是一种相当强的有机碱，也是一种多糖类化合物。
其分子结构是由链霉肌、链霉糖和 N-甲基-L-葡萄糖胺三部分以苷键相联结而成的。
链霉素碱稳定性特别差，工业产品主要是其硫酸盐形式，即硫酸链霉素(Streptomycin Sulfate)。
生物工程专业《生物工程工厂设计概论》课程设计初探
生物工程专业《生物工程工厂设计概论》课程设计初探孙步峰（宁夏防沙治沙职业技术学院，宁夏银川750000）摘要: 《生物工程工厂设计概论》是一门与该专业人才培养目标紧密结合的实践性很强的课程。
通过厂址选择、工厂总平面设计、工艺流程设计、车间管道布置等环节的学习，培养学生对生物工程工厂工艺、设备、物料、环境和管理等方面的总体思考、全面设计，提高专业知识的应用能力。
关健词: 设计生物工程工厂设计随着人力资源成本的提升，用人单位更加注重学生的上手能力和工作态度。
高职学生动手能力和自我认识目前得到社会的肯定，同时社会对高职毕业生的综合能力的要求也越来越高。
企业不但要求毕业生要有基本的写作、计算机应用等基础知识，而且要有良好的动手能力和自学能力，更重要的是要有职业素养。
《生物工程工厂设计概论》是生物工程的专业素质提升课程，是一门以生物工艺学、生物制药学、工程学及相关科学理论和工程技术为基础，综合性、实践性很强的应用性工程学科[1]。
通过该课程的学习目的是培养学生在工厂设计中的综合能力，对新工艺、新设备的设计能力，工程能力和工程素质，结合相关课程的实习，完成综合性训练。
一、设计结合学生上学期在西夏王、御马葡萄酒、田媛菌草等企业的实习，在熟悉葡萄酒生产、菌菇生产流程的基础上指定本课程设计的范围。
题目是:啤酒、葡萄酒、杏鲍菇、味精、淀粉等五类工厂的总平面、工艺、车间、设备及管道的设计，结合学生的掌握程度我对本次课程设计做出详细的设计流程：教学设计→人员分组→布置任务→组内讨论→设计与整合→组间评议→总结设计二、实施1.下达设计任务本次课程设计由11级生物技术班全体学生参加，共35人。
每7人一组负责完成一类设计。
每一命题可分成若干小题目，抽签决定个人独立完成题目。
根据课程标准本课程总学时为36,设计课时为8学时。
课堂时间远远不够设计，需要抽出课余时间查阅大量资料，咨询相关教师和一线工人和设备供应商。
所以课程设计的题目提前一个月确定并通知每个学生，提前着手准备和构思，总平面设计方案、进行工艺计算、绘图最后集中在一周内完成。
生物工程设备课程设计
生物工程设备课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解生物工程设备的基本概念、分类及其在生物技术产业中的应用；2. 掌握生物工程设备的工作原理、操作流程及维护方法；3. 了解生物工程设备在生物制品生产中的关键作用及影响产品质量的因素。
技能目标：1. 能够分析生物工程设备在生物制品生产中的适用性，并进行合理选型；2. 学会使用生物工程设备进行实验操作，并能处理简单的设备故障；3. 能够根据生产需求，对生物工程设备进行优化配置，提高生产效率。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对生物工程设备的兴趣，激发他们探索生物技术领域的热情；2. 增强学生的环保意识，使他们认识到生物工程设备在生物制品生产中的环保责任；3. 培养学生的团队合作精神，让他们在合作学习中体验到生物工程设备研究的乐趣。
课程性质分析：本课程为高年级生物工程专业课程，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合，提高他们在生物技术产业中的实践能力。
学生特点分析：高年级学生对生物工程有一定了解，具备一定的理论基础，但实践经验不足。
学生对新鲜事物充满好奇，具备一定的自主学习能力和团队合作精神。
教学要求：1. 结合实际案例，注重理论与实践相结合，提高学生的实际操作能力；2. 采取小组合作、讨论等形式，引导学生主动参与教学活动，培养学生的自主学习能力和团队合作精神；3. 强化实践环节，注重培养学生的动手能力，提高他们在生物技术产业中的竞争力。
二、教学内容1. 生物工程设备概述- 设备分类与原理- 生物工程设备在生物技术产业中的应用2. 常见生物工程设备及其操作- 发酵罐、生物反应器等设备的工作原理与操作流程- 设备的维护与故障处理3. 生物工程设备在生物制品生产中的应用- 生物制品生产过程中的关键设备选型与配置- 影响生物制品质量的设备因素及解决方法4. 生物工程设备优化与技术创新- 生物工程设备的优化方法与策略- 生物工程设备在生物技术领域的技术创新案例5. 教学实践与案例分析- 组织学生进行生物工程设备实验操作- 分析实际案例，探讨生物工程设备在生产中的应用及优化教学内容安排与进度：第一周：生物工程设备概述第二周：常见生物工程设备及其操作第三周：生物工程设备在生物制品生产中的应用第四周：生物工程设备优化与技术创新第五周：教学实践与案例分析教材章节关联：本教学内容与教材中“生物工程设备”章节相关内容紧密关联，涵盖了设备原理、操作、应用与优化等方面的知识，旨在帮助学生全面了解生物工程设备在生物技术产业中的重要作用。
生物工程设备概论
生物工程设备概论
生物工程设备是一种用于生物制造和研究的专业设备，它们通常用于生物制药、生物材料、生物能源等行业。
生物工程设备包括生物反应器、生物分离设备、生物传感器、生物检测设备等。
生物反应器是生物工程设备中最常见的一种，它用于培养和维持细胞、微生物或酵母等活细胞的生长环境。
通过控制温度、pH值、氧气供给等各种参数，生物反应器可以为细胞提供最
适宜的生长条件，从而促进细胞的生长和代谢物的产生。
生物反应器的种类有很多，包括批量反应器、连续反应器、循环反应器等，不同的反应器适用于不同类型的研究和生产需求。
生物分离设备则是用于提取和纯化生物制品的设备，它们通常包括离心机、超滤器、色谱柱等。
这些设备可以帮助将混合物中的生物制品分离出来，并进行纯化处理，以获取高纯度的目标产物。
生物分离设备在药物制造、酶制剂、生物染料等领域起着重要作用。
生物传感器和生物检测设备则用于监测和检测生物制品的质量和活性。
生物传感器可以通过对生物体内生物活性物质的测量，快速、高效地获取生物制品的活性信息。
生物检测设备则可以对生物制品的质量进行定量和定性的检测，确保生物产品符合质量标准。
总的来说，生物工程设备在生物制造和研究领域起着至关重要的作用，它们为生物技术的发展和生物产品的生产提供了必要
的技术支持和保障。
随着生物工程技术的不断创新和发展，生物工程设备也将不断更新和完善，以满足不断增长的生物生产需求。
课程设计环节的教学实践与思考--以生物工程设备及工厂设计课为例
应学科 发展 、 技术发展 动态和经济社会需求 ， 我校设立 了环境生物
技 术 专 业方 向 。
生物工 程设备及工厂设计课 程设计作为该 专业学生 的专业方 向选修课 ， 具有设备形式 多样 、 实用性强 、 应用 面广等特点 ， 同时需 要兼顾 清洁生产 、 节能减排等环境领域 的应用 。因此教学 中一方面
要结合 当前 环境生物技术 的发展 ，以及广东经 济社会发展 对环保 产业 的要求 ， 心制定教学 计划 和安排教学 内容 ； 精 另一方面需 要通 过实践 、 习等环节不断改进 教学方法及教学手段 ， 实 进一步提 高教 学效果 和教学质量 ， 并突 出当前我校 “ 与广 东崛起共成 长 ， 广东 为
基础 。
、
课 程 设 计 在 专 业 课 程 体 系中 的 作 用
课 程设计是将课 程理念转化为课程 实践活 动的 “ 桥梁 ”， 是课
程规划 中最具创造性 的活动［ 。生 物工程设备及工 厂设计课程设 ３ ］ 计在认识实习 、 生产 实习基础上 ， 将学生此 前所学理论 课进行综合
与系统化 Leabharlann 避免 了学生的理论学 习和 工程设 计能力相脱节 ， 同时可
４６ － 人为－ ４ 组作为设计单位 ， － ， 整个选 题 的完成采取集体合作与个
为 后续 的毕业设计打下基 础。这里将我们 在生物工程设 备及工厂
课程设计理论教学与实 习、 实践 相结合 的经验 与特点 总结 如下 ：
１强化 专 业知 识 的 系统性 ．
二、 团队精神 与工 程能力培养相结合
专 家认 为基于小组 的毕业设计 模式有利 于培养 学生的 团队合 作精 神、 提高教师 的指导效率 等优点 【 。借鉴这种组 织方式 ， ４ Ｊ 我们
生物工程发酵工程课程设计
（一冷却水初、终温为20℃和25℃（二）生产能力计算： 每天生产334t 酒精，生产1吨酒精需糖化醪1076 10 13.178=12.25m （糖化醪比重：1076kg/m 3）∴每天生产需糖化醪体积334=⨯25.124091.5m 3设发酵罐填充系数为0.9，则V 0=ϕV =0.94091.5=4546.1m ³ 选择工称容量为500m ³，全容量为550m ³的发酵罐 则：每天需发酵罐：5501.4546=8.26个 取9个 共需发酵罐数：N 1=24·0总V V τ=24550601.4546⨯⨯=20.6 取21个 每天应有9个发酵罐出料，每年工作300天， 实际产量检验：25.1230099.0550⨯⨯⨯=109102＞100200 设备富余量：109102100200109102-=8.16% 能满足生产需求。
（三）发酵罐主要尺寸计算：发酵罐采用圆柱器身，底和锥为锥形盖，选取结构尺寸比例关系如下：H=1.9D h 1=h 2=0.1DV=0.785D 2(H+1/3h 1+1/3h 2)⇒550=0.785D 2（1.9D+32.0D ）⇒D=7.08m 则：H=1.D=7.089.1⨯=13.47m h 1=h 2=0.71m由发酵罐的基本结构尺寸，可确定全罐表面积，罐体圆柱部分表面积F 1和罐底，灌顶表面积F 2,F 3分别为：F 1=DH π=3.14⨯7.08⨯13.47=299.45m 2F 2=F 3=22h r r +π=3.142271.0)208.7(208.7+⨯⨯=40.13m 2 r ——罐的半径（m ）∴全罐表面积F=F 1+F 2+F 3=379.71m 2（四）冷却水的消耗量：F=mt k Q ∆ （1）总的发酵量QQ=Q 1-(Q 2+Q 3)Q 1=GSq 式中：G ——每罐发酵醪量（公斤）S ——糖度降低百分比（%）q ——每公斤糖发酵放出的热量（焦耳）（Q 1——主发酵期，每小时糖度降低1度所放出的热量（焦耳））∴Q 1=550⨯0.9⨯1076⨯1%⨯418.6=2.23⨯106(KJ/h)Q 2=5%Q 1=0.05⨯2.23⨯106=111500(KJ/h)Q 3=F )(B t t w C -α假定罐壁不包括扎保护层，壁温最高可达35℃，生产厂所在地区的夏季平均温度可查阅有关资料，现查得32℃∵c α=幅对αα+ =1.74B w t t -+Bw 4B 4W t t ])100T (-)100T C[(- =1.74B w t t -+32-35])10032273(-)100352734.88[(44++ =8(千卡/米2·小时·℃)=33.5（KJ/m 2·h ·℃）∴Q 3=379.71⨯33.5⨯(35-32)=38160.86(KJ/h)∵Q=Q 1-(Q 2+Q 3)=2.23⨯106-(11⨯106(KJ/h)（2）冷却水消耗量计算： Q A =Q B =WC P (t 2-t 2) ∴W=)2025(186.41008.26-⨯⨯=99378(kg/h) （3）对数平均温度差的计算：m t ∆=2121log 3.2)()(t t t t t t F F F F ---- 主发酵期控制发酵液温度t F 为30℃，按题意，冷却水进出口温度分别为t 1=20℃，t 2=25℃∴∆t m =25302030lg 3.2)2530()2030(-----=7.2（℃） （4）总传热系数K 值的确定：选取蛇管为水、煤气输送钢管，其规格53/60（毫米），则管的横截面积为： 0.785⨯（0.053）2=0.0022（m 2）考虑罐径较大，设罐内同心装四列蛇管，并同时进入冷却水，则水在管内流速为： W=10000022.03600499378⨯⨯⨯=3.136m/s 设蛇管圈直径为5m ，由水温表查得A=6.45∴2α=4.186A R d 77.11dw 0.20.8+（）（ρ) =4.186⨯6.45⨯)5.2053.077.11()053.0()1000136.3(28.0+⨯ =6.25⨯106(KJ/m 2·h ·℃) 1α按生产经验取2700 KJ/m 2·h ·℃故总传热系数： K=1675011880265.0270011025.6116+++⨯=1750（KJ/m 2·h ·℃） 其中188——钢管导热系数（KJ/m 2·h ·℃）1/16750——管壁水污垢层热阻（m 2·h ·℃/KJ ） （5）冷却面积和主要尺寸确定：F=m t K Q ∆=2.717501008.26⨯⨯=165m 2 ∴四列蛇管总长度L=cp d F π=056.014.3165⨯=938m式中d cp ——蛇管平均直径（m ）每圈蛇管长度l=22)(p p h d +π式中：d p ——蛇管圈直径（m ）h p ——蛇管圈之间间距（m ）取为0.15m∴l=22)15.0()514.3(+⨯=15.7（m ） ∴四列蛇管总圈数N P =7.15938=l L =59.7 取60圈 四列蛇管总高度H=(N P -1)h p =59⨯0.15=8.85m（五）发酵罐壁厚计算：（1）发酵罐壁厚： S=C PPD +-ϕσ][2(cm) 其中：P ——设计压力，取最高压力的1.05倍，现取P=0.4pa μD ——发酵罐内径 708cm[σ]——A 3钢的许用应力，[σ]=127pa μϕ——焊缝系数，可取ϕ=0.7C ——壁厚加量（cm ）C=C 1+C 2+C 3其中：C 1——钢板负偏差，可取C 1=0.9mmC 2——腐蚀余量 取C 2=2mmC 3——加工减薄量 取C 3=0C=0.9+2+0=2.9mm=0.29cm S=4.07.012727084.0-⨯⨯⨯+0.29=1.80(cm) ∴可选厚度为18mm 的A 3钢板（2）封头壁厚： S=C PPD +-ϕσ][2(cm)其中：P ——设计压力，现取P=0.4pa μD ——发酵罐内径 708cm[σ]——A 3钢的许用应力，[σ]=127pa μϕ——焊缝系数，可取ϕ=0.7C ——壁厚加量（cm ）C=C 1+C 2+C 3其中：C 1——钢板负偏差，可取C 1=0.9mmC 2——腐蚀余量 取C 2=2mmC 3——加工减薄量 取C 3=1.1mm则：C=0.9+2+1.1=4mm=0.4cm S=4.07.012727084.0-⨯⨯⨯+0.4=2.0cm ∴可选用S=20mmA 3钢板（六）接管设计：接管直径的确定，主要根据流体力学方程式计算。
发酵罐的设计与放大
I
目录
1. 前 言......................................................................................................................... 1 2. 设计依据................................................................................................................... 2
2.1 相似性放大的内容.......................................................................................... 2 2.2 相似性放大的依据.......................................................................................... 2 2.3 相似性放大和它的基本方法.......................................................................... 2 2.4 发酵过程的控制和检测.................................................................................. 2
2.4.1 发酵过程的参数检测意义................................................................... 2 2.4.2 发酵过程监控的主要指标................................................................... 3 2.4.3 监控的方式........................................................................................... 3 2.5 发酵罐结构...................................................................................................... 4 2.6 机械搅拌罐放大流程...................................................................................... 4 3. 工艺设计内容（计算及论述分析）....................................................................... 5 3.1 依据几何相似原则计算发酵罐尺寸.............................................................. 5 3.2 试验罐各参数的计算...................................................................................... 6 3.2.1 搅拌雷诺数 ReM.................................................................................. 6 3.2.2 不通气时的搅拌功率........................................................................... 6 3.2.3 通气时的搅拌功率............................................................................... 6 3.2.4 空气截面气速....................................................................................... 7 3.2.5 体积溶氧系数....................................................................................... 7 3.3 生产罐的各参数计算...................................................................................... 7 3.3.1 空气截面气速的计算........................................................................... 7 3.3.2 生产罐的通气速率............................................................................... 8 3.3.3 通气强度............................................................................................... 8 3.3.4 搅拌器线速度....................................................................................... 8 3.3.5 搅拌器转速........................................................................................... 8 3.3.6 雷诺准数 ReM 计算............................................................................. 8 3.3.7 不通气时的搅拌功率........................................................................... 9 3.3.8 通气时的搅拌功率............................................................................... 9 3.3.9 生产罐的体积溶氧系数 KLα .............................................................. 9 3.4 试验罐与放大计算结果比较.......................................................................... 9 4 附属零件的计算....................................................................................................... 11 4.1 计算挡板数量和尺寸.................................................................................... 11 4.1.1 挡板宽度............................................................................................. 11
生物工程设备课程设计--75M3酶解发酵罐设计
生物工程设备课程设计--75M3酶解发酵
罐设计
一、设计背景
本生物工程设备课程设计的目的是掌握酶解发酵罐的设计原理和方法，为生物制药企业提供高质量的生产设备。
本次课程设计要设计容积为75m3的酶解发酵罐。
二、设计要求
1. 酶解发酵罐容积为75m3，有效直径不小于5m。
2. 设计压力为0.2MPa，最高使用温度为120℃。
3. 材料为316L不锈钢。
4. 设计要满足GMP要求。
三、设计方案
1. 选择有效直径为5.6m，总高度为19m的罐体结构，下封头采用标准半球形封头，上盖采用锥形封头。
这样设计可以保证罐体在压力和温度的作用下不会发生变形，符合设计要求。
2. 选择内衬316L不锈钢材料，提高罐体的耐腐蚀性，同时也符合GMP要求。
3. 设计罐体配有搅拌器，搅拌器可控制转速，保证发酵物质的均匀混合，提高反应效率。
另外，配备发酵锅加热器和冷却器，保证反应体系的温度控制，提高反应效果。
4. 选择集中控制系统，实现自动控制，可记录反应过程中的各种参数。
四、设计结论
本文针对生物工程设备酶解发酵罐的设计要求，提出了一种适合75m3容积的酶解发酵罐的设计方案，并且符合GMP要求。
该设计方案可满足生物制药企业75m3酶解发酵罐的生产需要。
生物工程设备设计任务书---年产X吨青霉素发酵车间工艺设计
生物工程设备课程设计任务书-----年产X吨青霉素发酵车间工艺设计一、课程教学目标生物工程课程设计是生物工程专业学生在毕业设计（论文）前进行的一次综合训练。
通过本课程设计培养学生综合运用所学知识解决工程问题的能力，为毕业设计（论文）打好应有的理论基础。
通过生物工程课程设计的训练，学生要达到的基本要求如下：1、进一步巩固加深所学《生物工艺学》、《生物工程设备》、《生物分离工程》、《生物工程设备及工厂设计》、《机械制图》、《化工原理》等专业课程的基本理论和知识，使之系统化、综合化。
树立正确的设计思想，掌握生物工程设备及工厂设计的基本方法和步骤，为今后创造性设计生物工程设备和相关技术改造工作打下一定的基础。
2、培养学生综合运用基础理论和专业知识解决工程实际问题的能力。
3、培养学生熟悉、查阅并综合运用各种有关的设计手册、规范、标准、图册等设计技术资料；进一步培养学生识图、制图、运算、编写设计说明书等基本技能；完成作为工程技术人员在机械设计方面所必备的设计能力的基本训练。
二、课程设计题目（任选一）年产X吨青霉素发酵车间设计：200吨、300吨、400吨、1000吨、1500吨三、课程设计任务：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,并完成发酵车间平面布置图。
四、设计的成果内容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、画出发酵车间的设备布置图1张（要求用AUTOCAD绘图）五、设计基本依据生产规模:：1500吨/年;产品规格：80万单位（0.48g）,1万个单位相当于6mg发酵单位：50000单位/ ml;发酵罐接种量：20%(V/V);提取总收率：82%发酵罐装料系数:80%;发酵周期:200h全年生产天数:300天六、参考资料各类手册及生物工程专业相关教材。
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生物工程设备课程设计单批次发酵 60m3 谷氨酸的发酵工艺设计院系：生命科学学院专业：生物工程班级：122学号：2012031202姓名：陈志强指导老师：张艳梅日期：2015年6月28日目录第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60m3谷氨酸机械搅拌通风反应器2.2机械搅拌通风发酵罐设计参数：2.2.1、主发酵、后发酵在一个罐中完成，罐压0.4MPa，发酵温度为32℃2.2.2、D/H = 1:22.2.3、采用碳钢材质，ρ= 7850 kg/m32.2.4、采用六弯叶涡轮搅拌器（Di＝0.35D）2.2.5、竖直蛇管冷却装置（无缝钢管Φ108×4），冷却水进口温度20 ℃，出口温度为27 ℃。
2.2.6、罐身壁厚 14 mm，椭圆形封头厚 12 mm2.2.7、每1m3谷氨酸发酵液、每1h传给冷却器的最大热量约为 4.18×6000kJ/(m3·h)2.2.8、竖式蛇管换热器，传热系数K = 4.18×500kJ/(m2·h·℃)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32℃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。