发酵工厂设计 第六章 设备的设计
发酵工厂设计(Design of Ferment Factory )PPT课件 第一章 基本建设程序
门组成。。
初步设计图纸、文件、总概算
上报审批
2020年2月10日星期一
生命科学学院
16
建设期阶段
批准的初步设计、总概算
设计单位 筹建单位 施工单位
施工安装总进度表 开工报告
调试 单项工程验收 开工建设
上报
试生产 主管部门验收
2020年2月10日星期一
生命科学学院
移交生产
17
设计单位
施工图设计 修改初步设计 修正概算 施工图预算 分批交付施工图纸 选派工地代表
丰富的实践经验和熟练的专业技能。
2020年2月10日星期一
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1.2 本课程的任务
1、了解我国基本建设的有关方针政策和规定，掌握基 本建设的工作程序、内容和涉及范围分工。
2、了解发酵工厂生产工艺设计在总发体展设改计革中委的地位和
作用，掌握其范围、内容、基本方工法业和和步信骤息及化深部度要
求等基本知识。
（一）可行性研究的任务和意义 （二）可行性研究的主要依据 （三）可行性研究的作用 （四）可行性研究的步骤 （五）可行性研究报告书的内容 （六）可行性研究应注意的事项
2020年2月10日星期一
生命科学学院
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三、可行性研究
（一）可行性研究的任务和意义
任务：根据三级经济规划（包括国家、地区与 行业的）要求，或根据市场经济的要求，对拟 建工程项目的技术性、经济性和工程实施性， 进行全面调查、预测、分析和论证，做出是否 合理可行的科学评价，最后，写出可行性报告， 为国家主管部门对项目做出决策提供依据。 意义：决定项目投资命运的关键,避免和减少失 误，提高建设投资的经济效益。
社会发展 工业布局
项目申 请报告
发酵工厂设计课程设计
发酵工厂设计课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解并掌握发酵技术的概念、原理和应用范围。
2. 学生能了解发酵工厂的组成、工作流程及其在生产中的应用。
3. 学生能掌握发酵过程中影响菌种生长、代谢的主要因素。
技能目标：1. 学生具备设计简单发酵实验方案的能力，能运用所学生物技术解决实际问题。
2. 学生能运用发酵技术进行产品制备，具备初步的产品分离、提纯和鉴定能力。
3. 学生通过小组合作，能够进行发酵工厂设计，提高团队协作和沟通能力。
情感态度价值观目标：1. 学生对生物技术产生浓厚的兴趣，树立科学探究和创新意识。
2. 学生能够关注发酵技术在生产生活中的应用，认识到生物技术对人类社会发展的意义。
3. 学生在发酵工厂设计过程中，培养环保意识、责任感及工匠精神。
课程性质：本课程为生物技术领域的实践性课程，结合学生年级特点和教学要求，注重理论知识与实际操作的结合。
学生特点：学生具备一定的生物学基础，具有较强的求知欲和动手能力，喜欢通过实践探索未知。
教学要求：要求学生在掌握基本理论知识的基础上，通过发酵工厂设计，将所学知识应用于实际操作中，提高解决问题的能力。
同时，注重培养学生的科学素养、团队协作能力和创新精神。
通过本课程的学习，使学生达到上述具体、可衡量的学习成果。
二、教学内容1. 发酵技术基本概念与原理：包括发酵定义、菌种选育、培养基制备、发酵过程控制等，对应教材第3章内容。
2. 发酵工厂组成与工艺流程：介绍发酵罐、控制系统、产品分离提纯设备等，分析发酵工艺流程，对应教材第4章内容。
3. 影响发酵过程的主要因素：探讨温度、pH、溶氧、转速等对发酵过程的影响，对应教材第5章内容。
4. 发酵实验设计与实施：学习设计实验方案，进行发酵实验操作，观察记录发酵过程，对应教材第6章内容。
5. 发酵产品制备与鉴定：学习产品分离、提纯方法，对发酵产品进行鉴定，对应教材第7章内容。
6. 发酵工厂设计与实践：结合所学知识，分组设计发酵工厂，进行模拟实践，对应教材第8章内容。
发酵工厂工艺设计
发酵工厂工艺设计
一、工艺系统
发酵工厂工艺系统应满足生物工艺原理，建立投料、反应、分离、回收等系统，为提高活性物质生产效率，可利用蒸汽、光热、微波、电极等驱动形式，采用管壁研磨、高低温摩擦热放热等方式把活性成分转运入发酵细胞和菌种中，达到高效发酵的作用。
二、设备系统
1.投料系统：投料系统应根据发酵物料种类、分布以及质量浓度变化的情况，选择恰当的投料设备，如口罩式投料机、旋涡投料机等，以实现自动投料和量程控制。
2.反应系统：反应系统应根据发酵温度和压力，选择合适的发酵罐，可选择不锈钢发酵罐、不锈钢热机槽、叠加式发酵罐、可调式反应罐等；
3.分离系统：分离系统应采用合适的分离设备，如气流分离机、液相分离机、滤池等；
4.回收系统：回收系统应采用合适的回收设备，如抽滤机、滤器、蒸发冷凝机等。
三、仪器系统
1.流量计控制系统：确保投料系统、反应系统、分离系统、回收系统的流量控制精确、可靠；
2.温控系统：确保发酵系统温度和温度分布精确、可靠；。
第六章 生物反应器结构与设计计算
第六章生物反应器结构与设计计算由生物细胞或生物体组成参与的生产过程可统称为生物反应过程，利用生物催化剂进行反应的生物反应器在生产过程中，具有重要的作用，是实现生物技术产品产业化的关键设备，是连接原料和产物的桥梁。
在生物反应过程中，若采用活细胞（包括微生物、动植物细胞）为生物催化剂，称为发酵过程或细胞培养过程。
采用游离或固定化酶，则称为酶反应过程。
按照生物反应过程所使用的生物催化剂不同，生物反应器可分为酶反应器和细胞生物反应器。
根据反应器所需的能量的输入方式，微生物细胞反应器可以分为：通过机械搅拌输入能量的机械式、利用气体喷射动能的气生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。
自上一世纪四十年代，青霉素大规模生产以来，出现了结构多异，性能和用途不同的多类生物反应器。
为配合生物加工过程，工艺条件需要对生物反应器的结构进行设计和计算，以获得较高的产率和规模化生产。
一个良好的生物反应器应满足下列要求：1）结构严密，经得起蒸汽的反复灭菌，内壁光滑，耐腐蚀性能好，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-固接触和混合性能和高效的热量、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，以维持生物反应最适温度；5）有可行的管路比例和仪表控制，适用于灭菌操作和自动化控制。
第一节机械搅拌式生物反应器机械搅拌式生物反应器是发酵工厂最常用的类型之一。
它是利用机械搅拌器的作用，使空气和醪液充分混合，促使氧在醪液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵和代谢产物所需要的氧气。
一、机械搅拌式生物反应器的结构机械搅拌通风发酵罐主要有罐体、搅拌器、挡板、轴封、空气分布器、传动装置、冷却管、消泡器、人孔、视镜等。
下面做简要的介绍。
1．罐体罐体由圆筒体和椭圆形或碟形封头焊接而成，材料以不锈钢为好。
为满足工艺要求，罐体必须能承受一定压力和温度，通常要求耐受130℃和0.25MPa（绝压）。
《生物工厂设计》练习答案.docx
《生物工厂设计》练习思考题第一章基本建设程序1、生物工厂有哪些主要特点？1、卫生要求严2、技术要求高3、发展速度快4、动力消耗大5、运输量大6、“三废”治理工作量大2、什么是总体设计和局部设计？凡是设计范围涉及到整个工业企业的，称总体设计。
凡是设计的范围不涉及整个工业企业的全部内容，而只是其中的某些部分，甚至于某一个部分或某一个设备，称局部设计。
总体设计与局部设计的审批程序不同。
3、为什么工艺设计是总体设计的主导设计？1）工艺设计贯穿整个工厂设计的全过程并且负责组织和协调其他各专业设计；2）其他专业必须根据工艺设计的合理要求来进行配套设计。
3）工艺设计的先进性、合理性、环境保护、安全性等直接影响到其他配套设计的先进性、合理性、环境保护与安全性。
如节能环保等。
4、工厂设计工作基本原则是什么？1. 设计工作要以人为本、全面协调可持续发展的科学发展观为中心，贯彻落实节能减耗、节水、节地、节材和资源综合利用，积极采用清洁生产和循环利用，从源头减少资源消耗和污染物的产生。
2. 设计工作必须认真进行调查研究。
设计的经济技术指标达到或超过国内同类工厂的平均先进水平。
3. 解放思想、积极采用新技术，技术上做到适用性和先进性，经济上合理。
尽可能提高劳动生产率，尽量实现机械化、自动化。
4. 结合实际，因地制宜，体现通用性和独特性结合，不能千厂一貌；工厂规模、品种，要适应市场；考虑资金来源、建厂地点、时间、三废综合利用的条件，并留有发展余地。
5. 生物工厂设计应考虑微生物发酵的独特要求，注意周围环境的清洁卫生，和厂内车间之间对卫生、无菌、防火等条件的相互影响。
食品类发酵工厂，要符合食品卫生法的有关规定充分体现卫生、优美、流畅，并能让参观者放心的原则。
6. 设计工作必须加强计划性，各阶段工作要有明确的进度。
5、新建项目的建设程序有哪三个阶段？建设前期、建设期、交付使用期6、什么是新建项目、扩建项目、改建项目？新建项目是指从无到有，“平地起家”，新开始建设的项目。
课程设计 链霉素
课程设计——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： 105100102 学号：姓名：指导老师：杨艳红二零一零年六月目录前言.……………………………………............................................................ 1设计任务书….…………………………….…….................................................2 工艺流程图……………….………………………………..…………………. .3 物料衡算.……………………….……………………………………….…..….4 热量衡算………………………...…………………….………………...……...5耗水量的计算….……………………………………….………………..….….. 6发酵车间设备的选型计算.…………………………….………………..…….6.1发酵罐的选型…………………………………………………………….6.2生产能力、数量和容积的确定……………….……...……………..…….7设计评价..……………………………………………….......................………. 8设计体会…………………………………………………..……………………9参考文献………………………………………………………………………..前言链霉素（streptomycin）是一种氨基葡萄糖型抗生素，分子式C2 1H39N7O12。
1943年美国S.A.瓦克斯曼从链霉菌中析离得到，是继青霉素后第二个生产并用于临床的抗生素。
它的抗结核杆菌的特效作用，开创了结核病治疗的新纪元。
从此，结核杆菌肆虐人类生命几千年的历史得以有了遏制的希望。
链霉素是一种从灰链霉菌的培养液中提取的抗菌素。
属于氨基糖甙碱性化合物，它与结核杆菌菌体核糖核酸蛋白体蛋白质结合，起到了干扰结核杆菌蛋白质合成的作用，从而杀灭或者抑制结核杆菌生长的作用。
设备的设计与选型概述
2、气体输送设备选型注意事项 发酵工厂用于深层发酵的，如机械搅
拌罐和各种新型生化反应器等的送风设备 ，主要是往复式空压机，涡轮压缩机。用 于酵母培养和麦汁生产的设备主要是罗茨 式和高压鼓风机；用于固体厚层通风培养 ，气流输送，气流干燥，气体输送的则是 离心通风机。车间风换气，一般使用轴流 式风机。连续操作的多有备用设备。
2.1.2气体输送设备的特点
发酵工业常用的气体输送设备为低压空气压缩
机，送风机和真空泵。高压气体压缩机使用较少，
仅在CO2和H2的回收方面使用 下面简述常用气体输送设备的特点
1) 空气压缩机
① 涡轮式空压机 ② 往复式空压机
2) 旋转压缩机
3) 送风机
① 离心式送风机② 轴流式送风机 Nhomakorabea4) 真空泵
现将发酵工业生产中常用的各 种型式的真空泵介绍如下:
气流输送的主要优点
1) 采用负压进料，可实现风选，去除铁 块，
沙石等重杂质；
2) 输送系统封闭，防止物料损失，改善 劳
动环境；
3) 能较好地实现均匀定量输送，方便操 作；
4) 设备投资费用较少； 5) 设备布置简捷、方便。
四、通用设备选型注意事项
1、液体输送设备 关于泵的选型，前面已有详细叙述，在
3、固体输送设备选型注意事项 3.1如无特殊需要，应尽量选用机械提升
设备
3.2 皮带输送机，螺旋输送机，以水平输 送为
主，也可以有些升扬，但倾角不应大于20度 ，
否则效率大大下降，甚至造成失误。
3、固体输送设备选型注意事项 3.1如无特殊需要，应尽量选用机械提升
第六章 设备生产能力计算及选型——【食品工厂设计】
3. 螺旋输送机
又称绞龙，有输送、搅拌、混合作用 功能：水平输送、倾斜输送、垂直输送 特点： 结构紧凑，卸料简单，密封性好，动力消耗大，对物料破碎作
用大，对过载敏感，输送距离短。 （一）水平螺旋输送机 １、构造
由轴、叶片、机壳、端轴承、中间轴承和端板等组成。 螺旋：左旋、右旋、单头、双头、三头 叶片：实体、带式、浆型 轴承：端轴承、中间轴承 机壳：槽身、端板、盖板、进出料口
一. 输送设备
(一）固体输送设备 固体输送设备由于其用途和功能不同，又可分为带式输送机、斗式输
送机和螺旋输送机等。
1. 带式输送机 带式输送机是食品厂中应用最广的一种连续输送机械。它
常用于块状，颗粒状等物料及整件物料进行水平方向或倾斜方 向运送。同时，还可用作拣选工作台、清洗和预处理操作台等 。如在罐头厂，该机械常用在原料预处理、拣选，装填各工段 以及形成式：品固包定装式仓、库移动等式处。
2. 真空吸料装置 这是一种简易的流体输送方法。只要厂内有真空系统
，除了可以对流体进行短距离输送及提升一定的高度之外 ，如果原有输送装置是密闭的，还可以直接利用这些设备 进行真空吸料，不需增添其他设备。对于果酱，蕃茄酱等 或带有固体块料的物料（如桔囊等），尤为适宜。
3. 泵
在食品厂常用的泵有离心泵，螺杆泵、齿轮 泵等。
特点：输送量大，动力消耗少，运转连续，工作平稳，输送距离大。
带式输送机的构造：
组成：输送带、滚筒、料斗、支辊、卸料装置、驱动装置
（４）滚筒：功能：驱动、张紧、改向
（５）支承装置：功能：承托运输带及物料的重量;型式：单辊式、多辊式
（６）卸料装置： 型式：犁式、抛卸
（７） 张紧装置： 功能：调节输送带的松紧程度 型式：螺旋式－－利用 螺杆拉(压)力 重锤式－－利用悬垂重物的重力
《生物工程设备及工厂设计》课程教学大纲
《生物工程设备及工厂设计》课程教学大纲课程英文名称：Design of Biological Engineering Equipment and Factory课程编号:课程计划学时：48学分：3课程简介：《生物工程设备及工厂设计》是生物工程专业一门专业选修课程，学位课。
该课程是生物工程技术和化学工程与设备交叉的结合体，是一门实践性很强的学科。
课程主要介绍生物工程产业界常见的工业生产设备及生物工程研究领域的主要设备的基本原理、结构、特点、设计选用计算方法及发酵车间工艺设计。
本课程既有一定基础理论，又有较强的工程实际应用，使本专业学生成为能在生物技术与工程领域从事产业化设计、生产、管理和新技术研究、新产品开发的工程技术人才。
课程内容为：发酵设备计算及选型；无菌空气设备；分离设备；过滤、离心、萃取、吸附、离子交换、层析、蒸发、结晶、干燥等设备；发酵车间工艺设计。
通过本课程的学习，了解和掌握不同类型的生物工程设备工作原理，懂得如何应用这些基本理论去分析和解决生产过程中的具体问题，改造原有生产过程使其更符合客观规律，实现生产过程的优化，提高生产过程的经济和社会效益。
一、课程教学内容及教学基本要求第一章设计概述本章重点是生产工艺设计，生物工厂设计的原则和特点，难点是生物工厂设计的特点。
第一节生物工程工厂设计的目的和要求本节要求了解生物工程工厂设计的目的和要求，工厂设计在国民经济中的地位和意义(考核概率1%)。
第二节设计工作的任务和内容本节要求了解设计工作的基本任务和内容(考核概率1%)，理解总体设计和局部设计(考核概率2%)。
第三节生产工艺设计本节要求了解生产工艺设计在总体设计中的地位，计算机在工艺设计中的应用(考核概率1%)，理解生产工艺设计的依据与内容(考核概率2%)。
第四节工厂设计工作原则本节要求理解解生物工厂设计的基本原则和特点(考核概率2%)。
第二章项目建议书与建厂报告本章重点是可行性研究报告内容及编制方法，难点是可行性研究报告编制方法。
年产十万吨啤酒厂设计
年产十万吨啤酒厂设计 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】长江师范学院Array课程设计说明书课题名称：年产10万吨啤酒工厂设计设计人：王博学号： 201班级： 2013级生物工程 1 班指导教师：***设计时间：生命科学与技术学院本设计是年产10万吨啤酒厂生产流程的设计，以大麦、大米为主要原料，酒花为辅料，经过糊化，糖化，煮沸，过滤，冷却，发酵而成。
设计内容主要包括工厂的布局设计，发酵的工艺流程，物料衡算，车间布置的设计，发酵罐的选型与设计。
本次设计所采用的发酵罐为圆筒体锥底发酵罐，糖化方法为双醪浸出糖化法，发酵方法采用下面发酵法。
设计的图纸主要包括发酵罐结构图，生产车间设备布置图，工厂总平面图，生产工艺流程图。
此次设计在保证啤酒生产的基本条件下，对生产技术与生产设备进行了优化选择，旨在提高啤酒质量、降低生产成本。
关键词：啤酒；糖化；发酵；发酵罐第一章总论设计的任务及要求本设计是年产量为10万吨的8度啤酒发酵车间工艺设计，重点是物料衡算、设备选型及论证、重点设备的详细设计、车间的布置、绘制图纸（发酵工艺流程图、发酵车间平面布置图、工厂平面设计图、发酵罐图）。
设计的依据和原则综合运用大学三年所学课程，参考《酿造酒工艺学》、《生物工程设备》、《化工原理》、《食品标准与法规》、《生物工程工厂设计概论》，查阅有关资料、文献，搜集必要的技术资料，工艺参数与数据，进行生产方法的选择，工艺流程与工艺条件的确定与各种计算。
设计出来的啤酒厂须符合相关规定和要求，以现代化建设为中心服务目标。
在工厂设备上，要求投资小、效率高、稳定性强、机械化程度高、环境污染小。
在工艺技术方面，解放思想，积极采用新技术，力求现实性和先进性。
在经济效益上，要求投资少，回报高，低成本，收益快，合理利用现有资源。
设计的目的与可行性设计的目的本设计将我们学到的知识应用到实践中来。
一方面，为即将到来的实习生活巩固专业技能。
发酵工厂设计
一、项目简介：
年产40吨美伐他汀的发酵车间，菌种为桔青霉，按55m3共4台发酵罐计算，发酵周期10天，每月放罐12批，每批放罐44m3,8g/L,发酵352kg/批,提取总收率80%,产品281.6kg/批，每月放罐12批，3379.2kg/月，年产量40.55吨。
设计建筑总面积3192m2,大楼一共有四层，一、二和四层高4m,三楼高3m。
二、工艺流程示意图：
培养液
三、物料衡算：
四、主要设备一览表：
五、带控制点流程图:
接旋风分离器
通高温蒸汽灭菌
加水和甘油给补料
罐
加抱子、原料给种子
罐
n通无菌
空气
加原料
和水
通无菌空气的管道未画出，一、二楼高4m ,三楼高5m,地下深6.5m 。
六、车间各楼层平面布置图：
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女更衣室
气
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辑落车间维修
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空处 一层
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配电室
楼梯间
二层
三层
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无菌室
男休息室办公室办公室楼
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四层
此楼一、二、四层高4m,三楼高5m,配料罐贯穿地下和一层，补料罐、旋风分离器在楼外，种子罐在三层，发酵罐贯穿一到三层。
七、种子无菌室平面布置图：3000 洁具清洗。
发酵工厂工艺设计
二、基本建设程序内容
1．建设前期阶段
工作内容包括： 项目建议书 可行性研究报告 设计任务书 初步设计 总概算
工作程序为：
一个工程项目从社会发展、工业布局、市场需求和 地区、行业发展规划—→项目建议书—→前期工作计划— →可行性研究—→设计任务书—→上报审批—→初步设计、 总概算工作—→初步设计图纸、文件、总概算—→上报审 批
工厂设计是把科学技术转化为生产力的一门综合 性科学。它是扩大再生产，更新改造原有企业，增加 产品品种，提高产品质量，节约能源和原材料，促进 国民经济和社会发展的重要技术经济活动的组成部分。
设计工作的任务和内容
任务：作出体现国家有关方针政策，切合实际，安 全适用，技术先进，经济效益好的设计，为国家 经济建设服务、为委托单位服务。
生产工艺设计在总体设计中的重要性
1、生产工艺设计是总体设计的主导设计，生产工艺专业是 主体专业，它起着贯穿全过程并且组织协调各专业设计的 作用，而其他配套专业是根据生产工艺提出的要求来进行 设计的，是为生产工艺服务的。
2、发酵工厂生产工艺设计的范围是负责全厂生产工艺流程 设计和各生产车间的设计，并向配套专业人员提供设计依 据、提出设计要求。
7．企业组织、劳动定员和人员培训 8．投资估算和资金筹措
(1)主体工程和配套工程投资估算； (2)生产流动资金的估算； (3)投资收益率和回收期； (4)资金来源、筹措方式和贷款偿付方式。 9．社会及经济效果评价 社会及经济效果要进行静态分析和动态分析。
国家计委委托中国国际工程咨询公司组织编写的《投资项目可行性研究 指南（试用版）》中提供了“可行性研究报告编制步骤与要求”、“一般工 业项目可行性研究报告编制大纲”，可供遵循。
发酵工厂工艺设计概论
年产1000吨色氨酸发酵工厂的毕业设计
第一章绪论色氨酸的分子式为:C11H12N2O2分子量为214.21,含氮13.72%,仅一氨基氮6.86%。
色氨酸有三种光学异构体,L-色氨酸呈绢丝光泽、六角片状自色晶体,无臭,有甜味,水中溶解度1.14 g/l(25℃),溶于稀酸或稀碱,在碱液中较稳定,强酸中分解,微溶于乙醇,不溶于氯仿、乙醚。
色氨酸具有重要的生理作用。
它是人体和动物生命活动中必需的氨基酸之一，对人和动物的生长发育和新陈代谢起着重要的作用。
被称为第二必需氨基酸。
广泛应用于医药、食品和饲料等方面。
在生物体内从L-色氨酸出发可合成4 一羟基色胺等激素以及色素、生物碱、辅酶、植物激素等生理活性物质。
可预防和治疗糙皮病。
同时具有消除精神紧张、改善睡眠效果等功效。
另外，由于色氨酸是一些植物蛋白中比较缺乏的氨基酸。
用它强化食品和傲饲料添加剂对提高植物蛋白质的利用率具有重要的作用。
它是继蛋氨酸和赖氨酸之后的第三大饲料添加氨基酸。
1.1 设计项目概述（1）设计课题：年产1000t色氨酸工厂初步设计（2）厂址：皖南地区（3）重点车间：提取车间（4）重点设备：发酵罐（5）需要完成的设计图纸：全厂工艺流程图、全厂平面布置图、重点车间平面布置图，重点车间侧视图。
1.2 设计依据（1）学校下达的毕业设计任务书和相关可行性报告，以及可靠的设计资料；（2）我国现行的有关设计和安装设计的规范与标准；（3）其他氨基酸的发酵工艺及色氨酸的特性发酵。
1.3 设计范围（1）厂址选择及全厂概况介绍（地貌、资源、建设规模、人员）；（2）产品的生产方案、生产流程、及技术条件的制定；（3）重点车间详细工艺设计、工艺论证、设备选型及计算；（4）全厂物料、能量衡算；（5）车间布置和说明；（6）重点设备的选型和计算；（7）对生产、环境保护提出可行方案。
1.4工厂设计原则[7]（1）设计工作要围绕现代化建设这个中心，为这个中心服务。
首先要做到精心设计，投资省，技术新，质量好，收效快，回收期短，使设计工作符合社会主义经济建设的总原则。
发酵工厂设备的设计与选型PPT课件( 79页)
2）喷淋式换热器 喷淋式换热器也为蛇管式换热器，多用作冷却器。，和沉浸式相比，喷淋式 换热器的传热效果要好得多。同时它还便于检修和清洗等优点。其缺点是喷 淋不易均匀。
3）套管式换热器 套管式换热器是由大小不同的直管制成的同心套管，并由U型弯头连接而成
。每一段套管称为一程，每程有效长度约为4~6m，若管子过长，管中间会向下 弯曲。 在套管式换热器中，一种流体走管内，另一种流体走环隙
谷氨酸发酵罐
1、罐体 2、搅拌器和挡板 3、消泡器 4、联轴器及轴承。 5、变速装置 6、空气分布装置 7、轴封 8、冷却装置
发酵罐制造
• 发酵罐为封闭式，一 般都在一定罐压下操 作，同时还需用蒸汽 进行空罐或实罐灭菌， 所以罐体是一个受压 容器，见图2。要根据 最大使用压力(一般采 用灭菌时的蒸汽压力， Pg＝0.25 MPa)来决定 钢板的厚度。罐体是 一个圆柱体，罐顶和 罐底采用椭圆形或碟 形封头，因为这种封 头比其他型式的封头 在同样使用压力下可 用较薄的钢板，
混合式
翅片式
蓄热式
1、管式换热器
1）沉浸式换热器 这种换热器是将金属管弯绕成各种与容器相适应的形状（多盘成蛇形，常称
蛇管），并沉浸在容器内的液体中。蛇管内、外的两种流体进行热量交换。几 种常见的蛇管形式如图所示。 优点 ：结构简单、价格低廉，能承受高压，可用耐腐蚀材料制造 缺点 ：容器内液体湍动程度低，管外对流传热系数小。
平板式换热器的优点是： 1）传热系数高：由于平板式换热器中板面有波纹或沟槽，可在低雷诺数（ Re=200左右）下即达到湍流。而且板片厚度又小，故传热系数大。例如水对 水的传热系数可达1500~4700W/（m2.℃）。 2） 结 构 紧 凑 ： 一 般 板 间 距 为 4 ~ 6 mm， 单 位 体 积 设 备 可 提 供 的 传 热 面 为 250~1000m2/m3（列管式换热器只有40~150 m2/m3）。平板式换热器的金属消 耗量可减少一半以上。
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设备数量确定的通用公式：
N V0 24Va
3、设备容积的计算
V V0 24
4、设备的主要尺寸的计算
发酵工厂的设备多为容器类设备，封头 的形式与高径比的确定是设备主要尺寸计 算的关键。
计算得到的直径应将其值圆整到接近的 公称直径系数，然后校核总容积是否可满 足工艺计算的容积要求。
（二）连续操作设备的生产能力、数量和容 积的计算
2、设备数量的确定
设备数量与单台设备的生产能力、操作 周期、每天的操作量有关。
从经济性上出发，同等生产规模，选择 单台设备容量大些、台数少些，投资费用 和管理费用较少。
还要从工艺上出发，确定单台设备的大 小，如：发酵罐每天投料2-3批；啤酒大罐 15-20小时满罐；搅拌罐要防止加入的液化 酶作用时间过长。
一、通用设备选型注意事项 1、通用设备选型，物料的性质（温度、压 力、黏度、腐蚀性能、燃烧性能、爆炸性 能）是关键； 2、通用设备都有自己选型的关键参数，计 算准关键参数才能正确的选型； 3、通用设备选择应略大于选型参数； 4、选型资料来源于通用设备选型手册和产 品样本；
5、通用设备也有间歇和连续操作的区分； 6、不要选择耗能高，已经淘汰的老产品； 二、各种通用设备的选型参数
1、生产能力
其生产能力为单位时间通过设备的物料 量，即流过设备的物料体积或质量流量。
2、设备容积
V有效 V
3、设备数量
连续操作设备为保证反应的充分均匀， 防止滞留和滑漏现象，一般取设备数量3-5 个。
n V有效
V '
4、设备主要尺寸
大多为容器类设备，与间歇操作设备主 要尺寸的计算方法相同。
四、计算与选型实例：3000吨/年味精发酵车 间设备设计
1、泵、风机 （1）被输送物料的性质； （2）被输送液体的体积流量； （3）被输送流体的压头； 2、过滤机 （1）物料的性质（颗粒大小、固形物浓度、 蛋白质含量）；
（2）被过滤物料的通量，即单位过滤面 积、单位时间的滤液体积流量；
3、离心机 （1）物料的性质（颗粒大小、固形物浓 度、蛋白质含量）；
（1）高径比范围3-10； （2）出料管开孔位置由流量、停留时间 决定；
3、螺旋板换热器 （1）K=860-2580Cal/（m2·h·℃）； （2）液液换热选Ⅰ型； 4、喷淋冷却器 （1） K=300-500Cal/（ m2·h·℃ ）； （2）管道排布如同发酵罐，需要校核；
第三节 通用设备的设计选型
设计与选型原则：
1、保证工艺过程实施的安全可靠（设备材 质及壁厚对产品质量、耐温、耐压、耐腐 蚀的可靠性；生产过程无菌的可靠性）；
2、经济合理、技术先进； 3、投资少、采购容易、运行费用低；
4、操作、清洗方便，维修容易、备品配件 供应可靠；
5、工人劳动强度低，自动化、连续化操作； 6、设备应考虑故障及检修的备用。
三、专业设备设计与选型的特点
专业设备的设计与选型应充分考虑到工 艺流程的不同、原料性质的不同、产品性 质的不同、生产规模的不同，其差别相差 很大。
（一）间歇操作设备的生产能力、数量、容 积的计算
1、生产能力
设备的生产能力与年产量、年生产天数、 收得率、转化率、效价等有直接的关系。 还要做到各个设备间的生产能力相匹配。
2、种子罐 设计过程中的注意事项：
（1）种子罐的数量一般少于发酵罐，由培 养周期决定；
（2）夹套罐的壁厚按外压容器进行计算；
（二）连续操作设备的设计选型 1、连消塔 注意事项： （1）培养基流速0.3-0.6m/s； （2）蒸汽的体积流量计算错误； （3）F环计算中，流速错误； （4）蒸汽管截面积应等于所有喷孔的面积； 2、维持罐
第六章 设备的设计与选型
第一节 概述
一、设备设计与选型的任务 任务：在工艺计算的基础上，确定车间
内所有工艺设备的台数、型式和主要尺寸。 据此，进行车间和管道布置设计，并为设 备的制作、订购提供必要的资料。
设备分类：专业设备、通用设备、非标 准设备。
二、设备设计与选型的原则
设备设计选型是否正确恰当，对投资建 厂和工厂投产后的运行维修、工人的劳动 强度、产品的质量都会有很大的影响，其 重要性是显而易见的。
第二节 专业设备的设计与选型
一、设计的依据 1、由工艺计算确定的各种物料和工作介质 的消耗量； 2、工艺操作的最适外部条件（温度、压 力）； 3、设备的构造类型和性能； 二、专业设备设计与选型的程序 1、确定设备的工艺操作任务和工作参数；
2、设备选型及该设备的性能、特点评价； 3、设备的生产能力确定； 4、设备的数量计算（考虑富裕量）； 5、设备主要尺寸的确定； 6、设备化工过程的计算； 7、设备的传动搅拌和动力消耗的计算； 8、设备结构的工艺设计； 9、设备材质的选择和壁厚计算； 10、设备总重量与支撑方式的计算、选型；
（2）被离心物料的通量，即单位时间的 滤液体积流量；
（3）离心分离因数； 4、换热器
（1）冷热介质的性质（相态）；
（2）总传热系数，顺流、逆流； （3）换热面积； 5、离子交换（层析柱） （1）树脂的装填密度； （2）树脂对被交换离子的实际交换容量； （3）各操作流速及洗脱剂、再生剂浓度与 用量；
6、蒸发浓缩 （1）物料的性质（固形物浓度、沸点升 高、真空下的沸点、黏度）；
（2）蒸发量 （3）各效总传热系数； 7、结晶 （1）物料的性质（溶解度曲线、过饱和曲 线）；
（一）间歇设备设计与选型
1、发酵罐
设计过程中的注意事项：
（1）通风发酵罐只采用椭圆形或碟形封 头；
（2）发酵罐的一切与容积有关的计算， 均以公称容积为准；
（3）发酵罐冷却形式由发酵罐公称容积 确定。选用夹套换热时，需要校核；
（4）挡板一般只用于夹套换热的设备上； （5）计算轴功率时，先计算Rem； （6）筒体与封头的壁厚计算公式不同； （7）支座计算时，要考虑到发酵液、冷却 水、罐外管道和装置的重量；
连续操作设备在设计中，既要考虑生产 能力又要考虑混合、反应等处理效果。在 满足生产能力的前提下，选择设备要考虑 其高径比和数量。
物料流量、流速和停留时间是连续操作 设备设计的重要依据。
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当高径比大时，流体流动形式更接近于 活塞流，停留时间可以短一些；当高径比 小时，流体流动形式更接近于全混流，停 留时间应长一些。