生物工程设备课程设计--75M3赖氨酸发酵罐设计

《生物工程设备与原理》课程设计说明书

题目: 75M3赖氨酸发酵罐设计

院系：生命科学与工程学院

专业班级：

75M3赖氨酸发酵罐设计任务书

一、目的任务

识的基础上，培养学生综合运用这些知识分析和解决工程实际问题的能力以及协作攻关的能力，为在学生掌握所学的工程制图、化工原理、生物工艺学、生物工程设备与原理等课程的基础知识和专业知生物工程工厂设计专业课程的学习和毕业论文（设计）打下基础。二、设计题目与参数

75m3的赖氨酸发酵罐设计

设计参数和技术特性指标：罐内压力0.15 MPa；夹套或蛇管压力0.25 MPa；

工作温度：罐内小于或等于120℃，蛇管或夹套小于等于150℃.

工作介质：罐内轻微腐蚀性，蛇管或夹套蒸汽（灭菌）；发酵温度32℃

传热面积按1.5m2/m3装料量设计。

搅拌器转速为100转/分，搅拌器型式自定。

H/D取1.7-2.5；装料系数η取0.6～0.8；通风管通风比（通气速率/发酵液体积）取0.5～1.0vvm；发酵液密度为1076kg/m3，最大粘度3×10-3N·s/m2；冷却水初始水温25℃.

三、设计任务及设计要求：

进行发酵罐的所有部件的计算及整体结构设计，完成设计说明书。

（1）进行罐体及夹套（或内部蛇管）设计计算

（2）进行搅拌装置设计：搅拌器的选型设计；选择轴承、联轴器，罐内搅拌轴的结构设计，搅拌轴计算和校核；

（3）搅拌器功率（不通气功率、通气功率）、电机功率计算、传动系统的设计计算：传动设计采用V带传动；

（4）密封装置的选型设计

（5）选择支座形式并计算

（6）手孔或人孔选型

（7）选择（进料管、取样管、冷却水进出口接管、排气管、进气管等）接管、管法兰、设备法兰。

（8）设计机架结构

（9）设计凸缘及安装底盖结构

（10）空气分布管、视镜的选型设计

（11）绘制发酵罐器装配图（A3号图纸)。

（12）每人撰写总结1份。

装料量75 m3的（赖氨酸）发酵罐设计设计说明书

目录

1设计方案的拟定 (1)

2罐体结构设计 (2)

2.1罐体几何尺寸的计算 (2)

2.2罐体几何尺寸的验算 (3)

2.3装料量及装料高度 (3)

2.4罐体材料 (3)

2.5罐体厚度 (3)

2.6封头壁厚的计算 (4)

2.7罐体压力计算 (4)

3蛇管冷却装置 (5)

3.1 冷却方式 (5)

3.2冷却面积计算 (5)

3.3蛇管设计主要尺寸及固定 (5)

3.4蛇管进出口设计 (6)

4.搅拌器设计计算......................................................‥ (7)

4.1搅拌器选型和主要尺寸 (7)

4.2桨叶分布 (7)

4.3搅拌器的结构形式与安装 (7)

4.4搅拌器轴功率的计算 (8)

4.5搅拌轴设计 (9)

4.6搅拌轴临界转速的校核 (11)

5 通风发酵罐的传动装置设计 (11)

5.1电机的选择 (11)

5.2减速机选型 (11)

5.3 V带设计内容及步骤 (12)

5.4联轴器 (16)

5.5 机架 (16)

5.6凸缘法兰 (17)

5.7安装底盖 (18)

6 其它部件选型 (19)

6.1密封装置 (19)

6.2 法兰选择 (20)

6.3无菌空气通风管设计 (21)

6.4手孔及人孔 (22)

6.5支座 (22)

6.6视镜 (25)

6.7 液面计 (26)

6.8仪表接口 (27)

6.9消泡器 (27)

7.工艺设计计算结果汇总及主要尺寸说明 (28)

1设计方案的拟定

本文对北京棒杆菌AS1.563为原料合成赖氨酸的主要反应设备作了设计和计算，包括发酵罐的容积及主要部件尺寸的确定，搅拌器的选型及功率计算，冷却设备的计算等。

我们组设计的是一台75m3的机械搅拌通风发酵罐，发酵生产赖氨酸。经查阅资料得知生产赖氨酸的菌种有高丝氨酸缺陷、黄色短杆菌的苏氨酸或蛋氨酸缺陷、黄色短杆菌的高丝氨酸缺陷菌株，它们可分别积累赖氨酸50g/L、34g/L、23g/L等，目前国内所使用的赖氨酸生产菌主要有：①中国科学院微生物研究所的北京棒杆菌AS1.563和钝齿棒杆菌PI-3-2；②上海工业微生物研究所选育的黄色短杆菌AIII；③黑龙江轻工业研究所的241134；④广西轻工业研究所的NO.G12-6等。

综合温度、PH等因素选择北京棒杆菌AS1.563菌种，该菌种最适发酵温度为32-34o C，pH6.5-7.0，培养基为糖蜜、大豆饼粉。

发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，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75m3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視图，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

发酵罐主要设计条件

项目及代号参数及结果备注

发酵产品赖氨酸设计要求

发酵菌种北京棒杆菌AS1.563根据参考文献[4]选取

罐内压力0.15MPa 设计要求