机械搅拌器直径大小与罐径的比例 (2)
年产6万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：生物工程作者学号：201106011158作者姓名：张晓勇指导老师：王君高王兰芝设计日期:2013年6月18日至2013年6月21日山东轻工业学院课程设计任务书食品与生物工程学院11 级生物工程专业学生张晓勇题目：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6月18 日至2012 年 6 月21日指导教师：王君高王兰芝教研室主任：一、计算设计说明书前言机械搅拌式发酵设备和技术在整个制药、生物产品的开发过程中起着特别重要的作用。
搅拌釜尺寸计算
选择/输入区域Rev Date Created by Checked by Approved by计算结果区域B 2017/3/1Zhengzhou.liu *使用完退出时请不要保存第一步：估算搅拌釜尺寸客户要求处理量(L)长径比H/Di 装料系数 η选择封头类型封头个数参考直径（mm)参考筒体长度（mm)1500 1.30.8椭圆EHA 上下双封头12001560第二步：计算釜容积、最小处理量、液位高度、夹套容积估算选择封头类型选择封头个数设计封头内径/管帽外径Di(mm)/Do(mm)锥形封头小端内径Di(mm)筒体长度(mm)下封头容积(L)筒体容积 (L)全容积(L)平板封头上下双封头1400014000.02155.12155.1距下封头焊接线高度 (mm)液位值（L ）最小处理量80123.2液位值（L ）距下封头焊接线高度 (mm)液位一20001299.2液位二30001948.8液位三1500974.4夹套内径Di(mm)夹套封头WL线与釜体封头WL线间距(mm)设计夹套高（釜体封头WL线到夹套顶距离，mm）夹套总高(mm)实际夹套容积(L)1700100500600592.2夹套内径参考：内筒直径 DN=500~600, Di=DN+50内筒直径 DN=700~1800, Di=DN+100内筒直径 DN=2000~3000，Di=DN+200长径比H/Di 参考：一般搅拌罐，液固相或液液相物料，取1~1.3一般搅拌罐，气液相物料，取1~2发酵罐：取1.7~2.5装料系数η参考：反应过程中起泡或沸腾，取0.6~0.7反应过程平稳，取0.8~0.85F-JS-C-0001_搅拌釜尺寸计算。
搅拌设备设计_第五讲_搅拌机长宽比的确定方法
A8888 王 良 文 等 ,8 振 动 平 板 夯 减 振 装 置 的 研 究 ,8 建 筑 机 械
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通信地址： 河南省郑州市东风路 ! 号 工程系机设教研室 （"!###$ ）
郑州轻 工 业 学 院 机 电
（收稿日期： %++5".%"%7 ） 工程机械
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示。它的主要几何参数可用直角坐标系的 ! 个坐标 （!， 或圆柱坐标系的 ! 个坐标 （# ， 来描述。文 "， #） $， !） 献"#$中利用扩散方程对搅拌过程进行了综合模拟， 得 到了搅拌过程优化的目标函数
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拌和物匀质性
混凝土 %&’ 抗压强度
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专 题 讲 座
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机械搅拌通风发酵罐的设计
课程设计任务书一、课程设计的内容1、通过查阅机械搅拌通风发酵罐的有关资料，熟悉基本工作原理和特点。
2、进行工艺计算3、主要设备工作部件尺寸的设计4、绘制装配图5、撰写课程设计说明书二、课程设计的要求与数据高径比为2.5，南方某地，蛇管冷却，初始水温18℃，出水温度26℃1．应用基因工程菌株发酵生产赖氨酸，此产物是初级代谢产物。
牛顿型流体，二级发酵。
学号末尾数为0 ： 15M3发酵罐；1号：50M3发酵罐；2号： 200 M3发酵罐2．应用基因工程菌株发酵生产柠檬酸，此产物是初级代谢产物。
牛顿型流体，二级发酵。
3号： 60M3发酵罐；4号 75M3发酵罐； 5号 100 M3发酵罐3．应用黑曲霉菌株发酵生产糖化酶，此产物是初级代谢产物。
非牛顿型流体，三级发酵。
6号： 15M3发酵罐； 7号: 20 M3发酵罐； 8号： 40 M3发酵罐； 9号：200 M3发酵罐(公称体积)三、课程设计应完成的工作1．课程设计说明书（纸质版和电子版）各1份2．设备装配图（A2号图纸420*594mm）1张四、课程设计进程安排五、应收集的资料及主要参考文献[1]郑裕国. 生物工程设备[M]. 北京：化学工业出版社，2007[2]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，2006[3]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，2005[4]王福源主编.现代发酵技术(第二版)［M］. 北京：中国轻工业出版社，2004[5]潘红良，郝俊文主编.过程设备机械设计. 杭州：华东理工大学出版社，2006[6]吴思方主编.发酵工厂工艺设计概论［M］. 北京：中国轻工业出版社，2005[7]郑裕国主编，薛亚平副主编.生物工程设备［M］.北京：化学工业出版社，2007[8] 黄福源主编，生物工艺技术[M] .北京：中国轻工业出版社，2006摘要本文对黑曲霉菌株为原料生产柠檬酸的生产流程和主要反应设备作了设计和计算。
发酵罐设计说明书
发酵罐设计说明书(总23页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--目录前言 (1)第一章、概述 (2)、柠檬酸 (2)、柠檬酸的生产工艺 (2)、机械搅拌通风发酵罐 (3)、通用型发酵罐的几何尺寸比例 (3)、罐体 (3)、搅拌器和挡板 (3)、消泡器 (4)、联轴器及轴承 (4)、变速装置 (4)、通气装置 (4)、轴封 (5)、附属设备 (5)第二章、设备的设计计算与选型 (5)、发酵罐的主要尺寸计算 (5)、圆筒体的内径、高度与封头的高度 (5)、圆筒体的壁厚 (7)、封头的壁厚 (7)、搅拌装置设计 (8)、搅拌器 (8)、搅拌轴设计 (8)、电机功率 (10)、冷却装置设计 (10)、冷却方式 (10)、冷却水耗量 (10)、冷却管组数和管径 (12)零部件 (13)人孔和视镜 (13)接管口 (13)、梯子 (15)发酵罐体重 (15)支座的选型 (16)第三章、计算结果的总结 (16)设计总结 (17)附录 (18)符号的总结 (18)参考文献 (20)生物工程设备课程设计任务书一、课程设计题目“1000m3的机械搅拌发酵罐”的设计。
二、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。
三、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，H L，V，V L，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。
设备的设计与选型
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第二节 专业设备的设计与选型
• 一、专业设备设计与选型的依据 • 二、专业设备设计与选型的程序和
内容 • 三、计算选型实例
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一、专业设备设计与选型的依据
1、工艺计算结果 成品量、物料量、汽、水、空气、冷耗量
2、工艺操作的最适外部条件 温度、压力、真空度等
Δt1=32-20=12 (℃ )
Δt2=32-27=(5℃)
Δtm=8 (℃ ) P118
换热面积(牛顿传热定律公式）
A=Q/(K×Δtm) =4.18×6000×440/(4.18×500×8)
=660(m2）
每m3发酵液每小时传给冷却器的最大热量 4.18×6000kJ/(m3h)
竖式列管式换热器K=4.18×500kJ/(m3h ℃) 精选ppt
面积
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二、发酵设备设计与选型的内容（12）
（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）支撑方式的计算选型。 （10）壁厚的计算选择。 （11）材质的选择和用量的计算。 （12）其他特殊情况的考虑。
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三、计算选型实例
• 对发酵产品要充分了解。产品之间差异大 生产特点、原料性质来源、现阶段生产水平 可能达到的技术经济指标、有效生产天数、 各个环节生产周期
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（6）搅拌轴功率的计算
修正的迈凯尔（Michel.B.J)公式求搅拌功率， 并由此选择电机。 淀粉水解糖低浓度细菌醪，可视为牛顿流体。 1、计算Rem 2、计算不通气时搅拌功率P0 3、计算通气时的搅拌功率Pg 4、求电机功率 谷氨酸发酵按1kW/m3发酵醪，550m3装440m3 取功率大于440kW的电机
粉剂混合设备容积计算公式
粉剂混合设备容积计算公式在化工生产中，粉剂混合设备被广泛应用于各种领域，如医药、食品、化妆品等。
粉剂混合设备的容积计算是其设计和运行中非常重要的一部分，它直接影响着设备的混合效果和生产效率。
本文将介绍粉剂混合设备容积计算的相关知识和公式，希望能够对相关从业人员有所帮助。
一、粉剂混合设备容积计算的重要性。
粉剂混合设备的容积计算是为了确定设备的有效容积，以便在生产过程中能够确保混合物料的充分混合。
如果容积计算不准确，可能会导致混合不均匀，甚至影响产品质量。
因此，在设计和选型粉剂混合设备时，容积计算是至关重要的一步。
二、粉剂混合设备容积计算的基本公式。
1. 搅拌桶容积的计算公式：搅拌桶容积 = π (直径/2)^2 高度。
其中，π为圆周率，直径为搅拌桶的直径，高度为搅拌桶的高度。
2. 搅拌桶内有效容积的计算公式：搅拌桶内有效容积 = 搅拌桶容积 (1 空隙率)。
其中，空隙率为搅拌桶内未被物料填充的空间所占的比例，通常取值为5%~10%。
3. 搅拌桶混合物料的最大容积：搅拌桶混合物料的最大容积 = 搅拌桶内有效容积充填系数。
其中，充填系数为搅拌桶内物料的充填比例，通常取值为60%~80%。
以上公式是粉剂混合设备容积计算中常用的基本公式，通过这些公式可以初步确定搅拌桶的容积大小，以及混合物料的最大容积，为设备的选型和设计提供重要参考。
三、粉剂混合设备容积计算的影响因素。
1. 物料的性质，不同的物料在混合过程中，其物理性质和化学性质都会对容积计算产生影响，如物料的密度、流动性等。
2. 设备的结构，不同类型的粉剂混合设备，其结构和形式不同，因此容积计算也会有所差异，如双锥旋转混合机、V型混合机等。
3. 混合工艺要求，不同的生产工艺对混合设备的容积有不同的要求，有些需要大容积的混合设备，有些则需要小容积的混合设备。
以上因素都会对粉剂混合设备容积计算产生影响，因此在进行容积计算时需要充分考虑这些因素，以确保计算结果的准确性。
生工设备复习题(部分答案)
生物工程设备习题一、单项选择题:1.空气过滤系统中旋风分离器的作用是______________。
分离油雾和水滴 B.分离全部杂菌 C.分离二氧化碳 D.分离部分杂菌2.无论是种子罐或发酵罐，当培养基尚未进罐前对罐进行预先灭菌，我们称为空罐灭菌，此时对灭菌温度和灭菌时间的要求是____________________，只有这样才既合理经济，又能杀灭设备中各死角残存的杂菌或芽孢。
A高温瞬时(133℃，15秒钟) B.同实罐灭菌一样(115℃，8-15分钟) C.高温长时(127℃，45分钟) D.间歇灭菌(100℃，30分钟，连灭三次)3.机械轴封的动环的硬度比静环_______。
动环的材料可用___________，静环最常用的材料是___________。
大，碳化钨钢，铸铁B.大，碳化钨钢，聚四氟乙烯 C.小，聚四氟乙烯，不锈钢； D.小，聚四氟乙烯，碳化钨钢。
4.目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用____________。
A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋浆式搅拌器C.无搅拌器D.锚式搅拌器5.空气过滤系统中空气加热器的作用是______________。
A.对空气加热灭菌B.升高空气温度，以降低空气的相对湿度C.对空气加热，蒸发除去空气中的部分水份D.升高空气温度，杀灭不耐热的杂菌6.机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般____A______搅拌器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。
A.小于一个B.大于一个小于两个C.等于一个D.等于两个7.自吸式发酵罐的搅拌轴是从罐下方进罐的,因此________轴封。
A.应该用填料函B.应该用单端面机械C.应该用双端面机械D.无需8.安装在空气压缩机前的过滤器主要作用是______________。
将空气过滤为无菌空气 B.过滤分离空气中的油雾 C.过滤分离空气中的水滴 D.减轻总空气过滤器的过滤负荷9.为了减轻空气过滤系统的负荷空气压缩机最好选用_________空气压缩机。
发酵工程与设备第九章、第一讲-发酵放大与设计
气体吸入量与液体循环量之比较低，对于耗氧 量较大的微生物发酵不适宜。
机械搅拌通风发酵罐
（二） 罐体的尺寸比例
H----柱体高 (m) HL---液位高度（m） D----罐内径 (m) d----搅拌器直径 s----两搅拌器的间距 B----最下一组搅拌器距罐 底的距离 W----挡板宽度
H / D = 1.7 ～ 4 d / D = 1/2 ～ 1/3 W / D = 1/8 ～ 1/12 B / d = 0.8 ～1.0 (s/d)2 = 1.5 ～2.5 (s/d)3 = 1 ～2
用水量大
6、轴封、联轴器和轴承
上
下
传
传
动
动
1）轴封
作用： 使罐顶（或底）与搅拌轴间的缝隙密封； 防止泄漏和染菌
类型： 填料函 端面轴封
1 转轴 3 压紧螺栓 5 铜环
2 填料压盖 4 填料箱体 6 填料（石棉等）
填料函
构成 优点：结构简单、价格低
缺点： 易渗漏，寿命短 对轴磨损较重 摩擦功率消耗大
雷诺（Reynolds），英国，流型判别的依据 雷诺实验（1883年）表明，流动的几何尺寸（管内径d）、 流动的平均流速u及流体性质（密度ρ和粘度μ）对流型的变化 有很大影响。可以将这些影响因素综合成一个无因次的数群 作为流型的判据。
Re=d·u·ρ/μ
d—管内径； u—流动的平均流速 ρ—流体密度； μ—流体粘度
VL —— 发酵罐内发酵液量(m3) Qc —— 发酵液循环量(m3/s) d —— 环流管二内径(m)
—— 发酵液在环流管内流速(m/s)
2）压比、压差、环流量间的关系
发酵液的环流量与通风量之比称为气液比。
A = Qc / Q
生物工程通风搅拌反应器习题参考答案
第1，2章通风搅拌反应器一、单项选择题1、好气性发酵工厂，在无菌空气进入发酵罐之前___C___，以确保安全。
A.应该安装截止阀B.应该安装安全阀C.应该安装止回阀D.不应该安任何阀门2、机械搅拌发酵罐中最下面一档搅拌器离罐底距离一般___A___反应器直径的高度，最上面一个搅拌器要在液层以下0.5米(大罐)。
A.小于一个或等于一个B.大于一个小于两个 D.等于两个C.以上答案都不对3、塔式啤酒发酵罐换热的蛇管在发酵罐外，蛇管内用 B 与罐内的啤酒发酵醪进行热交换。
A. 蒸气B. 酒精C. 冷凝水D. 热水4、目前啤酒厂的圆筒锥底发酵罐内采用_____C_____。
A.圆盘平直叶涡轮搅拌器B.螺旋浆式搅拌器C.无搅拌器D.锚式搅拌器5、气升式发酵罐的优点是无需 B 。
A. 空气过滤系统B. 搅拌器C. 空气喷嘴D. 罐外上升管6．机械搅拌通风发酵罐在装液灭菌冷却后，搅拌器的输出功率应是：( A ) A．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所下降B．通入无菌空气后比通入无菌空气前有所上升C．与有无空气无关，输出功率在通风前后保持不变D．通入无菌空气后与通入无菌空气前相比，有时上升，有时下降7．对于大通风比发酵过程来说，发酵罐内发酵液中的空气气泡直径：( C ) A．与通风量有关，与空气喷嘴直径有关B．与通风量无关，与空气喷嘴直径有关C．与通风量有关，与空气喷嘴直径无关D．与通风量无关，与空气喷嘴直径无关8. 外循环空气带升式发酵罐的优点是无需__________。
A.空气过滤系统B.搅拌器C.空气喷嘴D.罐外上升管二、多项选择题1、由于大生产中所使用的好气性发酵罐是受压容器，因此封头选用__ABC_____封头。
A.锥形B.椭圆C.蝶形D.球形2、通用式机械搅拌发酵罐中挡板的作用是__ACD___。
A.提高醪液湍流程度，有利于传质B.增加发酵罐罐壁的机械强度C.改变液流方向，由径向流改变为轴向流D.防止醪液在罐内旋转而产生旋涡，提高罐的利用率3、气升式发酵罐的特点有BDA. 高径比(H/D)比机械搅拌通风发酵罐的小B. 无需机械搅拌C. 无需空气压缩机D. 溶氧速率较高4、圆筒锥底啤酒发酵罐的夹套内可用ABC 与啤酒发酵醪进行热交换。
发酵罐设计
1 前言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，对培养我们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。
发酵罐是发酵设备中最重要、应用最广的设备，是发酵工业的心脏，是连接原料和产物的桥梁。
随着工业技术的发展，市面上出现了种类繁多、功能更加完备的新型发酵罐。
如何选择或者设计一种合适的发酵罐将会成为一个研究热点。
本文旨在通过相应的参数计算和设备计算完成年产20吨庆大霉素的机械通风发酵罐初步设计。
2 常见的发酵罐2.1机械搅拌通风发酵罐机械搅拌发酵罐是利用机械搅拌器的作用，使空气和发酵液充分混合，促使氧在发酵液中溶解，以保证供给微生物生长繁殖、发酵所需的氧气,又称通用式发酵罐。
可用于啤酒发酵、白酒发酵、柠檬酸发酵、生物发酵等。
图1 机械通风发酵罐2.2气升式发酵罐气升式发酵罐把无菌空气通过喷嘴喷射进发酵液中，通过气液混合物的湍流作用而使空气泡打碎，同时由于形成的气液混合物密度降低故向上运动，而含气率小的发酵液下沉，形成循环流动，实现混合与溶氧传质。
其结构简单、不易染菌、溶氧效率高和耗能低，主要类型有气升环流式、鼓泡式、空气喷射式等。
图2 气升式发酵罐原理图2.3自吸式发酵罐自吸式发酵罐是一种不需要空气压缩机，而在搅拌过程中自吸入空气的发酵罐。
叶轮旋转时叶片不断排开周围的液体使其背侧形成真空，由导气管吸入罐外空气。
吸入的空气与发酵液充分混合后在叶轮末端排出，并立即通过导轮向罐壁分散，经挡板折流涌向液面，均匀分布。
与机械发酵罐相比，有一个特殊的搅拌器，但没有通气管。
罐为负压，易染菌，当转速较大时，会打碎丝状菌。
图3 自吸式发酵罐3 已知工艺条件（1）年产量：G=20 t （庆大霉素） （2）年工作日：M=300天 （3）发酵周期：t=6天（4）发酵平均单位：μm =1400单位/毫升（5）成品效价：μp =580单位/毫克 （6）提炼总效率：ηp =87%（7）每年按300天计算，每天24小时连续运行。
搅拌反应釜课程设计
课程设计说明书专业：班级：姓名：学号：指导教师：设计时间：要求与说明一、学生采用本报告完成课程设计总结。
二、要求文字（一律用计算机）填写，工整、清晰。
所附设备安装用计算机绘图画出。
三、本报告填写完成后，交指导老师批阅，并由学院统一存档。
目录一、设计任务书 (5)二、设计方案简介 (6)1.1罐体几何尺寸计算 (7)1.1.1确定筒体内径 (7)1.1.2确定封头尺寸 (8)1.1.3确定筒体高度 (9)1.2夹套几何计算 (10)1.2.1夹套内径 (10)1.2.2夹套高度计算 (10)1.2.3传热面积的计算 (10)1.3夹套反应釜的强度计算 (11)1.3.1强度计算的原则及依据 (11)1.3.2按内压对筒体和封头进行强度计算 (12)1.3.2.1压力计算 (12)1.3.2.2罐体及夹套厚度计算 (12)1.3.3按外压对筒体和封头进行稳定性校核 (14)1.3.4水压试验校核 (16)（二）、搅拌传动系统 (17)2.1进行传动系统方案设计 (17)2.2作带传动设计计算 (17)2.2.1计算设计功率Pc (17)2.2.2选择V形带型号 (17)2.2.3选取小带轮及大带轮 (17)2.2.4验算带速V (18)2.2.5确定中心距 (18) (18)2.2.6 验算小带轮包角12.2.7确定带的根数Z (18)2.2.8确定初拉力Q (19)2.3搅拌器设计 (19)2.4搅拌轴的设计及强度校核 (19)2.5选择轴承 (20)2.6选择联轴器 (20)2.7选择轴封型式 (21)（三）、设计机架结构 (21)（四）、凸缘法兰及安装底盖 (22)4.1凸缘法兰 (22)4.2安装底盖 (23)（五）、支座形式 (24)5.1 支座的选型 (24)5.2支座载荷的校核计算 (25)(六)、容器附件 (26)6.1手孔和人孔 (27)6.2设备接口 (27)6.2.1接管与管法兰 (27)6.3视镜 (28)四、设计结果汇总 (31)五、参考资料 (33)六、后记 (35)七、设计说明书评定 (37)八、答辩过程评定 (37)一、设计任务书设计题目：夹套反应釜的设计设计条件：设计参数及要求设计参数及要求简图容器内夹套内工作压力/MPa 0.18 0.25设计压力/MPa 0.2 0.3工作温度/℃100 130设计温度/℃<120 <150介质染料及有机溶剂水蒸气全容积/m3 2.5操作容积/ m3 2.0传热面积/ m2>3腐蚀情况微弱推荐材料Q345R或Q245R搅拌器型式浆式200搅拌轴转速/(r/min)轴功率/kW 4工艺接管表符号公称尺寸连接面形式A 25 PL/RF 蒸汽入口B 65 PL/RF 进料口C1，2100 - 视镜D 25 PL/RF 温度计管口E 25 PL/RF 压缩空气入口F 40 PL/RF 放料口G 25 PL/RF 冷凝水出口设备安装场合室内二、设计方案简介三、工艺计算及主要设备计算（一）、罐体和夹套的结构设计夹套式反应釜是由罐体和夹套两大部分组成的。
发酵设计相关计算
发酵罐的工艺尺寸常用的机械通风发酵罐的结构和主要几何尺寸已标准化设计。
其几何尺寸比例如下：H0/D=1.7～3.5 H/D=2～5 d/D=1/3～1/2 W/D=1/12～1/8B/D=0.8～1.0 h/D=1/4 单位全部为m发酵罐大小用公称体积表示，V0=∏D2×H/4+0.15D3其中：H0-发酵罐圆柱形筒身高度D-发酵罐内径H-罐顶到罐底的高度D-搅拌器直径W-挡板宽度B-下搅拌器距罐底的距离S-搅拌器间距h-底封头或顶封头高度香菇多糖包括胞内与胞外多糖，以每100ml发酵液中菌丝体干重2.5克计，则每100ml发酵液中粗多糖总量为52.2mg即0.522kg/m3 。
按标准曲线绘制方法，依据粗多糖在蒸馏水中的吸光度可知，其纯多糖含量为80.96％，最终纯化产品纯度96％。
年生产香菇多糖1吨，年生产日300天，发酵周期为96h,清理及维修发酵罐的总时间为1天，则总的发酵时间为5天，装料系数为70%。
一年需放罐的次数：300/5=60次所需发酵罐体积：1000/60/0.522/70％/80.96％×96％=54.09m3所以选用V=10m3发酵罐，则需6个。
发酵罐中，高径比为1.74，取H/D=2.5；搅拌器直径为1/3直径；取d/D=1/3；档板为0.1倍直径，取d1/D=0.1；下部搅拌器到底部距离为：B/D=1；S/D=2.5；W/D=1/8由公式V全=πD2[H+2(hb+D/6)]/4，H=2D， hb可忽略， V全=10m3，代入得2.224D3=10，得出：D=1.65mH=2×1.7=3.4md=1.65/3=0.55md1=0.1×1.7=0.17mW=1.7/8=0.2125mB=D=1.65S=2×1.65/3=1.1mh=D/4=0.4125液面高度=0.7×（H+h）=2.66875m本发酵过程中选用机械搅拌式发酵罐，国内普遍采用六弯叶或六箭叶圆盘涡轮式，本设计中因罐小要求加强轴向混合，故选用六箭叶圆盘涡轮式。
食品工厂机械与设备课后题主要考试内容(附答案)
.食品工厂机械与设备课后题第四章分选分离机械与设备判断题1.植物性食品原料一般采用筛分原理分级机械设备。
﹙√﹚2.滚筒式分级机的进料端的筛孔最小。
﹙√﹚3.分离式离心机可用于分离悬浮液和乳化液. ﹙√﹚4.反渗透膜浓缩的循环需要用多级离心泵以克服浓缩液侧的渗透压。
﹙×﹚5.布袋过滤器在温度高于100℃的环境中，滤袋的材料不能使用天然织物。
﹙×﹚6.旋风分离器的工作气体流速不得低于25m/s。
﹙√﹚7.超临界流体萃取系统流程中必有换热器。
﹙×﹚8.一台电渗析器可采用多对电极。
﹙√﹚1.如果悬浮液中固形物含量大且粒度较大，可以采用碟式离心机进行分离。
2.奶油分离三用机可以在任何条件下独立完成牛乳的标准化操作。
3.在膜浓缩系统中，通常设一个浓缩(循环)环。
4.超滤膜浓缩装置中，通常只需一台单级离心泵进料即可。
5.所有的膜分离系统均需要配备冷却器。
6.静电除尘器只能去除被处理粉尘中的带电粒子7.只要超滤设备中的膜组件更换成几何尺寸相同的反渗透膜组件就可进行反渗透操作。
8.袋式过滤器大多采用逆气流方式除去袋中积粉。
填空题1.离心分离机可根据：(1) 分离因数、(2) 分离原理、(3) 操作方式、(4) 卸料方式、(5) 轴向进行分类。
2.按操作原理，离心分离机可以分为过滤式、沉降式和分离式三种。
3.常用于水果榨汁的两种连续压榨机是：螺旋压榨机和带式压榨机。
4.食品加工厂常见过滤设备有：板框式压滤机、叶滤机、转筒式真空过滤机、转盘式真空过滤机等。
5.除了榨汁机和过滤机以外，另外三种典型的用于果蔬加工的分离机械设备是：粉尘分离设备、提取机械设备和膜分离机械设备。
1.卧篮式压榨机也称布赫榨汁机，关键部件是尼龙滤绳组合体。
其榨汁过程的主要步骤是：①装料、②压榨、③二次压榨、④排渣和⑤清洗。
2.金属探测器可探测磁性和非磁性金属，探测的难易程度与物体磁穿透性能和电导率有关。
典型金属探测器可以检测到直径大于2mm 的球形非磁性金属和所有直径 1.5mm 的球形磁性颗粒。
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。
搅拌器的选型
第三节搅拌器的选型（一）搅拌器选型桨径与罐内径之比叫桨径罐径比/d D,涡轮式叶轮的/d D一般为0.25~0.5，涡轮式为快速型，快速型搅拌器一般在 1.3H D>时设置多层搅拌器，且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。
适应的最高黏度为50Pa s∙左右。
搅拌器在圆形罐中心直立安装时，涡轮式下层叶轮离罐底面的高度C 一般为桨径的1~1.5倍。
如果为了防止底部有沉降，也可将叶轮放置低些，如离底高度/10=.最上层叶轮高度离液面至少要有1.5d的深C D度。
符号说明b——键槽的宽度B——搅拌器桨叶的宽度d——轮毂内经d——搅拌器桨叶连接螺栓孔径d——搅拌器紧定螺钉孔径1d——轮毂外径2D——搅拌器直径JD——搅拌器圆盘的直径1G——搅拌器参考质量h——轮毂高度1h——圆盘到轮毂底部的高度2L ——搅拌器叶片的长度R ——弧叶圆盘涡轮搅拌器叶片的弧半径M ——搅拌器许用扭矩()N m ∙t ——轮毂内经与键槽深度之和 δ——搅拌器桨叶的厚度1δ——搅拌器圆盘的厚度工艺给定搅拌器为六弯叶圆盘涡轮搅拌器，其后掠角为45o α=，圆盘涡轮搅拌器的通用尺寸为桨径j d :桨长l :桨宽20:5:4b =，圆盘直径一般取桨径的23，弯叶的圆弧半径可取桨径的38。
查HG-T 3796.1~12-2005,选取搅拌器参数如下表由前面的计算可知液层深度 2.45H m =，而1.3210i D m m=，故1.3i H D >，则设置两层搅拌器。
为防止底部有沉淀，将底层叶轮放置低些，离底层高度为425mm ，上层叶轮高度离液面2J D 的深度，即1025mm 。
则两个搅拌器间距为1000mm ，该值大于也轮直径，故符合要求。
（二）搅拌附件 ①挡板挡板一般是指长条形的竖向固定在罐底上板，主要是在湍流状态时，为了消除罐中央的“圆柱状回转区”而增设的。
罐内径为1700mm ，选择4块竖式挡板，且沿罐壁周围均匀分布地直立安装。
50M3机械搅拌通风发酵罐的设计说明书
设计50M3机械通风发酵罐，应用基因工程菌株发酵生产柠檬酸，产物是初级代谢产物，牛顿型流体，二级发酵。
发酵罐高径比为，生产场地为南方某地，蛇管冷却，初始水温：18C,出水温度26 C。
1.设计方案的拟定我设计的是一台50M机械搅拌通风发酵罐，发酵生产柠檬酸。
经查阅资料⑴，得知生产链霉素的菌种有黑曲霉、温氏曲霉、梨形毛霉、淡黄青霉、二歧拟青霉、棒曲霉、泡盛曲霉、芬曲霉、丁二烯酸曲霉、斋藤曲霉及宇佐美曲霉、绿色目霉、黑粉霉等，综合生产能力、菌种稳定性、传统经验等因素选择黑曲霉，该菌种最适发酵温度为30C, pH为2-3，培养基为蔗糖发酵培养基，主要由蔗糖、硝酸铵、盐酸和水合硫酸镁等所组成。
发酵罐主要由罐体、封头、冷却蛇管、搅拌装置、传动装置、轴封装置、人孔和其它的一些附件组成。
这次设计就是要对机械搅拌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，把整个设计的运算过程和相应的表格列明。
表1-1发酵罐主要设计条件步骤项目及代号参数及结果备注1发酵困种黑曲霉根据参考文献【1】选取2工作压力由工艺条件确定3设计压力由工艺条件确定4发酵温度30 C根据参考文献【1】选取5设计温度150 C由工艺条件确定由工艺条件确定6冷却方式蛇管冷却根据参考文献【1】选取7培养基蔗糖发酵培养基由工艺条件确定8工作pH2—3由工艺条件确定9设定pH32罐体几何尺寸的确定夹套反应釜的总体结构夹套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。
食品机械与设备第二版判断题
食品机械与设备第二版判断题第一篇：食品机械与设备第二版判断题1.食品加工机械设备多为成套设备。
错2.食品加工机械设备应当全由不锈钢制造。
3.所有不锈钢材料在任何场合均不生锈。
4.单端式自动洗瓶机主要用于新瓶的清洗。
5.目前滚筒清洗机的滚筒多采用大齿轮驱动。
错错错错6.鼓风式清洗机须与空气压缩机配合才能运行。
错7.振动磨在干法和湿法状态下均可工作。
对8.离心式切片机的刀片固定在回转叶轮上。
错9.蘑菇定向切片机的刀片为圆形。
对10.各种切丁机均对物料切割三次。
对11.绞肉机工作时只能使用一块格板和一件绞刀。
错12.绞肉机的生产能力由螺旋供料器决定，而与切刀的切割能力无关。
错13.斩拌机旋转剁刀的半径相同。
对14.斩拌机出料转盘既可以上下摆动，也可左右摆动。
错15.鱼鳞孔刀式破碎机适用于土豆破碎，但不适用于苹果破碎。
错16.齿刀式破碎机生产能力大，适合大型果汁厂使用。
对17.打浆机只能将水果打成浆，而不能去除其中的果皮果核。
错18.三道打浆机组从第I道到第III道打浆机的筛网孔径逐步减小。
对19.一般说来，物料的黏度越大，所需的搅拌器功率也越大。
对20.对稀液体物料进行搅拌的主要目的是为了获得均质的液体。
错21.搅拌罐的直径越大,搅拌器的直径越大，需要的搅拌功率越大。
对22.高压均质机的均质压力通常用手动方式进行调节。
错23.一般说来, 容器回转式混合器多为间歇式操作。
对24.水油混合式油炸设备的油炸温度一般不超过100℃。
错25.螺旋输送机和螺旋蒸煮机的螺旋对物料均有较强的挤压作用。
错26.高压均质机用的高压泵全是三柱塞泵。
错27.揉制面团只能用卧式捏合机。
错28.多管套管式热交换器适用于大颗粒物料的热处理。
对29.套管式热交换器一般不能方便地改变换热面积。
错30.微波加热、远红外加热、近红外加热是食品工业中三种常用的加热形式。
错31.对螺旋输送机来说，设备的输送能力随着螺旋转速的提高而增强。
错32.管程为偶数的列管式热交换器，管内流体的进出都在同一端封头。
框式搅拌器直径取值标准
框式搅拌器直径取值标准
框式搅拌器直径的取值标准通常根据项目的要求和搅拌器的功能来确定，一般应满足以下几个方面的要求：
1. 搅拌效果要求：直径越大，搅拌器的搅拌效果越好。
根据搅拌的物料性质和需求，确定搅拌器的直径。
2. 功率要求：搅拌器的直径和功率关系密切，直径越大，通常所需的功率也越大。
3. 容器尺寸：搅拌器的直径必须适应容器的尺寸，不能过大或过小，以确保搅拌器能够完全覆盖整个搅拌容器。
4. 工艺要求：某些工艺可能对搅拌器的直径有特殊要求，比如需要特定的涡流或流动模式等。
综上所述，确定框式搅拌器直径的取值标准应综合考虑搅拌效果、功率要求、容器尺寸和工艺要求等因素，具体取值应根据项目的具体情况进行评估和选择。
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机械搅拌器直径大小与罐径的比例
从机械搅拌器的功能可以知道,叶轮叶片的直径大小不就是任意决定的,它
可以影响叶轮的排出流量,也可以影响动力消耗,也就就是可以影响向液体中输
入能量的大小,说明叶轮的大小直接影响搅拌过程的进行。
如果叶轮的大小选择合理,就能供给搅拌过程所需要的动力,还能提供良好的流动状态,完成预期的操作。
叶轮叶片的大小一般以桨径的大小(所谓桨径就是指叶轮回转时前端轨迹圆的直径)与叶轮的宽度来衡量。
桨径的选择与机械搅拌器的种类有关,与罐径的大小有关。
当搅拌罐中出现“圆柱状回转区”漩涡时,这个部分的混合很差,致使混合时间较长,不利于搅拌过程,所以一般都要设法缩小这个区域。
如果减小桨径就可以缩小“圆柱状回转区”的半径。
如果因为种种原因,不方便更改桨径,那么除了通过减小浆径来缩小“圆柱状回转区”外,还可以通过以下两种方法:
安装搅拌器装置附件——挡板| 搅拌器的偏心式安装
在低黏度液时,由于液体流动性好,能量传递较容易,所以不必担心由于桨径的减小会造成叶轮外围出现死区。
此时,只要叶轮的搅动液量范围够,就应将桨径取小些,以桨径与罐内径之比叫桨径罐径比d/D,一般桨式叶轮的d/D=0,35~0、8。
涡轮式叶轮的d/D一般为0、25~0、5。
桨式之所以将d/D的范围取大些,就是因为它的转速较低,还常用在黏度较高的条件下。
考虑到具体的操作目的,还可将桨径尺寸选择更合理些。
例如对于液液分散操作时,为使轻相组分不致集中在轴的附近,要使罐的中心部分与四周部分的分散相能侧时分散,取d/D=1/3最合适,对气-液分散操作,也取d/D=1/3。
据认为在这个条件下.当动力消耗一定时,传质速
率较大。
当固-液相悬浮操作时,为使罐底的固体颗粒易于搅起,对不同类型的罐底可取不同的桨径。
桨径罐径比分别为:平底圆罐d/D=0、45 - 0、5,椭圆形底圆罐d/D=0、4,半球形底圆罐d/D=0、3。
对于特殊的液液乳化搅拌,为取得高的剪切能力,叶轮要高速同转,其桨径罐径比更小,一般为1/6~1/10。
在液体黏度很大,大到使流动进入层流状态时,轴附近的“圆柱状回转区”几乎变小到零,但因液体黏滞力很大,罐内易出现死区,所以桨径要取得很大,如采
用锚式、框式及螺带式等,其d/D都在0、9以上。
推进式叶轮轴向流量大,体积循环能力强,一般桨径都不大,多取d=0,2-0、5其中以d/D=1/3为最常用。
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可将机械搅拌器根据转速区分为快速型与慢速型两类,它们的桨径罐径比不同。
以经常使用在过渡区与湍流区的为快速型,如涡轮式、推进式、鼠笼式与桨式等;以经常用在层流区的为慢速型,如螺带式、锚式、螺杆式等等。
对快速型搅拌器直径大小一般取2、0≤D/d≤8、0,即0、125≤d/D≤0、5;对慢速型的一般取1、04≤D/d≤2、0,即0、5≤d/D≤0、96。
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关于一个叶轮上叶片的数量,一般在桨式中常用双叶。
各种涡轮式的叶轮以6叶及8叶为多,最少的用3叶,最多有用16叶。
推进式有2叶、3叶与4叶,以3叶居多。
关于叶轮宽度的影响.可从机械搅拌器的动力消耗方面来分析。
可这样概括地说,在高黏度液体中,层流范围内动力消耗几乎与桨宽成正比,而在低黏度液中,仅在叶轮宽度范围较小时,动力消耗随桨宽增加而增加,当桨宽大到一定范围以上,动力消耗就不再因桨宽增大而增大了。
这里介绍一些常用桨宽b的数据。
对涡轮式,在不互溶液-液中搅拌时,取
d/D=1/3,叶片数=4,桨宽b=(0、05~0、1)D。
在气-液分散操作中,取d/D=1/3.则取(b/D)n=0、15~0、3。
桨式的b=(0、1~0、25)D。
锚式、框式及螺带式其桨宽
b=0、1D。
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关于机械搅拌器在搅拌轴上的安装层数,一般都就是从叶轮的搅动范围来考虑的,液层过高则要考虑设置多层叶轮。
对于低黏度液体,如黏度小于5000mPa、s 时径流型叶轮可搅动罐内上下范围为桨径的4倍,所以对常用的液层降度H=D时,只要一层叶轮即可。
推进式叶轮一般也在粘度大于110mPa、s及液层深度H>4d 时才取积层。
对于高黏度液体,当黏度达到50000mPa、s时,上下可搅动的液体范围但就是桨径的1/2,所以这时必须增加机械搅拌器层数。
多层搅拌如下图。
快速型机械搅拌器一般在H>1、3D时设置多层机械搅拌器,且相邻搅拌器间距不小于叶轮直径d。
一般情况下,我们也可以利用螺带螺杆搅拌器来加强液体在上下方向的循环,但就是如果液体高度过高,那么多层搅拌器就就是首选了。
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拌器技术参数
机械搅拌器在圆形罐中心直立安装时,桨式与涡轮式下层叶轮离罐底面的高度C一般为桨径的1~1、5倍。
如果为了防止底部有沉淀,也可将叶轮放置低些,如离底高度C=D/10。
最上层叶轮高度离液面至少要有1,5d的深度,特别就是不设挡板液面中心有下陷时更要注意。
搅拌器过于接近液面会目液面下陷而使叶轮外露。
推进式叶轮的C值一般也等于1/3液层深度。
为了防止底部沉淀的产生也可以安装底挡板,下面就是底挡板相关内容:底挡板与指形挡板
推进式搅拌器在倾斜安装与侧面安装时,其安装尺寸参见图2-9。
按照此图上的数据安装,可不致使被搅拌的液体产生固定的旋涡,有利于混合过程。
上面介绍的这些几何关系都就是一些最常用的。
如图2-10上的几何尺寸关系可称为涡轮式的标准型尺寸。
只有尺寸选择合理,才有可能良好地发挥机械搅拌器的功能,特别就是高黏度液体的搅拌,其叶轮尺寸、安装尺寸尤其重要,应当慎重选择。