生物发酵车间设计ppt课件
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第四章生物工厂设计概论2PPT课件
03.12.2020
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（六）厂内运输
1、厂内运输的任务
通过各种运输机械工具，完成厂内仓库与车间、堆场与 车间、车间与车间之间的货物分流
通过运输组织以保证生产中原材料、燃料等陆续供应， 生产的产品、副产品源源不断地运出
厂内运输：根据原材料、燃料、产品、副产品的种类、运输量，
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2、周边式布置形式 由于厂址四周情况与城市规划的需要，将生产车间环绕厂
区周边，首先从大门口开始布置，逐一带起辅助部门与动力 部门，相随着布置——周边式布置。
特点：厂房沿周边，外观整齐美观 缺点：厂房与主风向很难成60°～90°，通风不利
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2、连续式布置形式 将主要车间和辅助车间或车间的若干工序的厂房进
行竖向布置，予以合理并接。 优点：相对减少占地面积，缩短工艺流程线和运输
距离，车间联系方便。 缺点：建筑密度大，使通风采光或高温作业条件差，
防火要求高等
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联合式布置形式 特点： 1.将水平向与竖向平面布置的优点协调结合，总平面布置既有明 显的厂区划分，又使建、构筑物疏密合理； 2.既有建筑物的悬殊标高，又有防火卫生和通风采光妥善处理 3.既有先进的技术集中生产管理，又留有发展余地
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2、技术经济指标意义分析
1）厂区占地面积A（m2）
工厂生产强度：生产规模（年产量）与占地面积的比值
q = G/A（t/m2·a）
2）建、构筑物占地面积A1（m2） 建、构筑物底层轴线所包围的面积。
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
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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
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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
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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(Design of Ferment Factory )PPT课件 第三章 工艺流程设计
二、工艺流程的设计原则
1．保证产品质量符合国家标准，外销产品 还要必须满足销售地区的质量要求。
2．尽量采用成熟的、先进的技术和设备。 3．尽量减少三废排放量，有完善的三废治 理措施。 4．确保安全生产，以保证人身和设备的安 全。 5．生产过程尽量采用机械化和自动化，实 现稳产、高产。
烛式过滤机
板框压滤机
一、生产方法的选择 主要依据：
1．原料来源、种类和性质 2．产品的质量和规格 3．生产规模 4．技术水平 5．建厂地区的自然环境 6．经济合理性
啤酒、 酒精
两塔、三塔 或多塔式蒸
馏 分批、连续
投资省、效率高、能耗低
在选择时应遵循的原则：
(1)注意经济效益：尽量选投资少、消耗低、 成本低、产品收效率高的生产工艺。
酱油低盐固态发酵法（北方）
在标注管道说明时麦芽
大米
热凝固物
粉碎机
麦糟
糊化锅
回旋沉淀槽
过滤槽
糖化锅
酒花
煮沸锅
冷却器
冷凝固物
杀菌机
发酵罐
酵母
CO2
灌装机
过滤机 清酒罐
熟啤
鲜啤
(二)生产工艺设备流程图
生产工艺设备流程图包括： 有关设备的基本外形(主视图) 工序名称、物料流向等。 必要时，还应表示各设备间位置距离及 其高度。 图中粗实线箭头表示主要物料流动方向， 细实线箭头表示余料、废料流动方向，设备 外形以简单、直观为准。
(2)将设备外形轮廓以一定比例按厂房内布置的高低位置 用细线画上，而平面位置按流程采用自左至右展开，设备之 间应留有一定的间隔距离；
(3)将物料流程管线用粗实线条画出，并画出流向箭头；
（4）将动力（水、蒸汽、压缩空气等）管线用细实线画出， 并画上流向箭头；
生物发酵车间设计ppt课件
工艺管道及仪表流程图
三、物料衡算和能量衡算
3.1 计算基础数据
年工作日：330d； 生产班制：3班，每班8h； 一级种子罐：基础配料体积1m3； 二级种子罐：基础配料体积5m3； 发酵大罐：基础配料体积25m3。
3.2 物料衡算
发酵大罐物料平衡示意图
3.3 能量衡算
四、设备选择
4.1 设备选择的原则与发酵罐计算
年产抗生素：17 t 年工作日：300 d 生产班制：每天三班，每班 8h 放罐单位：1050 u/mL 成品效价：590 u/mg 发酵周期：5.5 d 发酵罐装料系数：0.8
二、生产工艺选择及流程设计
采用该药厂成熟的工艺技术：
三级罐的岗位工艺流程
菌种在二级发酵罐中培养完成后，移种 至发酵大罐内，在32--34℃下继续通气培养 130h后放罐。发酵过程中，按糖氮代谢的实 际情况补料，发酵第15--20h 第一次补料， 第40h左右第二次补料，第70h左右第三次补 料至足量，视代谢情况，后期适当补水。
生物发酵车间设计编辑编辑pptppt22生物发酵车间的特点生物发酵车间的特点设计任务设计任务生产工艺选择与流程设计生产工艺选择与流程设计物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算设备选择设备选择车间平面布置车间平面布置区域布置和工艺设备布置的合理性论证区域布置和工艺设备布置的合理性论证车间主管设计和配管设计车间主管设计和配管设计编辑ppt生物发酵车间是耗能大户因是从生产工艺选择设备选型布局到管道布置等均要考虑节能措施
发酵罐
4.2 二级种子罐、一级种子罐和补料罐的计算
五、车间平面布置
• 车间按工艺过程分为三个工序，即种子制备、 配料消毒及发酵，故车间由种子制备区、配料 区、发酵区、辅助区及人净更衣区组成。
三、物料衡算和能量衡算
3.1 计算基础数据
年工作日：330d； 生产班制：3班，每班8h； 一级种子罐：基础配料体积1m3； 二级种子罐：基础配料体积5m3； 发酵大罐：基础配料体积25m3。
3.2 物料衡算
发酵大罐物料平衡示意图
3.3 能量衡算
四、设备选择
4.1 设备选择的原则与发酵罐计算
年产抗生素：17 t 年工作日：300 d 生产班制：每天三班，每班 8h 放罐单位：1050 u/mL 成品效价：590 u/mg 发酵周期：5.5 d 发酵罐装料系数：0.8
二、生产工艺选择及流程设计
采用该药厂成熟的工艺技术：
三级罐的岗位工艺流程
菌种在二级发酵罐中培养完成后，移种 至发酵大罐内，在32--34℃下继续通气培养 130h后放罐。发酵过程中，按糖氮代谢的实 际情况补料，发酵第15--20h 第一次补料， 第40h左右第二次补料，第70h左右第三次补 料至足量，视代谢情况，后期适当补水。
生物发酵车间设计编辑编辑pptppt22生物发酵车间的特点生物发酵车间的特点设计任务设计任务生产工艺选择与流程设计生产工艺选择与流程设计物料衡算与能量衡算物料衡算与能量衡算设备选择设备选择车间平面布置车间平面布置区域布置和工艺设备布置的合理性论证区域布置和工艺设备布置的合理性论证车间主管设计和配管设计车间主管设计和配管设计编辑ppt生物发酵车间是耗能大户因是从生产工艺选择设备选型布局到管道布置等均要考虑节能措施
发酵罐
4.2 二级种子罐、一级种子罐和补料罐的计算
五、车间平面布置
• 车间按工艺过程分为三个工序，即种子制备、 配料消毒及发酵，故车间由种子制备区、配料 区、发酵区、辅助区及人净更衣区组成。
发酵工厂工艺设计PPT课件
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。
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• 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。 内容：参加建设项目的决策、各个阶段设计文件 的编制、施工配合和验收、项目总结的全过程。
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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
第16页/共99页
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
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总(整)体设计：
凡是设计范围涉及到整个工业企业的，称总 体设计。——发酵工厂的总体设计有总平面、工艺、供排水、
供电、供汽、土木建筑等设计以及有关厂址选择、生产检测与控 制仪表、环境保护、生产组织与劳动定员、技术经济与概算等内 容。
局部设计：
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。——新建厂的设计
对于大、中型工程项目国家有严格的管理规定，需 要按程序报国家有关部门批准。
对于小型工程项目，项目建议书由主管部门批准， 可按明确的设计方案，直接进行施工图设计，使设计程 序得以简化。
第(1)项目名称； (2)建设项目提出的必要性和依据； (3)产品方案、市场预测、拟建规模和建设地点的
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• 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。 内容：参加建设项目的决策、各个阶段设计文件 的编制、施工配合和验收、项目总结的全过程。
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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
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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
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总(整)体设计：
凡是设计范围涉及到整个工业企业的，称总 体设计。——发酵工厂的总体设计有总平面、工艺、供排水、
供电、供汽、土木建筑等设计以及有关厂址选择、生产检测与控 制仪表、环境保护、生产组织与劳动定员、技术经济与概算等内 容。
局部设计：
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。——新建厂的设计
对于大、中型工程项目国家有严格的管理规定，需 要按程序报国家有关部门批准。
对于小型工程项目，项目建议书由主管部门批准， 可按明确的设计方案，直接进行施工图设计，使设计程 序得以简化。
第(1)项目名称； (2)建设项目提出的必要性和依据； (3)产品方案、市场预测、拟建规模和建设地点的
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
发酵工厂总平面课件
04
发酵工厂设备与机械
原料处理设备
原料破碎设备
用于将大块原料破碎成小 块，以便于后续处理。
混合设备
用于将原料混合均匀，以 确保发酵过程的稳定性和 一致性。
筛分设备
用于筛选原料中的杂质和 不合格的部分，保证原料 的质量。
发酵设备
发酵罐
用于进行发酵反应的主要设备， 具有足够的容积和适当的搅拌装 置，以促进微生物的生长和代谢
。
消泡设备
用于消除发酵过程中产生的泡沫 ，保证发酵过程的顺利进行。
取样设备
用于定期取样检测发酵液的成分 和微生物的生长情况，以便及时
调整发酵条件。
分离纯化设备
离心机
用于将发酵液中的固液进行分离，以便进一步处 理。
过滤器
用于过滤发酵液中的杂质和颗粒物，提高产品的 纯度。
萃取设备
用于从发酵液中提取有用的化合物或色素等，提 高产品的附加值。
发酵工厂总平面课件
• 发酵工厂概述 • 发酵工厂总平面布局 • 发酵工厂主要设施 • 发酵工厂设备与机械 • 发酵工厂管道与阀门 • 发酵工厂安全与环保 • 发酵工厂实例分析
01
发酵工厂概述
发酵工厂的定义与特点
定义
发酵工厂是指通过微生物发酵技术生 产各类产品的工厂，主要涉及食品、 饮料、饲料、燃料等行业。
辅助设备与机械成品在工厂内各个工序之间进行输送。
制冷设备
02
用于提供发酵过程所需的冷却水或冷冻盐水等，以控制发酵温
度。
压缩空气设备
03
用于提供压缩空气，以满足工厂内各种气动设备和仪表的需求
。
05
发酵工厂管道与阀门
管道分类与选材
1 2
金属管道
发酵工厂设计(Design of Ferment Factory )PPT课件 第五章 设备的设计与选型
（6）搅拌轴功率的计算
（6）搅拌轴功率的计算
1、计算Rem
Rem=D2Nρ/μ D----搅拌器直径 ,D=1.3m N----搅拌器转速，N=95/60=1.58(r/s) ρ----醪液密度，ρ=1050kg/m2
μ----醪液粘度，μ=1.3×10-3Ns/m2 Rem=2.2×106 视为湍流，则搅拌功率准数NP=4.7
面积
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。
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 • 一、间歇式发酵设备生产能力、数量和容积 的设计计算 • 二、连续操作设备生产能力、数量和容积的 设计计算
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 3、设备的构造类型和性能
二、设备设计与选型的程序和内容（12）
（ 1 ）设备所负担的工艺操作任务和工作性质、 工作参数等的确定。 （2）不同型号设备的特点和性能评价。 （3）设备生产能力的确定。 使用维修及裕量 （4）设备台数的确定。 换热、过 （5）设备主要尺寸的确定。 滤、干燥 （6）设备化工过程的计算。
• 从投资看，相同规模下，容量大、台数 少优于容量小、台数多。而老厂改造， 就要考虑原有设备利用问题。 • 有时出于工艺的要求以及生化反应和化 学工程学的需要，还要优先考虑对生产 有利的因素，而将设备投资的经济观点 放到次要地位。 • 例如：酒精生产的拌料罐的容积不能过 大，以防止原料中因酶的作用而转化出 过多的糖；好气发酵设备要求有一定的 高径比；啤酒大罐发酵时要求15h之内满 罐等。
《发酵车间布置设计》课件
管道布置是发酵车间布置设计中的重要一环，需要遵循一定的原则。首先，要确保管道布置合理、安 全、可靠，避免出现安全隐患。其次，要尽量减少管道的长度和弯头数量，以减少流体阻力。此外， 还需要考虑管道的维修和保养方便性，以及与设备的连接方式等因素。
管道支架与吊架
管道支架与吊架的详细介绍
为了支撑和固定管道，通常需要设置管道支 架与吊架。管道支架一般分为固定支架和滑 动支架两种，根据具体情况选择使用。吊架 则主要用于悬吊或支撑重量较大的管道，以 确保其稳定性和安全性。在选择支架与吊架 时，需要考虑其承载能力、防腐性能以及安
管道材料与防腐
管道材料与防腐的详细介绍
管道的材料选择对于其使用寿命和安全性至关重要。常见的管道材料有碳钢、不锈钢、铜等。在选择管道材料时，需要考虑 其耐腐蚀性、耐压性、耐温性等特点。同时，为了延长管道的使用寿命，还需要对管道进行适当的防腐处理，如涂防腐涂料 、电镀等。
管道布置原则
管道布置原则的详细介绍
详细描述
在发酵车间布置设计中，应充分考虑空间资源的有效利用， 合理规划车间的平面布局和立体布局，提高空间利用率。同 时，要考虑到车间的通风、采光和保温等因素，确保车间的 舒适度和节能性。
设备布局原则
总结词
设备布局原则是发酵车间布置设计的重点，它要求合理配置设备资源，提高设备的运行 效率和稳定性。
详细描述
案例二：某酒精厂发酵车间布置设计
要点一
总结词
要点二
详细描述
自动化程度高、节能减排、符合行业标准
该酒精厂发酵车间布置设计采用了先进的自动化技术，减 少了人工干预，提高了生产效率和产品质量。同时，该设 计注重节能减排，采用了高效节能的设备和工艺，减少了 能源消耗和废弃物排放。此外，该设计还符合行业标准和 规范，确保了生产的安全和合规性。
管道支架与吊架
管道支架与吊架的详细介绍
为了支撑和固定管道，通常需要设置管道支 架与吊架。管道支架一般分为固定支架和滑 动支架两种，根据具体情况选择使用。吊架 则主要用于悬吊或支撑重量较大的管道，以 确保其稳定性和安全性。在选择支架与吊架 时，需要考虑其承载能力、防腐性能以及安
管道材料与防腐
管道材料与防腐的详细介绍
管道的材料选择对于其使用寿命和安全性至关重要。常见的管道材料有碳钢、不锈钢、铜等。在选择管道材料时，需要考虑 其耐腐蚀性、耐压性、耐温性等特点。同时，为了延长管道的使用寿命，还需要对管道进行适当的防腐处理，如涂防腐涂料 、电镀等。
管道布置原则
管道布置原则的详细介绍
详细描述
在发酵车间布置设计中，应充分考虑空间资源的有效利用， 合理规划车间的平面布局和立体布局，提高空间利用率。同 时，要考虑到车间的通风、采光和保温等因素，确保车间的 舒适度和节能性。
设备布局原则
总结词
设备布局原则是发酵车间布置设计的重点，它要求合理配置设备资源，提高设备的运行 效率和稳定性。
详细描述
案例二：某酒精厂发酵车间布置设计
要点一
总结词
要点二
详细描述
自动化程度高、节能减排、符合行业标准
该酒精厂发酵车间布置设计采用了先进的自动化技术，减 少了人工干预，提高了生产效率和产品质量。同时，该设 计注重节能减排，采用了高效节能的设备和工艺，减少了 能源消耗和废弃物排放。此外，该设计还符合行业标准和 规范，确保了生产的安全和合规性。
《生物发酵车间设计》课件
常见发酵设备
包括发酵罐、搅拌器、温湿 度控制设备等。
注意事项
安装前需考虑设备尺寸、通 风与维修通道，确保设备运 行稳定。
环境控制设施的设计
环境因素
温度、湿度、氧气等需控制，以保持适宜的发酵环境。
空气净化和通风设备温湿度控制设备的选择
采用先进的温湿度控制系统，实现精确的环境控制。
车间管道和配电系统的设计
管道系统的结构设计
合理规划管道走向、连接和分支，确保流程畅 通。
电力负荷计算和配电系统的设计
根据设备需求计算负荷，设计合理的配电系统。
车间消防安全和环保设计
消防安全的基本措施和要求
采取合适的消防设备和应急措施，确保车间安 全。
生物发酵过程中的环保问题和解决方案
处理废水、废气和固体废物，保护环境和生态 平衡。
总结与展望
设计实施的总体效果
提高生产效率和生产质量，优化环境和资源利用。
发酵车间设计的未来趋势
采用智能化技术，实现自动化生产和更高可持续性。
《生物发酵车间设计》PPT课件
# 生物发酵车间设计 ## 一、背景介绍 - 生物发酵工艺的重要性 - 生物发酵车间的定义 - 本次设计的背景和目的
车间规划和布局
基本原则
兼顾生产效率、人员安全和卫生要求的设计原则。
结构和要点
考虑生产工艺流程，优化空间利用和设备布置。
车间设备选型与安装
影响因素
生产规模、工艺要求、投资 预算等因素的综合考虑。
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。
发酵工程--ppt课件(2024版)
罐，中间除了空气进入和尾气排出，与外部没 有物料交换。 ➢ 传统的生物产品发酵多用此过程。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型，每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐，所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基， 同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐 内的液量维持，微生物在稳定状态（恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵（Fermentation）
最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。
分批发酵的优缺点
➢ 优点 操作简单 操作引起染菌的概率低 不会产生菌种老化和变异问题
➢ 缺点 非生产时间较长、设备利用率低
➢ 根据不同发酵类型，每批发酵需要十 几个小时到几周时间。
➢ 全过程包括空罐灭菌、加入灭过菌的 培养基、接种、发酵过程、放罐和洗 罐，所需时间的总和为一个发酵周期。
典型的分批发酵工艺流程图
微生物分批培养的生长曲线
1.延滞期 2.加速生长期 3.指数生长期 4.减速期 5.稳定期 6.衰亡期
4.3.1.2 连续发酵
以一定的速度向发酵罐内添加新鲜培养基， 同时以相同的速度流出培养液，从而使发酵罐 内的液量维持，微生物在稳定状态（恒定的基 质浓度、恒定的产物浓度、恒定的pH、恒定的 菌体浓度、恒定的比生长速率）下生长。
4 发酵工程
【学习目的】
1. 掌握发酵工程的基本类型和基本原理。 2. 了解典型发酵产品的生产工艺。 3. 认识发酵的基本过程及常用的发酵设备。
发酵（Fermentation）
最初来自拉丁语“发泡”（fervere），是指酵 母作用于果汁或者发芽谷物产生CO2的现象。
巴斯德：酵母在无氧环境下的呼吸过程。 生物化学：微生物在无氧时的代谢过程。
草莓栽培
微生物酶发酵 酶普遍存在于动植物中，在人类生活中发挥着
非常重要的作用。
微生物代谢产物发酵 ①氨基酸、蛋白质、核酸——初级代谢产物 ②抗生素、生长因子等——次级代谢产物
微生物转化发酵 利用微生物把一种化合物转变成结构相关的更
有经济价值的产物。 葡萄糖→Grapevine
生物工程发酵 DNA重组的“工程菌”理论上可以生产出多种代 谢产物。
项目微生物发酵技术PPT课件
第28页/共67页
二 淀粉水解糖的制备方法
淀
粉 酸解法
水
解 糖 酶解法
的
制 备
酸酶结合法
方
法
第29页/共67页
酸酶法 酶酸法
1 酸解法
• ——是以酸（无机酸或有机酸）为催 化剂，在高温高压下将淀粉水解转化 葡萄糖的方法。
第30页/共67页
酸解法
• 优点： • —— 设备要求简单，由淀粉逐步水解为葡萄糖的整个化学反应过程仅在一个高压容器进行； • —— 水解时间短，在0.3Mpa左右压力下仅需5 ~ 20 min。
2. 学生模拟组建运营一个培养基车间，撰写计划书(在理论教学期间完 成)。
市场部：当前工业培养基的发展特点，培养基灭菌方法的技术进展。 技术部：确定工业培养基制备的技术路线，撰写操作规程。 品控部：制定工业培养基质量标准及检测方法。 总经理：协调监督各部工作，最后拿出完整的计划书。
第1页/共67页
3. 计划书实施。 计划书要先经过老师的审核，然后实施。 实施过程中考核操作技能。 实施后及时进行实训报告的撰写也总结。
第23页/共67页
第五节 单糖制备
第24页/共67页
•淀粉糖的制备
第25页/共67页
一、淀粉的组成及其特性
• 1 淀粉的组成
CH2OH
CH2OH
O OH
O OH
O
O
O
a-1，6糖苷键
OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2
CH2OH
O OH O
O OH
O
O
O OH
O OH
O
O
OH
OHOHOH Nhomakorabeaa-1，4糖苷键
二 淀粉水解糖的制备方法
淀
粉 酸解法
水
解 糖 酶解法
的
制 备
酸酶结合法
方
法
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酸酶法 酶酸法
1 酸解法
• ——是以酸（无机酸或有机酸）为催 化剂，在高温高压下将淀粉水解转化 葡萄糖的方法。
第30页/共67页
酸解法
• 优点： • —— 设备要求简单，由淀粉逐步水解为葡萄糖的整个化学反应过程仅在一个高压容器进行； • —— 水解时间短，在0.3Mpa左右压力下仅需5 ~ 20 min。
2. 学生模拟组建运营一个培养基车间，撰写计划书(在理论教学期间完 成)。
市场部：当前工业培养基的发展特点，培养基灭菌方法的技术进展。 技术部：确定工业培养基制备的技术路线，撰写操作规程。 品控部：制定工业培养基质量标准及检测方法。 总经理：协调监督各部工作，最后拿出完整的计划书。
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3. 计划书实施。 计划书要先经过老师的审核，然后实施。 实施过程中考核操作技能。 实施后及时进行实训报告的撰写也总结。
第23页/共67页
第五节 单糖制备
第24页/共67页
•淀粉糖的制备
第25页/共67页
一、淀粉的组成及其特性
• 1 淀粉的组成
CH2OH
CH2OH
O OH
O OH
O
O
O
a-1，6糖苷键
OH
OH
CH2OH
CH2OH
CH2
CH2OH
O OH O
O OH
O
O
O OH
O OH
O
O
OH
OHOHOH Nhomakorabeaa-1，4糖苷键
发酵工程 ppt课件
100%
酵母菌
单细胞真菌，具有真核细胞结构 ，有产孢子繁殖和水生、好气性 生长及醇发酵和糖发酵等类型。
80%
霉菌
丝状真菌的俗称，意即多细胞的 真菌，在自然界中广泛存在。
微生物的营养需求
水
微生物细胞的主要组成部分， 是良好的溶剂，能维持酶活性 ，参与代谢反应。
无机盐
参与细胞构成和代谢反应，对 细胞的渗透压平衡和酸碱平衡 起着重要作用。
利用发酵技术生产面包、啤酒 、酸奶等食品。
医药工业
生产抗生素、疫苗、干扰素等 生物药物。
化学工业
生产燃料、化学品、塑料等物 质。
环境治理
利用微生物处理废水、废气， 实现环境保护和治理。
02
发酵工程的基本原理
微生物的种类与特性
80%
细菌
根据形态可分为球菌、杆菌、螺 旋菌等，根据对人类的关系可分 为致病菌、条件致病菌和益生菌 。
细胞分离
通过离心、过滤等技术将菌体从发酵液中分离出 来。
产物纯化
通过一系列的分离纯化技术，如蒸馏、结晶、色 谱等，将产物纯化至所需的规格和纯度。
04
发酵工程的应用实例
酒精发酵Βιβλιοθήκη 010203
酒精发酵简介
酒精发酵是一种通过酵母 菌将糖类物质转化为乙醇 的过程，广泛应用于酒精 饮料、化工等领域。
酒精发酵工艺流程
提高产物的产量与质量
代谢工程
通过代谢工程手段，对微生物的代谢途径进行优化，提高目标产 物的产量和纯度。
过程控制
采用先进的传感器和在线监测技术，实时监测发酵过程，实现精 准控制，提高产物质量。
降低生产成本与环境污染
节能减排技术
采用新型发酵设备，提高设备利用率和能源利用效率，降低能耗和碳排放。
生物发酵车间设计
清洁生产技术
采用先进的清洁生产技术， 如生物酶催化技术、超临界 流体技术等，降低生产过程 中的污染物排放。
循环经济资源利用效 率。
绿色供应链管理
建立绿色供应链管理体系， 要求供应商提供环保合规的 原料和产品包装，推动整个 供应链的绿色化。
选择密封性好、耐腐蚀的储存 容器，避免原料受污染。
运输工具
选择清洁、干燥的运输工具， 避免原料在运输过程中受污染 。
管理措施
建立严格的原料储存和运输管 理制度，确保原料质量安全。
节能减排技术应用
节能技术
采用高效节能设备，如高效电机、变频器等， 降低能源消耗。
资源综合利用
实现废弃物资源化利用，如废渣制肥、废水 回用等，提高资源利用效率。
03
原料选择与预处理技术
原料种类及质量要求
淀粉类原料
糖类原料
蛋白质类原料
如玉米、小麦等，要求 淀粉含量高，杂质少。
如甘蔗、甜菜等，要求 糖分含量高，色泽纯正。
如豆粕、鱼粉等，要求 蛋白质含量高，氨基酸
组成平衡。
其他辅助原料
如酵母粉、无机盐等， 要求纯度高，无有害物
质。
预处理方法和设备选择
01
02
03
04
清洗设备
去除原料中的泥土、砂石等杂 质。
破碎设备
将大块原料破碎成小块，便于 后续处理。
浸泡设备
将原料浸泡在特定溶液中，去 除部分杂质或提高原料品质。
蒸煮设备
通过高温蒸煮，使原料熟化， 便于微生物利用。
原料储存和运输管理规范
储存环境
保持干燥、通风、避光的储存 环境，防止原料受潮、霉变。
储存容器
固体废弃物回收利用途径探讨
发酵车间布置设计(PPT39页)
例：酒精厂的蒸馏车间（防火要求），味精 厂、酶制剂厂的发酵车间，啤酒厂酵母扩培， 纯生啤酒的过滤和灌装（卫生要求）。
厂房的立面布置
厂房分为：单层、多层、层次混合的厂 房三类。
厂房立面布置力求简单，充分利用建筑 物的空间，遵循经济合理及便于施工的 原则。
A．单层厂房的剖面高度（图7-1）（CAD 7） 空间高度尺寸和标高： 厂房的地坪标高、 柱顶、 吊车梁上钢轨顶部处的标高。
设备中心位置。定位标准是以建筑物中心作 为定位基准线。（CAD 3-平面图） C． 操作台位置和标高
3．车间附属工程设计
A．车间变电所或配电室、配汽室、空气 压缩机等设备。
B．工艺辅助房间的配置：质检、分析化验、 检修、贮藏室；
C．办公室、会议室、更衣室、休息室、卫 生间。（CAD 7-建筑图）
4．车间布置设计说明
分工原则：
工艺设计人员的任务： 车间设计
配套专业人员的任务： 辅助车间，动力车间 变电所、 锅炉房、 冷冻站、 泵房、 空压站
生产车间的内部组成
生产部分； 辅助部分； 管理部分。
第二节 车间布置设计的原则
1．符合生产工艺的要求 2．符合操作的要求 3．符合设备安装、检修的要求 4．符合厂房建筑的要求 5．车间布置应符合节约建设投资的要求 6．符合卫生、安全、和防腐蚀的要求 7．符合生产发展的要求
4．公用系统耗用量：水、电、汽、冷、风 的供给，外管资料；
5．土建资料和劳动安全、防火、防爆资料；
6．车间组织及定员资料；
7．车间总平面布置及与其它生产车间、辅 助车间和其它设施的相互联系，厂内人 流、发酵工厂的组成： 生产车间、 辅助车间、 动力车间、 仓库和堆场、 三废治理部分
外形轮廓的俯视图模型，放在画有平面轮廓草 图的坐标纸上，按工艺流程顺序和布置原则， 进行合理的安排和调整。
厂房的立面布置
厂房分为：单层、多层、层次混合的厂 房三类。
厂房立面布置力求简单，充分利用建筑 物的空间，遵循经济合理及便于施工的 原则。
A．单层厂房的剖面高度（图7-1）（CAD 7） 空间高度尺寸和标高： 厂房的地坪标高、 柱顶、 吊车梁上钢轨顶部处的标高。
设备中心位置。定位标准是以建筑物中心作 为定位基准线。（CAD 3-平面图） C． 操作台位置和标高
3．车间附属工程设计
A．车间变电所或配电室、配汽室、空气 压缩机等设备。
B．工艺辅助房间的配置：质检、分析化验、 检修、贮藏室；
C．办公室、会议室、更衣室、休息室、卫 生间。（CAD 7-建筑图）
4．车间布置设计说明
分工原则：
工艺设计人员的任务： 车间设计
配套专业人员的任务： 辅助车间，动力车间 变电所、 锅炉房、 冷冻站、 泵房、 空压站
生产车间的内部组成
生产部分； 辅助部分； 管理部分。
第二节 车间布置设计的原则
1．符合生产工艺的要求 2．符合操作的要求 3．符合设备安装、检修的要求 4．符合厂房建筑的要求 5．车间布置应符合节约建设投资的要求 6．符合卫生、安全、和防腐蚀的要求 7．符合生产发展的要求
4．公用系统耗用量：水、电、汽、冷、风 的供给，外管资料；
5．土建资料和劳动安全、防火、防爆资料；
6．车间组织及定员资料；
7．车间总平面布置及与其它生产车间、辅 助车间和其它设施的相互联系，厂内人 流、发酵工厂的组成： 生产车间、 辅助车间、 动力车间、 仓库和堆场、 三废治理部分
外形轮廓的俯视图模型，放在画有平面轮廓草 图的坐标纸上，按工艺流程顺序和布置原则， 进行合理的安排和调整。
发酵工厂总平面ppt课件
厂内运输布置就是根据原材料、燃料、产品、副产品的 种类、运输量，选择运输工具和运输方式，进行合理布置。
精品课件
30
二、道路布置的形式
循环式布置：道路为环绕厂房建、构筑物的闭合系统的 道路网，并保证物流、人流的运输方便、安全和高效以 及消防的要求。
终端式布置：特点是道路不兜环、各有分散终点，在终 点端设置回车场，以便车辆调头。回车场的布置形式有 圆形、三角形与T形等。
精品课件
19
3．动力车间建筑物的布置位置
动力车间应尽量靠近其服务的具体部门，可以大部 集中布置在厂区左侧或右侧。此外，动力车间还应布置在 厂区的下风向，以免烟尘污染厂区和易引起火灾。
例如，酒精厂的锅炉房应靠酒精车间的蒸煮间，并且 处在地势较低处和厂区的下风向。
又如，啤酒厂的冷冻站应尽量靠近糖化麦汁冷却间和 发酵间，以最大限度地减少管路和冷耗损失。而变电所则 应靠近冷冻站。
精品课件
10
3．工厂总平面布置图(初步设计成品图)
此图是在方案图的基础上，经过各专业设 计的讨论补充又经过审批后绘制而成的。由于 此图可以作为征用土地、估计土石方量与平整 场地、编制施工准备和设计施工图的依据，故 称为初步设计成品图。
精品课件
11
(二)施工图设计
1．工厂总平面施工资料图
根据对初步设计的有关审批意见进行调整。明
(二)厂区划分
厂区划分就是根据生产、管理和生活的需要，结合安 全、卫生、管线、运输和绿化的特点，把全厂建、构筑物 群划分为若干联系紧密而性质相近的单元，以利于全厂性 生产流水作业畅通，利于邻近各厂房建、构筑物设施保持 协调互助。
通常将全厂场地划分为厂前区、生产区、厂后区及左 右两侧区，体现出各区功能分明、运输联系方便、建筑井 然有序。
精品课件
30
二、道路布置的形式
循环式布置：道路为环绕厂房建、构筑物的闭合系统的 道路网，并保证物流、人流的运输方便、安全和高效以 及消防的要求。
终端式布置：特点是道路不兜环、各有分散终点，在终 点端设置回车场，以便车辆调头。回车场的布置形式有 圆形、三角形与T形等。
精品课件
19
3．动力车间建筑物的布置位置
动力车间应尽量靠近其服务的具体部门，可以大部 集中布置在厂区左侧或右侧。此外，动力车间还应布置在 厂区的下风向，以免烟尘污染厂区和易引起火灾。
例如，酒精厂的锅炉房应靠酒精车间的蒸煮间，并且 处在地势较低处和厂区的下风向。
又如，啤酒厂的冷冻站应尽量靠近糖化麦汁冷却间和 发酵间，以最大限度地减少管路和冷耗损失。而变电所则 应靠近冷冻站。
精品课件
10
3．工厂总平面布置图(初步设计成品图)
此图是在方案图的基础上，经过各专业设 计的讨论补充又经过审批后绘制而成的。由于 此图可以作为征用土地、估计土石方量与平整 场地、编制施工准备和设计施工图的依据，故 称为初步设计成品图。
精品课件
11
(二)施工图设计
1．工厂总平面施工资料图
根据对初步设计的有关审批意见进行调整。明
(二)厂区划分
厂区划分就是根据生产、管理和生活的需要，结合安 全、卫生、管线、运输和绿化的特点，把全厂建、构筑物 群划分为若干联系紧密而性质相近的单元，以利于全厂性 生产流水作业畅通，利于邻近各厂房建、构筑物设施保持 协调互助。
通常将全厂场地划分为厂前区、生产区、厂后区及左 右两侧区，体现出各区功能分明、运输联系方便、建筑井 然有序。
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• 本车间为戊类厂房，其中更衣室、变电间等局 部为丙类，卫生等级属3、4 级。
六、区域布置和工艺设备 布置的合理性论证
车间平面布置图
七，车间主管设计 和配管设计
—The End— 谢谢！
工艺管道及仪表流程图
三、物料衡算和能量衡算
3.1 计算基础数据
年工作日：330d； 生产班制：3班，每班8h； 一级种子罐：基础配料体积1m3； 二级种子罐：基础配料体积5m3； 发酵大罐：基础配料体积25m3。
3.2 物料衡算
发酵大罐物料平衡示意图
3.3 能量衡算
四、设备选择
4.1 设备选择的原则与发酵罐计算
发酵罐
4.2 二级种子罐、一级种子罐和补料罐的计算
五、车间平面布置
• 车间按工艺过程分为三个工序，即种子制备、 配料消毒及发酵，故车间由种子制备区、配料 区、发酵区、辅助区及人净更衣区组成。
• 车间的区域布置按工艺流程及工序划分要求， 合理布置，充分考虑发酵车间的自然通风和自 然采光措施。遵循操作方便、生产安全、维修 便利、布局美观的原则。
生物发酵车间设计
主要内容
生物发酵车间的特点 设计任务 生产工艺选择与流程设计 物料衡算与能量衡算 设备选择 车间平面布置 区域布置和工艺设备布置的合理性论证 车间主管设计和配管设计
二、生产工艺选择及流程设计
采用该药厂成熟的工艺技术：
培养完成后，移种 至发酵大罐内，在32--34℃下继续通气培养 130h后放罐。发酵过程中，按糖氮代谢的实 际情况补料，发酵第15--20h 第一次补料， 第40h左右第二次补料，第70h左右第三次补 料至足量，视代谢情况，后期适当补水。
六、区域布置和工艺设备 布置的合理性论证
车间平面布置图
七，车间主管设计 和配管设计
—The End— 谢谢！
工艺管道及仪表流程图
三、物料衡算和能量衡算
3.1 计算基础数据
年工作日：330d； 生产班制：3班，每班8h； 一级种子罐：基础配料体积1m3； 二级种子罐：基础配料体积5m3； 发酵大罐：基础配料体积25m3。
3.2 物料衡算
发酵大罐物料平衡示意图
3.3 能量衡算
四、设备选择
4.1 设备选择的原则与发酵罐计算
发酵罐
4.2 二级种子罐、一级种子罐和补料罐的计算
五、车间平面布置
• 车间按工艺过程分为三个工序，即种子制备、 配料消毒及发酵，故车间由种子制备区、配料 区、发酵区、辅助区及人净更衣区组成。
• 车间的区域布置按工艺流程及工序划分要求， 合理布置，充分考虑发酵车间的自然通风和自 然采光措施。遵循操作方便、生产安全、维修 便利、布局美观的原则。
生物发酵车间设计
主要内容
生物发酵车间的特点 设计任务 生产工艺选择与流程设计 物料衡算与能量衡算 设备选择 车间平面布置 区域布置和工艺设备布置的合理性论证 车间主管设计和配管设计
二、生产工艺选择及流程设计
采用该药厂成熟的工艺技术：
培养完成后，移种 至发酵大罐内，在32--34℃下继续通气培养 130h后放罐。发酵过程中，按糖氮代谢的实 际情况补料，发酵第15--20h 第一次补料， 第40h左右第二次补料，第70h左右第三次补 料至足量，视代谢情况，后期适当补水。