发酵工程课程设计

发酵工程课程设计

设计说明书

45M3机械搅拌通风发酵罐的设计

起止日期：2013 年12 月30 日至2014 年1 月 5 日

学生姓名金辉

班级生物技术111班

学号***********

成绩

指导教师(签字)

包装与材料工程学院

2013年12 月31 日

目录

第一章前言 (4)

第二章设计方案 (5)

第三章谷氨酸的发酵工艺 (7)

3.1谷氨酸的发酵工艺流程图： (7)

3.2谷氨酸的生产原料及处理【7】 (7)

3.3谷氨酸发酵工艺技术参数 (8)

3.4谷氨酸发酵环境控制 (8)

第四章发酵罐设计及谷氨酸发酵基本参数 (10)

4.1发酵罐的型式 (10)

4.2发酵罐的用途 (10)

第五章发酵罐造型及工艺计算 (11)

5.1 发酵罐容积的确定 (11)

5.2发酵罐主要尺寸的计算 (11)

5.3罐体 (14)

5.3.1罐体的厚度 (14)

5.3.2封头壁厚的计算 (14)

5.3.3人孔和视镜的设计 (15)

5.4传热量的计算及冷却面积的确定 (15)

5.5接管的设计 (17)

5.5.1接管的长度h设计【2】 (17)

5.5.2接管直径的确定 (17)

5.5.3管道接口的选择 (17)

5.6装液量的计算 (18)

5.7通风量的计算 (18)

5.8搅拌器的设计 (18)

5.9搅拌器功率的计算 (19)

(19)

5.9.1不通气时的搅拌功率P

(20)

5.9.2通气搅拌功率的计算P

g

(20)

5.9.3电动机的功率P

电

5.10 竖直蛇管冷却装置计算 (21)

5.10.1 求最高热负荷下的耗水量W (21)

5.10.2 冷却管的设计 (21)

5.10.3校核布置后冷却管的实际传热面积 (22)

5.11 设备结构的工艺设计 (22)

第六章设计结果及讨论 (23)

第七章心得体会 (26)

参考文献 (27)

第一章前言

发酵罐，指工业上用来进行微生物发酵的装置。其主体一般为用不锈钢板制成的主式圆筒，其容积在1m3至数百m3。在设计和加工中应注意结构严密，合理。能耐受蒸汽灭菌、有一定操作弹性、内部附件尽量减少（避免死角）、物料与能量传递性能强，并可进行一定调节以便于清洗、减少污染，适合于多种产品的生产以及减少能量消耗。

用于厌气发酵(如生产酒精、溶剂)的发酵罐结构可以较简单。用于好气发酵(如生产抗生素、氨基酸、有机酸、维生素等)的发酵罐因需向罐中连续通入大量无菌空气，并为考虑通入空气的利用率，故在发酵罐结构上较为复杂，常用的有机械搅拌式发酵罐、鼓泡式发酵罐和气升式发酵罐。

乳制品、酒类发酵过程是一个无菌、无污染的过程，发酵罐采用了无菌系统，避免和防止了空气中微生物的污染，大大延长了产品的保质期和产品的纯正，罐体上特别设计安装了无菌呼吸气孔或无菌正压发酵系统。罐体上设有米洛板或迷宫式夹套，可通入加热或冷却介质来进行循环加热或冷却。发酵罐的容量由300-15000L多种不同规格。发酵罐按使用范围可分为实验室小型发酵罐、中试生产发酵罐、大型发酵罐等。

发酵罐广泛应用于乳制品、饮料、生物工程、制药、精细化工等行业，罐体设有夹层、保温层、可加热、冷却、保温。罐体与上下填充头（或雏形）均采用旋压R角加工，罐内壁经镜面抛光处理，无卫生死角，而全封闭设计确保物料始终处一无污染的状态下混合、发酵，设备配备空气呼吸孔，CIP清洗喷头，人孔等装置。发酵罐的分类:按照发酵罐的设备,分为机械搅拌通风的和非机械搅拌通风发酵罐；

按照微生物的生长代谢需要,分为好气型发酵罐和厌气型发酵灌。

发酵罐是一种对物料进行机械搅拌与发酵的设备。该设备采用内循环方式，用搅拌桨分散和打碎气泡，它溶氧速率高,混合效果好。罐体采用SUS304或316L进口不锈钢，罐内配有自动喷淋清洗机头，确保生产过程符合GMP要求。

第二章设计方案

我设计的是一台45M3的机械通风搅拌发酵罐，发酵生产谷氨酸。

L-谷氨酸是生物机体内按代谢的基本氨基酸之一，也是连接糖代谢与氨基酸代谢的枢纽之一，在代谢上具有比较重要的意义。L-谷氨酸单钠盐，俗称味精，具有强烈的鲜味，是一种十分重要的调味品，广泛应用于烹调和食品加工。

前国内各谷氨酸厂所使用谷氨酸产生菌主要有天津短杆菌(Brevibacteriaceae Tianjianense)T6-13及其诱变株FM8209、FM-415、CMTC6282、TG863、TG866、S9114、D85等菌株；钝齿棒杆菌(Corynebacterrum crenatum)ASl 542及其诱变株B9、B9-36、F-263等菌株；北京棒杆菌(Corynebacterium Pekinense)ASl299及其诱变株7338、Dll0、WTH-1等菌株。现在多数厂家生产上常用的菌株是T6-13、FM-415、S9114、CMTC6282等。

综合温度、PH等因素选择菌株，该菌种最适发酵温度为32-37，pH为7.0-7.5。

主要生产工艺过程为如下：原料液的处理与培养基配制；种子制备与扩大培养；发酵；谷氨酸提取与精制。其具体过程如图1:味精生产总工艺流程图发酵罐主要有罐体，搅拌器，挡板，消泡器，联轴器及轴承，变速装置，空气分布装置，轴封，换热装置等，但此次采用是用于工业发酵的大型发酵罐，为此会去掉挡板，而且会有冷却用的蛇形管。对于工业生产用的发酵罐体积，我们要进行合理准确的计算；同时对于发酵罐的制作材料也要注意；要控制发酵罐的温度要特别注意，应为了使谷氨酸产生菌的速度最大，我们要保持合适的温度，使发酵罐的温度不至于过高而影响发酵液的温度，为此我们对于蛇形冷却管的冷却面积需要进行合理计算等。

此次的发酵罐的设计不仅包括发酵管的参数等，而且还有发酵条件的控制，以及发酵罐罐体的设计，运用电脑制图，结合了机械工程制图和电脑CAD制图，电脑设计图位于附录。