80立方米味精发酵罐设计.
味精发酵罐课程设计
专业课程设计课程名称生物技术专业课程设计题目名称年产6000t味精发酵罐设计学生学院化学与生命科学学院专业班级生物专08-1班学号 *********** 学生姓名吴诗平指导教师马超2010 年12 月31 日广东石油化工学院大学课程设计任务书年产6000吨味精发酵罐设计DESIGN AND CHOICE OF 6000t MONOSODIUM GLUTAMATE FERMENTOR ABSTRACT 1、中英文摘要味精是烹饪中常用的一种鲜味调味品，主要以发酵法生产。
本论文以年产6000吨为规模，针对味精发酵生产过程中最主要的设备发酵罐进行了模拟设计和选型。
本论文进行工艺计算、主要设备工作部件（如罐体、罐体壁厚、封头壁厚计算、搅拌器、仪表接口、人孔和视镜、管道接口等）尺寸的设计。
【abstract】(英文摘要)Monosodium glutamate is cooking a common freshness condiment, mainly fermentation production. This thesis with annual output of 6,000 tons for scale, aiming at the monosodium glutamate fermentation process of the main equipment fermentation tank simulated in the design and selection. This thesis process calculation, the main equipment working parts (such as tanks, vessel wall thickness, sealing head wall thickness calculation, mixer, instrument interface, manhole and as a mirror, pipeline interfaces, etc.) design.of size【关键词】：味精发酵罐设计选型【key words】：Fermentor Monosodium glutamate Design Choice2、目录1、中文英摘要 (2)2、目录 (3)3、前言 (4)4、发酵生产工艺及流程（发酵菌株、生产条件、原料、工艺流程等） (4)4.1味精生产工艺 (4)4.1.1 发酵菌株 (4)4.1.2 生产原料【3】 (4)4.1.3 培养基制备[5] (4)4.1.4 味精发酵生产影响条件 (5)4.1.5 味精生产工艺概述[6] (5)5、发酵罐主要设计条件（发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果） (7)5、罐体几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸的设计计算 (7)5.1发酵罐主要设计条件及主要技术指标 (7)5.2罐体选型、几何尺寸的确定、罐体主要部件尺寸、生产能力的设计计算 (8)5.2.1发酵罐的选型 (8)5.2.2 发酵罐生产能力、数量和容积的确定 (8)5.2.3 罐体主要部件尺寸的设计计算 (10)6、冷却装置设计 (14)6.1 冷却方式 (14)6.2 装液量 (14)6.3冷却水耗量 (14)6.4 冷却面积的确定 (14)7、发酵罐设计总结及心得体会 (15)参考文献及资料 (16)3、前言我设计的是一台30M3的机械搅拌通风发酵罐,发酵生产谷氨酸，进而生产味精。
发酵罐的工艺计算
第一节 发酵罐的化工设计计算一、发酵罐的容积确定需要选用V 全=30m 3的发酵罐 则V 有效= V 全*Φ=30*80%=24m 3二、基础参数选择1、D ：H ：选用D ：H=1：42、锥角：取锥角为7003、封头：选用标准椭圆形封头4、冷却方式：选取槽钢盘绕罐体的三段间接冷却（罐体两段，锥体一段，槽钢材料为A 3钢，冷却价质采用20%、-4℃的酒精溶液5、罐体所承受最大压力：2.5kg/cm 3 外压：0.3kg/cm 36、锥形罐材质A 3钢外加涂料，接管均用不锈钢7、保温材料：硬质聚氨酯泡沫塑料，厚度200mm8、内壁涂料：环氧树脂三、D 、H 的确定由D ：H=1：4，则锥体高度H 1=D/2tg350=0.714D 封头高度H 2=D/4=0.25D圆柱部分高度H3=（4.0-0.714-0.25）D=3.04D 又因为V 全=V 锥+V 封+V 柱=3π342414232XH D D H D⨯+⨯+⨯⨯ππ =0.187 D 3+0.13 D 3+1.60 D 3=30 得D=2.23m查JB1154-74《椭圆形封头和尺寸》取发酵直径D=2400mm 再由V 全=30m 3，D=2.4m 得径高比为： D ：H=1：3.32由D=2400mm 查表: 椭圆形封头几何尺寸为： h 1=600mm h 0=40mm F=6.52m 2 V=2.00m 3筒体几何尺寸为： H=5654mmF=7.55*5.654=42.69m 2 V=4.524*5.654=25,58m 3 锥体封头几何尺寸为： h0=40mm v=360mm H=2215mmF=22204.1064.0sin )3.07.0(4/m a COSa d =⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎢⎣⎡++-πV=[]32375.372.0/)cos 3.07.0(24/m tga a d =++π 则：锥形罐体总高： H=600+5654+40+40+2215=8549mm总容积：V=2+25.58+3.75=31.33m 3 实际充满系数%6.7633.31/24=：ψ 罐内液柱高：mm H 27034022151044.275.32422=++⨯⨯-='）（π 四、发酵的强度计算（一）罐体为内压容器的壁厚计算1、标准椭圆封头设计压力为1.1*2.5=2.75kg/cm 2[]C pPDgS t+-=ϕσ2 式中：P=2.75kg/cm 2[]t σ：A3钢工作温度下的许用力取1520.kgcm 2ϕ：焊接系数，本例采用双面对接焊作为局部无探伤0.9壁厚附加量：C=C 1+C 2+C 3查表得：C 1 ：钢板厚度的负偏差取0.8mm 负偏差C 2：腐蚀裕量取2mmC 2：制造减薄量取0.3mm则：mm S 814.54.375.29.015202240075.2=+-⨯⨯⨯=取S O =8mm直边高H O =40mm 校核⎭⎬⎫⎩⎨⎧=h D s PD 24中中σ =[]tσ≤=++12.369900*2)82400(*6*4)82400(*75.22、筒体2/42.361.05.2*1.1)(1.1cmkg P p p =+=+⨯=）（静工作没[]mmC C C C PPDS 2.62.342.39.0*1520*22400*42.3)6.0,2,6.0(2322=+-===+-=取ψσ取S=7mm 校核 []tsPD σψσ≤==0.58822中3、锥形封头1）过渡区壁厚[]CPDg KP S t+-=5.02ψσ没[]mmC PDgKP S K cm kg P t43.5369.026.0)74.3*5.09.0*1520*2/(2400*14.3*75.05.0275.0)9.0(/74.39.05.2*1.12=+++-=+-===+=ψσ没没为静压）（ （2）锥体[][]13.759.026.094.394.3)60.0(74.3*5.09.0*15202400*74.3*60.05.0*5.0*=+++=+==-=-=+-=C S S f PPDgf S C PPDgf S O t O t查表为ψσψσ取S=8mm h 0=40mm校核锥体所受最大应力处：[]tS PD σσ≤=+==14.68735cos *10*2)82400(*74.335cos 20中（二）、锥体为外压容器的壁厚计算1、标准椭圆封头 设S O =5mmR 内=0.9D g =0.9*2400=2160mm R 内/100S o =21600/100x5=4.32 查图表4-1及B=2.75[]220/3.0/64.02160/575.2/*cm kg cm kg R S B P =⨯==内满足要求取C 1=0.5mm ， C 2=2mm C 3=0.5mm 则S= S O +C=8mm2、筒体设S O =6mm L/D=0.69D=2400/6=600 查图表4-1及B=210[]]/3.0/35.02400/6*21022cm kg cm kg P ==S O =6mm故可取C 1=6mm ， C 2=2mm ，C 3=0.6 则S=S O +C=9.2mm 取S=10mm3、锥形封头因为：6050.2235 αα所以=按第四章发酵罐设计的中封头设计可知，加强圈间中锥体截面积最大直径为：mm tg 6.1918352/274020=⨯⨯取加强圈中心线间锥体长度为1370mm 设S O =6mmL/D=1370/2400=0.57 D/SO=2400/6=400 图表表4-1及B=320[]mmS C S S mm C mm C mm C mmS cm kg D BS P 102.92.366.0,2,66/3.080.02400/6*320/0321020==+=+========取所以故取综合前两步设计，取两者中较大的有生产经验确定 标准椭圆型封头厚度为8mm h o =40mm 圆筒壁厚 10mm标准形封头壁厚 10mm h o =40mm五、锥形罐的强度校核1、内压校核液压试验P 试=125P 设由于液体实验的存在，锥体部分为罐体受压最重之处即最危险 设计压力实验P=1.25p=4.68/cm 2查得A3钢3/2400cm kg =σ可见符合强度要求，试压安全2、外压实验以内压代替外压故可知试压安全内试试P cm kg P p cm kg P 22/8.225.1/25.2)2.13.0(*5.1*5.1===+=3、刚度校核本例中允许S=2*2400/1000=4.8mm而设计时取壁厚为S=10mm ，故符合刚度要求 （公式：10002内最小D S =）第二节 发酵罐热工设计计算[][]试试试）（σψσσ 2/19442400**9.0*9.09.0/52.640)2.312(2)2.312(240068.4)(2cm kg cmkg C S C S Dg P ===--+⨯=--+=一、计算依据计采用A 3钢作发酵材料，用8号槽钢做冷却夹套，分三段冷却，筒体二段，锥部一段，夹套工作压力为2.5kg/cmp 2 冷媒为20%（V/V ）酒精溶液，，为出进C T C T 002,4--麦汁发酵温度维持120（主发酵5-6天，封头及筒体部分保温层厚度为200mm ，锥底部分为98mm ）二、总发酵热计算Q=q*v=119*24=2856kg/hrQ 每立方米发酵麦汁在闰发酵期间每小时的放热量； V 为发酵麦汁量三、冷却夹套型号选择选取8号槽钢起截流面为A=hb —截面积=8*4-10.24=24.16cm 2 冷却剂流量为（三段冷却） 3*24.16*10-4*1=7.284*10-3=m 3/s查得20%（V/V ）酒溶液△t 平=-30C 下的 P=976kg/m 3Cp=1.04kcal/kg ●0 C 冷却剂的冷却能力为：Q=7.248X103X976X1.041X2X2400 =34430.8kcal/hr>8330kcal/hr 故可选取8号槽钢为冷却夹套。
发酵罐容积计算公式
发酵罐容积计算公式发酵罐是生物工程、食品工业等领域中常用的设备，而要准确计算发酵罐的容积，那可得有一套科学的方法。
咱们先来说说发酵罐容积计算的基本原理。
其实很简单，就像是计算一个大水桶能装多少水一样。
发酵罐的容积就是它内部能够容纳物质的空间大小。
那具体怎么算呢？假设我们有一个圆柱形的发酵罐，它的半径是r ，高度是 h 。
那它的容积 V 就可以用公式V = πr²h 来计算。
这里的π 呢，约等于 3.14 。
比如说，有一个发酵罐，半径是 2 米，高度是 5 米。
那咱们来算算，它的容积就是 3.14×2²×5 = 62.8 立方米。
可别以为这就完事儿了，实际情况往往比这复杂得多。
因为发酵罐里面可能还有搅拌装置、加热装置等等，这些都会占用一定的空间，所以在计算有效容积的时候，还得把这些因素考虑进去。
我记得有一次，我去一家小型的酒厂参观。
他们正在调试一个新的发酵罐，准备用来酿造一种特色的果酒。
技术人员拿着图纸，一边比划一边跟我解释容积计算的重要性。
他说，如果容积计算不准确，要么发酵的原料装不下，影响生产进度；要么装得太少，浪费了设备资源。
他们这个发酵罐设计得比较独特，不是标准的圆柱形，而是上宽下窄的形状。
这可把计算的难度提高了不少。
技术人员得先把这个不规则的形状分解成几个容易计算的部分，然后分别算出容积，再相加。
他满头大汗地在纸上写写算算，还时不时地去测量一下实际的尺寸。
我在旁边看着，都能感受到他的紧张和专注。
最后，经过一番努力，终于算出了准确的容积。
那一刻，他脸上露出了欣慰的笑容，我也不禁为他感到高兴。
再说回咱们的发酵罐容积计算，除了形状的影响，还有温度和压力的变化也得考虑。
因为在不同的温度和压力下，物质的体积会发生变化。
总之，发酵罐容积的计算可不是一件简单的事儿，需要综合考虑各种因素，运用正确的公式和方法，才能得到准确的结果。
这不仅关系到生产的效率和质量，还关系到企业的成本和效益。
发酵罐设计实验报告
80m3 通用式发酵罐的设计第一章设计方案1.1发酵罐体积确实定1.2发酵罐散热方式确实定1.3搅拌桨的选择和搅拌层数确实定其次章设备参数确实定2.1发酵罐搅拌器搅拌功率的计算2.2发酵罐散热设备的计算第三章设计计算汇总表3.1 设计数据汇总表附图：80m3通用式发酵罐工艺条件图0 第一章 设计方案1.1 发酵罐体积确实定所设计发酵罐为通用式发酵罐，且公称容积为 80m ³。
公称容积近似为圆柱体容积，设 H =3D由于是通用式发酵罐，所以可得D =V =3√π D 2H 4V 0解得发酵罐直径D = 3.24m 取发酵罐直径D = 3.5m通用式发酵罐主要尺寸如下：0.785 × 31. 本设计取H 0 = 3即H = 3D = 10.5mD取发酵罐高H 0 = 10m 2. 搅拌器直径承受六弯叶涡轮搅拌器，直径为D i = D/3 = 3.5 ÷ 3 = 1.2m3. 相邻两组搅拌器的间距本设计S = 3D i = 3.5m 4. 下搅拌器与罐底距离：故本设计取C = D i = 1.2m 5. 挡板宽度和与罐壁距离挡板宽度：W = 0.1D i = 0.12m 挡板与罐壁的距离：B = W /5 = 0.02m 6. 封头高度h = h a + h b当封头公称直径2m 时，h b = 25mm当封头的公称直径大于2m 时，h b = 40mm 。
4本设计D ＞ 2m ，h b = 40mm式中，h a 当为标准封头时取h a = 0.25D = 3.5= 0.9 。
7. 装罐系数h = h a + h b = 0.04 + 0.9 = 0.94m本设计取装罐系数ŋ = 0.7 8. 液柱高度9. 椭圆封头容积H L = ŋH + h a + h b = 0.7 × 10 + 0.94 = 7.94mπ D π3.5 V 2 = 4 D 2(h b + 6) = 4 × 3.52 × (0.04 + 6) = 6m ³10. 全罐高度1.2 发酵罐散热方式确实定H = H 0 + 2h = 11.880m参考有关资料可知大于 5 m ³的发酵罐应承受列管式散热器。
年产20000t的味精发酵罐设计
目录工艺计算 (1)1. 基础数据 (1)2. 生产能力 (1)设备设计计算 (2)1. 发酵罐容量和个数的确定 (2)①发酵罐容量的确定 (2)②发酵罐个数的确定 (2)2.主要尺寸计算 (2)①筒体以及封头的计算 (2)②冷却面积的确定 (3)③搅拌器设计 (3)④搅拌轴功率的确定 (3)3.设备结构的工艺设计 (4)①空气分布器 (4)②挡板 (4)③密封方式 (4)④冷却管布置 (4)I最高热负荷下的耗水量W (4)II 冷却管组数和管径 (5)Ⅲ冷却管总长度L计算 (5)Ⅳ每组管长L0 (5)Ⅴ每组管子圈数n0 (6)Ⅵ校核布置后冷却管的实际传热面积 (6)⒋设备材料的选择 (6)⒌接管设计 (7)①接管直径的确定 (7)计算结果汇总 (8)心得体会 (9)参考文献及资料 (10)工艺计算1. 基础数据生产规模：20000t/a味精发酵生产天数：300天发酵周期：40h每生产1000kg纯度为100%的味精需要浓度为15%的糖液16.15m3 2. 生产能力产量20000t/a = 66.7t/d为了便于计算，实际取67t/d的产量来计算，则年产量为20100t/a 15%的糖液消耗量V糖为：324615m3/a = 1082.05m3/d设备设计计算1. 发酵罐容量和个数的确定①发酵罐容量的确定若取发酵罐的填充系数Φ=80%，则每天需要发酵罐总容量我V0为：V0 =V糖／Φ=1082.05／80% = 1352.5625m3现选用公称容量为200m3的机械搅拌通风发酵罐，其全容量为230m3②发酵罐个数的确定每天需要230m3发酵罐的个数N0为：N0=1352.5625／230 = 6 （个）总共需要发酵罐的个数：N1=(1352.5625×40)／(230×24) = 10 (个)每天应有6个发酵罐出料，每年工作300天，实际产量验算：230×80%×6×300/16.15 = 20508 (t)设备富裕量为：（20508－20100)／20100 = 2% ，能满足生产要求。
味精工艺设计
摘要 :味精的主要成分是谷氨酸钠，是一种鲜味剂。
本设计是年产味精5.9万吨(其中99%味精1.77万吨，80%味精4.13万吨)，折合纯味精5.0563万吨，年生产日为320天每天生产味精158吨。
发酵车间选用18个发酵罐，日运转9个发酵罐，每天装9罐。
等电点灌车间选用18个等罐，日运转9个等电点罐，每天装9罐。
等电点提取的发酵方法生产味精。
以大米为原料，经糖化、发酵、提取、中和、精制工艺制成商品味精。
谷氨酸发酵受温度、pH、排气通风量等因素的影响，整体操作要在无菌的条件下进行。
本设计从工艺流程，物料和热量衡算，用水量，设备选型，主要设备工艺尺寸的计算。
关键词：谷氨酸钠发酵工艺Abstract :The main composition of MSG is monosodium glutamate, is a kind of freshness. This design is an annual output of 59000 tons of monosodium glutamate (99% of monosodium glutamate, 17700 tons of monosodium glutamate, 41300 tons), or pure monosodium glutamate, 50563 tons of annual production for the production of monosodium glutamate, 158 tons a day, 320 days. Selects 18 fermentation tank, fermentation workshop day nine fermentation tank, running every day 9 cans. Isoelectric point selection of filling workshop in 18, pot, nine days running isoelectric point cans, 9 pot every day.Isoelectric point extraction methods of fermentation production of MSG.Using rice as raw materials, saccharification, fermentation, extraction, neutralization, refined workmanship goods monosodium glutamate. Glutamic acid fermentation temperature, pH, exhaust ventilation rate, the influence of such factors as the overall operation under aseptic conditions. The design process, from material and heat balance, water consumption, equipment type selection, the calculation of main equipment process size, the fermentation workshop design.Keywords:monosodium glutamate fermentation process1设计产品种类1.1味精的主要性质味精的主要成分是谷氨酸钠盐（MSG），又名谷氨酸钠、味素等，它具有强烈的鲜味，是食品中添加的增鲜剂[1]。
味精工厂发酵车间设计
CAS号 142-47-2
PubChem 85314
SMILES C(CC(=O)O)C(C(=O)O-)N.[Na+]
化学式 C5H8O4NNa·H2O
摩尔质量187.13gmol-1
外观 白色结晶粉末
味精工厂发酵车间设计
1.1.1味精生产工艺概述7
3.1.1发酵罐的选型20
3.1.2生产能力、数量和容积的确定20
3.1.3主要尺寸的计算21
3.1.4冷却面积的计算21
3.1.5搅拌器计算22
3.1.6搅拌轴功率的计算23
3.1.7设备结构的工艺计算24
3.1.8设备材料的选择26
3.1.9发酵罐壁厚的计算26
味精，学名谷氨酸钠。其发展大致有三个阶段：
第一阶段：1866年德国人H·Ritthasen(里德豪森)博士从面筋中分离到氨基酸，他们称谷氨酸，根据原料定名为麸酸或谷氨酸（因为面筋是从小麦里提取出来的）。1908年日本东京大学池田菊苗试验，从海带中分离到L—谷氨酸结晶体，这个结晶体和从蛋白质水解得到的L—谷氨酸是同样的物质，而且都是有鲜味的。
3.谷氨酸的来源
天然来源
谷氨酸是一种普遍的氨基酸：人体自产谷氨酸，它主要以络合状态存在于富含蛋白质的食物中，如蘑菇、海带、西红柿、坚果、豆类、肉类，以及大多数奶制品。部分食物中的谷氨酸以「自由」形态存在；并且只有这种自由形态的谷氨酸盐能够增强食物的鲜味。西红柿、发酵的大豆制品、酵母提取物、某些尖奶酪，以及发酵或水解蛋白质产品（如酱油或豆酱）所能带来的调味作用中，部分归功于谷氨酸的存在。
3.1.10接管设计27
70M3味精发酵罐课程设计
70M3味精发酵罐课程设计70M3味精发酵罐课程设计课程名称发酵⼯程及设备题⽬名称70M3味精发酵罐设计专业班级10⽣物⼯程（2）学号指导教师学⽣姓名2012 年12 ⽉27 ⽇⽬录2012 年12 ⽉27 ⽇ (1)设计任务书 (3)1、设计⽅案简介 (4)2. ⽣产⼯艺设计及说明 (4)2.1味精⽣产⼯艺 (4)2.2⽣产说明 (6)3、发酵罐设计与计算 (7)3.1发酵罐的⼏何体积 (7)3.2搅拌器设计及搅拌功率的计算 (8)4、冷却⾯积的计算 (11)4.1热负荷q (11)4.2蛇管设计 (13)5、培养基灭菌蒸汽耗量计算 (16)6、接管设计 (16)6.1排料管设计 (16)6.2接通风管设计 (17)7、传动装置 (17)7.1⽪带型号的确定 (17)D的确定 (17)7.2⼩⽪带轮的直径⼩7.3⼤⽪带轮的直径D的确定 (18)⼤9、消泡器设计 (19)10、⼈孔 (19)11、管⼝设计： (19)12、设计评述 (20)设计任务书⽣物⼯程10-2班：味精发酵罐设计（1）任务:……学号末尾为2：50M3味精发酵罐设计学号末尾为3：60M3味精发酵罐设计学号末尾为4：70M3味精发酵罐设计学号末尾为5：80M3味精发酵罐设计学号末尾为6：90M3味精发酵罐设计……具体要求：①按要求进⾏味精⼯艺设计及说明②发酵罐具体设计及计算③发酵罐装配图纸⼀张(2号图纸)三、设计论⽂的内容组成：1、设计任务书2、⽬录3、设计⽅案简介4、⽣产⼯艺设计及说明（发酵菌株、⽣产条件、原料、⼯艺流程等）5、发酵罐设计（发酵罐主要部件尺⼨的设计计算结果）（1）罐体（2）罐体壁厚（3）封头壁厚计算（4）搅拌器（5）仪表接⼝（6）挡板等（7）⼈孔和视镜（8）管道接⼝（9）冷却装置设计1、设计⽅案简介本设计设备是70m3全容积的机械搅拌⽣物反应器，⽤来发酵⽣产⾕氨酸，进⽽⽣产味精，此反应器内部结构简单，包括进⽓⾯的资料，还运⽤了多⽅⾯的知识，采⽤了许多⽅法和技巧，使得整个设计合理。
发酵罐 课程设计模版
发酵罐课程设计模版发酵罐课程设计模版课程设计——发酵罐成绩食品发酵工程课程设计说明书题目：机械搅拌通风发酵罐的设计设计人：××学院：××××××班级：××××指导教师：××设计时间：××年×月×日~ ×月×日目录设计任务书1 第一章味精生产工艺 2 1.1 味精生产工艺概述. 3 1.2 味精发酵法生产的总工艺流程 4 第二章发酵罐设备设计与选型 6 2.1 发酵罐的选型. 6 2.2 发酵罐生产能力、数量和容积的确定 6 2.2.1 发酵罐容积的确定 6 2.2.2 生产能力的计算 6 2.2.3 发酵罐个数的确定7 2.3 发酵罐主要尺寸的计算. 7 2.4 发酵罐冷却面积的计算. 8 2.5 发酵罐搅拌器设计. 8 2.6 发酵罐搅拌轴功率的计算. 9 2.6.1 计算Rem . 9 2.6.2 计算不通气时的搅拌轴功率P0 9 2.6.3 计算通风时的轴功率Pg 10 2.6.4 求电机功率P电10 2.7 发酵罐设备结构的工艺计算.10 2.7.1 空气分布器10 2.7.2 密封方式11 2.7.3 冷却管布置11 2.8 发酵罐设备材料的选择. 13 2.9 发酵罐壁厚的计算. 13 2.9.1 计算法确定发酵罐的壁厚S 13 2.9.2 封头壁厚计算13 2.10 发酵罐接管设计. 14 2.10.1 接管的长度h设计. 14 2.10.2 接管直径的确定14 2.11 发酵罐支座. 15 2.12 发酵罐过滤器. 15 2.12.1 过滤器滤层直径计算15 2.12.2 过滤器直径15 2.12.3 过滤器的壁厚15 2.12.4 进出气管15 2.12.5 数量15 2.12.6 滤层厚度15 2.12.7 过滤器高度15 第三章发酵罐参数设计汇总17 主要符号说明.18 参考文献. 19 致谢19 食品发酵工程课程设计任务书学生姓名班级指导教师题目机械搅拌通风发酵罐的设计设计基本参数发酵罐体积：50m³生产能力：年产1万吨味精（99%）原料：淀粉含量86%的工业淀粉生产日：全年320天操作条件：发酵时间：34～36h，发酵温度：32℃发酵冷却水：入口温度：20℃，出口温度：26℃设计要求及内容1、设计方案简介对选定的工艺流程、主要设备的形式进行简要论述2、发酵罐的主要尺寸计算3、搅拌功率及搅拌转速的计算4、冷却面积及冷却水用量计算5、发酵罐壁厚的计算6、局部尺寸及雇主设备的计算7、编写设计说明书将设计所选定的工艺流程方案、主要步骤及计算结果集合成设计说明书。
三万吨味精发酵工厂设计包括物料衡算热量衡算和设备选型
年产3万吨谷氨酸发酵罐的设计目录前言第一章年产3万吨谷氨酸的发酵罐2.1 生产规模及计算2.2通用发酵罐的系列尺寸2.3发酵罐主要设计条件2.4 发酵罐的型式2.5发酵罐的用途2.6冷却水及冷却装置2.7设计压力罐内0.4MPa；夹套0.25 MPa第二章谷氨酸生产工艺流程3.1谷氨酸发酵工艺技术参数3.2谷氨酸生产原料及处理3.3谷氨酸生产工艺流程图第三章工艺计算4.1主要工艺技术参数4.2总物料衡算第四章发酵罐选型及工艺计算5.1 发酵罐空罐灭菌蒸汽用量计算5.1.1发酵罐体加热用蒸汽量5.1.2 填充发酵罐空间所需蒸汽量5.1.3 灭菌过程的热损失5.1.4 灌壁附着洗涤水升温所需蒸汽量5.2发酵罐的设计与选型5.2.1发酵罐的选型5.2.2生产能力，数量和容积的确定5.2.3主要尺寸的计算5.2.4冷却面积的确定5.2.5 搅拌器的设计5.2.6搅拌器功率的确定5.2.7设备结构的工艺设计5.2.8竖直蛇管冷却装置设计5.2.9设备材料的选择5.2.10发酵罐厚壁计算5.2.11接管设计第六章发酵罐设计图第一章前言谷氨酸是一种氨基酸, 其用途非常广泛,可用于食品、医学、化妆品等。
谷氨酸生产，始于1910年日本的味之素公司用水解法生产谷氨酸。
1956年日本协和发酵公司分离得到谷氨酸棒杆菌，使发酵法生产谷氨酸成为可能，由于发酵法生产氨基酸具有生产能力大、成本低、设备利用率高等特点，使氨基酸工业得到突飞猛进的发展[1]。
我国1958年开始研究，1965年在上海天厨味精厂投产。
目前我国谷氨酸的年产量已达170万吨，产销量占世界第一位[2]。
经过几十年的发展，在该行业诸多工程人员的努力研究下，使我国谷氨酸生产四大收率指标（糖化收率、发酵糖酸转化率和产酸率、提取收率、精制收率）均达到历史最好水平。
其质量已达国际领先水平。
但是，在谷氨酸生产中仍然存在原料利用率低，生产成本高，自动化控制水平低，环境污染日趋严重等问题。
味精工厂发酵车间设计
《生物工程工厂设计》课程设计报告题目 130000t/a味精工厂发酵车间设计系别：专业班级：姓名：学号：指导教师：（课程设计时间：2012年6月4日——2012年6月24日）XXXXX学校摘要课程设计是普通高校本科教育中非常重要的一个环节，同时也是理论知识与实际应用相结合的重要环节。
本设计为年产13万吨味精厂的生产车间设计，通过双酶法谷氨酸中糖发酵以及一次等电点提取工艺生产谷氨酸钠。
本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气发酵工艺和主要设备的有关知识。
设计内容为，了解味精生产中的原料预处理、发酵、提取部分的生产方法和生产流程，根据实际情况来选择发酵工段合适的生产流程，并对流程中的原料进行物料衡算、热量衡算及设备的选择。
最后，画出发酵工段的工艺流程图和平面布置图。
AbstractCourse design is very important links to common college undergraduate education , but also the combination of theoretical knowledge and practical application . The design is about of the annual output of 130000 tons of Gourmet Powder Factory's workshop design, through the two enzymes method of fermentation and sugar glutamic acid a second-class electric point extraction technology production glutamic acid sodium. In this paper, it briefly introduced the monosodium glutamate fermentation production process and the main equipment . In order to help us to understand the fermentation process and the main equipment ventilation of relevant knowledge.The content of design conclude understanding the monosodium glutamate production material pretreatment, fermentation, the methods of extracting production and production process. To select suitable fermentation production process and conduct the material balance, heat balance calculations and equipment choice according to actual condition.目录1 课程设计目的 (1)2 课程设计题目描述和要求 (2)2.1 设计题目描述 (2)2.2设计内容 (2)2.3 设计要求 (2)3 130000t/a味精工厂发酵车间的物料衡算 (3)3.1味精发酵法生产的总工艺流程 (3)3.2工艺技术指标及基础数据 (4)3.3谷氨酸发酵车间的物料衡算 (5)3.4 130000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 (7)4 味精发酵过程热量衡算 (8)4.1液化工序热量衡算 (8)4.1.1液化加热蒸汽量 (8)4.1.2灭酶用蒸汽量 (9)4.1.3液化冷却水用量 (9)4.2糖化热量衡算 (9)4.3连续灭菌和发酵工序热量衡算 (10)4.3.1培养液连续灭菌用蒸汽量 (10)4.3.2培养液冷却用水量 (11)4.3.3填充发酵罐空间所需的蒸汽量 (11)4.3.4发酵过程产生的热量及冷却用水量 (11)5 水平衡计算 (13)5.1糖化工序用水量 (13)5.2连续灭菌工序用水量 (13)5.3发酵工序用水 (13)6无菌压缩空气消耗量计算 (18)6.1 谷氨酸发酵无菌空气平衡示意图 (18)6.2 发酵工艺指标及基础数据 (18)6.3 发酵过程无菌空气用量计算 (18)6.4 年产130000吨味精无菌空气衡算表： (19)7 设备设计与选型 (20)7.1 发酵罐设计 (20)7.1.1 发酵罐选型与数量 (20)7.1.2 发酵罐主要尺寸 (20)7.1.3 冷却面积计算 (20)7.1.4 搅拌器计算 (22)7.1.5 搅拌轴功率的计算 (19)7.2 设备结构的工艺计算 (24)7.3 设备材料的选择[6] (27)7.4 发酵罐壁厚的计算 (27)7.5 接管设计 (28)7.6 支座选择 (29)7.7 种子罐 (29)7.7.1种子罐容积和数量的确定 (29)7.7.2主要尺寸的确定 (30)7.7.3冷却面积的计算 (31)7.7.4设备材料的选择及设备工艺 (31)8 工艺设计计算结果汇总及主要符号说明 (36)附录一 130000t/a味精厂发酵车间的物料衡算结果 (36)附录二热量衡算 (37)附录三发酵过程无菌空气用量 (38)附录四设备参数 (38)9 总结 (40)参考文献 (40)1 课程设计目的生物工程设备课程的课堂教学和课程设计形成一个典型的综合性教学环节,课程设计是课堂课程教学的最后一个环节，这种教学安排对本课程的学习具有是十分重要意义，主要表现在一下几个方面：（1）本课程设计旨在让学生综合运用机械设计及其有关先修课程，如机械制图、测量与公差配合、金属材料与热处理、工程力学等的理论和生产实际知识进行机械训练，使理论和实际结合起来。
年产12500吨味精的发酵罐设计说明
第一章物料衡算1.1 年产 12500吨味精的发酵罐设计1.L-Glu 化学名称为L型谷氨酸，分子式为C5H9O4N，相对分子质量为147.13MSG 一水谷氨酸钠，相对分子质量为188.132、设计所需技术参数生产周期＜48h，每年生产日为300 天，年产MSG的量：12500 吨(含10000吨98%MSG，2500 吨81%MSG)第一部分物料衡算1.总物料衡算年产12500吨MSG，折算为100%MSG（纯度98%占75%，纯度81%占25%）后得年产和日产量为：年产量：10000×98%+2500×81%=11825吨日产量：11825/300=39.42吨⑴．葡萄糖生成谷氨酸的总反应式：2C6H12O6+(H2N)2CO+3O2----2C5H9O4N+3CO2+5H2O180 147.13谷氨酸对糖的理论转化率：147.13/180=81.74%MSG对谷氨酸的产率：（146.13+24+18）/147.13=1.28⑵．淀粉水解为葡萄糖的总反应式为：（C6H10O5)n+nH2O-----nC6H12O6葡萄糖对淀粉的理论转化率为：180/162=1.11氨基酸的总收率为：（98%×50%×80%×90%）/81.74%=43.16%以1t淀粉为基准，进行物料衡算：1t纯淀粉理论上能产生100%MSG的量为：1000×1.11×81.74%×1.28=1162.41 kg1t纯淀粉实际上能生产100%MSG的量为：1000×98%50%80%90%×1.28=451.59 kg1t工业淀粉（含86%玉米淀粉）实际上能生产100%MSG的量为：1000×98%×50%×80%×90%×86%×1.28=388.37 kg因此，相对于1t纯MSG的淀粉消耗量为：1000/（98%×50%×80%×90%×86%×1.28）=2574.92 kg生产1t 100%MSG理论上消耗纯淀粉的量为：1000/（1.28×81.74%×1.11）=861.06 kg生产1t 100%MSG实际上消耗纯淀粉的量为：1000/（1.28×98%×50%×80%×90%）=2214.43 kg生产1t 100%MSG理论上消耗工业淀粉的量为：861.06/86%=1001.23 kg生产1t 100%MSG实际上消耗工业淀粉的量为：2214.43/86%=2574.92 kg淀粉利用率：1001.23/2574.92=38.88%各单元操作的总量为：⑴．工业淀粉日耗量：11825/（1.28×90%×50%×80%×98%×86%×300）=101.49t⑵每日淀粉转化为糖的总量：101.49×86%×98%=85.54 t若终糖液浓度为24%（密度1.09），总糖液量的体积为：85.54/（24%×1.09）=326.99m3⑶.由工艺指标产酸率8.0g/100mL，则发酵液量的体积为：85.54×50%/0.08=534.63 m3若发酵液密度为1.05，发酵液的总量为：85.54/(16.4%×1.05)=496.75 m3⑷.经等点点沉淀和离子交换后，一般母液含谷氨酸1-3%的量，取1g/100mL，剩余谷氨酸母液的量为：11825/1.28=9238.28kg（300×85.54×50%-9238.28）/0.01=580449 m3汇总如下：年产12500吨味精工厂生产工艺物料衡算总表：2.各单元操作物料衡算：A.双酶法制糖工段的物料衡算。
味精发酵设计
化学化工学院生物与制药工程系生物工艺学课程设计题目：4500年产吨的味精发酵罐的设计名：姓郝嘉斌学号：业专：生物工程1301指导教师：赵秋勇20 17 年 1 月 13 日目录第一章设计依据、设计原则概述设计味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取；（4）谷氨酸制取味精及味精成品加工。
本设计的任务是对一个年产一万吨的味精厂前两个阶段的工艺进行设计，主要是谷氨酸发酵阶段的设计。
设计的内容包括：1）确定生物反应器的类型、材质、反应温度和反应压强；2）进行物料衡算，确定反应器的公称容积和反应器各部主要尺寸；3）生物反应器通气和搅拌装置的设计，确定通气量和通气管内径；4）生物反应器传动形式的设计，能防止染菌和微生物污染；5）进行热量衡算，由换热器类型和进出料温度进行换热器传热面积的计算；6）确定搅拌器的类型，由搅拌器转速进行搅拌功率、搅拌轴直径的计算；7）其它辅助设备的设计与选型；设计依据1.《发酵工厂工艺设计概论》北京中国轻工业出版社 20082.《谷氨酸工程设计统一技术规定》北京轻工业出版社 19993.《化工工厂初步设计内容深度的规定》北京轻工业部颁发 20014.《化工厂公用设施设计手册》北京化学工业出版社 20055.《采暖通风及空气调节设计手册》北京建筑工业出版社 2006设计原则1.查阅大量文献，加大科技含量，采用先进、可靠、合理、经济的工艺。
2.贯彻符合实际、多向思考、反复求证的思想充分利用现有的资源、条件、设施，努力降低成本，达到符合技术经济的设计标准。
3.在符合实际的前提下，积极采用国内新技术、新设备，在节能降耗方面采取有效措施。
4.坚持环境保护“三同时”，采取可靠的治理措施，强化洁净工艺技术，做到达标排放第二章设计内容生物反应器的类型、材质、反应温度和反应压强的确定设计生产规模为年产4500吨纯度99%味精发酵罐。
80立方米味精发酵罐设计.
合肥学院Hefei University发酵设备课程设计题目: 80立方米味精发酵罐设计系别:专业:学号:姓名:指导教师:2013年 1月 3日发酵工程与设备课程设计任务书一、课程设计的内容1、通过查阅机械搅拌通风发酵罐或厌氧发酵罐的有关资料，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、撰写课程设计说明书二、课程设计的要求与数据生物工程10-2班：味精发酵罐设计任务：80M3味精发酵罐设计具体要求：①按要求进行味精工艺设计及说明②发酵罐具体设计及计算③发酵罐装配图纸一张(2号图纸)三、设计论文的内容组成：1、设计任务书2、目录3、设计方案简介4、生产工艺设计及说明（发酵菌株、生产条件、原料、工艺流程等）5、发酵罐设计（发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果）（1）罐体（2）罐体壁厚（3）封头壁厚计算（4）搅拌器（5）仪表接口（6）挡板等（7）人孔和视镜（8）管道接口（9）冷却装置设计其他内容自己可以设计参考文献[1]潘红良赫俊文. 过程设备机械设计[M]. 杭州：华东理工大学出版社，2006.4[2]吴思芳. 发酵工厂工艺设计概论[M]. 北京：中国轻工业出版社，2006.7[3]郑裕国. 生物工程设备[M]. 北京：化学工业出版社，2007[4]郑裕国薛亚平金利群等.生物加工过程与设备[M]. 北京：化学工业出版社，2004.7[5]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[6]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目录一、味精生产工艺1.1味精的概述 (5)1.2味精生产工艺简述 (5)1.3原料预处理及淀粉水解糖制备 (6)1.3.1原料的预处理 (6)1.3.2淀粉水解糖制备 (6)1.4种子扩大培养及谷氨酸发酵 (6)1.5谷氨酸的提取 (6)1.6谷氨酸制取味精及味精成品加工 (6)二、设备的主要配件计算及说明、辅助设备的设计和选型计算2.1筒体的直径和高度(包括封头） (6)2.1.1公称直径的确定 (6)2.1.2封头 (6)2.1.3实际容积的校核 (7)2.2确定筒体和封头的壁厚并强度校核 (7)2.2.1筒体壁厚的计算 (7)2.2.2封头壁厚的计算 (7)2.2.3水压试验及强度校核 (8)2.3搅拌器、搅拌轴和联轴器的设计和计算 (8)2.3.1搅拌器设计和搅拌功率计算 (8)2.3.2搅拌轴轴径的计算 (10)2.3.3联轴器的设计 (11)2.4蛇管的设计与计算 (11)2.4.1冷却面积的计算 (11)q的计算 (11)2.4.1.1热负荷总2.4.1.2传热面积F计算 (13)2.4.2蛇管设计 (14)2.4.3灭菌后冷却要求计算 (16)2.4.4培养基灭菌蒸汽消耗量计算 (17)2.5接管设计 (17)2.5.1排料管设计 (17)2.5.2通风管设计 (18)2.6选择搅拌传动装置和密封装置 (18)2.6.1传动装置设计 (18)2.6.2密封装置的设计 (19)2.7有关零部件的设计和选用 (19)2.7.1消泡器的设计 (19)2.7.2人孔 (19)2.7.3容器法兰 (19)2.7.4空气分布器 (19)2.7.5发酵罐的支座选型 (20)2.7.6挡板的设计 (20)2.8管口设计 (20)三、设计结果汇总3.1发酵罐参数设计汇总 (21)3.2辅助设备有关参数汇总 (21)3.2.1冷却装置 (21)3.2.2辅助设备 (21)3.2.3搅拌器有关参数 (21)四、设计评述五、参考文献一、味精生产工艺1.1味精的简述味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate)的一水化合物(HOOC-CH2CH(NH2)-COONa·H20)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。
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。
年产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：生物技术及应用作者学号：201006062060作者姓名：王友真指导老师：王君高王兰芝设计日期:2013年3月4日至2013年3月15日山东轻工业学院课程设计任务书食品与生物工程学院10 级生物技术及应用专业学生题目：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 3 月4 日至2012 年 3 月15 日指导教师：王君高王兰芝教研室主任：一、前言1、课程设计的性质通过本次设计使同学对《生物工程与设备》的理论知识有更深刻的理解，生物工程与设备课程设计为必修课。
年产6万吨味精厂谷氨酸生产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作者姓名专业班级指导教师计算设计说明书 前言谷氨酸发酵是通气发酵，该生产工艺和设备具有很强的典型型，本设计对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，以期有助于了解通气搅拌发酵工艺和主要设备的有关知识。
搅拌通风发酵罐： 1.发酵罐的径高比例适当2.发酵罐能够承受一定的压力3.合理有效的搅拌通风装置4.快捷有效的冷却装置5.罐体内表面高度抛光6.搅拌轴轴封应严密，严防泄漏，以免造成染菌损失。
一．设计内容 1、物料衡算2、发酵罐个数的确定3、发酵罐结构设计二．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/cm38、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0.25MPa12、年工作日安330天计算13、取01L P V =（kw ）三．工艺计算1、日产味精量60000181.82(/)330G T d == 2、日产发酵液量181.821356.233(/)1.2597.5%11%G T d ==⨯⨯ 3.发酵液密度3312511086586516.770.8952.5/1.5 1.5531.050/m T T m ρρ=++=++== 4、日需发酵液体积3050.1233.135664.1291m V ==5、取发酵罐公称容积2003m ,充满系数取0.7，有效体积1403m6、需发酵罐个数个3.12241403264.1291==⨯⨯N故取13个发酵罐发酵罐工艺设计四．发酵罐尺寸设计1、罐体尺寸计算取罐高径比为2，用标准椭圆封头，已知罐公称容积为2003m231()200461(2)200464.9()V D H D D D m ππ=+=+=== 23525105015(100.055)213()6D mmmmm π==⨯=++⨯=0取发酵罐直径发酵罐高H 封头直角边取发酵罐公称容积V=4发酵罐总高度H=10+2(0.05+5/4)=12.6（m ）封头体积：22315()0.7855(0.05)17.34()466D V D h m π=+=⨯+= 发酵罐全容积：V=213+17.34=230.34(m3)2、需发酵罐个数 发酵罐公称容积2003m ，发酵全容积2133m ，取充满系数取0.7，有效体积即149.13m发酵罐个数：55.11241.1493265.1291=⨯⨯=N 故取发酵罐12个3、罐体壁厚计算选用不锈钢0Cr19Ni9 其[]130t MPa σ=[]122t P DC C P δσϕ⨯=++-P —设计压力，取最大工作压力的1.1倍，灭菌压力即最大工作压力。
发酵罐的设计与放大
2.按照发酵设备特点分类
• 机械搅拌通风发酵罐和非机械搅拌通风发酵罐。 前者包括循环式，如伍式发酵罐、文氏管发酵罐、 以及非循环式的通风发酵罐和自吸式发酵罐。后 者包括循环式的气提式、液提式发酵罐以及非循 环式的排管式和喷射式发酵罐。
• 特点：采用不同的手段使发酵 罐内的气、固、液三相充分混 合，从而满足微生物生长和产 物形成对氧的需求。
• 轴封装置为搅拌罐和搅拌轴间的密封，以防 止反应物料的逸出和杂物的渗入。通常采用 填料密封或机械密封。
• 发酵罐的特点 必须具备足够的强度、密封性、耐蚀性及稳定性。
发酵罐的工作要求
清洁卫生；反应过程能保持恒定的温度，以利于发 酵菌很好地进行发酵；搅拌器使物料混合均匀、加快反 应速度、缩短发酵周期、强化传热；将发酵过程中产生 的热量及时带走，保证反应正常进行。
• 对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢 制成，衬里用的不锈钢板厚为2~3毫米。为了 满足工业要求，在一定压力下操作、空消或实 消，罐为一个受压容器，通常灭菌的压力为 2.5公斤/厘米2（绝对压力）。
• 1帕斯卡=1牛顿/平方米(1N/㎡) • 1兆帕=1000000帕 • 大气压：压强的一种计量单位。其值等于
拌采用螺旋桨，用以加强轴向流动；下搅拌采用 涡轮桨分散气体，可以提高氧传递效率。这种设 计方法充分发挥了这两种搅拌桨的各自特长。
• (3)完全填充反应器是一种比通气搅拌罐能更有效 地提高氧传递效率的发酵罐。混合时间短，即使 对十分黏稠的液体也有同样效果，消除了罐顶的 空间，空气在罐内的滞留时间比通气搅拌罐长。 改良型通风式发酵虽然有一些改进，但是它 的实际应用却远没有通风发酵广泛。
罐体的尺寸比例
✓ 罐体各部分的尺寸有一定的比例， 罐的高度与直径之比一般为 1.7~3左右。(为何不能再高？氧 利用率高)
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。
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肥学院Hefei Un iversity发酵设备课程设计题目: 80立方米味精发酵罐设计系别：_______专业: _______________学号: ______________姓名：________________指导教师: ___________________2013年1月3日发酵工程与设备课程设计任务书一、课程设计的内容1、通过查阅机械搅拌通风发酵罐或厌氧发酵罐的有关资料，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、撰写课程设计说明书二、课程设计的要求与数据生物工程10-2班：味精发酵罐设计任务：80M味精发酵罐设计具体要求：①按要求进行味精工艺设计及说明②发酵罐具体设计及计算③发酵罐装配图纸一张（2号图纸）三、设计论文的内容组成：1、设计任务书2、目录3、设计方案简介4、生产工艺设计及说明（发酵菌株、生产条件、原料、工艺流程等）5、发酵罐设计（发酵罐主要部件尺寸的设计计算结果）（1）罐体（2）罐体壁厚（3）封头壁厚计算（4）搅拌器（5）仪表接口（6）挡板等（7）人孔和视镜（8）管道接口（9）冷却装置设计其他内容自己可以设计参考文献［1］潘红良赫俊文•过程设备机械设计［M］.杭州：华东理工大学出版社，2006.4［2］吴思芳.发酵工厂工艺设计概论［M］.北京：中国轻工业出版社，2006.7［3］郑裕国.生物工程设备［M.北京：化学工业出版社，2007［4］郑裕国薛亚平金利群等.生物加工过程与设备［M］.北京：化学工业出版社，2004.7［5］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［6］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目录一、味精生产工艺1.1味精的概述 (5)1.2味精生产工艺简述 (5)1.3原料预处理及淀粉水解糖制备 (6)1.3.1原料的预处理 (6)1.3.2淀粉水解糖制备 (6)1.4种子扩大培养及谷氨酸发酵 (6)1.5谷氨酸的提取 (6)1.6谷氨酸制取味精及味精成品加工 (6)二、设备的主要配件计算及说明、辅助设备的设计和选型计算2.1筒体的直径和高度(包括封头) (6)2.1.1公称直径的确定 (6)2.1.2 封头 (6)2.1.3实际容积的校核 (7)2.2确定筒体和封头的壁厚并强度校核 (7)2.2.1筒体壁厚的计算 (7)2.2.2封头壁厚的计算 (7)2.2.3水压试验及强度校核 (8)2.3搅拌器、搅拌轴和联轴器的设计和计算 (8)2.3.1搅拌器设计和搅拌功率计算 (8)2.3.2搅拌轴轴径的计算 (10)2.3.3联轴器的设计 (11)2.4蛇管的设计与计算 (11)2.4.1冷却面积的计算 (11)2.4.1.1热负荷q总的计算 (11)2.4.1.2传热面积F计算 (13)2.4.2蛇管设计 (14)2.4.3灭菌后冷却要求计算 (16)2.4.4培养基灭菌蒸汽消耗量计算 (17)2.5接管设计 (17)2.5.1排料管设计 (17)2.5.2通风管设计 (18)2.6选择搅拌传动装置和密封装置 (18)2.6.1传动装置设计 (18)2.6.2密封装置的设计 (19)2.7有关零部件的设计和选用 (19)2.7.1消泡器的设计 (19)2.7.2 人孔 (19)2.7.3容器法兰 (19)2.7.4空气分布器 (19)2.7.5发酵罐的支座选型 (20)2.7.6挡板的设计 (20)2.8管口设计 (20)三、设计结果汇总3.1发酵罐参数设计汇总 (21)3.2辅助设备有关参数汇总 (21)3.2.1冷却装置 (21)3.2.2辅助设备 (21)3.2.3搅拌器有关参数 (21)四、设计评述五、参考文献一、味精生产工艺1.1味精的简述味精是人们熟悉的鲜味剂，是L—谷氨酸单钠盐(Mono sodium glutamate) 的一水化合物(HOOC-C2CH(NH-COON a H0)，具有旋光性，有D—型和L—型两种光学异构体。
味精具有很强的鲜味(阈值为0. 03%)，现已成为人们普遍采用的鲜味剂，其消费量在国内外均呈上升趋势。
谷氨酸发酵是通气发酵U也是我国目前通气发酵产业中，生产厂家最多、产品产量最大的产业。
该生产工艺和设备具有很强的典型性，本文对味精发酵生产工艺及主要设备作简要介绍，有助于巩固通气发酵工艺和主要设备的有关知识。
1.2味精生产工艺概述味精生产全过程可划分为四个工艺阶段：（1）原料的预处理及淀粉水解糖的制备；（2）种子扩大培养及谷氨酸发酵；（3）谷氨酸的提取及谷氨酸单钠的制备；（4）味精精制。
1.3原料预处理及淀粉水解糖制备1.3.1原料的预处理此工艺操作的目的在于初步破坏原料结构，以便提高原料的利用率，同时去除固体杂质，防止机器磨损。
用于除杂的设备为筛选机，常用的是振动筛和转筒筛，其中振动筛结构较为简单，使用方便。
用于原料粉碎的设备除盘磨机外，还有锤式粉碎机和辊式粉碎机。
盘磨机广泛用于磨碎大米、玉米、豆类等物料，而锤式粉碎机应用于薯干等脆性原料的中碎和细碎作用，辊式粉碎机主要用于粒状物料的中碎和细碎。
1.3.2淀粉水解糖制备在工业生产上将淀粉水解为葡萄糖的过程称为淀粉的糖化，所制得的糖液称为淀粉水解糖。
由于谷氨酸生产菌不能直接利用淀粉或糊精作碳源，因而必须将淀粉水解为葡萄糖，才能供发酵使用。
目前，国内许多味精厂采用双酶法制糖工-f-p 乙。
1.4种子扩大培养及谷氨酸发酵种子扩大培养为保证谷氨酸发酵过程所需的大量种子，发酵车间内设置有种子站，完成生产菌种的扩大培养任务。
从试管斜面出发，经活化培养，摇瓶培养, 扩大至一级乃至二级种子罐培养，最终向发酵罐提供足够数量的健壮的生产种子。
1.5谷氨酸的提取谷氨酸的提取一般采用等电点一离子交换法，国内有些味精厂还采用等电点—锌盐法、盐酸水解一等电点法及离子交换膜电渗析法提取谷氨酸。
但存在废水污染大，生产成本高，技术难度大等问题，应用上受到限制。
1.6谷氨酸制取味精及味精成品加工精制车间加工的谷氨酸产品为谷氨酸单钠，即味精。
粗品经提纯、加工、包装，得到成品。
二、设备的主要配件计算及说明、辅助设备的设计和选型计算2.1确定筒体的直径和高度（包括封头）2.1.1公称直径的确定：一般高径比为1:7〜3,取高径比为1:3，公称容积为80m3，材料为不锈钢。
V「D23D/41/3 1/3D = （4 V/3 二）-（4 40/3二）-3.239m经圆整后，取D=3200mm2.1.2封头采用标准椭圆型封头，查《发酵工厂工艺设计概论》附录15 2 -查得封头的主要尺寸如下：曲面高度：800mm ；直边高度：50mm 内表面积：11.6 m 2;容积：4.69 m 32.1.3实际容积的校核H 计=3D = 3 3.2 = 9.6m发酵罐计算容积：V 实宀筒2V 封=（二/4） D 2H 计2V 封二（二/4） 3.22 9.6 2 4.69 二 86.55m 3而发酵罐的设计容积为80m 3，所以取筒体高度为8.8m 。
V 实八筒 2V 封（：/4） D 2H 实 2V 封二二（二/4） 3.22 8.8 2 4.69 = 80.12m 3 - 80m 3 H/D =8.8/3.2 =2.753因此，符合设计要求实际装液面高度：取装液系数为0.7，即70%则 V 液-80 70% =56L 液二（V 液-V 封）/S 筒二4 （56-4.69）/（二 3.22）=6.38m 2.2确定筒体和封头的壁厚并强度校核2.2.1筒体壁厚的计算罐灭菌压力2atm,罐设计受压4atm （表压），材料：不锈钢。
PD2 铲：-P 式中：P :罐的设计压力，取最高工作压力的 1.05倍（MPa ，P=0.4MPaD:罐径（cm ），D=320cm，：焊缝系数，一般取0.5〜1之间，取：=0.7C:壁厚附加量（cm ）度查表确定，其范围为 0.13〜1.3,现取0 =0.8 1mm,双面腐蚀取2mm,现取C 2 =2mm C 3 =0,热加工封头 c 3二S 。
10%，现取C 3 =0代入上式得：C=0.8+2+0=2.8[S ]： A 3钢的允用应力，[S ]=127MPaS =0.4 250/{2 127 0.7 - 0.4} 0.28 =1.002cm经圆整，取壁厚12mm2.2.2封头壁厚的计算C 9 C 2 C 3C 1:钢板负偏差，视钢板厚C 2:腐蚀裕量，单面腐蚀取 C 3：加工减薄量，对冷加工标准椭圆封头的厚度计算公式如下:S 二 PD/叽.：-P 〔 C其中：P=0.4MPaD = 320cmI -127MPa=0.7C =C 1 C 2 C 3 =0.08 0.2 0.1二 0.38cm2.3搅拌器、搅拌轴和联轴器的设计和计算2.3.1搅拌器设计及搅拌功率的计算考虑到发酵罐径高比较高，为了使发酵液充分混匀，保持均一，根据经验, 本设计采用六叶涡轮搅拌器。
① 搅拌器主要尺寸计算搅拌器的各部分尺寸与罐径有一定的比例关系 41,主要尺寸如下：搅拌器叶径 d = D 内/3 =3200/3 =1067mm,取d=1100mm叶宽 B =0.2d =0.2 1100 = 220mm 弧长 ^0.375^0.375 1100 =412.5mm底距 C =D/3 =3200/3 =1100mm盘径 d I =0.75d=0.75 1100= 825mm S=（ 0.4 320 2 127 0.7 -0.40.38 = 1.10cm圆整为12mm2.2.3水压试验及强度校核31内筒体水压试验压力：P T 二 P 0.1 =0.5MPa ； P T = 1.25P = 0.5MPa,取P T=0.5MPa封头水压试验压力：P -P 0.1 =0.5MPa ； P =1.25P =0.5MPa,取P =0.5MPa内筒体水压试验时壁内应力：P T D 、n - c 丨 0.53200 12 -2.8 1 — 124.6MPa2、n -c 「 2 12-3.8 0.7 P T KD 、n-c 1 0.50.9 3200 12 -2.8 1 — 112.0MPa-T 2、n-c 「 2 12-3.8 0.7 封头水压试验时壁内应 力：P T D +忆 n-cp_0.53200 +（12-3.8）］_1397MPa 2 n -c 「 212-3.8 0.7P T K D 、n-c 1 0.50.9 3200 12 -3.8 1T 125.8MPa-T -T 212-3.8 0.7叶弦长L =0.25d =0.25 1100 = 275mm叶距Y = D =3200mm弯叶板厚S =12mm②搅拌桨的确定经计算，设计第一档搅拌桨距罐底的高为 1.1m。