山东xxx学院《生物工程与设备》课程设计说明书学院：食品与生物工程学院班级：xxx学号：xxx姓名：xxx指导老师：xxxxxx设计日期:2011年12月21日至2011年12月28日一、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。同时也为将来走上设计岗位的同学打下良好的基础。2、课程设计目的与任务任务：年产6万吨味精厂谷氨酸机械搅拌通风发酵罐设计。目的：通过课程设计，使同学对工艺参数确定，物料恒算、发酵罐体积及尺寸确定、罐体机械强度、搅拌功率、搅拌轴及搅拌浆叶强度等计算能力得到锻炼。掌握工程设计基本程序及内容，熟练掌握电脑绘图及绘图质量。二、设计参数1、糖酸转化率60%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、取01LPV（kw）12、空罐灭菌压力0.25MPa13、年工作日安330天计算三、物料衡算1、发酵罐总容积计算发酵罐总容积，决定于年工作日、每天生产谷氨酸量、发酵产酸水平、谷氨酸发酵周期、谷氨酸提取率、谷氨酸精制味精得率等。（1）年谷氨酸的产量=年味精产量÷125%=60000/1.25=48000T（2）每天的谷氨酸产量=年谷氨酸的产量÷330=48000/330=145.45T（3）发酵液密度333/1050/050.15.9528.707.16865553.11105.1258561mKgmTTm（4）每天生产发酵液体积谷氨酸提取率发酵产酸水平每天生产谷氨酸量V=145.45/1.050×(11%×97.5%)=1291.60m3（5）发酵罐的总容积总V=〔每天生产发酵液体积×发酵周期（小时）〕/24=（1291.60×32）/24=1722.13m32、求发酵罐个数，取单罐公称容积200m3查表6-2（发酵工厂工艺设计概论P102）得公称容积是2003m的发酵罐全容积为2303m。取充满系数为0.7.(1)单罐的有效容积计算有效V=单罐公称容积×罐的利用率=200×0.7=140m3(2)发酵罐个数n计算n=总V/有效V=1722.13/140=12.31故取13个发酵罐。四、发酵罐工艺设计1、发酵罐直径及罐体高度计算根据发酵罐的公称容积，确定发酵罐的尺寸。已知发酵罐直径D，筒体部分高0H，发酵罐总高H。常见的发酵罐的几何尺寸比例如下：H/D=1.7～3.5Di/D=1/2～1/3B/D=1/8～1/12C/Di=0.8～1.0S/Di=2～5H0/D=2取H/D=2.0，采用标准椭圆形封头。已知罐公称容积0V为200m3通常，对一个发酵罐的大小用“公称体积”表示。所谓“公称体积”，是指罐的通身（圆柱）体积和底封头体积之和。其中底封头体积可根据封头形状、直径及壁厚从有关化工设计手册中查得。标准椭圆形封头体积为：DhDhDhDVbab614642221--------(1)式中：bh—椭圆封头的直边高度，ｍah—椭圆短半轴长度，标准椭圆Dha41。故发酵罐全体积为：DhHDVb6124020--------(2)近似计算式为：32015.04DHDV（m3）--------(3)发酵罐公称体积：642DHDV其中2DH2331()200461(2)200462004.9()0.7852.16667VDHDDDm取发酵罐直径D=5m故发酵罐高0H=2D=10m取封头直角边bh，一般取值范围为50~55mm，此处取封头直边为50mm.发酵罐公称容积0V=24D(H+bh+D61)=4×5×5(10+0.05+61×5)=213.6m3发酵罐总高度H=0H+2(bh+ah)=10+2(0.05+5÷4)=12.6m封头体积：22315()0.7855(0.05)17.34()466DVDhm发酵罐全容积V=0V+1V=213.6+17.34=230.94m3与查表得公称体积一致。2、发酵罐壁厚计算使用不锈钢0Cr19Ni9，其中钢板许用应力MPa130CpDpS2P—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；—焊缝系数，双面焊缝取=0.85（局部无损探伤）；C=1C+2C对不锈钢当介质的腐蚀性极微时，取2C=0，查表14-7（《生物工程设备》）取1C=0.6mm。—许用应力（kg/cm2）mmS83.66.025.01.185.0130225.01.15000取不锈钢板厚7mm。3、搅拌器类型选择与设计搅拌器的设计应使发酵液有足够的径向流动和适度的轴向运动。搅拌叶轮大多采用涡轮式，最常用的是六直叶圆盘涡轮搅拌器、六弯叶圆盘涡轮搅拌器、六箭叶圆盘涡轮搅拌器，圆盘作用是避免底部通入的空气从罐中心上升走短路。为了强化轴向混合，可采用涡轮式和推进式叶轮共用的搅拌体系...
