m谷氨酸机械搅拌通风反应器南阳理工学院DOC.doc
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100m3谷氨酸机械搅拌通风反应器
生物与化学工程学院
课程设计报告
题目:
100m3谷氨酸机械搅拌通风反应器
学生姓名:
张志立
专业班级:
10级生物工程2班
学号:
105010540096
指导教师:
罗建成
设计时间:
2013年5月25日
学院
生物与化学工程学院
专业班级
生物工程2班
姓名
张志立
所在组别
第7组
设计题目
100m3谷氨酸机械搅拌通风反应器
完成时间
2013年5月25日
设计
内容
及要求
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。
课程设计的要求
1、工艺设计和计算
(1)工艺设计
(2)设备设计
2、设计说明书的编制
3、绘制设备图一张
工作
进度
及安排
1、2013.5.21阅读设计指导书,查阅资料,拟定设计程序和进度计划。
2、2013.5.22调查、收集有关数据,奠定设计基础。
3、2013.5.23~25设计计算,绘图,编写说明书。
指导教师:
罗建成
2013年5月25日
摘要
本次设计的是一台100m3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产谷氨酸。
发酵罐主要由罐体和冷却装置、搅拌装置、传动装置、轴封装置、人孔和其它的一些附件组成。
在设计的过程中注重实际生产,并吸取其他发酵罐设计的经验,考虑到谷氨酸的好氧习性,在发酵过程中,多加注意,在结尾附发酵罐的仔细图。
关键词:
机械搅拌发酵罐,封头,搅拌器,端面轴封,冷却装置
Abstract
Thedesignofmechanicalagitationisaventilationfermenter100m3,glutamicacidfermentation.Mainlybyfermentationtankandthecoolingdevice,astirringdevice,transmissiondevice,theshaftsealingdevice,anumberofmanholesandotheraccessories.Emphasisinthedesignoftheactualproductionprocess,andlearnotherfermenterdesignexperience,takingintoaccountglutamateaerobichabits,inthefermentationprocess,paymoreattentionpaidattheendofthefermentationtankcarefullymap.
Keywords:
mechanicalagitationfermentor,head,blender,endseals,coolingdevice
目录
第1章概述………………………………………………………………………1
1.1发酵罐设计前景……………………………………………………………1
1.2微生物生物反应器的研究与应用概述……………………………………1
第2章设计依据…………………………………………………………………1
2.1、本次设计内容………………………………………………………………1
2.2、基本参数…………………………………………………………………1
2.2.1发酵罐的型式………………………………………………………1
2.2.2发酵罐的用途………………………………………………………2
2.2.3冷却水及冷却装置……………………………………………………2
2.2.4设计压力……………………………………………………………3
2.3谷氨酸生产工艺流程图………………………………………………………3
第3章发酵罐选型及工艺计算………………………………………3
3.1发酵罐的设计与选型……………………………………………………3
3.1.1发酵罐的选型………………………………………………………3
3.1.2生产容积的确定……………………………………………………4
3.2主要尺寸的计算…………………………………………………………4
3.3冷却面积的确定………………………………………………………5
3.4搅拌器设计……………………………………………………………6
3.5、搅拌轴功率的确定………………………………………………………7
3.5.1计算Rem………………………………………………………………7
3.5.2不通气条件下的轴功率计算…………………………………………8
3.5.3通气发酵轴功率计算………………………………………………8
5.5.4求电机功率………………………………………………………9
3.6设备结构的工艺设计………………………………………………………9
3.7竖直蛇管冷却装置设计…………………………………………………10
3.8备材料的选择……………………………………………………………13
3.9发酵罐壁厚的计算………………………………………………………13
3.10接管设计…………………………………………………………………15
3.11人孔及视镜的设置………………………………………………………17
第4章设计结果与讨论………………………………………………18
4.1发酵罐参数设计汇总…………………………………………………18
4.2搅拌器有关参数…………………………………………………………18
4.3主要符号说明……………………………………………………………19
第5章参考文献………………………………………………………………………20
第6章课程设计心得体会………………………………………………22
设计图………………………………………………………………………………22
3
第1章概述
1.1发酵罐设计前景
生物反应器是多学科交叉的生物技术领域,是21世纪生物工程发展的重要前沿之一。
近年来,国内外利用动物、植物和微生物生物反应器生产蛋白药物与其它重要产品的研究取得了令人瞩目的进展,特别是功能基因的高效表达技术与方法研究有了许多新的突破,不少产品已进入研究开发和产业化阶段。
1.2微生物生物反应器的研究与应用概述
微生物反应器和酶反应器发展至今,已经形成了多种类型:
在操作方式上,间歇式、连续式和半间歇式均已得到研究和应用;在反应器结构特征上,目前已发展了釜/罐式、管式、塔式、膜式等类型;在能量的输入方式上,目前已发展了通过机械搅拌输入能量的机械搅拌式、利用气体喷射动能的气升式和利用泵对液体的喷射作用而使液体循环的生物反应器等;在生物催化剂在反应器中的分布方式上,目前已发展了生物团块反应器和生物膜反应器,其中生物团块反应器根据催化剂相态的不同又发展了填充床、流化床、生物转盘等多种型式的生物反应器;在反应器内的流动和混合状态上,目前生物反应器已发展至全混流型生物反应器和活塞流型生物反应器。
第2章设计依据
2.1本次设计内容
设计100m3谷氨酸机械搅拌通风反应器
2.2基本参数
2.2.1发酵罐的型式
机械搅拌通风发酵罐
①高径比:
H/D=2.4
②搅拌器:
六弯叶涡轮搅拌器,Di:
di:
L:
B=20:
15:
5:
4
③搅拌器直径:
Di=D/3
④搅拌器间距:
S=(0.95-1.05)D
⑤最下一组搅拌器与罐底的距离:
C=(0.8-1.0)D
⑥挡板宽度:
B=0.1D,当采用列管式冷却时,可用列管冷却代替挡板
2.2.2发酵罐的用途
用于谷氨酸生产的发酵罐,有关设计参数如下:
①装料系数:
种子罐0.50-0.65
发酵罐0.65-0.8
②发酵液物性参数:
密度1080kg/m3
粘度2.0×10-3N.s/m2
导热系数0.621W/m.℃
比热4.174kJ/kg.℃
③高峰期发酵热3-3.5×104kJ/h.m3
④溶氧系数:
种子罐5-7×10-6molO2/ml.min.atm
发酵罐6-9×10-6molO2/ml.min.atm
⑤标准空气通风量:
种子罐0.4-0.6vvm
发酵罐0.2-0.4vvm
2.2.3冷却水及冷却装置
冷却水:
地下水18-20℃
冷却水出口温度:
23-26℃
发酵温度:
32-33℃
冷却装置:
种子罐用夹套式冷却,发酵罐用列管冷却。
2.2.4设计压力
罐内0.4MPa;夹套0.25MPa
发酵罐主要由罐体和冷却列管,以及搅拌装置,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100M3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。
2.3谷氨酸生产工艺流程图
淀粉
↓
消泡剂—葡萄糖—消泡剂
水—↓—水
无机盐—→配料罐→定容罐定容罐←配料罐←←—无机盐
糖蜜—↓↓—糖蜜
玉米浆—二级种子罐连消器—玉米浆
纯生物素—↓↓—纯生物素
实消
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