20M3机械搅拌通风发酵罐

德州市鸿泰环保设备有限公司20M3发酵罐设计参数一第一页项目设计名称生物工程设备设计项目名称20M3机械搅拌通风发酵罐设计人史庆华职称工程师2007年5月13日德州市鸿泰环保设备有限公司20M3发酵罐设计参数二第二页德州鸿泰环保实验用发酵罐设计任务书项目名称20M3机械搅拌通风发酵罐的设计使用部门发酵技术部设计部门发酵研发部姓名史庆华职称高级工程师一、项目设计的内容1、通过改进机械搅拌通风发酵罐的相关技术，掌握发酵过程的工作原理和特点。2、进行工艺计算3、主要设备工作部件尺寸的设计4、绘制装配图5、撰写项目设计说明书二、项目设计的要求与数据生物发酵技术部：高径比为2.5，南方某地，蛇管冷却，初始水温18℃，出水温度26℃1．应用基因工程菌株发酵生产赖氨酸，此产物是初级代谢产物。牛顿型流体，二级发酵。学号末尾数为0：15M3发酵罐；1号：50M3发酵罐；2号：200M3发酵罐2．应用基因工程菌株发酵生产柠檬酸，此产物是初级代谢产物。牛顿型流体，二级发酵。3号：60M3发酵罐；4号75M3发酵罐；5号100M3发酵罐3．应用黑曲霉菌株发酵生产糖化酶，此产物是初级代谢产物。非牛顿型流体，三级发酵。6号：15M3发酵罐；7号:20M3发酵罐；8号：40M3发酵罐；9号：200M3发酵罐(公称体积)三、项目设计应完成的工作1．项目设计说明书（纸质版和电子版）各1份2．设备装配图（A2号图纸420*594mm）1张德州市鸿泰环保设备有限公司20M3发酵罐设计参数三第三页四、项目设计进程安排序号设计各阶段内容地点起止日期1进行原有发酵设备的初步勘察1-40619周周一2设计原有发酵设备的改进方案技术部19周周二至五3装配图绘制研发部20周周一至三4撰写项目设计说明书研发部20周周四、五五、参考资料及主要参考文献[1]郑裕国.生物工程设备[M].北京：化学工业出版社，2007[2]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[3]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发出任务书日期：2007年5月11日设计人签名：计划完成日期：2007年6月30日部门责任人签章：主管单位签章：德州市鸿泰环保设备有限公司20M3发酵罐设计参数四第四页摘要本文对黑曲霉菌株为原料合成糖化酶的主要反应设备作了设计和计算，包括发酵罐的容积及主要部件尺寸的确定，搅拌器的选型及功率计算，冷却设备的计算等。关键词：黑曲霉糖化酶发酵罐德州市鸿泰环保设备有限公司20M3发酵罐设计参数五第五页目录1设计方案的拟定...............................................................................................................六2罐体几何尺寸的确定.....................................................................................................七2.1夹套反应釜的总体结构................................................................................................七2.2几何尺寸的确定...........................................................................................................七3罐体主要部件尺寸的设计计算.........................................................................................93.1罐体.................................................................................................................................93.2罐体壁厚.......................................................................................................................103.3封头壁厚计算...............................................................................................................十3.4搅拌器...........................................................................................................................103.5人孔和视镜....................................................................................................................113.6接口管........................................................................................................................十一3.6.1管道接口...................................................................................................................113.6.2仪表接口...................................................................................................................114冷却装置设计...................................................................................................................124.1冷却方式.......................................................................................................................124.2装液量...........................................................................................................................134.3冷却水耗量...................................................................................................................134.4冷却面积.......................................................................................................................145搅拌器轴功率的计算.......................................................................................................155.1不通气条件下的轴功率P0计算..................................................................................155.2通气搅拌功率Pg的计算..............................................................................................165.3电机及变速装置选用....................................................................................................166设计小结...........................................................................................................................177参考文献...........................................................................................................................18德州市鸿泰环保设备有限公司20M3发酵罐设计参数六第六页1设计方案的拟定现设计的是一台20M3机械搅拌通风发酵罐,发酵生产糖化酶。糖化酶，也称葡萄糖淀粉酶（EC3.2.1.3），主要用途是作为淀粉糖化剂。它与a-淀粉酶结合可将淀粉酶转化为葡萄糖，可供葡萄糖工业，酿酒工业和氨基酸工业等应用，是工业生产中最重要的酶类之一，也是我国产量最大的酶制剂产品。黑曲霉A.S.3.4309是国内糖化酶活性最高的菌株之一。糖化酶生产菌重要的有：雪白根霉，德氏根霉，河内根霉，爪哇根霉，台湾根霉，臭曲霉，黑曲霉，河枣曲霉，宇佐美曲霉，红曲霉，扣囊拟内孢霉，泡盛曲霉，头孢霉，甘薯曲霉，罗耳伏革菌。综合温度、PH等因素选择黑曲霉A.S.3.4309菌株，该菌种最适发酵温度为32-34℃，pH为4.5，培养基为玉米粉2.5%,玉米浆2%，豆饼粉2%组成。主要生产工艺过程为如下：菌种用蔡式蔗糖斜面于32℃培养6天后，移植在以玉米粉2.5%,玉米浆2%.组成的一级种子培养基中，与32℃摇瓶培养24-36h，再接入（接种量1%）种子罐（培养基成分与摇瓶发酵相同），并与32℃通气培养搅拌24-36h，然后再接入（接种量5%-7%）发酵罐。发酵培养基由玉米粉2.5%,玉米浆2%，豆饼粉2%组成（先用a-淀粉酶液化），发酵温度为32℃，在合适的通气搅拌条件下发酵96小时酶活性可达6000u·ml-1。发酵液滤去菌体，如有影响糖化效率的葡萄糖甘转移酶存在，则通过调节滤液PH等方法使其除去，再通过浓缩将酶调整到一定单位，并加入防腐剂（如苯甲酸）。如制备粉状糖化酶，则可通过盐析或加酒精使酶沉淀，沉淀经过压滤，滤泥再通过压条烘干，粉碎，即可制成商品酶粉。发酵罐主要由罐体和冷却蛇管，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20M3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。这次设计包括一套图样，主要是装配图，还有一份说明书。而绘制装配图是生物工程设备的机械设计核心内容，绘制装配图要有合理的选择基本視图，和各种表达方式，有合理的选择比例