课程设计任务书
题目名称 学生学院 专业班级 姓 名 学 号 100M3机械搅拌通风发酵罐的设计
一、课程设计的内容
1、通过查阅机械搅拌通风发酵罐的有关资料，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、绘制装配图 5、撰写课程设计说明书
二、课程设计的要求与数据
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： 200 M3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 100 M3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: 20 M3发酵罐 ； 8号： 40 M3发酵罐； 9号：200 M3发酵罐(公称体积)
三、课程设计应完成的工作
1．课程设计说明书（纸质版和电子版） 各1份 2．设备装配图（A2号图纸420*594mm）1张
四、课程设计进程安排
序号 1 2 3 4 设计各阶段内容 上午布置及讲解设计任务； 下午查阅资料及有关文献 有关工艺设计计算 装配图绘制 撰写课程设计说明书 地点 起止日期
五、应收集的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 [4] 王福源主编.现代发酵技术(第二版)［M］. 北京：中国轻工业出版社，2004 [5] 潘红良，郝俊文 主编.过程设备机械设计. 杭州：华东理工大学出版社，2006 [6] 吴思方主编.发酵工厂工艺设计概论［M］. 北京：中国轻工业出版社，2005 [7] 郑裕国主编，薛亚平副主编.生物工程设备［M］.北京：化学工业出版社，2007 [8] 黄福源主编，生物工艺技术 [M] .北京：中国轻工业出版社，2006
摘 要
本文对黑曲霉菌株为原料生产柠檬酸的生产流程和主要反应设备作了设计和计算。 本设计根据给定的设计条件选择合适的菌种黑曲霉菌株为原料生产柠檬酸，并通过查阅相关资料确定该菌种的最适生长和生产温度、pH以及所需的培养基，然后再通过一系列的计算得出发酵罐的几何尺寸，最后画出装配图。
在本文的流程设计中，简述了以黑曲霉菌株为原料生产柠檬酸，和机械通风发酵罐的作用和结构组成，通过对发酵条件的综合分析确定发酵的条件和工艺，然后根据所选定的条件确定罐体的几何尺寸、计算罐体主要部件的尺寸，如封头的选型、罐体和封头的壁厚、搅拌器、人孔和视镜的选取等。
并且本文还对却装置的设计和搅拌器轴功率的计算。整个设计过程作了必要的说明。
关键词：黑曲霉 柠檬酸 发酵 机械通风
目 录
1设计方案的拟定 ............................................................................................................................... 1 2罐体几何尺寸的确定 ....................................................................................................................... 2
2.1通风发酵罐的总体结构 ........................................................................................................ 2 2.2 几何尺寸的确定 ................................................................................................................... 2 3罐体主要部件尺寸的设计计算 ....................................................................................................... 5
3.1 罐体 ....................................................................................................................................... 5 3.2 罐体壁厚 ............................................................................................................................... 5 3.3 封头壁厚计算 ....................................................................................................................... 5 3.4 搅拌器 ................................................................................................................................... 6 3.5人孔和视镜 ............................................................................................................................ 6 3.6接口管 .................................................................................................................................... 6
3.6.1 管道接口 .................................................................................................................... 6 3.6.2 仪表接口 .................................................................................................................... 7
4冷却装置设计 ................................................................................................................................... 8
4.1 冷却方式 ............................................................................................................................... 8 4.2 装液量 ................................................................................................................................... 8 4.3 冷却水耗量 ........................................................................................................................... 9 4.4 冷却面积 ............................................................................................................................... 9 5搅拌器轴功率的计算 ..................................................................................................................... 11
5.1不通气条件下的轴功率P0计算 ........................................................................................ 11 5.2通气搅拌功率Pg的计算 .................................................................................................... 12 5.3电机及变速装置选用 .......................................................................................................... 12 6设计小结 ......................................................................................................................................... 15 7参考文献 ......................................................................................................................................... 15
1 设计方案的拟定
我设计的是一台100M机械搅拌通风发酵罐,发酵生产柠檬酸。经查阅资料得知生产柠檬酸的菌种有毛霉，桔青霉，棒曲霉，黑曲霉等，综合等因素选择黑曲霉N-558菌株，该菌种最适发酵温度为35℃，pH为2.5，培养基为薯干粉232kg，水827kg组成。
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100M3发酵罐的几何尺寸进行计算，确定在本设计中采用的有关参数，衡算整体体积与相关的设计要求；考虑压力，温度，腐蚀因素，选择罐体材料，确定罐体外形、选定封头的类型、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；根据计算发酵搅拌所需的功率选择适合的搅拌装置，传动装置，和人孔等一些附件的确定；在参考相关的市场相关生产产品对其他的接管进行设计，选择法兰、进出料管的规格和大小；完成上述的各项要求的计算和选择，对整体发酵罐的设计进行布局，确定各个部件的装配位置，完成整个装备图，综合考虑整个生产设计，重新核算各组数据的合理性，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，大小，和合理的安排幅面。说明书就是要写清楚设计的思路和步骤
3
1
机械搅拌通风发酵罐的设计
